混凝土结构设计原理同济大学

混凝土结构上册混凝土结构设计原理第一章绪论以混凝土材料为主的结构均可称为混凝土结构。包括钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构和素混凝土结构等。1.1混凝土结构的一般概念混凝土结构的定义与分类第一章绪论1.1混凝土结构一般概念和特点1.1.2钢筋与混凝土共同工作的条件：钢筋和混凝土两种材料的物理力学性能很不相同，他们可以结合在一起共同工作，是因为：⑴钢筋和混凝土之间存在有良好的粘结力，在荷载作用下，可以保证两种材料协调变形，共同受力；⑵钢筋与混凝土具有基本相同的温度线膨胀系数（钢材为1.2×10-5，混凝土为(1.0~1.5)×10-5），因此当温度变化时，两种材料不会产生过大的变形差而导致两者间的粘结力破坏。第一章绪论1.1混凝土结构一般概念和特点1.1.3混凝土结构的优缺点：优点⑴材料利用合理：钢筋和混凝土的材料强度可以得到充分发挥，结构承载力与刚度比例合适，基本无局部稳定问题，单位应力价格低，对于一般工程结构，经济指标优于钢结构。⑵可模性好：混凝土可根据需要浇筑成各种性质和尺寸，适用于各种形状复杂的结构，如空间薄壳、箱形结构等。⑶耐久性和耐火性较好，维护费用低：钢筋有混凝土的保护层，不易产生锈蚀，而混凝土的强度随时间而增长；混凝土是不良热导体，30mm厚混凝土保护层可耐火2小时，使钢筋不致因升温过快而丧失强度。第一章绪论1.1混凝土结构一般概念和特点⑷现浇混凝土结构的整体性好，且通过合适的配筋，可获得较好的延性，适用于抗震、抗爆结构；同时防振性和防辐射性能较好，适用于防护结构。⑸刚度大、阻尼大，有利于结构的变形控制。⑹易于就地取材：混凝土所用的大量砂、石，易于就地取材，近年来，已有利用工业废料来制造人工骨料，或作为水泥的外加成分，改善混凝土的性能。第一章绪论1.1混凝土结构一般概念和特点缺点：⑴自重大：不适用于大跨、高层结构。第一章绪论1.1混凝土结构一般概念和特点⑵抗裂性差：普通RC结构，在正常使用阶段往往带裂缝工作，环境较差(露天、沿海、化学侵蚀)时会影响耐久性；也限制了普通RC用于大跨结构，高强钢筋无法应用。⑶承载力有限：在重载结构和高层建筑底部结构，构件尺寸太大，减小使用空间。⑷施工复杂，工序多（支模、绑钢筋、浇筑、养护），工期长，施工受季节、天气的影响较大。⑸混凝土结构一旦破坏，其修复、加固、补强比较困难。1.2混凝土结构的发展与应用概况1824年英国人阿斯普丁(J.Aspdin)发明硅酸盐水泥。1849年法国人朗波(L.Lambot)制造了第一只钢筋混凝土小船。1872年在纽约建造第一所钢筋混凝土房屋。混凝土结构的开始应用于土木工程距今仅150多年。与砖石结构、钢木结构相比，混凝土结构的历史并不长，但发展非常迅速，是目前土木工程结构中应用最为广泛结构，而且高性能混凝土和新型混凝土结构形式还在不断发展。第一章绪论1.2混凝土结构的发展简况及其应用第一阶段：从钢筋混凝土的发明至上世纪初。钢筋和混凝土的强度都比较低。主要用于建造中小型楼板、梁、柱、拱和基础等构件。计算理论：结构内力和构件截面计算均套用弹性理论，采用容许应力设计方法。第一章绪论1.2混凝土结构的发展简况及其应用混凝土结构的发展第一章绪论1.2混凝土结构的发展简况及其应用第二阶段：从上世纪20年代到第二次世界大战前后。混凝土和钢筋强度的不断提高。1928年法国杰出的土木工程师E.Freyssnet发明了预应力混凝土，使得混凝土结构可以用来建造大跨度计算理论：前苏联著名的混凝土结构专家格沃兹捷夫（Α.Α.Гвоздев）开始考虑混凝土塑性性能的破损阶段设计法，50年代又提出更为合理的极限状态设计法，奠定了现代钢筋混凝土结构的基本计算理论。第一章绪论1.2混凝土结构的发展简况及其应用第三阶段：二战以后到现在随着建设速度加快，对材料性能和施工技术提出更高要求，出现装配式钢筋混凝土结构、泵送商品混凝土等工业化生产技术。高强混凝土和高强钢筋的发展、计算机的采用和先进施工机械设备的发明，建造了一大批超高层建筑、大跨度桥梁、特长跨海隧道、高耸结构等大型工程，成为现代土木工程的标志。设计计算理论：发展了以概率理论为基础的极限状态设计法，基础理论问题大都得到解决，而新型混凝土材料及其复合结构形式的出现又不断提出新的课题，并不断促进混凝土结构的发展。1、加强实验、实践性教学环节并注意扩大知识面。混凝土结构的基本理论相当于钢筋混凝土及预应力混凝土的材料力学，它是以实验为基础的，因此除了课堂学习以外，还要加强实验的教学环节，以进一步理解学习内容和训练实验的基本技能。第一章绪论1.3混凝土结构课程学习中应注意的问题1.3混凝土结构课程学习中应注意的问题第一章绪论1.3混凝土结构课程学习中应注意的问题2、突出重点并注意难点的学习。本课程的内容多、符号多、计算公式多、构造规定也多，学习时要遵循教学大纲的要求，贯彻“少而精”的原则，突出重点内容的学习。3、深刻理解重要的概念，熟练掌握设计计算的基本功，切记死记硬背。要求熟练掌握、深刻理解一些重要的概念并在今后的学习中不断的深入理解。第二章混凝土结构材料的物理力学性能第二章钢筋和混凝土的材料性能2.1混凝土的物理力学性能2.1混凝土的物理力学性能混凝土的组成结构通常把混凝土的结构分为三种类型：Ａ.微观结构：也即水泥石结构，包括水泥凝胶、晶体骨架、未水化完的水泥颗粒和凝胶孔组成。Ｂ.亚微观结构：即混凝土中的水泥砂浆结构。Ｃ.宏观结构：即砂浆和粗骨料两组分体系。注意：1.骨料的分布及骨料与基相之间在界面的结合强度是影响混凝土强度的重要因素；2.在荷载的作用下，微裂缝的扩展对混凝土的力学性能有着极为重要的影响。第二章钢筋和混凝土的材料性能2.1混凝土单轴应力状态下的混凝土强度混凝土结构中，主要是利用它的抗压强度。因此抗压强度是混凝土力学性能中最主要和最基本的指标。混凝土的强度等级是用抗压强度来划分的2.1混凝土的物理力学性能（1）单向受力状态下混凝土的强度

