(1)钢筋与混凝土间有着良好的粘结力,使两者能可靠地结合成一个整体,在荷载作用下能够很好地共同变形,完成其结构功能。
(2)钢筋与混凝土的温度线膨胀系数也较为接近,因此,当温度变化时,不致产生较大的温度应力而破坏两者之间的粘结。
(3)包围在钢筋外面的混凝土,起着保护钢筋免遭锈蚀的作用,保证了钢筋与混凝土的共同作用。
1、混凝土的主要优点:1)材料利用合理2)可模性好3)耐久性和耐火性较好4)现浇混凝土结构的整体性好5)刚度大、阻尼大6)易于就地取材
2、混凝土的主要缺点:1)自重大2)抗裂性差3)承载力有限4)施工复杂、施工周期较长5)修复、加固、补强较困难
建筑结构的功能包括安全性、适用性和耐久性三个方面
结构的极限状态:承载力极限状态和正常使用极限状态
结构的目标可靠度指标与结构的安全等级和破坏形式有关。
荷载的标准值小于荷载设计值;材料强度的标准值大于材料强度的设计值
第2章钢筋与混凝土材料物理力学性能
一、混凝土
立方体抗压强度(fcu,k):用150mm×150mm×150mm的立方体试件作为标准试件,在温度为(20
±3)℃,相对湿度在90%以上的潮湿空气中养护28d,按照标准试验方法加压到破坏,所测得的
具有95%保证率的抗压强度。(fcu,k为确定混凝土强度等级的依据)
1.强度轴心抗压强度(fc):由150mm×150mm×300mm的棱柱体标准试件经标准养护后用标准试验方法
测得的。(fck=0.67fcu,k)
轴心抗拉强度(ft):相当于fcu,k的1/8~1/17,fcu,k越大,这个比值越低。
复合应力下的强度:三向受压时,可以使轴心抗压强度与轴心受压变形能力都得到提高。
双向受力时,(双向受压:一向抗压强度随另一向压应力的增加而增加;双向受拉:混凝土的抗拉
强度与单向受拉的基本一样;一向受拉一向受压:混凝土的抗拉强度随另一向压应力的增加而降低,混凝土的抗压强度随另一向拉应力的增加而降低)
受力变形:(弹性模量:通过曲线上的原点O引切线,此切线的斜率即为弹性模量。反映材料抵2.变形抗弹性变形的能力)
体积变形(温度和干湿变化引起的):收缩和徐变等。
混凝土单轴向受压应力-应变曲线数学模型
1、美国E.Hognestad建议的模型
2、德国Rusch建议的模型
混凝土的弹性模量、变形模量和剪变模量
弹性模量
变形模量
切线模量
混凝土产生徐变的原因:
1、填充在结晶体间尚未水化的凝胶体具有粘性流动性质
2、混凝土内部的微裂缝在载荷长期作用下不断发展和增加的结果
线性徐变:当应力较小时,徐变变形与应力成正比;非线性徐变:当混凝土应力较大时,徐变变形与应力不成正比,徐变比应力增长更快。
影响因素:应力越大,徐变越大;初始加载时混凝土的龄期愈小,徐变愈大;混凝土组成成分水灰比大、水泥用量大,徐变大;骨料愈坚硬、弹性模量高,徐变小;温度愈高、湿度愈低,徐变愈大;尺寸大小,尺寸大的构件,徐变减小。养护和使用条件
对结构的影响:受弯构件的长期挠度为短期挠度的两倍或更多;长细比较大的偏心受压构件,侧向挠度增大,承载力下降;由于徐变产生预应力损失。(不利)截面应力重分布或结构内力重分布,使构件截面应力分布或
影响因素:1、水泥的品种:水泥强度等级越高,则混凝土的收缩量越大;
2、水泥的用量:水泥越多,收缩越大;水灰比越大,收缩也越大;
3、骨料的性质:骨料的弹性模量大,则收缩小;
