《关于钢筋与混凝土共同工作原理的认识》毕业设计论文

1、*毕业设计（论文）关于钢筋与混凝土共同工作原理的认识2013届 建设工程系专 业 建筑工程技术 学 号 * 学生姓名 * 指导教师 * 完成日期 2012年10月27日学生学号、姓名专业建筑工程技术班级毕业设计题目关于钢筋与混凝土共同工作原理的认识指导教师姓名指导教师职称指导教师评语：答辩小组意见：答辩小组组长签字： 年 月 日成绩：系主任签字： 年 月 日毕业设计评语及成绩毕业论文任务书题目关于钢筋与混凝土共同工作原理的认识专业建筑工程技术班级1学生姓名所在系建设工程系导师姓名导师职称一、论文内容钢筋混凝土结构是目前实际应用中最普遍的结构形式之一。无论从材料应用来看还是从承重能力来看钢筋混凝

2、土结构，都不能不重视钢筋与混凝土的共同工作原理。正是钢筋与混凝土的通力合作，才实现了钢筋混凝土结构的普遍应用。本题的拟定主要考虑从钢筋受力、变形特点结合混凝土受力、变形特点的剖析，阐述钢筋混凝土结构的安全性、适用性以及耐久性。二、基本要求要独立思考，独立钻研，深入实际调查研究，不能相互抄袭；要善于向有专长知识的技术人员，工人师傅和各种教师请教。从实际需要出发，不能以涉及未学过、不熟悉部分为理由而推委敷衍。学生均应参加总体方案的讨论及确定。按此规定的分配任务，按时、按质、按量的完成资料搜集到成果总结，再到撰写论文的过程。 在毕业设计中要注意培养踏实、细致、一丝不苟的科学态度和工作作风，力求符合实

3、际要求，并且具有一定的先进性可行性和经济性。 内容要全面，关键部分应有较深入的分析和论证，保证有自己的见解。图表（包括图形符号、文字符号、参数、尺寸等）及设计数据符合有关标准的规范。三、主要技术指标1结合建筑结构的发展，点明钢筋混凝土结构的重要性；2.钢筋受力及变形的特点；混凝土受力及变形的特点；3两种材料相结合的合理性及适用性；4钢筋混凝土结构的优缺是二者完美结合的综合反映；5从调整钢筋或者混凝土来看钢筋混凝土结构的发展前景；6. 自己的结论四、应收集的资料及参考文献1建筑材料2钢筋混凝土结构3建筑结构 4钢筋混凝土结构规范5钢筋混凝土结构施工技术标准五、进度计划2012-9-20至2012

4、-9-28：下达任务书，收缴开题报告电子稿，并确认开题；2012-9-29至2012-11-28：论文书写过程；2012-11-29：论文收缴过程；教研室主任签字时间年 月 日毕业设计开题报告题目钢筋与混凝土共同工作原理的认识专业建筑工程技术班级建工1班学生学号、姓名一、 文献综述混凝土结构约有150年的历史，与钢、木和砌体结构相比，由于他在物理力学性能、材料来源以及工程造价等方面有许多优点，所以发展速度很快，应用也最广泛。我国是采用混凝土结构最多的国家，在高层建筑和多层框架中大多采用混凝土结构。目前世界上最高的混凝土建筑师高450m的位于马来西亚吉隆坡的型钢混凝土结构的双塔大厦。我国最高的建

5、筑是高382m（88层）的上海金茂大厦，主体为钢筋混凝土结构，其中部分柱是型钢混凝土柱。高332m（80层）的广州中天广场是我过最高的钢筋混凝土结构。随着轻质高强材料的使用，在大跨度、高层建筑中的混凝土结构越来越多。二、研究内容及预期目标本文着重介绍钢筋与混凝土的性能，分别研究出钢筋和混凝土各自的使用性质，然后使钢筋与混凝土两种不同的建筑材料达到共同使用的最优使用性能并将该结构的应用深入到更广阔的领域。三、研究方案先熟悉钢筋、混凝土两种材料各自的行能，然后从钢筋和混凝土的粘结机理、受力过程出发，介绍了钢筋与混凝土共同工作的过程及其影响粘结因素，以增强钢筋与混凝土的粘结力，提高钢筋与混凝土构件的