1）立方体抗压强度：边长为150mm的混凝土立方体试件，在标准条件下（温度为20±3℃，湿度≥90%）养护28天，用标准试验方法（加载速度0.15~0.3N/mm2/s，两端不涂润滑剂）测得的具有95%保证率的抗压强度，用符号C表示。

《规范》根据强度范围，从C15~C80共划分为14个强度等级，级差为5N/mm2。2）轴心抗压强度按标准方法制作的150mm×l50mm×300mm的棱柱体试件，在温度为20土3℃和相对湿度为90％以上的条件下养护28d，用标准试验方法测得的具有95％保证率的抗压强度。对于同一混凝土，棱柱体抗压强度小于立方体抗压强度。考虑到实际结构构件制作、养护和受力情况，实际构件强度与试件强度之间存在差异，《规范》基于安全取偏低值，规定轴心抗压强度标准值和立方体抗压强度标准值的换算关系为：2.1混凝土的物理力学性能式中：

k１为棱柱体强度与立方体强度之比，对不大于C50级的混凝土取0.76，对C80取0.82，其间按线性插值。k2为高强混凝土的脆性折减系数，对C40取1.0，对C80取0.87，中间按直线规律变化取值。0.88为考虑实际构件与试件混凝土强度之间的差异而取用的折减系数。

fcu,k立方体强度标准值即为混凝土强度等级fcu。2.1混凝土的物理力学性能3）轴心抗拉强度

混凝土的轴心抗拉强度可以采用直接轴心受拉的试验方法来测定，但由于试验比较困难，目前国内外主要采用圆柱体或立方体的劈裂试验来间接测试混凝土的轴心抗拉强度。2.1混凝土的物理力学性能劈拉试验FaF拉压压第二章钢筋和混凝土的材料性能2.1混凝土的物理力学性能《混凝土结构设计规范》规定轴心抗拉强度标准值与立方体抗压强度标准值的换算关系为：混凝土轴心抗拉强度与立方体抗压强度的关系在平面应力状态下，当两方向应力均为压应力时，抗压强度相互提高，最大可增加27％，而当一方向为压应力，另一方向为拉应力时，强度相互降低。当压应力不太高时，其存在可提高混凝土的抗剪强度，拉应力的存在会降低混凝土的抗剪强度。剪应力的存在降低混凝土的抗压和抗拉强度。

侧向压应力的存在可提高混凝土的抗压强度，关系为:

式中——被约束混凝土的轴心抗压强度；——非约束混凝土的轴心抗压强度；——侧向约束压应力。

侧向压应力的存在还可提高混凝土的延性。

（3）复合受力状态下混凝土的强度第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能复杂三应力三下混三凝土三的受三力性三能◆双轴三应力三状态实际三结构三中，三混凝三土很三少处三于单三向受三力状三态。三更多三的是三处于双向或三向受力三状态三。双向三受压三强度三大于三单向三受压三强度三，最三大受三压强三度发三生在三两个三压应三力之三比为三0.三3三~0三.6三之间三，约三(1三.2三5~三1.三60三)fc。双三轴受三压状三态下三混凝三土的三应力三-应三变关三系与三单轴三受压三曲线三相似三，但三峰值三应变三均超三过单三轴受三压时三的峰三值应三变。2.三1三混凝三土的三物理三力学三性能第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能在一三轴受三压一三轴受三拉状三态下三，任三意应三力比三情况三下均三不超三过其三相应三单轴三强度三。并三且抗三压强三度或三抗拉三强度三均随三另一三方向三拉应三力或三压应三力的三增加三而减三小。◆双轴三应力三状态2.三1三混凝三土的三物理三力学三性能实际三结构三中，三混凝三土很三少处三于单三向受三力状三态。三更多三的是三处于双向或三向受力三状态三。复杂三应力三下混三凝土三的受三力性三能第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能构件三受剪三或受三扭时三常遇三到剪三应力t和正三应力s共同三作用三下的三复合三受力三情况三。混凝三土的三抗剪三强度三：随拉应力三增大三而减三小随压应力三增大三而增三大当压三应力三在0.三6fc左右三时，三抗剪三强度三达到三最大三，压应三力继三续增三大，三则由三于内三裂缝三发展三明显三，抗三剪强三度将三随压三应力三的增三大而三减小三。2.三1三混凝三土的三物理三力学三性能第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能◆三轴三应力三状态三轴三应力三状态三有多三种组三合，三实际三工程三遇到三较多三的螺三旋箍三筋柱三和钢三管混三凝土三柱中三的混三凝土三为三三向受三压状三态。三三向三受压三试验三一般三采用三圆柱三体在三等侧三压条三件进三行。2.三1三混凝三土的三物理三力学三性能

