a《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》電子教案

a?混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理?電子講課設(shè)計(jì)a?混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理?電子講課設(shè)計(jì)a?混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理?電子講課設(shè)計(jì)?結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理?課程自編講義編寫人：馬慶華、蘇慧、郭家明建筑工程系建筑工程教研室二00六年三月第1章緒論1.1混凝土結(jié)構(gòu)的一般見解1.1.1混凝土結(jié)構(gòu)的定義和分類1.定義:以混凝土為主制作的結(jié)構(gòu)統(tǒng)稱為混凝土結(jié)1.定義:以混凝土為主制成的結(jié)構(gòu)稱為混凝土結(jié)構(gòu)。2.分類：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)、素混凝土結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)——由配置受力的一般鋼筋、鋼筋網(wǎng)或鋼筋骨架的混凝土制成的結(jié)構(gòu)稱為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)——由配置受力的預(yù)應(yīng)力鋼筋經(jīng)過張拉或其余方法成立預(yù)加應(yīng)力的混凝土制成的結(jié)構(gòu)稱為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)；素混凝土結(jié)構(gòu)——由無筋或不配置受力鋼筋的混凝土制成的結(jié)構(gòu)稱為素混凝土結(jié)構(gòu)。1.1.2配筋的作用與要求1.試驗(yàn)介紹圖1-1圖1-1(a)，(b)分別表示素混凝土簡支梁和鋼筋混凝土簡支梁的損壞和受力狀況。圖1-1(a)所示的素混凝土梁在外加集中力和梁的自己重力作用下，梁截面的上部受壓，下部受拉。因?yàn)榛炷恋目估阅芎懿?，只需梁的跨中周邊截面的受拉邊沿混凝土一開裂，梁就忽然斷裂，損壞前變形很小，沒有先兆，屬于脆性損壞種類。第1頁為了改變這種狀況，在截面受拉地區(qū)的外側(cè)配置適合的鋼筋構(gòu)成鋼筋混凝土梁，見圖1-1(b)。鋼筋主要承受梁中和軸以下受拉區(qū)的拉力，混凝土主要承受中和軸以上受壓區(qū)的壓力。因?yàn)殇摻畹目估芰突炷恋目箟耗芰Χ己艽?，即便受拉區(qū)的混凝土開裂后梁還可以夠連續(xù)承受相當(dāng)大的荷載，直到受拉鋼筋抵達(dá)服氣強(qiáng)度，此后荷載還可略有增添，當(dāng)受壓區(qū)混凝土被壓碎，梁才損壞。損壞前，變形較大，有明顯先兆，屬于延性損壞種類?？梢?，與素混凝土梁比較，鋼筋混凝土梁的承載能力和變形能力都有很大提高，并且鋼筋與混凝土兩種資料的強(qiáng)度都能獲得較充分的利用。(3)鋼筋混凝土受壓柱如圖1-1(C)所示，在軸心受壓的柱子中平常也配置抗壓強(qiáng)度較高的鋼筋協(xié)助混凝土承受壓力，以提升柱子的承載能力和變形能力。因?yàn)殇摻畹目箟簭?qiáng)度比混凝土的高，因此柱子的截面尺寸能夠小些。其余，配置了鋼筋還可以夠改良受壓構(gòu)件損壞時(shí)的脆性，并能夠承受有時(shí)要素產(chǎn)生的拉力。2、鋼筋和混凝土共同工作的主要原由(1)粘結(jié)力混凝土硬化后與鋼筋之間有優(yōu)秀的粘結(jié)力，從面靠譜地聯(lián)合在一同，共同變形、共同受力。(2)鋼筋和混凝土兩種資料的溫度線脹系數(shù)周邊鋼筋:1.2×10-5／℃混凝土:1.0～1.5×10-5／℃當(dāng)溫度變化時(shí)，鋼筋與混凝土之間不會(huì)產(chǎn)生由溫度惹起的較大的相對(duì)變形造成的粘結(jié)損壞。(3)防銹混凝土包裹鋼筋，防備鋼筋銹蝕，長久性好。3、在設(shè)計(jì)和施工中，鋼筋的端部要留有必然的錨固長度，有的還要做彎鉤，以保證靠譜地錨固，防備鋼筋受力后被拔出或產(chǎn)生較大的滑移；鋼筋的部署和數(shù)量應(yīng)由計(jì)算和結(jié)構(gòu)要求確立。1.1.3鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)1.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的主要長處：(1)取材簡單：混凝土所用的砂、石一般易于就地取材。其余，還可有效利第2頁用礦渣、粉煤灰等工業(yè)廢料。(2)合理用材：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)合理地發(fā)揮了鋼筋和混凝土兩種資料的性能，與鋼結(jié)構(gòu)比較，能夠降低造價(jià)。(3)長久性：密實(shí)的混凝土有較高的強(qiáng)度，同時(shí)因?yàn)殇摻畋换炷涟?，不易銹蝕，維修開銷也極少，因此鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的長久性比較好。(4)耐火性：混凝土包裹在鋼筋外面，火災(zāi)時(shí)鋼筋不會(huì)很快抵達(dá)融化溫度而以致結(jié)構(gòu)整體損壞。與裸露的木結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)比較耐火性要好。(5)可模性：依據(jù)需要，能夠較簡單地澆筑成各樣形狀和尺寸的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。(6)整體性：整澆或裝置整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有很好的整體性，有益于抗震、抵擋振動(dòng)和爆炸沖擊波。2.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)也存在一些缺點(diǎn):(1)自己重力較大:這對(duì)大跨度結(jié)構(gòu)、高層建筑結(jié)構(gòu)以及抗震不利，也給運(yùn)輸和施工吊裝帶來困難。(2)抗裂性較差:受拉和受彎等構(gòu)件在正常使用時(shí)常常帶裂痕工作，對(duì)一些不贊成出現(xiàn)裂痕或?qū)α押蹖挾扔袊?yán)格限制的結(jié)構(gòu)，要知足這些要求就需要提升工程造價(jià)。(3)隔熱隔聲性能也較差。針對(duì)這些缺點(diǎn)，可采納輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土以減少自重，改良鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性能。1.2混凝土結(jié)構(gòu)的張開與應(yīng)用大體混凝土結(jié)構(gòu)使用到現(xiàn)在已約有150年的歷史。與鋼、木和砌體結(jié)構(gòu)比較，因?yàn)樗谖锢砹W(xué)性能及資料本源等方面有好多長處，因此其張開速度很快，應(yīng)用也最廣泛。跟著高強(qiáng)度鋼筋、高強(qiáng)度高性能混凝土〔強(qiáng)度抵達(dá)100N/mm2〕以及高性能外加劑和混淆資料的研制使用，高強(qiáng)高性能混凝土的應(yīng)用范圍不停擴(kuò)大，鋼纖維混凝土和聚合物混凝土的研究和應(yīng)用有了很大張開。還有，輕質(zhì)混凝土、加氣混凝土、陶粒混凝土以及利用工業(yè)廢渣的“綠色混凝土〞，不單改良了混凝土的性能，并且對(duì)節(jié)能和保護(hù)環(huán)境擁有重要的意義。其余，防射線、耐磨、耐腐化、防浸透、保溫等特別需要的混凝土以及智能型混凝土及其結(jié)構(gòu)也正在研究中?；炷两Y(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍也在不停地?cái)U(kuò)大，已從工業(yè)與民用建筑、交通設(shè)備、水第3頁利水電建筑和基礎(chǔ)工程擴(kuò)大到了近海工程、海底建筑、地下建筑、核電站安全殼等領(lǐng)域，甚至已開始構(gòu)想和實(shí)驗(yàn)用于月面建筑。跟著輕質(zhì)高強(qiáng)資料的使用，在大跨度、高層建筑中的混凝土結(jié)構(gòu)愈來愈多。我國是使用混凝土結(jié)構(gòu)最多的國家，在高層建筑和多層框架中大多采納混凝土結(jié)構(gòu)。在民用建筑中也采納了定型化、標(biāo)準(zhǔn)化的裝置式鋼筋混凝土構(gòu)件。已建成的88層的上海金茂大廈，高420.5m,是我國目前最高的高層建筑。電視塔、水塔、水池、冷卻塔、煙囪、貯罐、筒倉等特別修建物也廣泛采納了鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土，上海電視塔高468m，其高度為亞洲第一。其余，在大跨度的公共鋼筋混凝土桁架、門式剛架、拱、薄殼等結(jié)構(gòu)形式也有廣泛應(yīng)用。在鐵路、公路、城市的立交橋、高架橋、地鐵地道，以及水利港口等交通工程頂用鋼筋混凝土建筑的水閘、水電站、船塢和碼頭已經(jīng)是星羅云布。正在興建的長江3三峽水利樞紐工程，大壩高186m，壩體混凝土用量達(dá)1527萬m，是世界上最大的水利工程。近來幾年來，我國在混凝土根本理論與設(shè)計(jì)方法、結(jié)構(gòu)靠譜度與荷載分析、工業(yè)化建筑系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)抗震與有限元方法、電子計(jì)算機(jī)在混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用以及現(xiàn)代化測(cè)試技術(shù)等方面的研究也獲得了好多新的成就，某些方面已抵達(dá)或湊近國際水平。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和研究向更圓滿更科學(xué)的方向張開。其余，在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法方面經(jīng)過大批研究，獲得了很大成績。新宣布的?混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?(GB50010-2021)累積了半個(gè)世紀(jì)以來豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和最新的科研成就，把我國混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法提升到了目前的國際水平，它將在工程設(shè)計(jì)中發(fā)揮指導(dǎo)作用。1.3學(xué)習(xí)本課程要注意的問題混凝土結(jié)構(gòu)課程平常按內(nèi)容的性質(zhì)可分為“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理〞和“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)〞兩局部。前者主要表達(dá)各樣混凝土根本構(gòu)件的受力性能、截面設(shè)計(jì)計(jì)算方法和結(jié)構(gòu)等混凝土結(jié)構(gòu)的根本理論，屬于專業(yè)基礎(chǔ)課內(nèi)容。后者主要表達(dá)梁板結(jié)構(gòu)、單層廠房、多層和高層房子等的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，屬于專業(yè)課內(nèi)容。經(jīng)過本課程的學(xué)習(xí)，并經(jīng)過課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐性講課環(huán)節(jié)，使學(xué)生初步擁有運(yùn)用這些理論知識(shí)正確進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和解決實(shí)質(zhì)技術(shù)問題的能力。學(xué)習(xí)本課程時(shí)，建議注意下面一些問題：1.增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐性講課環(huán)節(jié)并注意擴(kuò)大知識(shí)面混凝土結(jié)構(gòu)的根本理論相當(dāng)于鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土的資料力學(xué)，它是以第4頁實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的，因此除講堂學(xué)習(xí)之外，還要增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的講課環(huán)節(jié)，以進(jìn)一步理解學(xué)習(xí)內(nèi)容和訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)的根本技術(shù)。當(dāng)有條件時(shí)，可進(jìn)行簡支梁正截面受彎承載力、簡支梁斜截面受剪承載力、偏愛受壓短柱正截面受壓承載力的實(shí)驗(yàn)。混凝土結(jié)構(gòu)課程的實(shí)踐性很強(qiáng)，因此要增強(qiáng)課程作業(yè)、課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐性講課環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，并在學(xué)習(xí)過程中漸漸熟習(xí)和正確運(yùn)用我國宣布的一些設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)規(guī)程。諸如：?建筑結(jié)構(gòu)靠譜度設(shè)計(jì)一致標(biāo)準(zhǔn)?〔GB50068〕、?建筑結(jié)構(gòu)荷載標(biāo)準(zhǔn)?〔GB50009-2021〕、?