混凝土结构工程

1、混凝土结构目录概论钢筋的力学性能混凝土的力学性能混凝土的变形钢筋与混凝土的相互作用混凝土结构的耐久性混凝土结构的抗震设计1概论一、概论建筑结构建筑结构：房屋建筑的空间受力骨架体系，有竖向承重结构、水平承重结构和下部结构组成。建筑结构功能建筑结构功能：满足使用和美观的需求，并且抵御自然界的各种作用。基本的定义基本的定义建筑结构的分类按用途按体型和高度按材料按主要结构型式工业建筑和民用建筑单层结构、多层结构、高层结构和大跨结构钢筋混凝土结构、钢结构、砌体结构、木结构、薄膜充气结构框架结构、筒体结构、拱结构、网架结构等一、概论素混凝土结构 混凝土结构混凝土结构钢筋混凝土结构预应力混凝土结构钢-混凝土

2、组合结构钢骨混凝土结构钢管混凝土结构钢筋混凝土结构预应力混凝土结构钢骨混凝土结构2钢筋的力学性能一、钢筋的品种低碳钢：（含碳量0.25%）强度低、塑性好中碳钢：（0.25%含碳量0.6%）强度高、塑性差低合金钢：碳素钢基础上加入少量合金元素而成，强度高、塑性好按化学成分区分按化学成分区分光面钢筋带肋钢筋按外形区分按外形区分光面圆钢筋螺旋纹钢筋人字纹钢筋月牙纹钢筋一、钢筋的品种热轧钢筋热轧钢筋：经热轧成型并自然冷却的成品钢筋，由低碳钢和普通合金钢在高温状态下压制而成；冷加工钢筋冷加工钢筋：热轧钢筋常温经冷拉、冷拔、冷轧、冷扭加工后而成。冷加工提高钢筋强度但钢筋塑性降低；热处理钢筋热处理钢筋：等高

3、肋等合金钢， 级钢经加热、淬火和回火等调质工艺而成，强度提高，塑性降低不多，常用于预应力砼结构；钢丝钢丝：直径6mm，外形有光面、刻痕和螺旋肋三种，另有二股、三股和七股钢绞线，外接圆直径9.515.2mm。用于预应力砼结构。按加工方式区分按加工方式区分钢筋冷拉机一、钢筋的品种国产普通钢筋国产普通钢筋二、钢筋的力学性能软钢的力学性能软钢的力学性能软钢软钢有明显屈服点的钢筋，如热轧 级钢 。屈服强度屈服强度是钢筋强度的设计依据，在混凝土中的钢筋，应力达到屈服强度，荷载不增加，应变继续增大，裂缝开展过宽，构件变形过大，结构不能正常使用。 伸长率伸长率钢筋拉断时应变，反映钢筋塑性性能的指标。伸长率大的

4、钢筋，拉断前有足够预兆，延性较好 。 弯曲试验弯曲试验钢筋围绕直径为D 的钢辊弯转角而不发生裂纹，是反映钢筋塑性性能的另一指标。屈屈 强强 比比反映钢筋的强度储备。含碳量高，屈服强度和抗拉强度高，伸长率含碳量高，屈服强度和抗拉强度高，伸长率小，流幅缩短。小，流幅缩短。二、钢筋的力学性能硬钢的力学性能硬钢的力学性能a点：比例极限硬钢：没有明显屈服点的钢筋，如热处理钢筋及高强钢丝。将钢筋拉伸超过其屈服强度，放松，经一段时间之后，钢筋会获得比原来屈服强度更高的屈服强度值。如图所示。冷拉后，屈服强度提高了，流幅缩短，伸长率降低，钢材性质变硬变脆。冷拉后，抗压强度没有提高，计算仍取用原来的抗压强度。冷拉

5、钢筋的力学性能冷拉钢筋的力学性能二、钢筋的力学性能冷拔冷拔将钢筋用强力拔过硬质合金拔丝模，截面变小而长度增加，强度提高，塑性降低。冷轧冷轧 将热轧钢筋在常温下表面轧制成不同的形状，强度提高，塑性降低。冷轧钢筋3混凝土的力学性能一、混凝土强度混凝土强度混凝土强度1）立方体抗压强度标准值fcuk砼结构主要利用其抗压强度，因此抗压强度是最主要和最基本的指标。标准立方体强度：标准立方体试件测得的抗压强度，用fcuk表示。砼强度等级：边长150mm立方体，温度为203、相对湿度不小于95%的条件下养护28天，用标准试验方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度标准值fcuk作为砼的强度等级，以符号C表示

6、，单位为N/mm2。2）轴心抗压强度标准值fck150mm150mm300mm的棱柱体试件测定，fc表示，较接近实际构件中砼的受压情况。fc k fcuk；fck与fcuk成线性关系，对于C50以下普通混凝土fck/fcuk比值平均为0.76，对于高强混凝土C80取0.82，中间按线性插值。混凝土立方体抗压试验一、混凝土强度混凝土强度混凝土强度3）轴心抗拉强度标准值ftk砼基本力学性能指标， ftk 表示。砼构件开裂、裂缝、变形，以及受剪、受扭、受冲切等的承载力均与抗拉强度有关。混凝土的抗拉强度只有抗压强度的1/101/18，且随着混凝土强度等级的提高，比值降低。混凝土在工作时一般不依靠其抗拉