6、受力性能，从而使工程技术水平得到进一步提高。四、进度计划2012-9-20至2012-9-28：下达任务书，收缴开题报告电子稿，并确认开题；2012-9-29至2012-11-28：论文书写过；2012-11-29：论文收缴过程；指导教师签字时间年 月 日中文摘要近些年来，随着经济建设的飞速发展和人民生活水平的提高，我国的高层建筑也得到了飞速发展，而在高层建筑中，最常用的结构就是钢筋混凝土结构。筋混凝土是由钢筋和混凝土两种物理、力学性能完全不同的建筑材料所组成。混凝土的抗压能力较强而抗拉能力却很弱，钢材的抗拉和抗压能力都很强。为了充分使用两种材料的性能以及降低造价，利用钢筋与混凝土有着几乎相同

7、度的线膨胀系数（混凝土为1.0X10-51.5X10-5-1，钢筋为1.2X10-5-1)、两者之间良好的的粘结力和混凝土中的氢氧化钙提供碱性环境包裹在钢筋外围使钢筋不易腐蚀三种特性把混凝土和钢筋这两种材料结合在一起共同工作，使混凝土主要承受压力，钢筋主要承受拉力，在荷载作用下或温度变化时，两者能共同受力，协调变形，以满足工程结构的使用要求。关键字：钢筋 混凝土 粘结力 线性膨胀系数 共同工作目录前言11 钢筋工程21.1 钢筋概述21.2 钢筋的分类21.3 钢筋的力学性能21.3.1 抗拉性能21.3.2 冲击韧性31.3.3 耐疲劳性31.3.4 硬度42 混凝土工程42.1 混凝土概述

8、42.2 混凝土的分类42.3 混凝土的性能52.3.1 混凝土和易性52.3.2 混凝土强度52.3.3 混凝土变形性能52.3.4 混凝土耐久性63 钢筋与混凝凝土共同工作的原理及特点63.1 钢筋与混凝土共同工作原理63.1.1 粘结力63.1.2 线性膨胀系数63.1.3 混凝土对钢筋的保护73.2 钢筋混凝土共同工作的特点74 总结与展望7参考文献9致谢10沧州职业技术学院毕业论文前言1 对钢筋混凝土的认识混凝土是由水、细骨料、粗骨料和掺合剂等经搅拌、浇筑成型的一种人工石材。它是土木、建筑工程中应用极为广泛的一种建筑材料。混凝土凝固后坚硬如石，受压能力好，但受拉能力差，容易因受拉而断

9、裂，为了解决这个矛盾，充分发挥混凝土的受压能力，常在混凝土受拉区域内或相应部位加入一定数量的钢筋，使两种材料粘结成一个整体，共同承受外力。这种配有钢筋的混凝土，称为钢筋混凝土。1由于钢筋混凝土结构主要有： 取材容易，一般可以就地取材。 耐久性好和耐火性好。 可模性好，可以根据设计要求浇成各种形状。 现浇及装配整体式好，因而有利于抗震抗暴等优点因此得到了广泛应用。22 钢筋混凝土的发展史钢筋混凝土是在19世纪中叶开始得到应用的，由于当时水泥和混凝土的质量都很差，同时设计计算理论尚未建立，所以发展比较缓慢。直到19世纪末，随着生产及建设的发展需要钢筋混凝土的试验工作、计算理论、材料及施工技术均得到

10、了较快的发展。目前已成为现代工程建设中应用最广泛的建筑材料之一 。3在工程应用方面，钢筋混凝土最初仅在最简单的结构物如拱、板等中使用，随着水泥和钢铁工业的发展混凝土和钢材的质量不断改进，强度逐步提高。20世纪20年代以后，混凝土和钢筋的强度有了提高，出现了装配式钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构和壳体空间结构，构件承载力开始按破坏阶段计算，计算理论开始考虑材料的塑性。420世纪50年代以后，高强混凝土和高强钢筋的出现使钢筋混凝土结构有了飞速的发展。装配式混凝土、泵送商品混凝土等工业化的生产结构，使钢筋混凝土结构的应用范围不断扩大。5近20年来，随着生产水平的提高，试验的深入，计算理论研究的发展，

11、材料及施工技术的改进，新型结构的开发研究，混凝土结构的应用范围在不断的扩大，已经从工业与民用建筑、交通设施、水利水电建筑和基础工程扩大到近海工程、海底建筑、地下建筑、核电站安全壳等领域，并已开始构思和实验用于月面建筑。随着轻质高强材料的使用，在大跨度、高层建筑中的混凝土结构越来越多。61 钢筋工程1.1 钢筋概述钢筋作为钢筋混凝土结构中的一部分，主要承受拉应力。按强度和变形性能分为软钢和硬钢，这里研究有明显流幅的软钢，原因在于当结构破坏时，钢筋受拉延长，在达到屈服强度时所能承受的拉应力会增大且有明显流幅，这时能明显发现构件破坏而停止使用。而且剩余的钢筋强度可作为安全储备。工程中常将钢筋进行冷加

