鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課件

第一篇鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

第一章鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基本概念及材料的物理力學(xué)性能

鋼筋混凝土是由兩種力學(xué)性能不同的材料—鋼筋和混凝土結(jié)合成整體，共同發(fā)揮作用的一種建筑材料。§第一節(jié)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基本概念1謝謝觀賞2019-8-28一：素混凝土構(gòu)件和鋼筋混凝土構(gòu)件受力和破壞形態(tài)比較：

1.梁：素混凝土梁鋼筋混凝土梁2謝謝觀賞2019-8-28Pc即為梁的破壞荷載。P<Pc時，中性軸以上受壓，以下受拉；P=Pc時，出現(xiàn)豎向裂縫并迅速發(fā)展，梁突然斷裂。發(fā)生脆性破壞。在受拉區(qū)內(nèi)配置適量的鋼筋后，梁的破壞為：受拉鋼筋應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度→受壓區(qū)混凝土被壓壞→梁破壞。以上分析說明：與素混凝土梁相比，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材料強(qiáng)度都能得到較充分的利用。3謝謝觀賞2019-8-282.柱：試驗(yàn)表明，鋼筋混凝土柱與素混凝土柱相比，不僅承載力大為提高，而且受力性能也得到改善（下圖）

素混凝土和鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件的受力性能比較4謝謝觀賞2019-8-28二、鋼筋與混凝土能共同工作的原因

混凝土與鋼筋之間有良好的粘結(jié)力。鋼筋和混凝土的溫度線膨脹系數(shù)較為接近（鋼筋為1.2×10-5，混凝土為1.0×10-5～1.5×10-5）。鋼筋被混凝土包裹，免遭銹蝕。

5謝謝觀賞2019-8-28

耐久性好耐火性好整體性好可模性好取材容易自重大抗裂性較差施工受季節(jié)環(huán)境影響較大現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)模板耗用木材較多

三、鋼筋混凝土優(yōu)缺點(diǎn)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)6謝謝觀賞2019-8-28§第二節(jié)混凝土一：混凝土強(qiáng)度

1.立方體抗壓強(qiáng)度R（混凝土標(biāo)號）形狀：邊長為150mm的立方體

1）試件：溫度：20℃±3℃

相對濕度：90%以養(yǎng)護(hù)時間：28天.2）影響因素:

——

實(shí)驗(yàn)方法（套箍作用）(圖1-3).——

試件尺寸（尺寸越小,摩阻力影響越大,強(qiáng)度越高）7謝謝觀賞2019-8-282軸心抗壓強(qiáng)度Ra0(棱柱體強(qiáng)度)1)試件:150mm×150mm×300mm,制作方法同立方體試件.2)影響因素:

試件高度h與邊長b之比,比值越大,軸心抗壓強(qiáng)度越小.(圖1-4)3)R0a與R的近似關(guān)系R0a=0.7R8謝謝觀賞2019-8-283.

抗拉強(qiáng)度

1)測試方法:采用圓柱體或立方體的劈裂試件來測定.(如下圖）

劈裂試驗(yàn)9謝謝觀賞2019-8-28

2)采用劈裂試驗(yàn)測抗拉強(qiáng)度的原因

采用兩端預(yù)埋鋼筋的混凝土棱柱體測試軸心抗拉強(qiáng)度時（如下圖），保持試件軸心受拉是很重要的，也是不容易完全做到的。混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均勻，鋼筋的預(yù)埋和試件的安裝都難以對中，而偏心又對抗拉強(qiáng)度測試有很大的干擾。10謝謝觀賞2019-8-284.復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度

1)雙向應(yīng)力兩個垂直平面上作用有法向應(yīng)力,第三個平面上應(yīng)力為零.