4、养护条件:在结硬过程中,周围的温、湿度越大,收缩越小;
5、混凝土制作方法:混凝土越密实,收缩越小;
6、使用环境:使用环境的温度、湿度大时,收缩小;
7、构件的体积与表面积比值:比值大时,收缩小。
对结构的影响:会使构件产生表面的或内部的收缩裂缝,会导致预应力混凝土的预应力损失等。措施:加强养护,减少水灰比,减少水泥用量,采用弹性模量大的骨料,加强振捣等。混凝土的疲劳是荷载重复作用下产生的。(200万次及其以上)二、钢筋
光圆钢筋:HPB235表面形状
带肋钢筋:HRB335、HRB400、RRB400
有明显屈服点的钢筋:四个阶段(弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、破坏阶段),屈服强度力学性能是主要的强度指标。(软钢)
没有明显屈服点的钢筋:在承载力计算时,取“条件屈服强度”(0.85bσ)(硬钢)
钢筋的疲劳是指钢筋在承受重复并带有周期性动荷载作用下,经过一定次数后,钢筋由原塑性破坏变成脆性突然断裂破坏的现象。影响钢筋疲劳的因素
1疲劳应力幅2钢筋外表面几何尺寸和形状3钢筋直径、钢筋强度等级4钢筋轧制工艺和试验方法
钢材在常温下经剪切、冷弯、辊压、冷拉、冷拔等冷加工过程,性能将发生显著改变,强度提高、塑性降低,使钢材产生硬化,有增加钢结构脆性的危险。
钢筋的冷拉特性:只提高抗拉强度,不提高抗压强度,强度提高,塑性下降钢筋的冷拔能提高抗拉强度又能提高抗压强度
混凝土结构对钢筋性能的要求:强度、塑性、可焊性、与混凝土的粘结。
钢筋的力学指标:强度、钢筋的塑性指标:伸长率、冷弯钢筋的强度指标:屈服强度和极限强度
三、钢筋与混凝土的粘结1.粘结的定义及组成
(1)定义:钢筋与其周围混凝土之间的相互作用。(包括沿钢筋长度的粘结和钢筋端部的粘结)(2)组成:胶着力、摩擦力、机械咬合力。变形钢筋的粘结力最主要的是机械咬合力。
2.保证可靠粘结的构造措施dfflty
aα=锚固长度的影响因素:钢筋直径、钢筋抗拉强度设计值、混凝土抗拉强度设计值、外形系数。
钢筋的锚固长度以拉伸锚固长度为基本锚固长度。任何情况下,纵向受拉钢筋的锚固长度不应小于250mm。变形钢筋及焊接骨架中的光圆钢筋、轴心受压构件中的光圆钢筋可不做弯钩。
第3章受弯构件正截面受弯承载力
一、梁、板的一般构造
1.截面形式与尺寸
板:厚度与跨度、荷载有关,以10mm为模数梁:宽度一般为100,120,150,(180),200,(220),250,300,以下级差为50mm;高度一般为250,300,…,800mm,级差为50mm,800以上级差为100mm。h/b=2.0~2.5(矩形),h/b=2.5~3.0(T形)2.材料的选择与构造(1)钢筋:梁(纵向受力钢筋:常用HRB335,直径12,14,16,18,20,22;箍筋:常用HPB235或HRB335,直径6,8,10);板(纵向受拉钢筋:常用HPB235、HRB335,直径6,8,10,12;分布钢筋:常用HPB235,直径6,8)
(2)纵向受力钢筋配筋率:纵向受力钢筋截面面积As与截面有效面积bh0的百分比截面有效高度:截面高度减去纵向受拉钢筋全部截面重心至受拉边缘的距离h。=h-as(3)混凝土保护层厚度:
纵向受力钢筋的外表面到截面边缘的的垂直距离,称为混凝土保护层厚度用c表示。