12、工以提高其受力等性能。71.2 钢筋的分类（1）按轧制外形分：光面钢筋、带肋钢筋（螺旋形、人字形和月牙形）、钢线、冷轧扭钢筋。（2）按直径大小分：钢丝（直径35mm）、细钢筋（直径610mm）、粗钢筋（直径大于22mm）；（3）生产工艺分：热轧、冷轧、冷拉的钢筋，还有以级钢筋经热处理而成的热处理钢筋，强度比前者更高；（4）按力学性能分：级钢筋（235/370级）；级钢筋（335/510级）；级钢筋（370/570）和级钢筋（540/835）；（5）按在结构中的作用分：受压钢筋、受拉钢筋、架立钢筋、分布钢筋、箍筋等。1.3 钢筋的力学性能力学性能又称机械性能，是刚才最重要的只用性能。建筑钢材的力

13、学性能主要有抗拉性能、冲击韧性、耐疲劳性和硬度。81.3.1 抗拉性能拉伸是建筑钢材的主要受力形式，抗拉性能是建筑钢材最重要的技术性能。通过拉伸试验可测得钢筋的屈服点、抗拉强度、和伸长率，这些均是钢材的重要技术指标。（1）屈服点(fy) 当钢筋的应力超过屈服点以后，拉力不增加而变形却显著增加，将产生较大的残余变形时，以这时的拉力值除以钢筋的截面积所得到的钢筋单位面积所承担的拉力值，就是屈服点s°（2）抗拉强度（fu） 抗拉强度就是以钢筋被拉断前所能承担的最大拉力值除以钢筋截面积所得的拉力值，抗拉强度又称为极限强度。它是应力一应变曲线中最大的应力值，虽然在强度计算中没有直接意义，但却是

14、钢筋机械性能中必不可少的保证项目。因为： 抗拉强度是钢筋在承受静力荷载的极限能力，可以表示钢筋在达到屈服点以后还有多少强度储备，是抵抗塑性破坏的重要指标。 钢筋有熔炼、轧制过程中的缺陷，以及钢筋的化学成分含量的不稳定，常常反映到抗拉强度上，当含碳量过高，轧制终止时温度过低，抗拉强度就可能很高；当含碳量少，钢中非金属夹杂物过多时，抗拉强度就较低。 抗拉强度的高低，对钢筋混凝土抵抗反复荷载的能力有直接影响。 （3）伸长率 伸长率是应力一应变曲线中试件被拉断时的最大应变值，又称延伸率，它是衡量钢筋塑性的一个指标，与抗拉强度一样，也是钢筋机械性能中必不可少的保证项目。 伸长率的计算，是钢筋在拉力作用下

15、断裂时，被拉长的那部分长度占原长的百分比。把试件断裂的两段拼起来，可量得断裂后标距段长L1(见图1-6），减去标距原长L0就是塑性变形值，此值与原长的比率用表示，即 伸长率值越大，表明钢材的塑性越好。伸长率与标距有关，对热轧钢筋的标距取试件直径的10倍长度作为测量的标准，其伸长率以10表示。对于钢丝取标距长度为100mm作为测最检验的标准，以100表示。对于钢绞线则为200。1.3.2 冲击韧性冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载而不被破坏的能力。它是用试验机摆锤冲击带有V形缺口的标准试件的背面，将其折断后试件单位面积上所消耗的功，作为钢材的冲击韧性指标，以k/（J/cm2）表示。影响钢材冲击韧性的因

16、素很多，钢的化学成分、组织状态，以及冶炼、轧制质量都会影响冲击韧性。冲击韧性随温度的降低而下降，其规律是：开始下降缓和，当达到一定温度范围时（这时的温度范围称为脆性转变温度），突然下降很多而呈脆性，这种性质称为钢材的冷脆性。这个温度越低，说明钢材的低温抗冲击性能越好。所以在负温条件下使用的结构，应当选用脆性转变温度较使用温度低的刚才。1.3.3 耐疲劳性钢材在交变荷载的反复作用下，往往在最大应力远小于其抗拉强度，甚至还低于屈服点的情况下突然发生破坏，疲劳破坏的危险用疲劳强度（或称疲劳极限）来表示，它是指疲劳试验时试件在交变应力作用下，于规定的周期基数内不发生断裂所能承受的最大应力。研究证明，钢