混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?〔GB50010-2021〕、?建筑抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?〔GB50011-2021〕、?鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程?(JGJ3-91)等?；炷两Y(jié)構(gòu)是一門張開很快的學(xué)科，學(xué)習(xí)時(shí)要多注意它的新動(dòng)向和新成就，以擴(kuò)大知識(shí)面。2.突出重點(diǎn)，并注意難點(diǎn)的學(xué)習(xí)本課程的內(nèi)容多、符號(hào)多、計(jì)算公式多、結(jié)構(gòu)規(guī)定也多，學(xué)習(xí)時(shí)要依據(jù)講課綱領(lǐng)的要求，貫徹“少而精〞的原那么，突出重點(diǎn)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。比方，第4章是上冊(cè)中的重點(diǎn)內(nèi)容，把它學(xué)好了，就為后邊各章的學(xué)習(xí)打下了好的基礎(chǔ)。對(duì)學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)要找出它的本源，以利于化解。比方，上冊(cè)第5章中的抵擋彎矩圖常是難點(diǎn)，假如知道了畫抵擋彎矩圖的目的在于彎起、截?cái)嗔簝?nèi)縱向受力鋼筋，難點(diǎn)也就根本上化解了。3.深刻理解重要的見解，嫻熟掌握設(shè)計(jì)計(jì)算的根本功，切忌照本宣科講課綱領(lǐng)中對(duì)要求深刻理解的一些重要見解作了詳細(xì)的規(guī)定。注意，深刻理解常常不是一步到位的，而是跟著學(xué)習(xí)內(nèi)容的張開和深入，漸漸加深的。比方，學(xué)習(xí)上冊(cè)中的第9章和下冊(cè)中的第12章后就要回過頭來，加深對(duì)適筋梁正截面受彎三個(gè)受力階段的理解。要求嫻熟掌握的設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容也在講課綱領(lǐng)中有明確的規(guī)定，它們是本課程的根本功。嫻熟掌握是指正確、快捷。為此，本教材各章后邊給出的習(xí)題是要求仔細(xì)完成的。應(yīng)當(dāng)是先復(fù)習(xí)講課內(nèi)容，搞懂例題后再做習(xí)題，切忌邊做題邊看例題。習(xí)題的正確答案常常不是獨(dú)一的，這也是本課程與一般的數(shù)學(xué)、力學(xué)課程所不一樣樣的。對(duì)結(jié)構(gòu)規(guī)定，也要著眼于理解，切忌照本宣科。事實(shí)上，不理解的東西也是難以記著的。自然，對(duì)知識(shí)性的結(jié)構(gòu)規(guī)定是應(yīng)當(dāng)知道的。思慮題1.1鋼筋混凝土梁損壞時(shí)有哪些特色？鋼筋和混凝土是如何共同工作的？第5頁1.2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有哪些長處和缺點(diǎn)？1.3本課程主要包含哪些內(nèi)容？學(xué)習(xí)本課程要注意哪些問題？第2章混凝土結(jié)構(gòu)資料的物理力學(xué)性能本章概要鋼筋與混凝土的物理力學(xué)性能以及共同工作的特色直接影響混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的性能，也是混凝土結(jié)構(gòu)計(jì)算理論和設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)。本章表達(dá)鋼筋與混凝土的主要物理力學(xué)性能以及混凝土與鋼筋的粘結(jié)。2.1混凝土的物理力學(xué)性能2.1.1混凝土的構(gòu)成結(jié)構(gòu)一般混凝土是由水泥、砂、石資料用水拌合硬化后形成的人工石材，是多相復(fù)合資料。平常把混凝土的結(jié)構(gòu)分為三種根本種類：微觀結(jié)構(gòu)即水泥石結(jié)構(gòu)；亞微觀結(jié)構(gòu)即混凝土中的水泥沙漿結(jié)構(gòu)；宏觀結(jié)構(gòu)即沙漿和粗骨料兩組分系統(tǒng)。微觀結(jié)構(gòu)〔水泥石結(jié)構(gòu)〕由水泥凝膠、晶體骨架、未水化完的水泥顆粒和凝膠孔構(gòu)成，其物理力學(xué)性能取決于水泥的化學(xué)礦物成分、粉磨細(xì)度、水灰比和凝固硬化條件等。混凝土的宏觀結(jié)構(gòu)與亞微觀結(jié)構(gòu)有好多共同點(diǎn)，能夠把水泥沙漿看作基相，粗骨料散布在沙漿中，沙漿與粗骨料的界面是聯(lián)合的單薄面。骨料的散布以及骨料與基相之間在界面的聯(lián)合強(qiáng)度也是重要的影響要素。澆注混凝土?xí)r的泌水作用會(huì)惹起沉縮，硬化過程中因?yàn)樗酀{水化造成的化學(xué)縮短和干縮遇到骨料的限制，會(huì)在不一樣樣層次的界面惹起聯(lián)合損壞，形成隨機(jī)散布的界面裂痕?；炷林械纳?、石、水泥膠體構(gòu)成了彈性骨架，主要承受外力，并使混凝土具有彈性變形的特色。而水泥膠體中的凝膠、孔隙和界面初始微裂痕等，在外力作用下使混凝土產(chǎn)生塑性變形。另一方面，混凝土中的孔隙、界面微裂痕等缺點(diǎn)又常常是混凝土受力損壞的發(fā)源。因?yàn)樗嗄z體的硬化過程需要多年才能完成，因此混凝土的強(qiáng)度和變形也隨時(shí)間漸漸增添。2.1.2單軸向應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土強(qiáng)度混凝土的強(qiáng)度與水泥強(qiáng)度等級(jí)、水灰比有很大關(guān)系；骨料的性質(zhì)、混凝土的級(jí)配、混凝土成型方法、硬化時(shí)的環(huán)境條件及混凝土的齡期等也不一樣樣程度地影響混凝土的強(qiáng)度；試件的大小和形狀、試驗(yàn)方法和加載速率也影響混凝土強(qiáng)度的試驗(yàn)結(jié)果。第6頁因此各國對(duì)各樣單向受力下的混凝土強(qiáng)度都規(guī)定了一致的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法。1.混凝土的抗壓強(qiáng)度(1)混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度和強(qiáng)度等級(jí)立方體試件的強(qiáng)度比較堅(jiān)固，因此我國把立方體強(qiáng)度值作為混凝土強(qiáng)度的根本指標(biāo)，并把立方體抗壓強(qiáng)度作為評(píng)定混凝土強(qiáng)度等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)。1)測(cè)定的方法我國國家標(biāo)準(zhǔn)?一般混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法?(GBJ81-85)規(guī)定以邊長為150mm的立方體為標(biāo)準(zhǔn)試件，標(biāo)準(zhǔn)立方體試件在(20±3)℃的溫度和相對(duì)濕度90％以上的濕潤空氣中保養(yǎng)28d，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的抗壓強(qiáng)度作為混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度，單位為N/mm2。2)立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k?混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?規(guī)定用上述標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的擁有95％保證率的立方體抗壓強(qiáng)度作為混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，用符號(hào)fcu,k表示。3)強(qiáng)度等級(jí)的區(qū)分及有關(guān)規(guī)定?混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?規(guī)定混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)按立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k確立?；炷翉?qiáng)度等級(jí)區(qū)分有C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80，共14個(gè)等級(jí)。比方，C30表示立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值2為30N/mm。此中，C50～C80屬高強(qiáng)度混凝土范圍。?混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?規(guī)定，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不該低于C15；當(dāng)采納HRB335級(jí)鋼筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C20；當(dāng)采納HRB400和RRB400級(jí)鋼筋以及承受重復(fù)荷載的構(gòu)件，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不得低于C20。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不該低于C30；當(dāng)采納鋼絞線、鋼絲、熱辦理鋼筋作預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C40o4)試驗(yàn)方法對(duì)峙方體抗壓強(qiáng)度的影響圖2-1試件在試驗(yàn)機(jī)上單向受壓時(shí)，豎向縮短，橫向擴(kuò)大，因?yàn)榛炷僚c壓力機(jī)墊板彈性模量與橫向變形系數(shù)不一樣樣，壓力機(jī)墊板的橫向變形明顯小于混凝土的橫向變形，因此墊板經(jīng)過接觸面上的摩擦力拘束混凝土試塊的橫向變形，就象在試件上下端各加了一個(gè)套箍，以致混凝土損壞時(shí)形成兩個(gè)對(duì)頂?shù)慕清F形損壞面，抗壓強(qiáng)度比沒有拘束的狀況要高。假如在試件上下表面涂一些潤滑劑，這時(shí)試件與壓力機(jī)墊板間的摩擦力大大減小，其橫向變形幾乎不受拘束，受壓時(shí)沒有“套箍〞作用的影響，試件將沿著平行于力的作用方向產(chǎn)生幾條裂痕而損壞，測(cè)得的抗壓強(qiáng)度就低。第7頁我國規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法是不涂潤滑劑的。5)加載速度對(duì)峙方體強(qiáng)度的影響加載速度越快，測(cè)得的強(qiáng)度越高。往常例定加載速度為：混凝土強(qiáng)度等級(jí)低于2C30時(shí)，取每秒鐘0.3～；混凝土強(qiáng)度等級(jí)高于或等于C30時(shí)，取每秒鐘0.5～2。6)齡期對(duì)峙方體強(qiáng)度的影響圖2-2混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度跟著成型后混凝土的齡期漸漸增添，增添快度開始較快，今后漸漸遲緩，強(qiáng)度增添過程常常要連續(xù)幾年，在濕潤環(huán)境中常常連續(xù)更長。7)幾點(diǎn)說明①施工單位按圖紙規(guī)定的強(qiáng)度等級(jí)制作混凝土,現(xiàn)場(chǎng)用相同的混凝土制作必然量的試塊,以查驗(yàn)其立方體抗壓強(qiáng)度能否知足要求；②立方體抗壓強(qiáng)度是在實(shí)驗(yàn)室條件下獲得的抗壓強(qiáng)度〔標(biāo)準(zhǔn)保養(yǎng)試塊〕；③結(jié)構(gòu)實(shí)體的環(huán)境條件與實(shí)驗(yàn)室標(biāo)養(yǎng)試塊不一樣樣，標(biāo)養(yǎng)試塊立方體強(qiáng)度不可以夠真切反應(yīng)結(jié)構(gòu)實(shí)體混凝土的抗壓強(qiáng)度，必然增添同條件保養(yǎng)試塊立方體強(qiáng)度予以判斷結(jié)構(gòu)實(shí)體的強(qiáng)度；④不一樣樣尺寸試件的“尺寸效應(yīng)〞:fcu(200)×1.05=fcu(150)=fcu(100)×(2)混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度fc混凝土的抗壓強(qiáng)度與試件的形狀有關(guān)，采納棱柱體比立方體能更好地反應(yīng)混凝土結(jié)構(gòu)的實(shí)質(zhì)抗壓能力。用混凝土棱柱體試件測(cè)得的抗壓強(qiáng)度稱軸心抗壓強(qiáng)。1)測(cè)定的方法圖2-3我國?一般混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法?規(guī)定以150mm×150mm×300mm的棱柱體作為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)試件。棱柱體試件與立方體試件的制作條件相同，試件上下表面不涂潤滑劑。棱柱體試件的抗壓強(qiáng)度都比立方體的強(qiáng)度值小，并且棱柱體試件高寬比越大，強(qiáng)度越小。2)軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fck?混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?規(guī)定以150mm×150mm×300mm的棱柱體試件試驗(yàn)測(cè)得的擁有95％保證率的抗壓強(qiáng)度為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，用符號(hào)fck表示。