強(qiáng)度變化特點(diǎn)11謝謝觀賞2019-8-28

3)三向應(yīng)力

混凝土三向受壓時，各個方向上的抗壓強(qiáng)度都有很大的提高（下圖）。軸心抗壓強(qiáng)度與側(cè)壓應(yīng)力2的關(guān)系有如下線性經(jīng)驗(yàn)式.

凝土強(qiáng)度提高的原因是由于側(cè)向約束了混凝土受壓后橫向變形，限制了混凝土內(nèi)部裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，從而提高了混凝土在受壓方向上的抗壓強(qiáng)度

混凝土圓柱體抗壓強(qiáng)度12謝謝觀賞2019-8-28三向受壓狀態(tài)下混凝土強(qiáng)度13謝謝觀賞2019-8-28二.混凝土的變形1單調(diào)短期加載作用下

1)混凝土應(yīng)力應(yīng)變曲線（如圖）14謝謝觀賞2019-8-28（1）

上升段

OA線性段—虎克定理

AB塑性，裂紋穩(wěn)定發(fā)展階段

BC塑性，裂紋非穩(wěn)定發(fā)展階段（2）

下降段（3）

收斂段15謝謝觀賞2019-8-282)影響混凝土應(yīng)變曲線的主要因素

—混凝土的強(qiáng)度。

上升段影響較小，下降段影響較大。強(qiáng)度越高，延性越差。延性是材料承受變形的能力）—應(yīng)變速率。

應(yīng)變速率小，峰值應(yīng)力R0a降低，0增大?！獪y試技術(shù)和實(shí)驗(yàn)條件16謝謝觀賞2019-8-283）混凝土的彈性模量，變形模量（如圖）17謝謝觀賞2019-8-28原點(diǎn)彈性模量：切線模量：變形模量：

式中：時，時，。

根據(jù)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析Eh的經(jīng)驗(yàn)公式為:彈性特征系數(shù)18謝謝觀賞2019-8-282.混凝土在長期荷載作用下的變形—徐變

1)徐變：混凝土在荷載長期作用下產(chǎn)生隨時間而增長的變形。2)徐變曲線19謝謝觀賞2019-8-283)影響徐變的因素：（1）混凝土長期荷載作用下的應(yīng)力

應(yīng)力≤0.5R0a時，線性徐變；

0.5R0a≤≤0.8R0a，時，非線性徐變

>0.8R0a，非穩(wěn)定徐變。（2）加載時混凝土的齡期加載時混凝土的齡期越短，則徐變變形越大（3）混凝土的組成成分和配合比水泥用量越多，徐變越大；水灰比越大，徐變越大；骨料的彈性模量愈大，骨料體積在混凝土中所占的比重愈高，則徐變愈小。

20謝謝觀賞2019-8-28（4）養(yǎng)護(hù)及使用條件下的溫度與濕度養(yǎng)護(hù)時溫度高，濕度大，則水泥水化作用充分，徐變減??；受荷后所處環(huán)境的溫度越高，濕度越低，則徐變越大（5）構(gòu)件尺寸、體表比（圖1-17）尺寸越大，體表比越大，徐變越小21謝謝觀賞2019-8-284)徐變對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的影響：產(chǎn)生應(yīng)力重分布結(jié)構(gòu)變形增大。在高應(yīng)力狀態(tài)，導(dǎo)致構(gòu)件破壞。22謝謝觀賞2019-8-283.混凝土的收縮

1)混凝土的收縮：

混凝土在空氣中結(jié)硬時其體積會縮小的現(xiàn)象。2)混凝土收縮的特點(diǎn)：結(jié)硬初期收縮變形發(fā)展很快，兩周可完成全部收縮的25%，一個月完成50%，三個月后增長緩慢，兩年后趨于穩(wěn)定。最終收縮值約為（2～6）×10-4（圖1-18）。23謝謝觀賞2019-8-283)影響因素：—水泥的用量：水泥越多，收縮越大；水灰比越大，收縮也越大。—骨料性質(zhì)：骨料的級配好，密度大，彈性模量高，收縮小?！B(yǎng)護(hù)條件：結(jié)硬過程中，溫、濕度越大，收縮越小?！炷林谱鞣椒ǎ夯炷猎矫軐?shí)，收縮越小?！褂铆h(huán)境：環(huán)境溫、濕度大時，收縮小?！獦?gòu)件體表比：體表比大時，收縮小。4）混凝土收縮對結(jié)構(gòu)的影響：應(yīng)力裂縫。