17、材的疲劳破坏时拉应力引起的，首先是在局部开始形成微细裂缝，其后由于裂纹尖端处产生应力集中而使裂纹迅速扩展直至钢材断裂。因此，钢材的内部成分的偏析、夹杂物的多少及最大应力处的表面光洁程度、加工损伤等，都是影响钢材疲劳强度的因素。疲劳破坏经常是突然发生的，因而具有很大的危险性，玩玩造成严重事故。1.3.4 硬度测定刚才硬度采用压入法，即以一定的静荷载（压力），把一定的压头压在金属表面，然后测定压痕的面积或深度来确定硬度。按压头或压力不同，有布氏法、洛氏法等，相应的硬度试验指标成布氏硬度（HB）和洛氏硬度（HR）。较常用的方法是布氏法，HB值越大，表示刚才越硬。2 混凝土工程2.1 混凝土概述混凝土

18、，简写为“砼”，是当代最主要的土木工程材料之一。它是由胶结材料，骨料和水按一定比例配制，经搅拌振捣成型，在一定条件下养护而成的人造石材。混凝土具有原料丰富、价格低廉、生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大；同时混凝土还因抗压能力强度高、耐久性好、强度等级范围宽，使其使用范围十分广泛，不仅在各种土木工程中使用，在造船业，机械工业，海洋的开发，地热工程等领域，混凝土也是重要的材料。92.2 混凝土的分类（1）按照表观密度的大小可分为：重混凝土、普通混凝土、轻质混凝土。这三种混凝土不同之处就是骨料的不同；（2）按使用功能分类主要是：结构混凝土、保温混凝土、装饰混凝土、防水混凝土、耐火混凝土、水工混

19、凝土、海工混凝土、道路混凝土、防辐射混凝土等；（3）按施工工艺分类主要有：离心混凝土、真空混凝土、灌浆混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、挤压混凝土、泵送混凝土等。（4）按配筋方式分有：素(即无筋)混凝土、钢筋混凝土、钢丝网混凝土、纤维混凝土、预应力混凝土等；（5）按混凝土拌合物的和易性分类：干硬性混凝土、 半干硬性混凝土、 塑性混凝土、流动性混凝土、高流动性混凝土、流态混凝土等。（6）按胶凝材料分：无机胶凝材料混凝土、有机胶凝材料混凝土。2.3 混凝土的性能2.3.1 混凝土和易性和易性为混凝土拌合物最重要的性能。它综合表示拌合物的稠度、流动性、可塑性、抗分层离析泌水的性能及易抹面性等。测定和表

20、示拌合物和易性的方法和指标很多，中国主要采用截锥坍落筒测定的坍落度(毫米)及用维勃仪测定的维勃时间（秒），作为稠度的主要指标为混凝土拌合物最重要的性能。中国主要采用截锥坍落筒测定的坍落度(毫米)及用维勃仪测定的维勃时间（秒），作为稠度的主要指标。影响和易性的主要因素：水泥浆的数量。水泥浆的稠度。砂率。组成材料的性质。外加剂与矿物掺合料的影响。时间和温度。 2.3.2 混凝土强度强度是混凝土硬化后的最重要的力学性能，主要有抗压、抗拉、抗弯、抗剪和黏结强度等。水灰比、水泥品种和用量、集料的品种和用量以及搅拌、成型、养护，都直接影响混凝土的强度。混凝土按标准抗压强度(以边长为150mm的立方体为标准

21、试件，在标准养护条件下养护28天，按照标准试验方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度)划分的强度等级，称为标号，分为C10、C15、C20、C25等。混凝土的抗拉强度仅为其抗压强度的1/131/8。提高混凝土抗拉、抗压强度的比值是混凝土改性的重要方面。2.3.3 混凝土变形性能变形性能也是混凝土的性质之一。混凝土在荷载或温湿度作用下会产生变形，主要包括弹性变形、塑性变形、收缩和温度变形等。混凝土在短期荷载作用下的弹性变形主要用弹性模量表示。在长期荷载作用下，应力不变,应变持续增加的现象为徐变,应变不变，应力持续减少的现象为松弛。由于水泥水化、水泥石的碳化和失水等原因产生的体积变形，称为收缩

22、。 混凝土的变形分为两类，一类是在荷载作用下的受力变形，如单调短期加载的变形、荷载长期作用下的变形以及多次重复加载的变形；另一类与受力无关，称为体积变形，如混凝土收缩以及温度变化引起的变形。 2.3.4 混凝土耐久性混凝土也有耐久性。在一般情况下，混凝土具有良好的耐久性。但在寒冷地区，特别是在水位变化的工程部位以及在饱水状态下受到频繁的冻融交替作用时，混凝土易于损坏。为此对混凝土要有一定的抗冻性要求。用于不透水的工程时，要求混凝土具有良好的抗渗性和耐蚀性。抗渗性 、抗冻性 、抗侵蚀性 为混凝土耐久性。3 钢筋与混凝凝土共同工作的原理及特点3.1 钢筋与混凝土共同工作原理钢筋与混凝土这两种材料能