3)軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值與立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的關(guān)系圖2-4圖2-4是依據(jù)我國所做的混凝土棱柱體與立方體抗壓強(qiáng)度比較試驗(yàn)的結(jié)果。?混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?鑒于安全取偏低值，軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值與立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的關(guān)系按下式確立：第8頁fck＝0.88αc1αc2fcu,k(2-1)式中：αc1——為棱柱體強(qiáng)度與立方體強(qiáng)度之比，對(duì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50及以下的取αc1=0.76，對(duì)C80取αc1=0.82，在此之間按直線規(guī)律變化取值。αc2——為高強(qiáng)度混凝土的脆性折減系數(shù)，對(duì)C40及以下取αc2=1.00,對(duì)C80取αc2=0.87,中間按直線規(guī)律變化取值。0.88——為考慮實(shí)質(zhì)構(gòu)件與試件混凝土強(qiáng)度之間的差別而取用的折減系數(shù)。外國常采納混凝土圓柱體試件來確立混凝土軸心抗壓強(qiáng)度。比方美國、日本和歐洲混凝土協(xié)會(huì)(CEB)系采納直徑6英寸(152mm)、高12英寸(305mm)的圓柱體標(biāo)準(zhǔn)試件的抗壓強(qiáng)度作為軸心抗壓強(qiáng)度的指標(biāo)，記作fc′?；炷凛S心fc′=0.79fcu,k(2-2)2.混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度ft抗拉強(qiáng)度是混凝土的根本力學(xué)指標(biāo)之一，也可用它間接地權(quán)衡混凝土的沖切強(qiáng)度等其余力學(xué)性能。(1)測(cè)定的方法圖2-5能夠采納直接軸心受拉的試驗(yàn)方法來測(cè)定?？墒牵?yàn)榛炷羶?nèi)部的不均勻性，加之安裝試件的偏差等原由，正確測(cè)定抗拉強(qiáng)度是很困難的。因此，國內(nèi)外也常用如圖2-5所示的圓柱體或立方體的劈裂試驗(yàn)來間接測(cè)試混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度。依據(jù)彈性理論，劈拉強(qiáng)度ft,s可按下式計(jì)算：圓柱體ft,s＝2F/(πdι)(2-3)2立方體ft,s＝2P/πa試驗(yàn)說明，劈裂抗拉強(qiáng)度略大于直接受拉強(qiáng)度，劈拉試件的大小對(duì)試驗(yàn)結(jié)果也有必然影響。軸心抗拉強(qiáng)度只有立方抗壓強(qiáng)度的1/17～1/8，混凝土強(qiáng)度等級(jí)愈高，這個(gè)比值愈小。(2)軸心抗拉強(qiáng)度ftk與立方體抗壓強(qiáng)度fcu,k的關(guān)系圖2-6ftk＝0.88×0.395fcu,k0.55(1-1.645)0.45×2(2-4)2.1.3復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土強(qiáng)度實(shí)質(zhì)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件大多是處于復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)，比方框架梁、柱既遇到柱軸向力作用，又遇到彎矩和剪力的作用。節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土受力狀態(tài)一般更加復(fù)雜。同時(shí)，研究復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度，關(guān)于認(rèn)識(shí)混凝土的強(qiáng)度理論也有重要的意義。1.雙向應(yīng)力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度圖2-7第9頁在兩個(gè)平面作用著法向應(yīng)力σl和σ2，第三個(gè)平面上應(yīng)力為零的雙向應(yīng)力狀態(tài)下，不一樣樣混凝土強(qiáng)度的二向損壞包絡(luò)圖如圖2-7所示，圖中σ0是單軸向受力狀態(tài)下的混凝土強(qiáng)度。一旦超出包絡(luò)線就意味著資料發(fā)生損壞。(1)雙向受拉:圖中第一象限為雙向受拉區(qū)，σl、σ2相互影響不大，雙向受拉強(qiáng)度均湊近于單向受拉強(qiáng)度。(2)雙向受壓:第三象限為雙向受壓區(qū)，大概上素來的強(qiáng)度隨另素來壓力的增加而增添，混凝土雙向受壓強(qiáng)度比單向受壓強(qiáng)度最多可提升27％。(3)拉--壓狀態(tài)：第二、四象限為拉--壓應(yīng)力狀態(tài)，此時(shí)混凝土的強(qiáng)度均低于單向拉伸或壓縮時(shí)的強(qiáng)度。2.法向應(yīng)力與剪應(yīng)力組合混凝土的強(qiáng)度圖2-8壓應(yīng)力低時(shí)，抗剪強(qiáng)度隨壓應(yīng)力的增大而增大；當(dāng)壓應(yīng)力約超出0.6fc′時(shí)，抗剪強(qiáng)度隨壓應(yīng)力的增大而減小。也就是說因?yàn)榇嬖诩魬?yīng)力，混凝土的抗壓強(qiáng)度要低于單向抗壓強(qiáng)度。其余，還可以夠夠看出，抗剪強(qiáng)度跟著拉應(yīng)力的增大而減小，也就是說剪應(yīng)力的存在也會(huì)使抗拉強(qiáng)度降低。3.三向受壓狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度混凝土在三向受壓的狀況下，因?yàn)橛龅絺?cè)向壓力的拘束作用，最大主壓應(yīng)力軸的抗壓強(qiáng)度fcc′(σl)有較大程度的增添，其變化規(guī)律隨雙側(cè)向壓應(yīng)力〔σ2，σ3〕的比值和大小而不一樣樣。常例的三軸受壓是在圓柱體四周加液壓，在雙側(cè)向等壓(σ2=σ3=fL＞0)的狀況下進(jìn)行的。由試驗(yàn)獲得的經(jīng)驗(yàn)公式為：fcc′＝fc′+(4.5～7.0)fL〔2-5〕式中fcc′——有側(cè)向壓力拘束試件的軸心抗壓強(qiáng)度；fc′——無側(cè)向壓力拘束試件的軸心抗壓強(qiáng)度；fL——側(cè)向拘束壓應(yīng)力。公式中，fL前的數(shù)字為側(cè)向應(yīng)力系數(shù)，均勻值為5.6,當(dāng)側(cè)向壓應(yīng)力較低時(shí)獲得的系數(shù)值較高。常有工程典范：鋼管混凝土柱、螺旋箍筋柱、密排側(cè)向箍筋柱?！商峁﹤?cè)向拘束,以提升混凝土的抗壓強(qiáng)度和延性。2.1.4混凝土的變形變形是混凝土的一個(gè)重要力學(xué)性能。包含受力變形和體積變形。受力變形:混凝土在一次短期加載、荷載長久作用和屢次重復(fù)荷載作用下產(chǎn)第10頁生的變形，這種變形稱為受力變形。體積變形:混凝土因?yàn)橛不^程中的縮短以及溫度和濕度變化所產(chǎn)生的變形，這種變形稱為體積變形。1.一次短期加載下混凝土的變形性能(1)混凝土受壓時(shí)的應(yīng)力--應(yīng)變關(guān)系〔σ-ε關(guān)系曲線一次短期加載是指荷載從零開始單一增添至試件損壞，也稱單一加載。在一般試驗(yàn)機(jī)上獲得有降落段的應(yīng)力--應(yīng)變曲線是比較困難的。假定采納有伺服飾置能控制降落段應(yīng)變速度的特別試驗(yàn)機(jī)，就能夠丈量出擁有真切降落段的應(yīng)力--應(yīng)變?nèi)€。我國采納棱柱體試件測(cè)定一次短期加載下混凝土受壓應(yīng)力--應(yīng)變?nèi)€。能夠看到，這條曲線包含上漲段和降落段兩個(gè)局部：1)上漲段〔OC〕，又可分為三段：OA段(σ≤0.3fc～0.4fc)：從加載至A點(diǎn)為第1階段，混凝土的變形主假如彈性變形，應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系湊近直線，稱A點(diǎn)為比率極限點(diǎn)；AB段(σ＝0.3fc～0.8fc)：超出A點(diǎn)，進(jìn)人裂痕堅(jiān)固擴(kuò)展的第2階段，混凝土的變形為彈塑性變形，臨界點(diǎn)B的應(yīng)力能夠作為長久抗壓強(qiáng)度的依據(jù)；BC段(σ＝0.8fc～1.0fc)：裂痕快速張開的不堅(jiān)固狀態(tài)直至峰點(diǎn)C，這一階段為第3階段，這時(shí)的峰值應(yīng)力σmax平常作為混凝土棱柱體的抗壓強(qiáng)度fc，相應(yīng)的應(yīng)變稱為峰值應(yīng)變?chǔ)?，其值在～之間顛簸，平常取ε0。圖2-9混凝土棱柱體受壓應(yīng)力--應(yīng)變曲線2)降落段〔CE〕：在峰值應(yīng)力今后，裂痕快速張開，試件的均勻應(yīng)力強(qiáng)度降落，應(yīng)力--應(yīng)變曲線向下曲折，直到凹向發(fā)生改變，曲線出現(xiàn)“拐點(diǎn)〔D〕〞。超出“拐點(diǎn)〞，曲線開始凸向應(yīng)變軸，此段曲線中曲率最大的一點(diǎn)E稱為“收斂點(diǎn)〞。從收斂點(diǎn)E開始今后的曲線稱為收斂段，這時(shí)貫串的主裂痕已很寬，對(duì)無側(cè)向拘束的混凝土，收斂段EF已失去結(jié)構(gòu)意義。3)不一樣樣強(qiáng)度的混凝土的σ-ε關(guān)系曲線比較圖2-10①混凝土強(qiáng)度等級(jí)高，其峰值應(yīng)變?chǔ)?增添不多；②上漲段曲線相像；③降落段差別較大：強(qiáng)度等級(jí)低，降落段緩和，應(yīng)力降落慢；強(qiáng)度等級(jí)高的混凝土，降落段較陡，應(yīng)力降落很快?！驳燃?jí)高的混凝土，受壓時(shí)的延性不如等級(jí)低的混凝土〕圖2-10不一樣樣強(qiáng)度的混凝土的應(yīng)力--應(yīng)變曲線比較第11頁4)加載速度對(duì)混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)值的影響①加載慢，最大應(yīng)力值有所減小，相應(yīng)于最大應(yīng)力值時(shí)的應(yīng)變?cè)鎏?；②加載快，最大應(yīng)力值有所增大，相應(yīng)于最大應(yīng)力值時(shí)的應(yīng)變減小；(2)混凝土單軸向受壓應(yīng)力--應(yīng)變曲線的數(shù)學(xué)模型1〕美國E.Hognestad建議的模型模型的上漲段為二次拋物線,降落段為斜直線。上漲段：〔2-6〕

降落段：〔2-7〕式中fc——峰值應(yīng)力〔棱柱體極限抗壓強(qiáng)度〕；ε?！鄳?yīng)于峰值應(yīng)力時(shí)的應(yīng)變，取ε。；εu——極限壓應(yīng)變，取εu=0.0038。圖2-11Hognestad建議的應(yīng)力--應(yīng)變曲線2〕德國Rusch建議的模型該模型形式較簡單，模型的上漲段也采納二次拋物線,降落段那么采納水平直線。上漲段：〔2-8〕降落段：〔2-9〕式中ε。；εu=0.0035。圖2-12Rusch建議的應(yīng)力--應(yīng)變曲線(3)三向受壓狀態(tài)下混凝土的變形特色混凝土試件橫向遇到拘束時(shí)，能夠提升其抗壓強(qiáng)度，也能夠提升其延性。三向受壓下混凝土圓柱體的軸向應(yīng)力--應(yīng)變曲線能夠由四周用液體壓力加以拘束的圓柱體進(jìn)行加壓試驗(yàn)獲得。跟著側(cè)向壓力的增添，試件的強(qiáng)度和延性都有明顯提升。工程上能夠經(jīng)過設(shè)置密排螺旋筋或箍筋來拘束混凝土，改良鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能。圖2-13混凝土圓柱體三向受壓試驗(yàn)時(shí)軸向應(yīng)力--應(yīng)變曲線圖2-14用螺旋筋拘束的混凝土圓柱體的應(yīng)力--應(yīng)變曲線(4)混凝土的變形模量與彈性資料不一樣樣，混凝土受壓應(yīng)力--應(yīng)變關(guān)系是一條曲線，在不一樣樣的應(yīng)力階段，應(yīng)力與應(yīng)變之比的變形模量是一個(gè)變數(shù)?；炷恋淖冃文Ａ坑幸韵氯N表示方法。圖2-15混凝土變形模量的表示方法1)混凝土的彈性模量〔即原點(diǎn)模量〕第12頁在應(yīng)力--應(yīng)變曲線的原點(diǎn)〔圖中的O點(diǎn)〕作全部線，其斜率為混凝土的原點(diǎn)模量，稱為彈性模量，以Ec表示。Ec＝tgαo〔2-10〕式中αo——混凝土應(yīng)力--應(yīng)變曲線在原點(diǎn)處的切線與橫坐標(biāo)的夾角。彈性模量的測(cè)試方法：對(duì)標(biāo)準(zhǔn)尺寸150mm×150mm×300mm的棱柱體試件，先加載至σ=0.5fc，今后卸載至零，再重復(fù)加載卸載5～10次。因?yàn)榛炷敛皇菑椥圆牧希看涡遁d至應(yīng)力為零時(shí)，存在節(jié)余變形，跟著加載次數(shù)增添，應(yīng)力--應(yīng)變曲線漸趨堅(jiān)固并根本上趨于直線。該直線的斜率即定為混凝土的彈性模量。2)混凝土的變形模量連結(jié)圖2-15中O點(diǎn)至曲線任一點(diǎn)應(yīng)力為σc處割線的斜率，稱為隨意點(diǎn)割線模量或稱變形模量。因?yàn)榭傋冃桅與中包含彈性變形εela和塑性變形εpla兩局部，由此所確立的模量也可稱為彈塑性模量。它的表達(dá)式為：Ec′＝tgα1〔2-11〕混凝土的變形模量是個(gè)變值，它隨應(yīng)力大小而不一樣樣。3)混凝土的切線模量在混凝土應(yīng)力--應(yīng)變曲線上某一應(yīng)力σc處作全部線，其應(yīng)力增量與應(yīng)變?cè)隽恐戎捣Q為相應(yīng)于應(yīng)力σc時(shí)混凝土的切線模量。