绪论 1Microsoft PowerPoint 演示文稿

1、 混凝土结构基本原理 E_mail:1课程简介主要内容：本课程主要介绍混凝土结构常用材料的力学性能，混凝土结构的设计方法，混凝土受弯、受压、受拉及受扭件的承载力计算，构件变形和裂缝宽度验算，预应力混凝土结构设计。基本要求：具有混凝土结构结构方面的基本理论知识，对常用的结构构件设进行设计。2课程简介 本课程的特点： （1）材料的特殊性 （2）公式的实验性 （3）设计的规范性 GB50009-2001 建筑结构荷载规范 GB50010-2002 混凝土结构设计规范 GB50003-2001 砌体结构设计规范 GB50011-2001 建筑抗震设计规范 GB50007-2002 建筑地基基础设计规范

2、 （4）解答的多样性34需要说明的几个问题1、前导课程材料力学、结构力学、建筑材料等。2、参考书： 混凝土结构设计规范 （GB500102002）中国建筑工业出版社 建筑抗震设计规范 （GB500112001）中国建筑工业出版社 混凝土结构及砌体结构（上、下册） 滕智明编著 中国建筑工业出版社 混凝土结构（上、中、下册，东南大学、天津大学 同济大学）编著 中国建筑工业出版社4绪论0.1混凝土结构的基本概念1、混凝土结构：以混凝土为主要材料制作的结构称为混凝土结构。5绪论2、钢筋混凝土：是由钢筋和混凝土两种材料组成的混凝土，其钢筋的配置是根据结构构件的形式及受力特性，在其某些部位配置一定数量的钢

3、筋，以弥补和改善素混凝土在承载力和受力性能。3、钢筋和混凝土能协同工作的原因：（1）两者之间具有粘接力；（2）两者的线膨胀系数相近。6绪论4、钢筋混凝土的特点：主要优点：主要缺点：1）就地取材；2）节约钢材；3）耐久、耐火性好；4）可模性好；5）刚度大，整体性好。1）自重大；2）抗裂性能差，性脆；3）现浇结构模 板用量大；4）工期长等等。7绪论0.2 混凝土结构的应用与发展1、混凝土结构的工程应用 1）、房屋建筑工程 2）、桥梁工程 3）、特种结构与高耸结构 4）、水利及其他工程2、混凝土结构发展方向： 1）、高强度，轻质量； 2）、耐久、抗裂性好； 3）、大型、巨型结构；8第一章 混凝土结构

4、材料的性能1.1 钢筋1.1.1钢筋的品种和性能：1、热扎钢筋1）种类9第一章 混凝土结构材料的性能 HPB 热轧光面钢筋，桥规用R表示： HRB 热轧带肋钢筋： RRB 余热处理钢，桥规用KL表示。Mn 锰，Si 硅，V 钒，N 铌，Ti 钛， C 碳20MnSiV中各数值及及字母含义：20：含碳万分数；MnSiV：含锰、硅、钒。10第一章 混凝土结构材料的性能2）变形钢筋：为提高混凝土与钢筋之间的粘结力，将钢筋表面轧成有规律的突出花纹。仅HPB235不是变形钢筋外， HRB335、HRB400、RRB400都是变形钢筋。11第一章 混凝土结构材料的性能3）热轧钢筋的力学性能： 应力应变曲线

5、：如右图所 示； 塑性性能： 伸长率： 冷弯性能：在冷弯实验规定的 冷弯直径和冷弯角度条件下冷 弯后有无裂纹、鳞落或断裂。12第一章 混凝土结构材料的性能强度和弹性模量 强度：热轧钢筋是具有明显屈服点的钢筋，以其 下屈服点作为其强度；并满足一定的屈强比（屈 服强度/极限抗拉强度） 弹性模量：在受到单向受力条件下正应力与正应 变的比值。13第一章 混凝土结构材料的性能2、 中强钢丝和钢铰线： 钢丝：直径410mm；钢绞线：2、3、7股钢丝。 中强：800MPa1370MPa，高强：1470MPa1860MPa 应用：预应力筋 性能： 伸长率： 屈服强度：无明显屈服点，以条件屈服点作为其屈 服强度

6、。14第一章 混凝土结构材料的性能3、冷加工钢筋 在常温状态下采用某种工艺对热轧钢筋加工得到的 钢筋。 冷加工工艺：冷拉、冷拔、冷轧、冷轧扭。 目的：提高强度，节约钢材。但塑性减小。 冷拉钢筋仍有屈服台阶。151.1.2混凝土对钢筋的性能要求 1、强度高 2、塑性好 3、可焊性好 4、与混凝土锚固性能好1.1.3钢筋的选用原则 1、优先选用高强钢筋； 2、预应力钢筋宜采用预应力钢绞线、中高强钢丝。第一章 混凝土结构材料的性能16第一章 混凝土结构材料的性能1.2 混凝土1.2.1混凝土的强度1、抗压强度（1）立方体抗压强度：混凝土的立方体强度，是衡量混凝土强度大小的基本指标，是评价混凝土等级的