23、够结合在一起共同工作，其原因： 钢筋和混凝土的温度线膨胀系数很接近； 两者之间存在着粘结力； 混凝土包裹在钢筋的周围使钢筋不易腐蚀；在荷载作用下或温度变化时，两者能共同受力，协调变形。103.1.1 粘结力钢筋与混凝土之间存在有良好的粘结力，这种粘结力表现在化学结合作用和机械咬合作用。 某些粘结剂具有活性基团，可与被粘物表面物质形成牢固的化学链，从而把它们强有力地结合在一起，水泥和钢筋的化学结合，钢筋表面与混凝土反应产生连接力，这就是钢筋混凝土之间的化学结合作用；水泥和钢筋的机械咬合，就是钢筋带肋与混凝土的连接力。 这是一种最早的粘结理论，该理论认为任何固体材料的表面，都不可能是绝对平滑无缺陷

24、的。当采用粘结时，由于粘结剂在固化前具有流动性，它能渗入被粘物体表面的微小凹穴和孔隙中。当粘结剂固化后，它就“镶嵌”在孔隙之中，犹如无数微小的“销钉”。 在牙釉质或某些合金表面进行酸蚀处理，牙釉质表面不均等的脱钙，合金表面不均等的腐蚀，扩大加深其表面孔隙的同时提高了表面的可湿性， 粘结剂渗入其孔隙，与其相互嵌合，从而获得一定的粘结力。 3.1.2 线性膨胀系数线膨胀系数; 亦称线胀系数。混凝土和钢筋两种材料的温度线膨胀系数很接近(混凝土为1.0X10-515X10-5-1，钢筋为12X10-5-1)，当温度变化较大时由于固体的线膨胀系数变化不大，通常可以忽略。因此当温度变化时，两者之间不会产生

25、过大的相对变形导致它们之间的粘结力破坏。3.1.3 混凝土对钢筋的保护暴露在空气介质中的钢材，由于受空气中酸性介质的影响，很容易锈蚀，而埋在混凝土中的钢筋，由于混凝土中的氢氧化钙提供的碱性环境，在钢筋表面形成了一层钝化保护膜，使钢筋相对于中性与酸性环境下不易腐蚀。只要钢筋至构件边缘间的保护层具有足够的密实度和厚度以及控制构件裂缝不致过宽，混凝土都能够起保护钢筋免受锈蚀的作用，从而保证结构具有良好的耐久性，使钢筋和混凝土长期可靠的共同工作。3.2 钢筋混凝土共同工作的特点钢筋和混凝土除了能合理利用钢筋和混凝土两种材料的性能外，尚有更多优点：（1）耐久性 在钢筋混凝土结构中，混凝土的强度随时间的增

26、加而增长，且钢筋受混凝土的保护而不易锈蚀，所以钢筋混凝土上的耐久性是很好的，不像钢结构那样需要经常的保养和维护，处于侵蚀性气体或受海水侵泡的钢筋混凝土结构，经过合理的设计及采取特殊的措施，一般也可满足工程需要。（2）耐火性 混凝土包裹在钢筋之外，起着保护作用。若有足够厚度的保护层，就不致因火灾使钢材很快达到软化的危险温度而造成结构的整体破坏。与钢木结构性比，钢筋混凝土结构的耐火性很好。（3）整体性 钢筋混凝土结构特别是现浇的钢筋混凝土结构，由于整体性好，对于抵抗地震作用（或强烈爆炸时冲击波的作用）具有较好的性能。（4）可模型 钢筋混凝土可以根据需要浇筑成各种形状和尺寸的结构。（5）就地取材 钢筋混凝土所用的原材料砂和石。一般较易于就地取材。在工业废料比较多的地方，还可以将工业废料制成人造骨料用于钢筋混凝土结构中。（6）节约钢材 钢筋混凝土结构合理地发挥了材料的性能，在某些情况下可以代替钢结构、从而节约钢材并降低造价。4 总结与展望通过研究分析，钢筋抗拉性能与抗压性能均良好，其经加工后具有多种性能，能够满足多种工程要求。作为构件具有良好工程实用性，但是其抗腐蚀性能较弱，易生锈且易发生电化学反应