Ec′′＝tgα〔2-12〕混凝土的切線模量也是一個(gè)變值，它跟著混凝土的應(yīng)力增大而減小。注意：混凝土不是彈性資料，因此不可以夠用的混凝土應(yīng)變乘以標(biāo)準(zhǔn)中所給的彈性模量值去求混凝土的應(yīng)力。只有當(dāng)混凝土應(yīng)力很低時(shí)，它的彈性模量與變形模量值才近似相等。混凝土的彈性模量可按下式計(jì)算(kN/mm2)〔2-13〕(5)混凝土軸向受拉時(shí)的應(yīng)力--應(yīng)變關(guān)系曲線形狀與受壓時(shí)相像，擁有上漲段和降落段。試驗(yàn)測(cè)試說明，在試件加載的早期，變形與應(yīng)力呈線性增添，至峰值應(yīng)力的40％～50％達(dá)比率極限，加載至峰值應(yīng)力的76％～83％時(shí)，曲線出現(xiàn)臨界點(diǎn)〔即裂痕不堅(jiān)固擴(kuò)展的起點(diǎn)〕，抵達(dá)峰值應(yīng)力時(shí)對(duì)應(yīng)的應(yīng)變只有75×10-6～115×10-6。曲線降落段的坡度隨混凝土強(qiáng)度的提升而更峻峭。受拉彈性模量與受壓彈性模量值根真相同。圖2-16不一樣樣強(qiáng)度的混凝土拉伸應(yīng)力--應(yīng)變?nèi)€2.荷載長久作用下混凝土的變形性能(徐變)〔1〕徐變的見解第13頁結(jié)構(gòu)或資料承受的荷載或應(yīng)力不變，而應(yīng)變或變形隨時(shí)間增添的現(xiàn)象稱為徐變?；炷恋男熳兲厣饕c時(shí)間參數(shù)有關(guān)。1)加荷剎時(shí)變形εela當(dāng)對(duì)棱柱體試件加載，應(yīng)力抵達(dá)〔0.1～1.0〕fc某一值時(shí)，其加載剎時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)閯x時(shí)應(yīng)變?chǔ)舉la。2)混凝土的徐變?chǔ)與r假定保持荷載不變，跟著加載作用時(shí)間的增添，應(yīng)變也將連續(xù)增添，這就是混凝土的徐變?chǔ)與r。一般，徐變開始增添較快，今后漸漸減慢，經(jīng)過較長時(shí)間后就漸漸趨于堅(jiān)固。徐變應(yīng)變值約為剎時(shí)應(yīng)變的1-4倍。圖2-17混凝土的徐變〔應(yīng)變與時(shí)間的關(guān)系曲線〕(2)線性徐變和非線性徐變混凝土的徐變與混凝土的應(yīng)力大小有著親密的關(guān)系。應(yīng)力越大徐變也越大，隨著混凝土應(yīng)力的增添，混凝土徐變將發(fā)生不一樣樣的狀況:圖2-18壓應(yīng)力與徐變的關(guān)系1)線性徐變當(dāng)混凝土應(yīng)力σc≤0.5fc時(shí)，徐變與應(yīng)力成正比，曲線湊近等間距散布，這種狀況稱為線性徐變。2)非線性徐變當(dāng)混凝土應(yīng)力σc＞0.5fc時(shí)，徐變變形與應(yīng)力不可以正比，徐變變形比應(yīng)力增添要快，稱為非線性徐變。在非線性徐變范圍內(nèi)，當(dāng)加載應(yīng)力過高時(shí)，徐變變形急劇增添不再收斂，呈非堅(jiān)固徐變的現(xiàn)象，可能造成混凝土的損壞。混凝土構(gòu)件在使用時(shí)期，應(yīng)當(dāng)防備常常處于不變的高應(yīng)力狀態(tài)。一般地,混凝土長久抗壓強(qiáng)度取(0.75～0.8)fc。(3)產(chǎn)生徐變的主要原由1)水泥膠體的塑性變形。加載時(shí)混凝土的齡期越早，徐變?cè)酱蟆?)混凝土內(nèi)部微裂痕的連續(xù)張開。(4)影響徐變的要素1)內(nèi)在要素──混凝土構(gòu)成成分水泥用量越多，徐變?cè)酱螅凰冶仍酱?，徐變也越大。骨料彈性性質(zhì)也明顯地影響徐變值，一般，骨料越堅(jiān)硬，彈性模量越高，對(duì)水泥石徐變的拘束作用越大，混凝土的徐變?cè)叫?。圖2-20骨料對(duì)徐變的影響第14頁2)環(huán)境要素──保養(yǎng)及使用時(shí)的溫度、濕度保養(yǎng)時(shí)溫度高、濕度大，水泥水化作用充分，徐變?cè)叫?；而使用遇到荷載作用后所處的環(huán)境溫度越高、濕度越低，那么徐變?cè)酱蟆?)應(yīng)力條件──混凝土的應(yīng)力大小混凝土的應(yīng)力越大徐變也越大。(5)徐變對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的工作性能的影響因?yàn)榛炷恋男熳?，?huì)使構(gòu)件的變形增添，在鋼筋混凝土截面中惹起應(yīng)力重分布。在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中會(huì)造成預(yù)應(yīng)力損失。3.混凝土在荷載重復(fù)作用下的變形〔疲備變形〕混凝土的疲備是在荷載重復(fù)作用下產(chǎn)生的?；炷猎诤奢d重復(fù)作用下惹起的破壞稱為疲備損壞。疲備現(xiàn)象大批存在于工程結(jié)構(gòu)中，鋼筋混凝土吊車梁遇到重復(fù)荷載的作用，鋼筋混凝土道橋遇到車輛振動(dòng)的影響以及港口海岸的混凝土結(jié)構(gòu)遇到波浪沖擊而傷害等都屬于疲備損壞現(xiàn)象。疲備損壞的特色是裂痕小而變形大。(1)混凝土在荷載重復(fù)作用下的應(yīng)力--應(yīng)變曲線f1〕σ1或σ2＜fc時(shí):對(duì)混凝土棱柱體試件，一次加載應(yīng)力σ1或σ2小于混凝土疲備強(qiáng)度fcf時(shí)，其加載卸載應(yīng)力--應(yīng)變曲線OAB形成了一個(gè)環(huán)狀。而在屢次加載、卸載作用下，應(yīng)力--應(yīng)變環(huán)會(huì)愈來愈密合，經(jīng)過屢次重復(fù)，這個(gè)曲線就密合成一條直線。2〕σ3＞fcf時(shí):開始，混凝土應(yīng)力--應(yīng)變曲線凸向應(yīng)力軸，在重復(fù)荷載過程中漸漸變?yōu)橹本€，再經(jīng)過屢次重復(fù)加卸載后，其應(yīng)力--應(yīng)變曲線由凸向應(yīng)力軸而漸漸凸向應(yīng)變軸，以致加卸載不可以夠形成關(guān)閉環(huán)，這標(biāo)記住混凝土內(nèi)部微裂痕的張開加劇趨近損壞。跟重視復(fù)荷載次數(shù)的增添，應(yīng)力--應(yīng)變曲線傾角不停減小，至荷載重復(fù)到某必然次數(shù)時(shí)，混凝土試件會(huì)因嚴(yán)重開裂或變形過大而以致?lián)p壞。圖2-21混凝土在重復(fù)荷載作用下的應(yīng)力--應(yīng)變曲線f(2)混凝土的疲備強(qiáng)度fc1)測(cè)定方法混凝土的疲備強(qiáng)度用疲備試驗(yàn)測(cè)定。疲備試驗(yàn)采納100mm×l00mm×300mm或150mm×150mm×450mm的棱柱體，把能使棱柱體試件承受200萬次或其以上循環(huán)荷載而發(fā)生損壞的壓應(yīng)力值稱為混凝土的疲備抗壓強(qiáng)度。f2)疲備應(yīng)力比值ρc混凝土的疲備強(qiáng)度與重復(fù)作用時(shí)應(yīng)力變化的幅度有關(guān)。在相同的重復(fù)次數(shù)下，疲備強(qiáng)度跟著疲備應(yīng)力比值的減小而增大。疲備應(yīng)力比值ρcf按下式計(jì)算：第15頁f=σρcfcf,min/σc,max〔2-14〕f式中σcf,min、σc,max表示截面同一纖維上的混凝土最小應(yīng)力及最大應(yīng)力。4.混凝土的縮短與膨脹混凝土凝固硬化時(shí)，在空氣中體積縮短，在水中體積膨脹。平常，縮短值比膨脹值大好多。混凝土的縮短值跟著時(shí)間而增添，蒸汽保養(yǎng)混凝土的縮短值要小于常溫保養(yǎng)下的縮短值。圖2-22混凝土的縮短保養(yǎng)不好以及混凝土構(gòu)件的四周受拘束進(jìn)而阻截混凝土縮短時(shí)，會(huì)使混凝土構(gòu)件表面或水泥地面上出現(xiàn)縮短裂痕。影響混凝土縮短的要素有：(1)水泥的品種：水泥強(qiáng)度等級(jí)越高制成的混凝土縮短越大。(2)水泥的用量：水泥越多，縮短越大；水灰比越大，縮短也越大。(3)骨料的性質(zhì)：骨料的彈性模量大，縮短小。(4)保養(yǎng)條件：在結(jié)硬過程中四周溫、濕度越大，縮短越小。(5)混凝土制作方法：混凝土越密實(shí)，縮短越小。(6)使用環(huán)境：使用環(huán)境溫度、濕度大時(shí)，縮短小。(7)構(gòu)件的體積與表面積比值：比值大時(shí)，縮短小。2.2鋼筋的物理力學(xué)性能2.2.1鋼筋的品種和級(jí)別1.鋼材按化學(xué)成分分類混凝土結(jié)構(gòu)中使用的鋼材按化學(xué)成分，可分為碳素鋼及一般低合金鋼兩大類。(1)碳素鋼除含有鐵元素外還含有少許的碳、硅、錳、硫、磷等元素。依據(jù)含碳量的多少，碳素鋼又可分為低碳鋼〔含碳量＜0.25％＝、中碳鋼〔含碳量0.25％～0.6％〕和高碳鋼〔含碳量0.6％～1.4％〕，含碳量越高強(qiáng)度越高，可是塑性和可焊性會(huì)降低。(2)一般低合金鋼除碳素鋼中已有的成格外，再參加少許的硅、錳、鈦、釩、鉻等合金元素，可有效地提升鋼材的強(qiáng)度和改良鋼材的其余性能。目前我國一般低合金鋼按參加元素種類有以下幾種系統(tǒng)：錳系〔20MnSi,25MnSi〕、硅釩系(40Si2MnV、45SiMnV)、第16頁硅鈦系(45Si2MnTi)、硅錳系(40Si2Mn,48Si2Mn)、硅鉻系(45Si2Cr)。2.鋼筋的品種和級(jí)別?混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?規(guī)定，用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的國產(chǎn)一般鋼筋可使用熱軋鋼筋。用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的國產(chǎn)預(yù)應(yīng)力鋼筋可使用除去應(yīng)力鋼絲、螺旋肋鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞線，也可使用熱辦理鋼筋。(1)熱軋鋼筋熱軋鋼筋是低碳鋼、一般低合金鋼在高溫狀態(tài)下軋制而成。熱軋鋼筋為軟鋼，其應(yīng)力應(yīng)變曲線有明顯的服氣點(diǎn)和流幅，斷裂時(shí)有“頸縮〞現(xiàn)象，伸長率比較大。熱軋鋼筋依據(jù)其力學(xué)指標(biāo)的上下，分為以下四個(gè)種類：HPB235級(jí)〔Ⅰ級(jí)，符號(hào)φ〕HRB335級(jí)〔Ⅱ級(jí)，符號(hào)φ〕HRB400級(jí)〔Ⅲ級(jí)，符號(hào)φ〕RRB400級(jí)〔余熱辦理Ⅲ級(jí)，符號(hào)φ〕Ⅰ級(jí)鋼筋的強(qiáng)度最低，Ⅱ級(jí)鋼筋的次之，Ⅲ級(jí)鋼筋的最高。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的縱向受力鋼筋宜優(yōu)先采納HRB400級(jí)鋼筋。(2)預(yù)應(yīng)力鋼筋1)除去應(yīng)力鋼絲除去應(yīng)力鋼絲是將鋼筋拉拔后，校直，經(jīng)中溫回火除去應(yīng)力并堅(jiān)固化辦理的光面鋼絲。2)螺旋肋鋼絲螺旋肋鋼絲是以一般低碳鋼或低合金鋼熱軋的圓盤條為母材，經(jīng)冷軋減徑后在其表面冷軋成二面或三面有月牙肋的鋼筋。光面鋼絲和螺旋肋鋼絲按直徑可分為φ4、φ5、φ6、φ7、φ8、φ9六個(gè)級(jí)別。3)刻痕鋼絲刻痕鋼絲是在光面鋼絲的表面進(jìn)步行機(jī)械刻痕辦理，以增添與混凝土的粘結(jié)Ⅰ5、φⅠ7兩種。能力，分φ4)鋼絞線鋼絞線是由多根高強(qiáng)鋼絲捻制在一同經(jīng)過低溫回火辦理去除內(nèi)應(yīng)力后而制成，分為2股、3股和7股三種。5)熱辦理鋼筋熱辦理鋼筋是將特定強(qiáng)度的熱軋鋼筋再經(jīng)過加熱、淬火和回火等調(diào)質(zhì)工藝處第17頁理的鋼筋。熱辦理后鋼筋強(qiáng)度能獲得較大幅度的提升，而塑性降低其實(shí)不多。熱處理鋼筋是硬鋼。其應(yīng)力應(yīng)變曲線沒有明顯的服氣點(diǎn)，伸長率小，質(zhì)地硬脆。熱處理鋼筋有40Si2Mn、48Si2Mn和45Si2Cr三種。3.鋼筋的冷加工方法冷拉或冷拔的冷加工方法能夠提升熱軋鋼筋的強(qiáng)度。1)冷拉:鋼筋的冷拉應(yīng)力值必然超出鋼筋的服氣強(qiáng)度。冷拉后，經(jīng)過一段時(shí)間鋼筋的服氣點(diǎn)比原來的服氣點(diǎn)有所提升，這種現(xiàn)象稱為時(shí)效硬化。鋼筋經(jīng)過冷拉和時(shí)效硬化今后，能提升服氣強(qiáng)度、節(jié)儉鋼材，但冷拉后鋼筋的塑性〔伸長率〕有所降低。為了保證鋼筋在強(qiáng)度提升的同時(shí)又擁有必然的塑性，冷拉時(shí)應(yīng)同時(shí)控制應(yīng)力和控制應(yīng)變。2)冷拔:冷拔鋼筋是將鋼筋用強(qiáng)力拔過比它自己直徑還小的硬質(zhì)合金拔絲模，這時(shí)鋼筋同時(shí)遇到縱向拉力和橫向壓力的作用，截面變小而長度拔長。經(jīng)過幾次冷拔，鋼絲的強(qiáng)度比原來有很大提升，但塑性降低好多。冷拉只好提升鋼筋的抗拉強(qiáng)度，冷拔那么可同時(shí)提升抗拉及抗壓強(qiáng)度。冷加工鋼筋應(yīng)用時(shí)可參照相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。4.鋼筋的形式鋼筋的形式有光圓和帶肋兩類，帶肋鋼筋又分等高肋和月牙肋兩種。Ⅰ級(jí)鋼筋是光圓鋼筋，Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)鋼筋是帶肋的，統(tǒng)稱為變形鋼筋。鋼絲的外形平常為光圓，也有在表面刻痕的。圖2-23鋼筋的形式2.2.2鋼筋的強(qiáng)度和變形鋼筋的強(qiáng)度和變形性能能夠用拉伸試驗(yàn)獲得的應(yīng)力--應(yīng)變曲線來說明。鋼筋的應(yīng)力--應(yīng)變曲線，有的有明顯的流幅〔比方熱軋低碳鋼筋HPB235級(jí)和熱軋低合金鋼筋HRB335級(jí)、HRB400級(jí)、RRB400級(jí)〕；有的那么沒有明顯的流幅〔例如預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線和熱辦理鋼筋〕。