由试验得到的经验公式为:

式中——被约束混凝土的轴心抗压强度；——非约束混凝土的轴心抗压强度；——侧向约束压应力。

侧向压应力的存在还可提高混凝土的延性。

第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能2.三1三混凝三土混凝三土的三变形1、三单轴三受压三应力三-应三变关三系混凝三土单三轴受三力时三的应三力-三应变三关系三反映三了混三凝土三受力三全过三程的三重要三力学三特征三,是三分析三混凝三土构三件应三力、三建立三承载三力和三变形三计算三理论三的必三要依三据，三也是三利用三计算三机进三行非三线性三分析三的基三础。混凝三土单三轴受三压应三力-三应变三关系三曲线三，常三采用三棱柱三体试三件来三测定三。三在普三通试三验机三上采三用等应三力速三度加载三，达三到轴三心抗三压强三度fc时，三试验三机中三集聚三的弹三性应三变能三大于三试件三所能三吸收三的应三变能三，会三导致三试件三产生三突然三脆性三破坏三，只三能测三得应三力-三应变三曲线三的上升三段。采用等应三变速三度加载三，或三在试三件旁三附设三高弹三性元三件与三试件三一同三受压三，以三吸收三试验三机内三集聚三的应三变能三，可三以测三得应三力-三应变三曲线三的下降三段。2.三1三混凝三土的三物理三力学三性能第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能2.三1三混凝三土2.三1三混凝三土的三物理三力学三性能02468102030s(MPa)e×10-3第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能2.三2三混凝三土BACEDA点三以前，微三裂缝三没有三明显三发展三，混三凝土三的变三形主三要弹三性变三形，三应力三-应三变关三系近三似直三线。三A点三应力三随混三凝土三强度三的提三高而三增加三，对三普通三强度三混凝三土sA约为(0三.3三~0三.4三)fc，对三高强三混凝三土sA可达三(0三.5三~0三.7三)fc。A点三以后，由三于微三裂缝三处的三应力三集中三，裂三缝开三始有三所延三伸发三展，三产生三部分三塑性三变形三，应三变增三长开三始加三快，三应力三-应三变曲三线逐三渐偏三离直三线。三微裂三缝的三发展三导致三混凝三土的三横向三变形三增加三。但三该阶三段微三裂缝三的发三展是三稳定三的。混凝三土在三结硬三过程三中，三由于三水泥三石的三收缩三、骨三料下三沉以三及温三度变三化等三原因三，在三骨料三和水三泥石三的界三面上三形成三很多三微裂三缝，三成为三混凝三土中三的薄三弱部三位。三混凝三土的三最终三破坏三就是三由于三这些三微裂三缝的三发展三造成三的。达到三B点三，内三部一三些微三裂缝三相互三连通三，裂三缝发三展已三不稳三定，三横向三变形三突然三增大三，体三积应三变开三始由三压缩三转为三增加三。在三此应三力的三长期三作用三下，三裂缝三会持三续发三展最三终导三致破三坏。三取B三点的三应力三作为三混凝三土的三长期三抗压三强度三。普三通强三度混三凝土sB约为三0.三8fc，高三强强三度混三凝土sB可达三0.三95fc以上三。达到三C点fc，内三部微三裂缝三连通三形成三破坏三面，三应变三增长三速度三明显三加快三，C三点的三纵向三应变三值称三为峰三值应三变e0，约三为0三.0三02三。纵向三应变三发展三达到三D点三，内三部裂三缝在三试件三表面三出现三第一三条可三见平三行于三受力三方向三的纵三向裂三缝。随应三变增三长，三试件三上相三继出三现多三条不三连续三的纵三向裂三缝，三横向三变形三急剧三发展三，承三载力三明显三下降三，混三凝土三骨料三与砂三浆的三粘结三不断三遭到三破，三裂缝三连通三形成三斜向三破坏三面。三E点三的应三变e=三(2三~3三)e0，应三力s=三(0三.4三~0三.6三)fc。2.三1三混凝三土的三物理三力学三性能第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能2.三1三混凝三土不同三强度三混凝三土的三应力三-应三变关三系曲三线强度三等级三越高三，线三弹性三段越三长，三峰值三应变三也有三所增三大。三但高三强混三凝土三中，三砂浆三与骨三料的三粘结三很强三，密三实性三好，三微裂三缝很三少，三最后三的破三坏往三往是三骨料三破坏三，破三坏时三脆性三越显三著，三下降三段越三陡。2.三1三混凝三土的三物理三力学三性能2.三1三混凝三土第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能◆Ho三gn三es三ta三d建三议的三应力三-应三变曲三线2.三1三混凝三土的三物理三力学三性能第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能◆《规三范》三应力三-应三变关三系上升段：下降段：2.三1三混凝三土2.三1三混凝三土的三物理三力学三性能第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能2、三混凝三土的三变形三模量弹性三模量变形三模量切线三模量2.三1三混凝三土2.三1三混凝三土的三物理三力学三性能第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能◆弹性三模量三测定三方法2.三1三混凝三土2.三1三混凝三土的三物理三力学三性能第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能2.三1三混凝三土混凝三土的三收缩三和徐三变1、三混凝三土的三收缩混凝三土在三空气三中硬三化时三体积三会缩三小，三这种三现象三称为三混凝三土的三收缩三。收缩三是混三凝土三在不三受外三力情三况下三体积三变化三产生三的变三形。当这三种自三发的三变形三受到三外部三（支三座）三或内三部（三钢筋三）的三约束三时，将使三混凝三土中三产生三拉应三力，三甚至三引起三混凝三土的三开裂三。混三凝土三收缩三会使三预应三力混三凝土三构件三产生三预应三力损三失。2.三1三混凝三土的三物理三力学三性能第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能2.三1三混凝三土◆影响三因素混凝三土的三收缩三受结三构周三围的三温度三、湿三度、三构件三断面三形状三及尺三寸、三配合三比、三骨料三性质三、水三泥性三质、三混凝三土浇三筑质三量及三养护三条件三等许三多因三素有三关。（1三）水三泥的三品种三：水三泥强三度等三级越三高，三制成三的混三凝土三收缩三越大三。（2三）水三泥的三用量三：水泥三用量三多、三水灰三比越三大，三收缩三越大三。（3三）骨三料的三性质三：骨料三弹性三模量三高、三级配三好，三收缩三就小三。（4三）养三护条三件：干燥三失水三及高三温环三境，三收缩三大。（5三）混三凝土三制作三方法三：混凝三土越三密实三，收三缩越三小。（6三）使三用环三境：使用三环境三温度三、湿三度越三大，三收缩三越小三。（7三）构三件的三体积三与表三面积三比值三：比值三大时三，收三缩小三。2.三1三混凝三土的三物理三力学三性能第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能2.三1三混凝三土2、三混凝三土的三徐变混凝三土在三荷载三的长三期作三用下三，其三变形三随时三间而三不断三增长三的现三象称三为徐三变。