24謝謝觀賞2019-8-28§第三節(jié)鋼筋

一、鋼筋的強(qiáng)度與變形

-關(guān)系曲線分兩大類

1.有明顯流幅的-曲線（圖1-19）（軟鋼）

25謝謝觀賞2019-8-282.無明顯流幅的-曲線（圖1-20）（硬鋼）

26謝謝觀賞2019-8-28二、鋼筋的成份、級別、品種

1.成份碳素鋼：以鐵為主，加少量C、Mn等。按含C量又分為低碳鋼（C≤0.22%），中碳鋼（C=0.25～0.6%），高碳鋼（C>0.6%）.普通低合金鋼：在碳素鋼成分中加入少量的合金元素，如Si、Mn等。

2.等級

《公路橋規(guī)》對熱軋鋼筋按照強(qiáng)度分為五個等級，即I、II、III、IV及5號鋼。

3.品種按外形特征分為：光圓鋼筋和變形鋼筋。變形鋼筋分為螺旋鋼筋、“人”字形鋼筋和月牙形鋼筋(圖1-21。)27謝謝觀賞2019-8-2828謝謝觀賞2019-8-28三鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能要求

強(qiáng)度高。塑性好?？珊感院谩Ｅc混凝土間粘結(jié)力好。

29謝謝觀賞2019-8-28§第四節(jié)鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)

一粘結(jié)力

1.粘結(jié)力：構(gòu)件中的鋼筋受到拉或壓后，混凝土與鋼筋之間存在水泥膠結(jié)力、摩擦力、機(jī)械咬合力，這些力統(tǒng)稱為粘結(jié)力。

2.粘結(jié)應(yīng)力：鋼筋與混凝土由于受變形差（相對滑移）沿鋼筋與混凝土接觸面上產(chǎn)生的剪應(yīng)力。30謝謝觀賞2019-8-283.平均粘結(jié)應(yīng)力鋼筋被拔出或者混凝土被劈裂時的最大平均粘結(jié)應(yīng)力。

4.鋼筋錨固長度確定錨固長度的原則：使鋼筋拉到屈服時，鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)力未破壞。

31謝謝觀賞2019-8-28二粘結(jié)機(jī)理分析1．光圓鋼筋與混凝土的粘結(jié)粘結(jié)力組成：

①混凝土中水泥膠體與鋼筋表面的化學(xué)膠結(jié)力；

②鋼筋與混凝土之間的摩擦力；

③鋼筋表面粗糙不平產(chǎn)生的機(jī)械咬合力。光圓鋼筋拔出試驗(yàn)的破壞形態(tài)是剪切破壞，破壞面是二者之間的接觸面。32謝謝觀賞2019-8-282．變形鋼筋與混凝土的粘結(jié)主要是變形鋼筋表面凸出的肋與混凝土之間的機(jī)械咬合作用，如圖1-25。變形鋼筋的肋對混凝土的擠壓如同一個楔，會產(chǎn)生很大的機(jī)械咬合力，從而提高了強(qiáng)變形鋼筋的粘結(jié)力。33謝謝觀賞2019-8-28

光圓鋼筋和變形鋼筋的粘結(jié)機(jī)理的主要區(qū)別：光圓鋼筋粘結(jié)力主要自來膠結(jié)力和摩阻力變形鋼筋的粘結(jié)力主要來自機(jī)械咬合作用。34謝謝觀賞2019-8-28三、影響粘