7、强度。但抗拉强度对于抗开裂性有重要意义，在结构设计中抗拉强度是确定混凝土抗裂能力的重要指标。一、混凝土强度混凝土强度混凝土强度混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范条文解释4混凝土的变形一、混凝土的变形分类混凝土的变形分类混凝土的变形分类混凝土变形有两类：一类是荷载作用下的受力变形，包括第一次短期加荷的变形、多次重复加荷的变形和长期荷载作用下的变形，这类变形称为受力变形；另一类是体积变形，包括收缩、膨胀和温度变形。混凝土的变形是其重要物理力学性能之一。1、一次短期加载下混凝土的变形性能混凝土变形分类混凝土变形分类混凝土混凝土受力受力变形变形混凝土混凝土体积体积变形变形一次短期加荷的变形一次短期加

8、荷的变形多次重复加荷的变形多次重复加荷的变形长期荷载作用下的变形长期荷载作用下的变形收缩收缩膨胀膨胀温度变形温度变形二、混凝土的徐变徐变的定义徐变的定义混凝土受压后除产生瞬时压应变外，在维持其外力不变的条件下（即荷载长期不变），应变随时间继续增长的现象，叫做混凝土的徐变。混凝土的徐变对混凝土结构构件的受力性能有重要影响：它将使结构构件的变形增加；轴心受压构件中钢筋的应力增加而混凝土的压应力减小的应力充分布现象产生；在预应力混凝土结构构件中引起预应力损失等。影响混凝土徐变的主要因素影响混凝土徐变的主要因素1）构件中截面上的应力越大，徐变越大；构件承载前，混凝土强度越高，徐变越小。2）水灰比越大徐

9、变越大；骨料级配越好，含量越高，徐变越小。3）构件浇捣越密实，养护条件越好，徐变越小，反之，徐变越大。三、混凝土的收缩变形收缩变形的定义收缩变形的定义混凝土在空气中凝结硬化时，体积减小的现象称为收缩变形。收缩变形是一种非受力变形；而徐变变形只有在受力达到一定数值并且持续作用下才会产生。影响混凝土收缩变形的主要因素影响混凝土收缩变形的主要因素1）水泥用量越多，水灰比越大，收缩越大。2）高标号水泥制成的混凝土构件收缩大。3）骨料级配好，含量高，骨料的弹性模量大收缩小。弹性模量：混凝土的应力与其弹性应变之比称为混凝土的弹性模量。4）养护条件好，使用环境湿度大，收缩小。5）混凝土密实度好，收缩小。5钢

10、筋与混凝土的相互作用一、粘结力的概念和作用粘结力的定义粘结力的定义粘结力是存在于钢筋与混凝土界面上的作用力。它反映的是钢筋与混凝土交界面上沿钢筋纵向的抗剪能力。粘结强度f可由下式计算：根据拔出试验可知根据拔出试验可知1）粘结应力按曲线分布，最大粘结应力在离开端部的某一位置出现，且随拔出力的大小而变。2）钢筋埋入长度越长，拔出力越大，但埋入过长则尾部粘结力很小，甚至为零。3）粘结强度随混凝土强度等级的提高而增大。4）变形钢筋的粘结强度比光面钢筋的大；但若在光面钢筋末端做弯钩，则拔出力大大提高。一、保证钢筋和混凝土之间粘结力的措施纵向受拉钢筋的基本锚固长度纵向受拉钢筋的基本锚固长度规范根据拔出试验

11、给出受拉钢筋的基本锚固长度。构件中钢筋的实际锚固长度，应根据钢筋的受力情况、保护层厚度、钢筋形式等对粘结强度的影响采用基本锚固长度乘以一定修正系数。一、保证钢筋和混凝土之间粘结力的措施纵向受力钢筋的连接纵向受力钢筋的连接钢筋的连接可以分为：绑扎搭接、机械连接或焊接。一、保证钢筋和混凝土之间粘结力的措施纵向受力钢筋的连接纵向受力钢筋的连接6混凝土结构的耐久性一、基本概念耐久性耐久性结构的耐久性指一个构件、一个结构系统或一栋建筑物在一定时期内维持其适用性的能力，即结构在其设计使用年限内，应当能够承受所有可能的荷载和环境作用，而不应发生过度腐蚀、损坏和破坏。混凝土结构的耐久性主要由两个方面决定：1）

12、混凝土、钢筋材料本身特性2）所处使用环境一、基本概念耐久性耐久性结构的耐久性指一个构件、一个结构系统或一栋建筑物在一定时期内维持其适用性的能力，即结构在其设计使用年限内，应当能够承受所有可能的荷载和环境作用，而不应发生过度腐蚀、损坏和破坏。混凝土结构的耐久性主要由两个方面决定：1）混凝土、钢筋材料本身特性2）所处使用环境一、规范相关要求混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范中对耐久性的要求中对耐久性的要求一、规范相关要求混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范中对耐久性的要求中对耐久性的要求一、规范相关要求工业建筑防腐蚀设计规范工业建筑防腐蚀设计规范中的要求中的要求一、规范相关要求工业建筑防腐蚀设计

13、规范工业建筑防腐蚀设计规范中的要求中的要求7混凝土结构的抗震设计一、概况一、概况我国是一个多地震国家据统计，我国大陆地震约占世界大陆地震的三分之一；我国正好介于两大地震带之间；中国地震活动频度高、强度大、震源浅、分布广，是一个震灾严重的国家。二、抗震设防的“三水准”和抗震设计的“两阶段”三水准三水准：遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，一般不受损坏或不需修理可继续使用，即小震不坏小震不坏；当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，可能损坏，但经一般修理或不需修理仍可继续使用，即中震可修中震可修；当遭受高于本地区抗震设防烈度的预估的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏，即大震不倒大震不倒 。两阶段设计两阶段设计：第一阶段设计第一阶段设计：为小震作用下的结构设计，用小震（即众值烈度地震）作用计算结构