徐变三对混三凝土三结构三和构三件的三工作三性能三有很三大影三响。三由于三混凝三土的三徐变三，会三使构三件的三变形三增加三，在三钢筋三混凝三土截三面中三引起三应力三重分三布，三在预三应力三混凝三土结三构中三会造三成预三应力三的损三失。混凝三土的三徐变三特性三主要三与时三间参三数有三关。2.三1三混凝三土的三物理三力学三性能第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能2.三1三混凝三土在应三力（三≤0三.5fc）作三用瞬三间，三首先三产生三瞬时弹性三应变eel（=si/Ec(t0)，t0加荷三时的三龄期三）。随荷三载作三用时三间的三延续三，变三形不三断增三长，三前4三个月三徐变三增长三较快三，6三个月三可达三最终三徐变三的（三70三~8三0）三%，三以后三增长三逐渐三缓慢三，2三~3三年后三趋于三稳定三。2.三1三混凝三土的三物理三力学三性能第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能2.三1三混凝三土记(t-t0)时三间后三的总三应变三为ec(t,t0)，三此时三混凝三土的三收缩三应变三为esh(t，t0)，三则徐三变为三，ecr(t,t0)三=ec(t,t0)-ec(t0)-esh(t,t0)=ec(t,t0)-eel-esh(t,t0)2.三1三混凝三土的三物理三力学三性能第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能2.三1三混凝三土如在三时间t卸载三，则三会产三生瞬时三弹性三恢复三应变eel'。由三于混三凝土三弹性三模量三随时三间增三大，三故弹三性恢三复应三变eel'小三于加三载时三的瞬三时弹三性应三变eel。再三经过三一段三时间三后，三还有三一部三分应三变eel''三可以三恢复三，称三为弹性三后效或徐三变恢三复，三但仍三有不三可恢三复的三残留三永久三应变ecr'2.三1三混凝三土的三物理三力学三性能第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能2.三1三混凝三土◆影响三因素内在三因素是混三凝土三的组三成和三配比三。骨三料(三ag三gr三eg三at三e)三的刚三度（三弹性三模量三）越三大，三体积三比越三大，三徐变三就越三小。三水灰三比越三小，三徐变三也越三小。环境三影响包括三养护三和使三用条三件。三受荷三前养三护(三cu三ri三ng三)的三温湿三度越三高，三水泥三水化三作用三月充三分，三徐变三就越三小。三采用三蒸汽三养护三可使三徐变三减少三（2三0~三35三）%三。受三荷后三构件三所处三的环三境温三度越三高，三相对三湿度三越小三，徐三变就三越大三。2.三1三混凝三土的三物理三力学三性能第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能2.三1三混凝三土3、三混凝三土在三荷载三重复三作用三下的三变形三（疲三劳变三形）◆疲劳三强度混凝三土的三疲劳三强度三由疲三劳试三验测三定。三采用三10三0m三m×三10三0m三m×三30三0m三m三或着三15三0m三m×三15三0m三m×三45三0m三m的三棱柱三体，三把棱三柱体三试件三承受三20三0万三次或三其以三上循三环荷三载而三发生三破坏三的压三应力三值称三为混凝三土的三疲劳三抗压三强度。◆影响三因素施加三荷载三时的三应力三大小三是影三响应三力-三应变三曲线三不同三的发三展和三变化三的关三键因三素，三即混三凝土三的疲三劳强三度与三重复三作用三时应三力变三化的三幅度三有关三。在相三同的三重复三次数三下，三疲劳三强度三随着三疲劳三应力三比值三的增三大而三增大。2.三1三混凝三土的三物理三力学三性能第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能2.三1三混凝三土混凝三土在三荷载三重复三作用三下的三应三力-三应变三关系2.三1三混凝三土的三物理三力学三性能第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能2.三2三钢筋三的物三理力三学性三能2.三2三钢筋三的物三理力三学性三能钢筋三的品三种和三级别热轧三钢筋三、中三高强三钢丝三和钢三绞线三、热三处理三钢筋三和冷三加工三钢筋第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能2.三2三钢筋三的物三理力三学性三能热轧三钢筋三的分三类HP三B2三35级、H三RB三33三5级、H三RB三40三0级、R三RB三40三0级屈服三强度fyk（标准三值=钢三材废三品限三值，三保证三率97三.7三3%三）HP三B2三35级：fyk=23三5三N/三mm2HR三B3三35级：fyk=33三5三N/三mm2HR三B4三00级、R三RB三40三0级：fyk=40三0三N/三mm2第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能HP三B2三35三级(Ⅰ三级)钢筋多为三光面三钢筋，多作三为现三浇楼三板的三受力三钢筋三和箍三筋。HR三B3三35三级(Ⅱ三级)和HR三B4三00三级(Ⅲ三级)钢筋强度三较高三，多作为三钢筋三混凝三土构三件的三受力三钢筋三，尺三寸较三大的三构件三，也三有用三Ⅱ级三钢筋三作箍三筋以增强三与混三凝土三的粘三结，三外形三制作三成月三牙肋三或等三高肋三的变三形钢三筋。RR三B4三00三级(Ⅳ级)钢筋强度三太高三，不三适宜三作为三钢筋三混凝三土构三件中三的配三筋，一般三冷拉三后作三预应三力筋三。延伸三率d5=25三、1三6、三14三、1三0%三，直径8~三40。2.三2三钢筋三的物三理力三学性三能第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能钢丝，中强三钢丝三的强三度为三80三0~三12三00三MP三a，三高强三钢丝三、钢三绞线三的为三1三47三0三~1三86三0M三Pa三；延伸三率d10=6三%，d10三0=3三.5三~4三%；三钢丝三的直三径3三~9三mm三；外三形有三光面三、刻三痕和三螺旋三肋三三种，三另有三二股三、三三股和三七股三钢绞三线，三外接三圆直三径9三.5三~1三5.三2三mm三。中三高强三钢丝三和钢三绞线三均用三于预三应力三混凝三土结三构。冷加三工钢三筋是由三热轧三钢筋三和盘三条经三冷拉三、冷三拔、三冷轧三、冷三扭加三工后三而成三。冷三加工三的目三的是三为了三提高三钢筋三的强三度，三节约三钢材三。但经三冷加三工后三，钢三筋的三延伸三率降三低。近年三来，三冷加三工钢三筋的三品种三很多三，应三根据三专门三规程三使用三。热处三理钢三筋是将三Ⅳ级三钢筋三通过三加热三、淬三火和三回火三等调三质工三艺处三理，三使强三度得三到较三大幅三度的三提高三，而三延伸三率降三低不三多。三用于三预应三力混三凝土三结构三。2.三2三钢筋三的物三理力三学性三能se第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能2.三2.三2三钢筋三的强三度与三变形◆有明三显屈三服点三的钢三筋a’abcdefua´为比例极限oa为弹性阶段de为强化阶段b为屈服上限c为屈服下限，即屈服强度fycd为屈服台阶e为极限抗拉强度fu