1.有明顯流幅的鋼筋的強(qiáng)度和變形(1)應(yīng)力--應(yīng)變曲線(σ-ε曲線)1)OA段——彈性階段：應(yīng)力與應(yīng)變?yōu)楸嚷首兓?，與A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱為比例極限或彈性極限。2)AC段——服氣階段：過A點(diǎn)后，應(yīng)力根本不增添而應(yīng)變急劇增添，曲線湊近水平線。B點(diǎn)到C點(diǎn)的水平距離的大小稱為流幅或服氣臺(tái)階。B′點(diǎn)稱為服氣上限，B點(diǎn)稱為服氣下限，有明顯流幅的熱軋鋼筋服氣強(qiáng)度是按服氣下限確立的。第18頁3)CD段——增強(qiáng)階段：過C點(diǎn)今后，應(yīng)力又連續(xù)上漲，說明鋼筋的抗拉能力又有所提升。跟著曲線上漲到最高點(diǎn)D,相應(yīng)的應(yīng)力稱為鋼筋的極限強(qiáng)度。4)DE段——頸縮階段：過了D點(diǎn)，試件單薄處的截面將會(huì)忽然明顯減小，發(fā)生局部頸縮，變形快速增添，應(yīng)力隨之降落，抵達(dá)E點(diǎn)時(shí)試件被拉斷。圖2-24有明顯流幅鋼筋的應(yīng)力一應(yīng)變曲線(2)強(qiáng)度指標(biāo)1)服氣強(qiáng)度fy:有明顯流幅的鋼筋的應(yīng)力抵達(dá)服氣點(diǎn)后，會(huì)產(chǎn)生很大的塑性變形，使鋼筋混凝土構(gòu)件出現(xiàn)很大的變形和過寬的裂痕，以致不可以夠使用，因此對(duì)有明顯流幅的鋼筋，在計(jì)算承載力時(shí)以服氣強(qiáng)度作為鋼筋強(qiáng)度限值。2)極限強(qiáng)度ft:在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要求結(jié)構(gòu)在罕遇地震下“裂而不倒〞,鋼筋應(yīng)力可考慮進(jìn)入增強(qiáng)段,要求極限強(qiáng)度ft≥1.25服氣強(qiáng)度fy。(3)塑性指標(biāo)鋼筋除了要有足夠的強(qiáng)度外，還應(yīng)擁有必然的塑性變形能力。平常用伸長率和冷彎性能兩個(gè)指標(biāo)權(quán)衡鋼筋的塑性。1〕伸長率：鋼筋拉斷后〔比方，圖2-24中的E點(diǎn)〕的伸長值與原長的比率稱為伸長率。伸長率越大塑性越好。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了各樣鋼筋所必然抵達(dá)的伸長率的最小值〔比方，δ100、δ10和δ5分別表示標(biāo)距L=100d，L=l0d和L=5d時(shí)伸長率的最小值〕，有關(guān)參數(shù)可參照相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)。2)冷彎性能:冷彎是將直徑為d的鋼筋繞直徑為D的彎芯曲折到規(guī)定的角度后無裂紋斷裂及起層現(xiàn)象，那么表示合格。彎芯的直徑D越小，彎轉(zhuǎn)角越大，說明鋼筋的塑性越好。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了各樣鋼筋冷彎時(shí)相應(yīng)的彎芯直徑及彎轉(zhuǎn)角，有關(guān)參數(shù)可參照相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)。2．無明顯流幅的鋼筋的強(qiáng)度和變形(1)應(yīng)力--應(yīng)變曲線(σ-ε曲線)對(duì)沒有明顯流幅或服氣點(diǎn)的預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線和熱辦理鋼筋，為了與鋼筋國家標(biāo)準(zhǔn)相一致，?混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?中也規(guī)定在構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)時(shí)，取極限抗拉強(qiáng)度σb的85％作為條件服氣點(diǎn)，如圖2-25所示。圖2-25無明顯流幅鋼筋的應(yīng)力一應(yīng)變曲線(2)強(qiáng)度指標(biāo):極限抗拉強(qiáng)度σb(3)塑性指標(biāo):伸長率和冷彎性能。2.2.3鋼筋應(yīng)力--應(yīng)變曲線的數(shù)學(xué)模型第19頁常用的鋼筋應(yīng)力--變曲線模型有以下幾種。1.描繪完滿彈塑性的雙直線模型圖2-26(a)雙直線模型適用于流幅較長的低強(qiáng)度鋼材。模型將鋼筋的應(yīng)力一應(yīng)變曲線簡化為圖2-26(a)所示的兩段直線。OB段為完滿彈性階段，B點(diǎn)為服氣下限，相應(yīng)的應(yīng)力及應(yīng)變?yōu)閒y和εy，OB段的斜率即為彈性模量ES。BC為完滿塑性階段，C點(diǎn)為應(yīng)力增強(qiáng)的起點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的應(yīng)變?yōu)棣舠,h，過C點(diǎn)后，即以為鋼筋變形過大不可以夠正常使用。雙直線模型的數(shù)學(xué)表達(dá)式以下：當(dāng)εs≤εy時(shí)，σs=Esεs(Es=fy/εy)〔2-15〕當(dāng)εy≤εs≤εs,h時(shí)，σs=fy〔2-16〕2.描繪完滿彈塑性加硬化的三折線模型圖2-26(b)三折線模型適用于流幅較短的軟鋼。如圖2-26(b)所示，圖中OB及BC直線段分別為完滿彈性和塑性階段。C點(diǎn)為硬化的起點(diǎn)，CD為硬化階段。抵達(dá)D點(diǎn)時(shí)即認(rèn)為鋼筋損壞，受拉應(yīng)力抵達(dá)極限值fs,u，相應(yīng)的應(yīng)變?yōu)棣舠,u。三折線模型的數(shù)學(xué)表達(dá)形式以下：當(dāng)εs≤εy，εy≤εs≤εs,h時(shí)，表達(dá)式同式〔2-15〕和〔2-16〕；當(dāng)εs,h≤εs≤εs,u時(shí)，fs=fy+(εs-εs,h)tgθ′(2-17)tgθ′=0.01Es(2-18)3.描繪彈塑性的雙斜線模型圖2-26(c)雙斜線模型能夠描繪沒有明顯流幅的高強(qiáng)鋼筋或鋼絲的應(yīng)力--應(yīng)變曲線。如圖2-26(c)所示，B點(diǎn)為條件服氣點(diǎn)，C點(diǎn)的應(yīng)力抵達(dá)極限值fs,u,相應(yīng)的應(yīng)變?yōu)棣舠,u,雙斜線模型數(shù)學(xué)表達(dá)式以下：當(dāng)εs≤εy時(shí)，σs=Esεs(Es=fy/εy)〔2-19〕當(dāng)εy≤εs≤εs,u時(shí)，σs=fy+(εs-εy)tgθ′′〔2-20〕式中tgθ′′=Es′′=(fs,u-fy)/(εs,u-εy)〔2-21〕圖2-26鋼筋應(yīng)力--應(yīng)變曲線的數(shù)學(xué)模型(a)雙直線(b)三折線(c)雙斜線2.2.4鋼筋的疲憊1.鋼筋的疲備定義鋼筋的疲備是指鋼筋在承受重復(fù)、周期性的荷載作用下，經(jīng)過必然次數(shù)后，忽然脆性斷裂的現(xiàn)象。2.鋼筋疲備斷裂的原由第20頁一般以為是因?yàn)殇摻顑?nèi)部和外面的缺點(diǎn)，在這些單薄處簡單惹起應(yīng)力集中。應(yīng)力過高，鋼材晶?；?，產(chǎn)生疲備裂紋，應(yīng)力重復(fù)作用次數(shù)增添，裂紋擴(kuò)展，進(jìn)而造成斷裂。3.鋼筋的疲備強(qiáng)度鋼筋的疲備強(qiáng)度是指在某一規(guī)定應(yīng)力幅度內(nèi)，經(jīng)受必然次數(shù)循環(huán)荷載后發(fā)生疲勞損壞的最大應(yīng)力值。因?yàn)槌惺苤貜?fù)性荷載的作用，鋼筋的疲備強(qiáng)度低于其在靜荷載作用下的極限強(qiáng)度。(1)測(cè)定方法鋼筋的疲備強(qiáng)度用疲備試驗(yàn)測(cè)定。有兩種方法：一種是直接進(jìn)行單根原狀鋼筋軸拉試驗(yàn)；另一種是將鋼筋埋人混凝土中使其重復(fù)受拉或受彎的試驗(yàn)。我國采納直接做單根鋼筋軸拉試驗(yàn)的方法。f(2)疲備應(yīng)力比值ρf=σfρfmin/σmaxf式中σfmin、σmax表示截面同一纖維上鋼筋最小應(yīng)力及最大應(yīng)力。對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋，當(dāng)ρf≥0.9時(shí)可不進(jìn)行疲備強(qiáng)度驗(yàn)算。(3)循環(huán)荷載的次數(shù)我國要求知足循環(huán)次數(shù)為200萬次，即對(duì)不一樣樣的疲備應(yīng)力比值知足循環(huán)次數(shù)為200萬次條件下的鋼筋最大應(yīng)力值為鋼筋的疲備強(qiáng)度。2.2.5混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋性能的要求1.強(qiáng)度指鋼筋的服氣強(qiáng)度及極限強(qiáng)度。服氣強(qiáng)度是設(shè)計(jì)的主要依據(jù)〔對(duì)無明顯流幅的鋼筋，取它的條件服氣點(diǎn)〕。采納高強(qiáng)度鋼筋能夠節(jié)儉鋼材，獲得較好的經(jīng)濟(jì)見效。2.塑性指鋼筋的伸長率和冷彎性能。保證鋼筋在斷裂前有足夠的變形，能給出構(gòu)件將要損壞的預(yù)告信號(hào)，同時(shí)要保證鋼筋冷彎的要求。鋼筋的伸長率和冷彎性能是施工單位查收鋼筋能否合格的主要指標(biāo)。3.可焊性可焊性是評(píng)定鋼筋焊接后的接頭性能的指標(biāo)。要求鋼筋焊接后不產(chǎn)生裂紋及過大的變形。4.耐火性熱軋鋼筋的耐火性能最好，冷軋鋼筋其次，預(yù)應(yīng)力鋼筋最差。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意混凝土保護(hù)層厚度知足對(duì)構(gòu)件耐火極限的要求。第21頁5.鋼筋與混凝土的粘結(jié)力為了保證鋼筋與混凝土共同工作。鋼筋表面的形狀是影響粘結(jié)力的重要因素。2.3混凝土與鋼筋的粘結(jié)2.3.1粘結(jié)的意義1.粘結(jié)的意義鋼筋和混凝土能共同工作，除了二者擁有周邊的線膨脹系數(shù)外，更主要的是由于混凝土硬化后，鋼筋與混凝土之間產(chǎn)生了優(yōu)秀的粘結(jié)力。為了保證鋼筋不被從混凝土中拔出或壓出，還要求鋼筋有優(yōu)秀的錨固。粘結(jié)和錨固是鋼筋和混凝土形成整體、共同工作的基礎(chǔ)。2.粘結(jié)應(yīng)力鋼筋混凝土受力后會(huì)沿鋼筋和混凝土接觸面上產(chǎn)生剪應(yīng)力，平常把這種剪應(yīng)力稱為粘結(jié)應(yīng)力。依據(jù)受力性質(zhì)的不一樣樣，鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)應(yīng)力可分為裂痕間的局部粘結(jié)應(yīng)力和鋼筋端部的錨固粘結(jié)應(yīng)力兩種:圖2-27鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)應(yīng)力(a)錨固粘結(jié)應(yīng)力(b)裂痕間的局部粘結(jié)應(yīng)力(1)裂痕間的局部粘結(jié)應(yīng)力在相鄰兩個(gè)開裂截面之間產(chǎn)生的，鋼筋應(yīng)力的變化遇到粘結(jié)應(yīng)力的影響，粘結(jié)應(yīng)力使相鄰兩個(gè)裂痕之間混凝土參加受拉。局部粘結(jié)應(yīng)力的喪失會(huì)影響構(gòu)件的剛度的降低和裂痕的張開。(2)鋼筋端部的錨固粘結(jié)應(yīng)力鋼筋伸進(jìn)支座或在連續(xù)梁中擔(dān)當(dāng)負(fù)彎矩的上部鋼筋在跨中截?cái)鄷r(shí)，需要延長一段長度，即錨固長度。要使鋼筋承受所需的拉力，就要求受拉鋼筋有足夠的錨固長度以累積足夠的粘結(jié)力，否那么，將發(fā)生錨固損壞。2.3.2粘結(jié)力的構(gòu)成1.粘結(jié)力的構(gòu)成鋼筋與混凝土的粘結(jié)作用主要由三局部所構(gòu)成：(1)鋼筋與混凝土接觸面上的化學(xué)吸附作使勁〔膠結(jié)力〕。(2)混凝土縮短握裹鋼筋而產(chǎn)生摩阻力。(3)鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間產(chǎn)生的機(jī)械咬合作使勁〔咬協(xié)力〕。2.光圓鋼筋和變形鋼筋的粘結(jié)機(jī)理的主要差別第22頁光面鋼筋粘結(jié)力主要來自膠結(jié)力和摩阻力，而變形鋼筋的粘結(jié)力主要來自機(jī)械咬合作用〔圖2-28〕。二者的差別，能夠用釘入木材中的一般釘和螺絲釘?shù)牟顒e來理解。圖2-28變形鋼筋和混凝土的機(jī)械咬合作用2.3.3粘結(jié)強(qiáng)度鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度平常采納直接拔出試驗(yàn)來測(cè)定，為了反應(yīng)彎矩的作用，也用梁式試件進(jìn)行曲折拔出試驗(yàn)。由直接拔出試驗(yàn)，鋼筋和混凝土之間的均勻粘結(jié)應(yīng)力τ可表示為τ＝N/πdι〔2-22〕式中N——鋼筋的拉力；d——鋼筋的直徑；l——粘結(jié)長度。圖2-29測(cè)定粘結(jié)強(qiáng)度的二種拔出試驗(yàn)(a)直接拔出試驗(yàn)(b)曲折拔出試驗(yàn)2.3.4影響粘結(jié)強(qiáng)度的要素主要影響要素有混凝土強(qiáng)度、保護(hù)層厚度及鋼筋凈間距、橫向配筋及側(cè)向壓應(yīng)力，以及澆筑混疑土?xí)r鋼筋的地點(diǎn)等。(l)混凝土強(qiáng)度：光圓鋼筋及變形鋼筋的粘紹強(qiáng)度都隨混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提高而提升。圖2-30不一樣樣強(qiáng)度混凝土的粘結(jié)應(yīng)力和相對(duì)滑移關(guān)系(2)保護(hù)層厚度：鋼筋外面的混凝土保護(hù)層太薄，可能使外面混凝土因產(chǎn)生徑向劈裂而使粘結(jié)強(qiáng)度降低。