混凝土结构基本理论与设计01

1、 CONCRETE STRUCTURE主讲(zhjing) 王新玲 教授混凝土结构(jigu)基本理论与设计共二十五页Ch1.绪论(xln)1.1.钢筋混凝土结构: 1.钢筋混凝土（ R.C ）： R.C 是钢筋和砼按一定方式组成的能共同工作的建筑材料。2.钢筋混凝土结构：是钢筋混凝土为主要承重骨架的结构。砼：抗拉强度(kn l qin d)大约是抗压强度的1/10 。砼结构素砼结构钢筋混凝土结构（Reinforced concrete structure）预应力混凝土结构（Prestressed concrete structure）例如：简支梁碳纤维混凝土钢纤维混凝土玻璃纤维混凝土共二十五

2、页300200ftF1）素砼梁F=8KN 截面(jimin)开裂并破坏2).R.C 梁： 受拉区配3 16 钢筋(gngjn)F3 16Fcr=8.3 KN 截面开裂;Fu=36KN 截面破坏。3).效果：梁的承载力大大提高，梁的受力性能改善。3.钢筋和砼共同工作原因：1)钢筋和砼之间存在粘结力；2)钢筋和砼线膨胀系数接近；3)砼保护钢筋共二十五页4.特点：1)材料(cilio)来源广泛；2)耐久性和耐火性好；3)可模性好；4).现浇砼结构(jigu)刚度大；5).砼自重大:重力密度：25kN/m6).砼容易开裂。(先天不足)1.2.砼结构发展简史及展望1824. Portland cemen

3、t1.第一阶段：R.C小构件应用，承载力按弹性理论计算。2.第二阶段：R.C空间结构和预应力砼结构，承载力按破坏阶段计算。共二十五页3.第三阶段：工业化施工方法(fngf)，承载力按极限状态设计。材料(cilio)：高强砼和高强钢筋；结构：高层和大跨结构。共二十五页共二十五页共二十五页4.第四阶段:建立在概率理论基础上的可靠度分析-概率极限状态设计法 ，计算机计算，砼力学(l xu)1.3.结构设计思路 课程特点(tdin)： 1).综合性 2).适用性 3).发展性 :TJ10-74, GBJ10-89，GB50010-2002 研究方法：规范、强制性条文，表格规律适用条件建立模式试验计算公

4、式1.初步设计阶段方案设计阶段1）选择结构体系2）选择结构材料3）确定施工方法4）确定结构控制截面2.施工图设计阶段1）结构上荷载的计算2）内力计算3）截面设计4）画施工图共二十五页砼结构设计1).材料(cilio)的力学性能.3).受弯构件(gujin)设计偏心受压构件正截面承载力1).R.C.房屋结构的选型和设计原则2).结构设计准则正截面承载力计算4).受压构件设计8).预应力砼构件砼结构砼结构基本理论2).R.C.梁板结构4).R.C.多高层建筑结构 轴心受压构件正截面承载力3).R.C.单层厂房结构斜截面承载力计算5)受拉构件承载力6)受扭构件承载力7)R.C构件变形和裂缝验算共二十

5、五页 参考书1。滕智明 编钢筋混凝土基本构件。清华大学 出版社2。蓝宗建 编混凝土结构设计原理(yunl)。 东南大学出版社3。美艾伦威廉斯 著钢筋混凝土结构设计。 中国水利水电出版社4。GB50010-2002 混凝土结构设计规范5。杂志： 建筑结构学报， 建筑结构 工业建筑等。 共二十五页Ch2. R.C材料(cilio)的力学性能2.1. 钢筋2.1.1.钢筋的强度(qingd)及变形力学性能1.应力-应变曲线(-)1).软钢(有明显流幅的钢筋)d0abce a比例极限, b、 c屈服应力 cd强化阶段 de颈缩 c屈服强度: fy d极限强度: fsu 2).硬钢cd00.20.2%条

6、件屈服点 0.2 是残余应变为0.2%时的应力.0.2=0.85 fsu共二十五页2.强度(qingd)和变形指标 1).强度: 屈服(qf)强度 fy-设计强度 fsu-极限强度 , fy/fsu0.85 2).变形: a).伸长率:=(L2-L1)/L1100 % 越大, 钢筋延性或塑性越好 b).冷弯性能 质量检测指标 软钢: fy, fsu, ,冷弯性能 硬钢: fsu, ,冷弯性能3.钢筋的松弛和疲劳1).钢筋的松弛钢筋在高应力作用下, 应变增加, 应力减小的现象2).钢筋的疲劳钢筋的疲劳破坏是指钢筋在承受重复周期、动荷载作用下,经过一定次数后, 由塑性破坏变成脆性破坏的现象。共二十

7、五页2.1.2. 钢筋(gngjn)的级别和类型 1).碳素钢: 低碳钢 c%0.6% 强度(qingd)lowhigh变形好差 2).普通低合金钢: 40Si2MnV(HPB235) (HRB335)(HRB400)(RRB400)2).冷加工钢筋 ：冷拉、冷拔、冷轧扭，螺旋肋 热处理钢筋 :40Si2Mn强度:high塑性:差low好3).预应力钢筋Diameters:d=6,8,10,12,14,16, 18,20,22,25,28,30mm50mm1).热轧钢筋: I II III （普通钢筋） R钢绞线消除应力钢丝：光面、螺旋肋、刻痕 共二十五页2.1.3 钢筋(gngjn)的冷加工

