混凝土结构基本理论与设计01

混凝土结构基本理论与设计01第一页，共24页。Ch1.绪论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：抗拉强度大约是抗压强度的1/10。砼结构素砼结构钢筋混凝土结构（Reinforcedconcretestructure）预应力混凝土结构（Prestressedconcretestructure）例如：简支梁碳纤维混凝土钢纤维混凝土玻璃纤维混凝土第二页，共24页。300200ftF1）素砼梁F=8KN截面开裂并破坏2).R.C梁：受拉区配316钢筋F316 Fcr=8.3KN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)砼保护钢筋第三页，共24页。4.特点：1)材料来源广泛；2)耐久性和耐火性好；3)可模性好；4).现浇砼结构刚度大；5).砼自重大:重力密度：25kN/m³6).砼容易开裂。(先天不足)1.2.砼结构发展简史及展望1824.Portlandcement1.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。第四页，共24页。3.第三阶段：工业化施工方法，承载力按极限状态设计。材料：高强砼和高强钢筋；结构：高层和大跨结构。第五页，共24页。第六页，共24页。第七页，共24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1.3.结构设计思路

课程特点：

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）画施工图第八页，共24页。砼结构设计1).材料的力学性能.3).受弯构件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第九页，共24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»。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。第十页，共24页。Ch2.R.C材料的力学性能2.1.钢筋2.1.1.钢筋的强度及变形－力学性能1.应力-应变曲线(-)

1).软钢(有明显流幅的钢筋)d0abcea—比例极限,b、c—屈服应力

cd—强化阶段

de—颈缩c—屈服强度:fyd—极限强度:fsu

2).硬钢cd00.20.2%条件屈服点0.2

是残余应变为0.2%时的应力.0.2=0.85fsu第十一页，共24页。2.强度和变形指标

1).强度:

屈服强度

fy---设计强度

fsu----极限强度,fy/fsu0.852).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。第十二页，共24页。2.1.2.钢筋的级别和类型

1).碳素钢:

低碳钢c%<0.22%

中碳钢c%=0.22%~0.6%

高碳钢c%>0.6%

强度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=6,8,10,12,14,16,18,20,22,25,28,30mm~50mm1).热轧钢筋:IIIIII

（普通钢筋）R钢绞线消除应力钢丝：光面、螺旋肋、刻痕

第十三页，共24页。2.1.3钢筋的冷加工

1.冷拉:0’kk’dd’ee’4562.冷拔:02.1.4.钢筋砼结构对钢筋质量的要求1.强度光面钢筋：Isurface变形钢筋：II、III2.塑性3.机械性能4.与砼的粘结力第十四页，共24页。2.2.混凝土混凝土1).水泥+水作用:扩散砼应力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）f0cu1).定义:2).影响因素a).试件尺寸150×150×150第十五页，共24页。b).龄期和养护条件:c)实验方法:3).强度等级:C15,C20,C25-----C802.轴心抗压强度（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=3~4

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第十六页，共24页。4.复杂受力状态下砼的强度

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.IV.剪压状态：

c-0.2-0.2c1.01.01.21.20IIIIIIII0.50.70cc(0.5~0.7)c,抗剪强度随压应力增大而提高;当>0.7ƒc,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.第十七页，共24页。2.2.2.砼的变形1.砼的应力应变关系－短期单调加载：c~c1)上升段OC:OA:(c0.3c0):弹性,candc

线性.AB:(c=0.3c0~0.8c0):砼内部微裂缝发展.BC(c>0.8c0):塑性变形发展，竖向裂缝出现c0=0.0015~0.0025＝0.002cc02).下降段CD:

ccu=0.0033~0.004

（极限压应变）cc0ABCDfc00cutft0tu=0.0001~0.00015受拉:I.c~c(受压):第十八页，共24页。2.重复荷载作用下的变形疲劳强度:4).砼的弹性模量Ec

5).剪切模量Gc

Gc=Ec/2(1+c)a).原点弹模Ecb).割线模量Ec’c).切线模量Ec’’c0fcEcEc’Ec’’c03.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第十九页，共24页。a).水泥凝胶体的粘性流动Time(m)(×.001)cr5101520250.51.01.5c2).产生徐变的原因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cc0.5c

0---线性徐变c=（0.5~0.8）c0---非线性徐变c=0.8c

0---长期抗压强度第二十页，共24页。4.砼的收缩

2).收缩原因:水分蒸发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.引起预应力损失第二十一页，共24页。2.3.钢筋与砼的粘结粘结应