增大保護(hù)層厚度，保持必然的鋼筋間距，能夠提升外面混凝土的抗劈裂能力，有益于粘結(jié)強(qiáng)度的充散發(fā)揮。(3)鋼筋凈間距：混凝土構(gòu)件截面上有多根鋼筋并列在一排時(shí)，鋼筋間的凈距對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度有重要影響，鋼筋凈間距過小，外面混凝土將發(fā)生水平劈裂，形成貫串整個(gè)梁寬的劈裂裂痕，造成整個(gè)混凝土保護(hù)層剝落，粘結(jié)強(qiáng)度明顯降低。一排鋼筋的根數(shù)越多，凈間距越小，粘結(jié)強(qiáng)度降低的就越多。(4)橫向配筋：橫向鋼筋〔如梁中的箍筋〕能夠限制混凝土內(nèi)部裂痕的張開，提升粘結(jié)強(qiáng)度。橫向鋼筋還可以夠夠限制抵達(dá)構(gòu)件表面的裂痕寬度，進(jìn)而提升粘結(jié)強(qiáng)度。(5)側(cè)向壓應(yīng)力：在直接支承的支座處，如梁的簡支端，鋼筋的錨固區(qū)遇到來自支座的橫向壓應(yīng)力，橫向壓應(yīng)力拘束了混凝土的橫向變形，使鋼筋與混凝土間抵擋滑動(dòng)的摩阻力增大，因此能夠提升粘結(jié)強(qiáng)度。(6)澆筑混疑土?xí)r鋼筋的地點(diǎn)：澆筑混凝土?xí)r，深度過大〔超出300mm〕，第23頁鋼筋底面的混凝土?xí)霈F(xiàn)積淀縮短和離析泌水，氣泡逸出，使混凝土與水平擱置的鋼筋之間產(chǎn)生強(qiáng)度較低的松弛縫隙層，進(jìn)而會(huì)削弱鋼筋與混凝土的粘結(jié)作用。其余，鋼筋表面形狀對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度也有影響，變形鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度大于光圓鋼筋。2.2.5鋼筋的錨固與搭接1.保證粘結(jié)的結(jié)構(gòu)舉措?混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?采納不進(jìn)行粘結(jié)計(jì)算，用結(jié)構(gòu)舉措來保證混凝土與鋼筋粘結(jié)。保證粘結(jié)的結(jié)構(gòu)舉措有以下幾個(gè)方面：(1)保證最小搭接長度和錨固長度；(2)知足鋼筋最小間距和混凝土保護(hù)層最小厚度的要求；(3)鋼筋的搭接接頭范圍內(nèi)應(yīng)加密箍筋；(4)鋼筋端部應(yīng)設(shè)置彎鉤。(5)在澆注大深度混凝土構(gòu)件時(shí)，應(yīng)分層澆注或二次澆搗。(6)一般除重銹鋼筋外，可不用除銹。2．根本錨固長度?混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?規(guī)定縱向受拉鋼筋的錨固長度作為鋼筋的根本錨固長度La，它與鋼筋強(qiáng)度、混凝土抗拉強(qiáng)度、鋼筋直徑及外形有關(guān)，可按式(5-27)計(jì)算:La=α(fy/ft)d式中La——受拉鋼筋的錨固長度；fy——鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；ft——混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)高于C40時(shí)，按C40取值；d——鋼筋的公稱直徑；α——錨固鋼筋的外形系數(shù)，詳見表5-1鋼筋的錨固可采納機(jī)械錨固的形式，主要有彎鉤、貼焊鋼筋及焊錨板等。采用機(jī)械錨固能夠減少錨固長度。錨固長度修正系數(shù)〔折減系數(shù)〕為0.7。3.鋼筋的搭接鋼筋長度不夠時(shí)，或需要采納施工縫或后澆帶等結(jié)構(gòu)舉措時(shí)，鋼筋就需要搭接。搭接是指將兩根鋼筋的端頭在必然長度內(nèi)并放，并采納適合的連結(jié)將一根鋼筋的力傳給另一根鋼筋。(1)鋼筋搭接的原那么:①接頭應(yīng)設(shè)置在受力較小處；②同一根鋼筋上應(yīng)盡量第24頁少設(shè)接頭；③機(jī)械連結(jié)接頭能產(chǎn)生較堅(jiān)固的連結(jié)力，因此應(yīng)優(yōu)先采納機(jī)械連結(jié)。(2)搭接長度受拉鋼筋綁扎搭接接頭的搭接長度按下式計(jì)算：L1＝ζLa〔2-23〕式中，ζ為受拉鋼筋搭接長度修正系數(shù)，它與同一連結(jié)區(qū)段內(nèi)搭接鋼筋的截面面積有關(guān)，詳見表5-3。關(guān)于受壓鋼筋的搭接接頭及焊接骨架的搭接，也應(yīng)知足相應(yīng)的結(jié)構(gòu)要求，以保證力的傳達(dá)。思慮題2.1混凝土的立方抗壓強(qiáng)度f,軸心抗壓強(qiáng)度fck和抗拉強(qiáng)度fk是如何確立的？為什么fck低于fcu,k?ftk與fcu,k有何關(guān)系？fck與fcu,k有何關(guān)系？2.2混凝土的強(qiáng)度等級(jí)是依據(jù)什么確立的？我國新?標(biāo)準(zhǔn)?規(guī)定的混凝土強(qiáng)度等級(jí)有哪些？2.3某方形鋼筋混凝土短柱澆筑后發(fā)現(xiàn)混凝土強(qiáng)度缺少，依據(jù)拘束混凝土原理如何加固該柱？2.4單向受力狀態(tài)下，混凝土的強(qiáng)度與哪些要素有關(guān)？混凝土軸心受壓應(yīng)力一應(yīng)變曲線有何特色？常用的表示應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系的數(shù)學(xué)模型有哪幾種？2.5混凝土的變形模量和彈性模量是如何確立的？2.6什么是混凝土的疲備損壞？疲備損壞時(shí)應(yīng)力一應(yīng)變曲線有何特色？2.7什么是混凝土的徐變？徐變對(duì)混凝土構(gòu)件有何影響？平常以為影響徐變的主要要素有哪些？如何減少徐變？2.8混凝土縮短對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)件有何影響？縮短與哪些要素有關(guān)？如何減少縮短？2.9軟鋼和硬鋼的應(yīng)力一應(yīng)變曲線有何不一樣樣？二者的強(qiáng)度取值有何不一樣樣？我國新?標(biāo)準(zhǔn)?中將鋼筋按強(qiáng)度分為哪些種類？認(rèn)識(shí)鋼筋的應(yīng)力一應(yīng)變曲線的數(shù)學(xué)模型。2.10鋼筋有哪些形式？鋼筋冷加工的方法有哪幾種？冷拉和冷拔后鋼筋的力學(xué)性能有何變化？2.11鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋的性能有哪些要求？2.12什么是鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)力？影響鋼筋和混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的主要要素有哪些？為保證鋼筋和混凝土之間有足夠的粘結(jié)力要采納哪些措第25頁施？第3章按近似概率理論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法本章概要我國現(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法是：以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，以靠譜指標(biāo)胸懷結(jié)構(gòu)構(gòu)件的靠譜度，采納以分項(xiàng)系數(shù)的設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)行設(shè)計(jì)。因此，本章內(nèi)容環(huán)繞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的總目標(biāo)，對(duì)結(jié)構(gòu)的功能要求、結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)、結(jié)構(gòu)上的作用、荷載的代表值、各樣作用的效應(yīng)及結(jié)構(gòu)的抗力和知足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靠譜度要求的資料強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)及荷載分項(xiàng)系數(shù)等均提出了明確的要求，最后使讀者明確以概率理論為基礎(chǔ)的各樣極限狀態(tài)表達(dá)方法，并以此作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)。3.1極限狀態(tài)3.1.1結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力1.結(jié)構(gòu)上的作用使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力或變形的原由稱為“作用〞，分直接作用和間接作用兩種。(1)直接作用：荷載(2)間接作用：混凝土的縮短、溫度變化、基礎(chǔ)的差別沉降、地震等。間接作用不只與外界要素有關(guān)，還與結(jié)構(gòu)自己的特色有關(guān)。比方，地震對(duì)結(jié)構(gòu)物的作用，不只與地震加快度有關(guān)，還與結(jié)構(gòu)自己的動(dòng)力特色有關(guān)，因此不可以夠把地震作用稱為“地震荷載〞。2.作用效應(yīng)結(jié)構(gòu)上的作用使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)力〔如彎矩、剪力、軸向力、扭矩等〕、變形、裂痕等統(tǒng)稱為作用效應(yīng)或荷載效應(yīng)。荷載與荷載效應(yīng)之間平常按某種關(guān)系相聯(lián)系。S＝C·Q││└─荷載│└───荷載效應(yīng)系數(shù)└────荷載效應(yīng)3.荷載的分類按作用時(shí)間的長短和性質(zhì)，荷載可分為三類：1)永遠(yuǎn)荷載在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用時(shí)期，其值不隨時(shí)間而變化，或其變化與均勻值比較能夠忽視不計(jì)，或其變化是單一的并能趨于限值的荷載。比方，結(jié)構(gòu)的自身重力、土壓力、預(yù)應(yīng)力等荷載，永遠(yuǎn)荷載又稱恒荷載。第26頁2)可變荷載在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用期內(nèi)其值隨時(shí)間而變化，其變化與均勻值比較不可以忽視的荷載。比方，樓面活荷載、吊車荷載、風(fēng)荷載、雪荷載等，可變荷載又稱活荷載。3)有時(shí)荷載在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用期內(nèi)不用然出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)，其值很大且連續(xù)時(shí)間很短的荷載。比方，爆炸力、撞擊力等。4.荷載的標(biāo)準(zhǔn)值擁有必然概率〔一般為95%〕的最大荷載值稱為荷載標(biāo)準(zhǔn)值。荷載標(biāo)準(zhǔn)值是荷載的根本代表值。關(guān)于結(jié)構(gòu)自重能夠依據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)尺寸和資料的重力密度確定；可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值由設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)最大荷載概率散布的某個(gè)分位值確立。3.1.2結(jié)構(gòu)的功能要求1.結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)我國依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)損壞時(shí)可能產(chǎn)生的結(jié)果嚴(yán)重與否，分為三個(gè)安全等級(jí)：一級(jí)——損壞結(jié)果很嚴(yán)重、重要的建筑物；二級(jí)——損壞結(jié)果嚴(yán)重、一般的建筑物；三級(jí)——損壞結(jié)果不嚴(yán)重、次要建筑物。對(duì)人員比較集中使用屢次的影劇院、體育館等，安全等級(jí)宜按一級(jí)設(shè)計(jì)；建筑物中梁、柱等各樣構(gòu)件的安全等級(jí)一般應(yīng)與整個(gè)建筑物的安全等級(jí)相同。2.結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限，是指設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不需進(jìn)行大修即可按其預(yù)定目的使用的時(shí)期。一般建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限可為50年。各樣工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限是不該一致的。比方，橋梁應(yīng)比房子的設(shè)計(jì)使用年限長，大壩的設(shè)計(jì)使用年限更長。注意：結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限雖與其使用壽命有聯(lián)系，但不等同。超出設(shè)計(jì)使用年限的結(jié)構(gòu)其實(shí)不是不可以夠使用，而是指它的靠譜度降低了。3.建筑結(jié)構(gòu)的功能設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)構(gòu)件在規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，在正常保護(hù)條件下，應(yīng)能保持其使用功能，而不需進(jìn)行大修加固。