fyfef三为颈三缩阶三段2.三2三钢筋三的物三理力三学性三能第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能几个三指标三：屈服三强度：是钢三筋强三度的三设计三依据，因三为钢三筋屈三服后三将发三生很三大的三塑性三变形三，且三卸载三时这三部分三变形不可三恢复，这三会使三钢筋三混凝三土构三件产三生很三大的三变形三和不三可闭三合的三裂缝三。屈三服上三限与三加载三速度三有关三，不三太稳三定，三一般三取屈三服下三限作三为屈三服强三度。延三伸三率：钢三筋拉三断后三的伸三长值三与原三长的三比率三，是三反映三钢筋三塑性三性能三的指三标。三延伸三率大三的钢三筋，三在拉三断前三有足三够预三兆，三延性三较好三。屈三强三比：反映三钢筋三的强三度储三备，fy/fu=0三.6三~0三.7三。2.三2三钢筋三的物三理力三学性三能第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能有明三显屈三服点三钢筋三的应三力-三应变三关系一般三可采三用双三线性三的理三想弹三塑性三关系1Es2.三2三钢筋三的物三理力三学性三能第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能◆无明三显屈三服点三的钢三筋a点三：比三例极三限，三约为三0.三65fua点三前：三应力三-应三变关三系为三线弹三性a点三后：三应力三-应三变关三系为三非线三性，三有一三定塑三性变三形，三且没三有明三显的三屈服三点强度三设计三指标——三条件三屈服三点残余三应变三为0三.2三%所三对应三的应三力《规三范》三取s0.三2=0三.8三5fu2.三2三钢筋三的物三理力三学性三能第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能1）强度：要三求钢三筋有三足够三的强三度和三适宜三的强三屈比三(极三限强三度与三屈服三强度三的比三值)三。例三如，三对抗三震等三级为三一、三二级三的框三架结三构，三其纵三向受三力钢三筋的三实际三强屈三比不三应小三于1三.2三5。2）塑性：要三求钢三筋应三有足三够的三变形三能力三。3）可焊三性：要三求钢三筋焊三接后三不产三生裂三缝和三过大三的变三形，三焊接三接头三性能三良好三。4）与混三凝土三的粘三结力：要三求钢三筋与三混凝三土之三间有三足够三的粘三结力三，以三保证三两者三共同三工作三。2.三2.三3三混凝三土结三构对三钢筋三性能三的要三求2.三2三钢筋三的物三理力三学性三能第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能2.三3三混凝三土与三钢筋三的粘三结2.三3三混凝三土与三钢筋三的粘三结粘结三的意三义粘结三和锚三固是三钢筋三和混三凝土三形成三整体三、共三同工三作的三基础钢筋三与混三凝土三之间三粘结三应力三示意三图（a三）锚三固粘三结应三力三（三b）三裂缝三间的三局部三粘结三应力第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能2.三3三混凝三土与三钢筋三的粘三结2.三3三混凝三土与三钢筋三的粘三结粘结三力的三形成◆光圆三钢筋三与变三形钢三筋具三有不三同的三粘结三机理三，其三粘结三作用三主要三由三三部分三组成三：（１三）钢三筋与三混凝三土接三触面三上的三化学三吸附三作用三力（三胶结三力）三。一三般很三小，三仅在三受力三阶段三的局三部无三滑移三区域三起作三用，三当接三触面三发生三相对三滑移三时，三该力三即消三失。（２三）混三凝土三收缩三握裹三钢筋三而产三生的三摩阻三力。（３三）钢三筋表三面凹三凸不三平与三混凝三土之三间产三生的三机械三咬合三作用三力（三咬合三力）三。对三于光三圆钢三筋，三这种三咬合三力来三自于三表面三的粗三糙不三平。第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能2.三3三混凝三土与三钢筋三的粘三结2.三3三混凝三土与三钢筋三的粘三结◆变形三钢筋三与混三凝土三之间三的机三械咬三合作三用主三要是三由于三变形三钢筋三肋间三嵌入三混凝三土而三产生三的。变形三钢筋三和混三凝土三的机三械咬三合作三用第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能2.三3三混凝三土与三钢筋三的粘三结2.三3三混凝三土与三钢筋三的粘三结粘结三强度◆测试第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能2.三3三混凝三土与三钢筋三的粘三结2.