7、标准。用符号 表示，单位为N/mm2 。17第一章 混凝土结构材料的性能规范规定：用边长为150mm的标准立方体试件，在标准养护条件下（温度203，相对湿度不小于90%）养护28天后，按照标准试验方法（试件的承压面不涂润滑剂，加荷速度约每秒0.150.3N/mm2）测得的具有95%保证率的抗压强度，作为混凝土的立方抗压强度标准值，用符号fcu,k表示。18第一章 混凝土结构材料的性能 混凝土的强度等级 根据立方体抗压强度标准值fcu,k的大小，混凝土强度等级分C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80共14级。其中，C60 C

8、80属高强混凝土。19第一章 混凝土结构材料的性能（2）轴心抗压强度：我国采用150150300mm棱柱体试件测得的强度作为混凝土的轴心抗压强度。混凝土的轴心抗压强度标准值按下式计算：式中 ： 棱柱强度与立方强度之比，对C50及以下取 =0.76，对C80取 =0.82，中间按线形规律变化； 考虑C40以上混凝土脆性的折减系数，对C40取 =1.0，对C80取 =0.87，中间按线形规律变化。20第一章 混凝土结构材料的性能2、抗拉强度混凝土的抗拉强度可采用尺寸为100100500mm的柱体试件进行直接轴心受拉试验，但其准确性较差。故国内为多采用圆柱体或立方体的劈裂试验来间接测定。 混凝土轴心

9、抗拉强度标准值按下式计算：21第一章 混凝土结构材料的性能3、复合应力状态下的混凝土强度（1）双向受力强度双向拉伸影响不大，接近单向拉伸状态；拉、压状态下，混凝土的强度均低于单向拉伸或压缩状态；双向受压强度比单向单向压缩强度高；22第一章 混凝土结构材料的性能（2）混凝土在拉/压剪状态下强度抗剪强度随拉应力而减小；压应力增大，抗剪强度增大；剪切应力的存在，混凝土的抗压强度降低。（3）混凝土在三向受压强度混凝土在三向受压状态下，抗压强度提高。23第一章 混凝土结构材料的性能1.2.2混凝土的变形：混凝土的变形有两类：一类是受力变形；另一类是体积变形，包括收缩、膨胀和温度变形。（1）受力变形：受压

10、混凝土的短期 加载 曲线 ： OA段：弹性变形阶段 AB段：稳定裂缝扩展阶段； （弹塑性变形阶段） BC段：裂缝不稳定阶段 CBDEfc 0 0 Acu 24第一章 混凝土结构材料的性能混凝土的变形模量 初始弹性模量：通过混凝土受压混凝土的 曲线 过原点做曲线的切线， 切线的斜率即初始弹 性模量。25第一章 混凝土结构材料的性能 割线模量采用应力上限为（0.40.5）fc循环510次后的应力-应变曲线，应力为（0.40.5）fc时的割线模量作为混凝土的弹性模量的近似值。混凝土的受拉或受压弹性模量（N/mm2）的经验计算公式：26第一章 混凝土结构材料的性能泊松比：横向应变与纵向应变的比值称为泊

11、松比。用 表示。剪切变形模量：27第一章 混凝土结构材料的性能徐变：在荷载长期保持不变的作用下随时间而增长的变形。影响徐变的因素： A.应力（荷载）大小：应力大时，徐变大； c0.5fc， 徐变变形与应力成正比-线性徐变 0.5fcc0.8fc 造成混凝土破坏，不稳定B.加载时的龄期：龄期早，徐变大； C.其它：水泥用量、水灰比、骨料、温度以及湿度。28第一章 混凝土结构材料的性能（2）非受力变形（体积变形）包括收缩、膨胀和温度变形收缩混凝土在空气中硬化时体积会缩小；膨胀混凝土在水中硬化时体积会增大；温度变形：就是在温度变化的条件下，热胀冷缩 。29第一章 混凝土结构材料的性能1.2.2钢筋与混凝土的粘结：1、粘结力的组成：胶结力，摩擦力，机械咬合作用，锚固作用。粘结的意义： 粘结力是钢筋和混凝土形成整体、共同工作的基础。2、粘结强度用直接拔出试验和弯曲拔出试验测得。30第一章 混凝土结构材料的性能 粘结强度：式中N钢筋的拉力； 钢筋的直径； 粘结的长度。3