應(yīng)當(dāng)知足的功能要求可歸納為：(1)安全性建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受正常施工和正常使用時(shí)可能出現(xiàn)的各樣荷載和變形，在有時(shí)局件〔如地震、爆炸等〕發(fā)生時(shí)和發(fā)生后保持必需的整體堅(jiān)固性，不致發(fā)生坍毀。(2)適用性結(jié)構(gòu)在正常使用過程中應(yīng)擁有優(yōu)秀的工作性。比方，不產(chǎn)生影響使用的過大變形或振幅，不發(fā)生足以讓使用者不安的過寬的裂痕等。第27頁(3)長久性結(jié)構(gòu)在正常保護(hù)條件下應(yīng)有足夠的長久性，圓滿使用到設(shè)計(jì)規(guī)定的年限，即設(shè)計(jì)使用年限。比方，混凝土不發(fā)生嚴(yán)重風(fēng)化、腐化、零落，鋼筋不發(fā)生銹蝕等。3.1.3結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)能完成預(yù)約的各項(xiàng)功能時(shí)，結(jié)構(gòu)處于有效狀態(tài)；反之，那么處于無效狀態(tài)，有效狀態(tài)和無效狀態(tài)的分界，稱為極限狀態(tài)，是結(jié)構(gòu)開始無效的標(biāo)記。極限狀態(tài)可分為二類。1.承載能力極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件抵達(dá)最大承載能力或許抵達(dá)不適于連續(xù)承載的變形狀態(tài)，稱為承載能力極限狀態(tài)。超出承載能力極限狀態(tài)后，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件就不可以夠知足安全性的要求。如：(1)資料強(qiáng)度不夠而損壞；(2)因疲備而損壞；(3)產(chǎn)生過大的塑性變形而不可以夠連續(xù)承載；(4)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失堅(jiān)固；(5)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)殪`便系統(tǒng)。2.正常使用極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件抵達(dá)正常使用或長久性能中某項(xiàng)規(guī)定限度的狀態(tài)稱為正常使用極限狀態(tài)。超出了正常使用極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件就不可以夠保證適用性和長久性的功能要求。比方：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件出現(xiàn)影響正常使用的過大變形、過寬裂痕、局部損壞和振動(dòng)。結(jié)構(gòu)或構(gòu)件按承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算后，還應(yīng)當(dāng)按正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行驗(yàn)算。3.1.4極限狀態(tài)方程1.承載能力極限狀態(tài)函數(shù)結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)能夠用極限狀態(tài)函數(shù)來表達(dá)。承載能力極限狀態(tài)函數(shù)可表示為Z=R–S〔3-1〕式中S——表示荷載效應(yīng)，它代表由各樣荷載分別產(chǎn)生的荷載效應(yīng)的總和；R——表示結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力。2.結(jié)構(gòu)狀態(tài)第28頁依據(jù)S、R的取值不一樣樣，Z值可能出現(xiàn)三種狀況：Z=R-S＞0時(shí),結(jié)構(gòu)處于靠譜狀態(tài)；Z=R-S＝0時(shí),結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)。Z=R-S＜0時(shí),結(jié)構(gòu)處于無效狀態(tài)；圖3-1極限狀態(tài)方程取值表示圖3．功能函數(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常常考慮的不只是結(jié)構(gòu)的承載能力，多半場(chǎng)合還需要考慮結(jié)構(gòu)對(duì)變形或開裂等的抵擋能力，也就是說要考慮結(jié)構(gòu)的適用性和長久性的要求。由此，上述的極限狀態(tài)方程可推行為Z=g(x1，x2，?，xn)〔3-2〕式中，g(?)是函數(shù)記號(hào)，在這里稱為功能函數(shù)。g(?)由所研究的結(jié)構(gòu)功能而定，能夠是承載能力，也能夠是變形或裂痕寬度等。x1，x2，?，xn為影響該結(jié)構(gòu)功能的各樣荷載效應(yīng)以及資料強(qiáng)度、構(gòu)件的幾何尺寸等。3.2按近似概率的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法結(jié)構(gòu)的靠譜度結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)約功能的能力稱為結(jié)構(gòu)的可靠性〔規(guī)準(zhǔn)時(shí)間是指結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限，規(guī)定條件，是指正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用和保護(hù)的條件，不包含非正常的，比方人為的錯(cuò)誤等〕。結(jié)構(gòu)的靠譜度是結(jié)構(gòu)靠譜性的概率胸懷，即結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)工作壽命內(nèi)，在正常條件下，完成預(yù)約功能的概率。因此，結(jié)構(gòu)的靠譜度是用靠譜概率Ps來描繪的。3.2.2靠譜指標(biāo)與無效概率1.結(jié)構(gòu)的無效概率結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間和條件下不可以夠完成預(yù)約功能的概率Pf,Pf為無效概率。Ps+Pf2.無效概率Pf的計(jì)算方法(1)S和R的概率密度曲線設(shè)構(gòu)件的荷載效應(yīng)S、抗力R，都是遵照正態(tài)散布的隨機(jī)變量且二者為線性關(guān)系。S、R的均勻值分別為μS、μR，標(biāo)準(zhǔn)差分別為σS、σR，S和R的概率密度曲線如圖3一2所示。圖3-2R，S的概率密度散布曲線依據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，明顯μR應(yīng)當(dāng)大于μS。從圖中的概率密度曲線能夠看到，在多半狀況下構(gòu)件的抗力R大于荷載效應(yīng)S?？墒牵?yàn)槭⑿?，在S、R的概第29頁率密度曲線的重疊區(qū)〔暗影局部〕，仍有可能出現(xiàn)構(gòu)件的抗力R小于荷載效應(yīng)S的狀況。重疊區(qū)的大小與μS、μR以及σS、σR有關(guān)。因此，加大均勻值之差μR-μS，減小標(biāo)準(zhǔn)差σS和σR能夠使重疊的范圍減小，無效概率降低。(2)Z的概率密度散布曲線同前，假定令Z=R–S，Z也應(yīng)當(dāng)是遵照正態(tài)散布的隨機(jī)變量。圖3一3表示Z的概率密度散布曲線。圖3-3靠譜指標(biāo)與無效概率關(guān)系表示圖圖中的暗影局部表示出現(xiàn)Z＜0事件的概率，也就是構(gòu)件無效的概率Pf，計(jì)算失效概率Pf比較麻煩，故改用一種靠譜指標(biāo)的計(jì)算方法。(3)靠譜指標(biāo)β從圖3-3能夠看到，暗影局部的面積與μZ和σZ的大小有關(guān)：增大μZ，曲線右移，暗影面積將減少；減小σZ，曲線變得高而窄，暗影面積也將減少。假如將曲線對(duì)稱軸至縱軸的距離表示成σZ的倍數(shù)，取μZ=βσZ〔3-6〕那么β=μZ/σZ=(μR-μS)/(3-7)能夠看出β大，那么無效概率小。因此，β和無效概率相同可作為權(quán)衡結(jié)構(gòu)靠譜度的一個(gè)指標(biāo)，稱為靠譜指標(biāo)。(4)β與無效概率Pf的對(duì)應(yīng)關(guān)系3.目標(biāo)靠譜指標(biāo)[β]?建筑結(jié)構(gòu)靠譜度設(shè)計(jì)一致標(biāo)準(zhǔn)?依據(jù)結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)和損壞種類，規(guī)定了按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)的目標(biāo)靠譜指標(biāo)[β]，見表3-3。β≥[β]結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損壞種類分為延性損壞和脆性損壞兩類。延性損壞有明顯的先兆，可實(shí)時(shí)采納挽救舉措，因此目標(biāo)靠譜指標(biāo)可定得稍低些。脆性損壞常常是突發(fā)性損壞，損壞前沒有明顯的先兆，因此目標(biāo)靠譜指標(biāo)就應(yīng)當(dāng)定得高一些。用靠譜指標(biāo)β進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和靠譜度校核，能夠較全面地考慮靠譜度影響因素的客觀變異性，使結(jié)構(gòu)知足預(yù)期的靠譜度要求。3.3適用設(shè)計(jì)表達(dá)式3.3.1分項(xiàng)系數(shù)關(guān)于一般常有的工程結(jié)構(gòu)，采納靠譜指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)工作量大，有時(shí)會(huì)遇到統(tǒng)計(jì)資料缺少而沒法進(jìn)行的困難?？紤]到多年來的設(shè)計(jì)習(xí)慣和適用上的簡單，?建第30頁筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一致標(biāo)準(zhǔn)?提出了便于實(shí)質(zhì)使用的設(shè)計(jì)表達(dá)式，稱為適用設(shè)計(jì)表達(dá)式。比方，永遠(yuǎn)荷載和可變荷載組合下的設(shè)計(jì)表達(dá)式為μR/γR≥γGμG+γQμQ〔3-8〕(1)抗力分項(xiàng)系數(shù)——γR(2)永遠(yuǎn)荷載分項(xiàng)系數(shù)——γG(3)可變荷載分項(xiàng)系數(shù)——γQ3.3.2承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式1.承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)簡單表達(dá)式γ0S≤R〔3-22〕Sk─→γsSk─→γ0S≤R←─Rk/γR←─Rk荷載效應(yīng)荷載效應(yīng)荷載效答允載能力結(jié)構(gòu)抗力結(jié)構(gòu)抗力標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)計(jì)值組合值設(shè)計(jì)值設(shè)計(jì)值標(biāo)準(zhǔn)值式中γ0——結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)。2.荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值S實(shí)質(zhì)上荷載效應(yīng)中的荷載有永遠(yuǎn)荷載和可變荷載，并且可變荷載不單一個(gè)，多個(gè)可變荷載也不用然會(huì)同時(shí)發(fā)生，比方，高層建筑各樓層可變荷載全部滿載且遇到最狂風(fēng)荷載的可能性就不大。為此，考慮到兩個(gè)或兩個(gè)以上可變荷載同時(shí)出現(xiàn)的可能性較小，引入荷載組合值系數(shù)對(duì)其標(biāo)準(zhǔn)值折減。按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)試慮作用效應(yīng)的根本組合，必需時(shí)髦應(yīng)試慮作用效應(yīng)的有時(shí)組合。關(guān)于根本組合，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值S應(yīng)從由可變荷載效應(yīng)控制的組合和由永遠(yuǎn)荷載效應(yīng)控制的兩組組合中取最不利值確立:(1)對(duì)由可變荷載效應(yīng)控制的組合，其承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式一般形式為(3-24)(2)對(duì)由永遠(yuǎn)荷載效應(yīng)控制的組合，其承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式的一般形式為〔3-25〕式中γ0——結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)，與安全等級(jí)對(duì)應(yīng)。對(duì)安全等級(jí)為一級(jí)或設(shè)計(jì)使用年限為100年及以上的結(jié)構(gòu)構(gòu)件不該小于1.1；對(duì)二級(jí)或設(shè)計(jì)使用年限為50年的結(jié)構(gòu)構(gòu)件不該小于1.0；對(duì)三級(jí)或設(shè)計(jì)第31頁使用年限為5年及以下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件不該小于0.9；在抗震設(shè)計(jì)中，不考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)；γG——永遠(yuǎn)荷載的分項(xiàng)系數(shù)。當(dāng)永遠(yuǎn)荷載效應(yīng)付結(jié)構(gòu)不利時(shí)，對(duì)由可變荷載效應(yīng)控制的組合γG=1.2；由永遠(yuǎn)荷載效應(yīng)控制的組合γG=1.35。