三3三混凝三土与三钢筋三的粘三结◆计算三公式式中三N三—钢三筋的三拉力三；ｄ三—钢三筋的三直径三；三ｌ三—粘三结的三长度三。第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能2.三3三混凝三土与三钢筋三的粘三结2.三3三混凝三土与三钢筋三的粘三结◆不同三强度三混凝三土的三粘结三应力三和相三对滑三移的三关系第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能2.三3三混凝三土与三钢筋三的粘三结2.三3三混凝三土与三钢筋三的粘三结影响三粘结三的因三素影响三钢筋三与混三凝土三粘结三强度三的因三素很三多，三主要三有混凝三土强三度、保护三层厚三度及钢筋三净间三距、横向三配筋及侧向三压应三力，以三及浇筑三混凝三土时三钢筋三的位三置等。Ａ.三光圆三钢筋三及变三形钢三筋的三粘结三强度三都随三混凝三土强三度等三级的三提高三而提三高，三但不三与立三方体三强度三成正三比。Ｂ.三变形三钢筋三能够三提高三粘结三强度三。Ｃ.三钢筋三间的三净距三对粘三结强三度也三有重三要影三响。第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能2.三3三混凝三土与三钢筋三的粘三结2.三3三混凝三土与三钢筋三的粘三结影响三粘结三的因三素Ｄ.三横向三钢筋三可以三限制三混凝三土内三部裂三缝的三发展三，提三高粘三结强三度。Ｅ.三在直三接支三撑的三支座三处，三横向三压应三力约三束了三混凝三土的三横向三变形三，可三以提三高粘三结强三度。Ｆ.三浇筑三混凝三土时三钢筋三所处三的位三置也三会影三响粘三结强三度。第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能2.三3三混凝三土与三钢筋三的粘三结2.三3三混凝三土与三钢筋三的粘三结钢筋三的锚三固与三搭接◆保三证粘三结的三构造三措施(1三)对三不同三等级三的混三凝土三和钢三筋，三要保三证最三小搭三接长三度和三锚固三长度三；(2三)为三了保三证混三凝土三与钢三筋之三间有三足够三的粘三结，三必须三满足三钢筋三最小三间距三和混三凝土三保护三层最三小厚三度的三要求三；(3三)在三钢筋三的搭三接接三头内三应加三密箍三筋；(4三)为三了保三证足三够的三粘结三在钢三筋端三部应三设置三弯钩三；(5三)对三大深三度混三凝土三构件三应分三层浇三筑或三二次三浇捣三；(6三)一三般除三重锈三钢筋三外，三可不三必除三锈。第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能2.三3三混凝三土与三钢筋三的粘三结2.三3三混凝三土与三钢筋三的粘三结◆钢三筋的三搭接钢筋三搭接三的原三则是三：接三头应三设置三在受三力较三小处三，同三一根三钢筋三上应三尽量三少设三接头三，机三械连三接接三头能三产生三较牢三固的三连接三力，三应优三先采三用机三械连三接。受拉三钢筋三绑扎三搭接三接头三的搭三接长三度计三算公三式：式中三，ζ三为受三拉钢三筋搭三接长三度修三正系三数，三它与三同一三连接三区内三搭接三钢筋三的截三面面三积有三关，三详见三《规三范》三。第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能2.三3三混凝三土与三钢筋三的粘三结2.三3三混凝三土与三钢筋三的粘三结◆基本三锚固三长度钢筋三的基三本锚三固长三度取三决于三钢筋三的强三度及三混凝三土抗三拉强三度，三并与三钢筋三的外三形有三关。三《规三范》三规定三纵向三受拉三钢筋三的锚三固长三度作三为钢三筋的三基本三锚固三长度三，其三计算三公式三为：第三三章三按近三似概三率理三论极限三状态三设计三法第三三章三按三近似三概率三理论三的极三限状三态设三计法3.三1三极限三状态§3三.1极限三状态3.三1.三1结构三上的三作用◎直接三作用：荷三载◎间接三作用：混三凝土三的收三缩、三温度三变化三、基三础的三差异三沉降三、地三震等作用三在结三构上三并使三结构三产生三内力三（如三弯矩三、剪三力、三轴向三力、三扭矩三等）三、变三形、三裂缝三等作三用称三为作三用效三应或三荷载三效应三。第三三章三按三近似三概率三理论三的极三限状三态设三计法3.三1三极限三状态§3三.1极限三状态◎荷载三的分三类按作三用时三间的三长短三和性三质，三荷载三分为三三类三：1.三永久三荷载在结三构设三计使三用年三限内三，其三值不三随时三间而三变化三，或三其变三化与三平均三值相三比可三以忽三略不三计，三或其三变化三是单三调的三并能三趋于三限值三的荷三载。2.三可变三荷载在结三构设三计基三准期三内其三值随三时间三而变三化，三其变三化与三平均三值不三可忽三略的三荷载三。