8、 1.冷拉:0kkddee4562.冷拔:02.1.4. 钢筋砼结构对钢筋质量(zhling)的要求1.强度光面钢筋： Isurface变形钢筋： II 、III2.塑性3.机械性能4.与砼的粘结力共二十五页2.2.混凝土混凝土1).水泥(shun)+水 作用: 扩散砼应力(yngl) 使砼具有塑性变形能力. 2).水泥胶体 +石子、沙子水泥胶体 (水泥结晶体和水泥胶块)弹性骨架作用: 抵抗外力 使砼产生弹性变形骨料和水泥胶体之间产生微裂缝2.2.1.混凝土强度1.立方体抗压强度（砼强度等级）f0cu 1).定义: 2).影响因素a).试件尺寸 150150 150共二十五页 b).龄期和养护

9、(yngh)条件: c)实验方法: 3).强度等级:C15,C20,C25-C802.轴心(zhu xn)抗压强度（棱柱体抗压强度）: fc0抗压强度随试件高度增大而降低: 试件：h/b=34 考虑折减系数：0.88试验(P13):3.砼的抗拉强度 : ft0直接张拉:劈裂试验:4.砼的抗剪强度 : fv0共二十五页4.复杂受力状态(zhungti)下砼的强度 1).双轴应力I.双向受压: 抗压强度提高II.一向受压，另一向受拉： 抗拉和抗压强度均降低.III.双向受拉：与单向抗拉强度相同(xin tn).IV.剪压状态： c-0.2-0.2 c1.01.01.21.20IIIIIIII0.5

10、0.70cc(0.50.7)c,抗剪强度 随压应力 增大而提高; 当 0.7c, 减小.V.剪拉状态： 随拉应力而降低.2）三轴受压：抗压强度和塑性均大大提高.5.局部受压强度局部受压强度提高.共二十五页2.2.2. 砼的变形(bin xng)1.砼的应力(yngl)应变关系短期单调加载： cc1)上升段 OC: OA:(c0.3c0): 弹性, c and c 线性. AB:(c=0.3c00.8c0): 砼内部微裂缝发展. BC(c0.8c0):塑性变形发展，竖向裂缝出现 c0=0.00150.00250.002 cc02).下降段 CD: ccu=0.00330.004 （极限压应变）c

11、c0ABCDfc00cutft0tu=0.00010.00015受拉:I. cc (受压):共二十五页2.重复荷载作用(zuyng)下的变形疲劳强度:4).砼的弹性模量(tn xn m lin) Ec 5).剪切模量 Gc Gc=Ec/2(1+c) a).原点弹模 Ec b).割线模量 Ec c).切线模量 Ecc0fcEcEcEcc03. 砼在长期作用下的变形徐变 规范规定：Ec （P16)c泊松比（横向应变与纵向应变之比）1）徐变：砼在长期荷载作用下随时间而增长的变形共二十五页a).水泥(shun)凝胶体的粘性流动Time(m)(.001)cr5101520250.51.01.5c2).产

12、生(chnshng)徐变的原因b).内部微裂缝的开展3).对构件影响: a).使变形增大4).影响徐变的因素:a).配合比 b).产生预应力损失c).引起轴压构件及结构的应力重分布b).养护条件：温度、湿度c).应力条件：加荷时的龄期加荷时的初始应力cc 0.5c 0-线性徐变c =（0.50 . 8）c 0-非线性徐变c =0 . 8c 0-长期抗压强度共二十五页4.砼的收缩(shu su) 2).收缩原因 :水分(shufn)蒸发1).收缩：砼在空气中硬化体积减小的现象3).对构件影响: 4).影响收缩的因素: 配合比，养护，体表比I. 使砼产生拉应力II.引起预应力损失共二十五页2.3.

13、钢筋(gngjn)与砼的粘结粘结应力(yngl)是指钢筋与砼接触面上为抵抗变形差所产生的剪应力(yngl)。2.3.1 粘结性质1.粘结应力:ABCD没有钢筋应力的变化，就不存在粘结应力。dxdxAs1).锚固粘结应力lald共二十五页2)裂缝(li fng)之间的粘结应力2.粘结(zhn ji)应力的试验及粘结(zhn ji)应力分布-拔出试验ulapmax1)为曲线分布2)埋入长度越长，所需的力越大3)粘结强度 u =P/d la共二十五页2.3.2 粘结(zhn ji)机理 1.钢筋和砼之间的胶着力 2.砼收缩和钢筋之间的摩阻力 3.钢筋表面(biomin)凸凹不平和砼之间产生的机械咬合力2.3.3. 影响粘结强度的主要因素 钢筋的表面形状；砼的强度 浇筑位置；横向压力及横向钢筋钢筋的净距离；保护层厚度,光面受力钢筋端部加弯钩(P20)2.4 钢筋混凝土的一般构造规定1. 混凝土保护层c：(P21)c钢筋的锚固、连接：(P21)共二十五页内容摘要CONCRETE STRUCTURE。1.第一阶段：R.C小构件应用，承载力按弹性理论计算。2.第二阶段：R.C空间结构(jigu)和预应力砼结构(jigu)，承载力按破坏阶段计算。1.初步设计阶