當(dāng)永遠(yuǎn)荷載效應(yīng)付結(jié)構(gòu)有益時(shí)，取γG=1.0；γQ1、γQi——可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)。γQ1、γQi一般取1.4；SGk、SQ1k、SQik—分別為永遠(yuǎn)荷載、第一種可變荷載、其余可變荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值，如荷載惹起的彎矩、剪力、軸力和變形等；ψci——可變荷載的組合值系數(shù)。以上不等式右邊為結(jié)構(gòu)承載力，用承載力函數(shù)R〔?〕表示，說明其為混凝土和鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值〔fck、fsk〕、分項(xiàng)系數(shù)〔γc、γs〕、幾何尺寸標(biāo)準(zhǔn)值〔ak〕以及其余參數(shù)的函數(shù)。3.一般排架和框架結(jié)構(gòu)的簡化表達(dá)式關(guān)于一般常遇的排架結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)，為了計(jì)算方便，可變荷載的影響大小可不予區(qū)分，并采納相同的組合值系數(shù)。對(duì)由可變荷載效應(yīng)控制的組合，其設(shè)計(jì)表達(dá)式能夠簡化表達(dá)為〔3-28〕對(duì)由永遠(yuǎn)荷載效應(yīng)控制的組合，其承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式仍為〔3-25〕。3.3.3正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，主假如驗(yàn)算構(gòu)件的變形和抗裂度或裂痕寬度。按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，變形過大或裂痕過寬雖影響正常使用，但危害程度不及承載力惹起的結(jié)構(gòu)損壞造成的損失那么大，因此可適合降低對(duì)靠譜度的要求。計(jì)算時(shí)取荷載標(biāo)準(zhǔn)值，不需乘分項(xiàng)系數(shù)，也不考慮結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ0。1.正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)簡單表達(dá)式Sk≤Rk2.可變荷載的準(zhǔn)永遠(yuǎn)值系數(shù)和頻遇值系數(shù)在正常使用狀態(tài)下，可變荷載作用時(shí)間的長短關(guān)于變形和裂痕的大小明顯是有影響的?？勺兒奢d的最大值其實(shí)不是長久作用于結(jié)構(gòu)之上，因此應(yīng)按其在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)作用時(shí)間的長短和可變荷載超越總時(shí)間或超越次數(shù)，對(duì)其標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行折減。?建筑結(jié)構(gòu)靠譜度設(shè)計(jì)一致標(biāo)準(zhǔn)?采納一個(gè)小于1的準(zhǔn)永遠(yuǎn)值系數(shù)和頻遇值系數(shù)來考慮這種折減。(1)準(zhǔn)永遠(yuǎn)值系數(shù)，是依據(jù)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載抵達(dá)和超出該值的總連續(xù)第32頁時(shí)間與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)總連續(xù)時(shí)間的比值而確立。(2)頻遇值系數(shù)，是依據(jù)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)時(shí)期可變荷載超越的總時(shí)間或超越的次數(shù)來確立的。3.可變荷載的準(zhǔn)永遠(yuǎn)值和頻遇值準(zhǔn)永遠(yuǎn)值=可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值×準(zhǔn)永遠(yuǎn)值系數(shù)(ψq)頻遇值=可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值×頻遇值系數(shù)(ψf)4.可變荷載的代表值可變荷載有四種代表值，即標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、準(zhǔn)永遠(yuǎn)值和頻遇值。此中標(biāo)準(zhǔn)值稱為根本代表值，其余代表值可由根本代表值乘以相應(yīng)的系數(shù)獲得。各樣可變荷載和相應(yīng)的組合值系數(shù)、準(zhǔn)永遠(yuǎn)值系數(shù)、頻遇值系數(shù)可在荷載標(biāo)準(zhǔn)中查到。2.荷載效應(yīng)組合的標(biāo)準(zhǔn)值Sk依據(jù)實(shí)質(zhì)設(shè)計(jì)的需要，常須區(qū)分荷載的短期作用〔標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組合〕和荷載的長久作用〔準(zhǔn)永遠(yuǎn)組合〕下構(gòu)件的變形大小和裂痕寬度驗(yàn)算。因此，?建筑結(jié)構(gòu)靠譜度設(shè)計(jì)一致標(biāo)準(zhǔn)?規(guī)定按不一樣樣的設(shè)計(jì)目的，分別采納荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組合和荷載的準(zhǔn)永遠(yuǎn)組合。(1)荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合標(biāo)準(zhǔn)組合主要用于當(dāng)一個(gè)極限狀態(tài)被超越時(shí)將產(chǎn)生嚴(yán)重的永遠(yuǎn)性傷害的情況。按荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，荷載效應(yīng)組合的標(biāo)準(zhǔn)值Sk應(yīng)按下式計(jì)算〔3一26〕(2)荷載的頻遇組合頻遇組合主要用于當(dāng)一個(gè)極限狀態(tài)被超越時(shí)將產(chǎn)生局部傷害、較大變形或短暫振動(dòng)的狀況。按荷載的頻遇組合時(shí)，荷載效應(yīng)組合的標(biāo)準(zhǔn)值Sk應(yīng)按下式計(jì)算〔3一27〕(3)荷載的準(zhǔn)永遠(yuǎn)組合準(zhǔn)永遠(yuǎn)組合主要用于當(dāng)長久效應(yīng)是決定性要素的狀況。按荷載的準(zhǔn)永遠(yuǎn)組合時(shí)，荷載效應(yīng)組合的標(biāo)準(zhǔn)值Sk應(yīng)按下式計(jì)算〔3一26a〕3.3.4按極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)資料強(qiáng)度和荷載的取值1．鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值關(guān)于鋼材，國家標(biāo)準(zhǔn)中已規(guī)定了每一種鋼材的廢品限值。抽樣檢查中如發(fā)現(xiàn)某爐鋼材的服氣強(qiáng)度達(dá)不到此限值，即作為廢品辦理。比方，HPB235(Q235)鋼筋，其廢品限值為235N/mm2。確立的這個(gè)廢品限值大概能知足保證率為97.73％，第33頁即均勻值減去二倍的標(biāo)準(zhǔn)差。這一保證率已高于?建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一致標(biāo)準(zhǔn)?規(guī)定的保證率95％的要求，因此?混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?中取國家冶金局標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的廢品限值作為鋼筋強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值。熱軋鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值用fyk表示，取等于國家標(biāo)準(zhǔn)宣布的服氣強(qiáng)度的廢品限值；預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼絲和熱辦理鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值用fPtk表示,系依據(jù)極限抗拉強(qiáng)度確立(條件服氣點(diǎn)0.85σb)。圖3-5鋼筋服氣強(qiáng)度頻次散布圖2.混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值用fcu,k表示。依據(jù)?建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一致標(biāo)準(zhǔn)?規(guī)定的保證率95％的要求，混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值取均勻值減1.645倍的標(biāo)準(zhǔn)差。fcu,k＝μfcu－1.645σfcu2式中fcu,k——混凝土立方體抗壓強(qiáng)度的均勻值，〔N/mm〕；2〕；μfcu——混凝土立方體抗壓強(qiáng)度的均勻值，〔N/mmσf——混凝土立方體抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差。圖3-6混凝土立方體強(qiáng)度頻次散布圖3．分項(xiàng)系數(shù)和設(shè)計(jì)值(1)資料強(qiáng)度的分項(xiàng)系數(shù)和設(shè)計(jì)值鋼筋強(qiáng)度的分項(xiàng)系數(shù)γs依據(jù)鋼筋種類不一樣樣，取值范圍在1.1～1.5；混凝土強(qiáng)度的分項(xiàng)系數(shù)γC規(guī)定為1.4。資料的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=資料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值/資料的分項(xiàng)系數(shù)。?混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?中同時(shí)給出了鋼筋和混凝土強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值。附表2-1

附表2-2附表2-6附表2-7

附表2-8附表2-9(2)荷載分項(xiàng)系數(shù)和設(shè)計(jì)值永遠(yuǎn)荷載的分項(xiàng)系數(shù)，依據(jù)其效應(yīng)付結(jié)構(gòu)不利和有益分別取1.2〔或1.35〕和1.0，可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)一般取1.4。設(shè)計(jì)中為了使得結(jié)構(gòu)抵達(dá)規(guī)定的靠譜指標(biāo)，在計(jì)算中應(yīng)采納荷載設(shè)計(jì)值進(jìn)行計(jì)算。第34頁荷載設(shè)計(jì)值＝荷載的標(biāo)準(zhǔn)值×荷載分項(xiàng)系數(shù)思慮題3.1結(jié)構(gòu)靠譜性的含義是什么？它包含哪些功能要求？結(jié)構(gòu)超出極限狀態(tài)會(huì)產(chǎn)生什么結(jié)果？建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)是按什么原那么區(qū)分的？3.2“作用〞和“荷載〞有什么差別？影響結(jié)構(gòu)靠譜性的要素有哪些？結(jié)構(gòu)構(gòu)件的杭力與哪些要素有關(guān)？為何說構(gòu)件的抗力是一個(gè)隨機(jī)變量？3.3什么是結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)？結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分為幾類，其含義各是什么？3.4建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)知足哪些功能要求？結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作壽命如何確立？結(jié)構(gòu)超出其設(shè)計(jì)工作壽命能否意味著不可以夠再使用？為何？3.5正態(tài)散布概率密度曲線有哪些數(shù)字特色？這些數(shù)字特色各表示什么意義？正態(tài)散布概率密度曲線有何特色？3.6資料強(qiáng)度是遵照正態(tài)散布的隨機(jī)變量x，其概率密度為f(x)，如何計(jì)算材料強(qiáng)度大于某一取值x。的概率P(x>x。)？3.7什么是保證率？什么叫結(jié)構(gòu)的靠譜度和靠譜指標(biāo)？我國?建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一致標(biāo)準(zhǔn)?對(duì)結(jié)構(gòu)靠譜度是如何定義的？3.8什么是結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)？什么是結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)？功能函數(shù)Z＞0、Z＜O和Z=0時(shí)各表示結(jié)構(gòu)處于什么樣的狀態(tài)？3.9什么是結(jié)構(gòu)靠譜概率Ps和無效概率pf?什么是目標(biāo)靠譜指標(biāo)？靠譜指標(biāo)與結(jié)構(gòu)無效概率有何定性關(guān)系？如