3.三偶然三荷载在结三构设三计基三准期三内不三一定三出现三，但三一旦三出现三其值三很大三且作三用时三间很三短的三荷载三。第三三章三按三近似三概率三理论三的极三限状三态设三计法3.三1三极限三状态§3三.1极限三状态◎荷载三的标三准值1.三定义将荷三载视三为随三机变三量，三采用三数理三统计三的方三法加三以处三理而三得到三的具三有一三定概三率的三最大三荷载三值2.三确定a.三结构三的自三重可三根据三结构三的设三计尺三寸和三材料三的重三力密三度确三定；b.三可变三荷载三常与三时间三有关三，在三缺少三大量三统计三材料三的条三件下三，可三近似三按随三机变三量来三考虑三；第三三章三按三近似三概率三理论三的极三限状三态设三计法3.三1三极限三状态§3三.1极限三状态3.三1.三2结构三的功三能要三求1.三结三构的三安全三等级安全等级破坏后的影响程度建筑物的类型一级很严重重要的建筑物二级严重一般的建筑物三级不严重次要的建筑物第三三章三按三近似三概率三理论三的极三限状三态设三计法3.三1三极限三状态§3三.1极限三状态2.三结三构的三设计三使用三年限结构三的设三计使三用年三限是三指设三计规三定的三结构三或结三构构三件不三需要三进行三大修三即可三按达三到其三预定三功能三的使三用时三期。设计三年限三可按三《建三筑结三构可三靠度三设计三统一三标准三》确三定，三也可三经过三主管三部门三的批三准按三业主三的要三求确三定。三一般三建筑三结构三的设三计使三用年三限为三50三年。注意三：区别三建筑三物的三设计三使用三年限三与建三筑物三的使三用寿三命。第三三章三按三近似三概率三理论三的极三限状三态设三计法3.三1三极限三状态3.结构三的功三能◆安全三性◎如（三M≤三Mu）◎结构三在预三定的三使用三期间三内（一般三为5三0年），三应能三承受三在正三常施三工、三正常三使用三情况三下可三能出三现的三各种三荷载三、外三加变三形（三如超三静定三结构三的支三座不三均匀三沉降三）、三约束三变形三（如三温度三和收三缩变三形受三到约三束时三）等三的作三用。◎在偶三然事三件（三如地三震、三爆炸三）发三生时三和发三生后三，结三构应三能保三持整三体稳三定性三，不三应发三生倒三塌或三连续三破坏三而造三成生三命财三产的三严重三损失三。第三三章三按三近似三概率三理论三的极三限状三态设三计法3.三1三极限三状态◆适用三性◎如（f≤[f]）◎结构三在正三常使三用期三间，三具有三良好三的工三作性三能。三如不三发生三影响三正常三使用三的过三大的三变形三（挠三度、三侧移三）、三振动三（频三率、三振幅三），三或产三生让三使用三者感三到不三安的三过大三的裂三缝宽三度。◆耐久三性◎如（wma三x≤[wma三x]）◎结构三在正三常使三用和三正常三维护三条件三下，三应具三有足三够的三耐久三性。三即在三各种三因素三的影三响下三（混凝三土碳三化、三钢筋三锈蚀），结构三的承三载力三和刚三度不应三随时三间有三过大三的降三低，三而导三致结三构在三其预三定使三用期三间内三丧失三安全三性和三适用三性，三降低三使用三寿命三。第三三章三按三近似三概率三理论三的极三限状三态设三计法3.三1三极限三状态◆结构三的可三靠性■可靠三性—三—安全三性、三适用三性和三耐久三性的三总称■就是三指结三构在三规定三的使三用期三限内三（设三计工三作寿三命=三50三年）三，在三规定三的条三件下三（正常三设计三、正三常施三工、三正常三使用三和维三护），三完成三预定三结构三功能三的能三力。■结构三可靠三性越三高，三建设三造价三投资三越大三。■如何三在结三构可三靠与三经济三之间三取得三均衡，就三是设三计方三法要三解决三的问三题。第三三章三按三近似三概率三理论三的极三限状三态设三计法3.三1三极限三状态■显然三这种三可靠三与经三济的三均衡三受到三多方三面的三影响三，如三国家三经济三实力三、设三计工三作寿三命、三维护三和修三复等三。■规范三规定三的设三计方三法，三是这三种均三衡的三最低三限度三，也三是国三家法三律。■设计三人员三可以三根据三具体三工程三的重三要程三度、三使用三环境三和情三况，三以及三业主三的要三求，三提高三设计三水准三，增三加结三构的三可靠三度。■经济三的概三念不三仅包三括第三一次三建设三费用三，还三应考三虑维三修，三损失三及修三复的三费用第三三章三按三近似三概率三理论三的极三限状三态设三计法3.三1三极限三状态3.三1.三3结构三功能三的极三限状三态◆结构三能够三满足三功能三要求三而良三好地三工作三，则三称结三构是三“可三靠”三的或三“有三效”三的。三反之三，则三结构三为“三不可三靠”三或“三失效三”。◆区分三结构三“可靠”与三“失效”的三临界三工作三状态三称为“极限三状态”第三三章三按三近似三概率三理论三的极三限状三态设三计法承载三力能三力极三限状三态超过三该极三限状三态，三结构三就不三能满三足预三定的三安全三性功三能要三求◆结构三或构三件达三到最三大承三载力三（包三括疲三劳）◆结构三整体三或其三中一三部分三作为三刚体三失去三平衡三（如三倾覆三、滑三移）◆结构三塑性三变形三过大三而不三适于三继续三使用◆结构三形成三几何三可变三体系三（超三静定三结构三中出三现足三够多三塑性三铰）◆结构三或构三件丧三失稳三定（三如细三长受三压构三件的三压曲三失稳三）3.三1三极限三状态第三三章三按三近似三概率三理论三的极三限状三态设三计法3.三1三极限三状态正常三使用三极限三状态超过三该极三限状三态，三结构三就不三能满三足预三定的三适用三性和三耐久三性的三功能三要求三。◆过大三的变三形、三侧移三（影三响非三结构三构件三、不三安全三感、三不能三正常三使用三（吊三车）三等）三；◆过大三的裂三缝（三钢筋三锈蚀三、不三安全三感、三漏水三等）三；◆过大三的振三动（三不舒三适）三；◆其他三正常三使用三要求三。第三三章三按三近似三概率三理论三的极三限状三态设三计法3.三1三极限三状态极限三状态三方三程S<R可靠S—三—荷载三效应结构三上的三各种三作用三（如三荷载三、不三均匀三沉降三、温三度变三形、三收缩三变形三、地三震等三）产三生的三效应三总和三（如弯三矩M、轴三力N、剪三力V、扭三矩T、挠三度f、裂三缝宽三度w等）S=S(Q)R—三—结构三抗力结构三抵抗三作用三效应三的能三力，三如受三弯承三载力Mu、受三剪承三载力Vu、容三许挠三度[f]、三容许三裂缝三宽度三[w]R=R(fc,fy,A,三h0,As,三…)S=R极限三状态S>R失效结构三力学三的主三要内三容本课三程的三主要三内容第三三章三按三近似三概率三理论三的极三限状三态设三计法3.三1三极限三状态结构三的极三限状三态可三用下三面的三极限三状态三函数三表示三：Z=三R-三S对应三的：Z=三R-三S>三0三时，结构三处于三可靠三状态三；Z=三R-三S=三0时三，结构三达到三极限三状态三；Z=三R-三S<三0时三，结构三处于三失效三（破三坏）三状态三。在结三构设三计中三，不三仅仅三只考三虑结三构的三承载三能力三，有三时还三要考三虑结三构的三适用三性和三耐久三性，三则极三限状三态方三程可三推广三为：第三三章三按三近似三概率三理论三的极三限状三态设三计法3.三2按三近似三概率三的极三限状三态设三计法3.三2三按近三似概三率的三极限三状态三设计三法★由于三结构三抗力三和荷三载效三应的三随机三性，三安全三可靠三应该三属于三概率三的范三畴，三应当三用结三构完三成其三预定三功能三的可三能性三（概三率）三的大三小来三衡量三，而三不是三一个三定值三来衡三量。★材料三强度fy和fc的离三散★截面三尺寸h0和b的施三工误三差★应力三-应三变关三系参三数三k1和三k2不一三定安三全（三可靠三）第三三章三按三近似三概率三理论三的极三限状三态设三计法3.三3三结构三设计三方法3.三3三结构三设计三方法由于三结构三工程三中的三不确三定性三，为三取得三安全三可靠三与经三济合三理的三均衡三，在三设计三中需三要考三虑这三些不三确定三性的三影响三。结三构设三计方三法就三是处三理这三种安三全可三靠与三经济三合理三的矛三盾。◆容许三应力三设计三法◎钢筋三混凝三土结三构的三受力三性能三不是三弹性三的；◎结构三中一三点达三到容三许应三力，三结构三即认三为失三效；◎没有三考虑三结构三功能三的多三样性三要求三；◎安全三系数三是凭三经验三确定三的，三缺乏三科学三依据三。第三三章三按三近似三概率三理论三的极三限状三态设三计法3.三3三结构三设计三方法◆破损三阶段三设计三法整个三截面三达到三极限三承载三力才三认为三失效三，考三虑了三材料三塑性三和强三度的三充分三发挥三，极三限荷三载可三以直三接由三试验三验证三，构三件的三总安三全度三较为三明确三。◎但安全三系数K仍然凭经三验确三定，◎没有三考虑三结构三功能三的多三样性三要求三的问三题。第三三章三按三近似三概率三理论三的极三限状三态设三计法3.三3三结构三设计三方法◆极限三状态三设计三法除要三求对三承载三力极三限状三态进三行设三计外三，还三包括三的挠三度和三裂缝三宽度三（适三用性三）的三极限三状态三的设三计。对于三承载三力极三限状三态，三针对三荷载三、材三料的三不同三变异三性，三不再三采用三单一三的安三全系三数，三而采三用的三多系三数表三达，◎材料三强度fck和fsk是根三据统三计后三按一三定保三证率三取其三下限三分位三值，三反映三的材三料强三度的三变异三性。◎荷载三值qik也尽三可能三根据三各种三荷载三的统三计资三料，三按一三定保三证率三取其三上限三分位三值。◎荷载三系数kqi，材料三强度三系数kc和ks仍按