混凝土知識點

1、1緒論1.以混凝土為主要材料制成的結(jié)構(gòu)稱為混凝土結(jié)構(gòu)，包括素混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)和各種其他形式的加筋混凝土結(jié)構(gòu)等。2. 鋼筋和混凝土是兩種物理力學(xué)性能很不相同的材料，它們能夠有效地結(jié)合在一起共同工作，其主要原因有： (1)棍凝土硬化后，鋼筋和混凝土之間存在粘結(jié)力，使兩者之間能傳遞力和變形。粘結(jié)力是使這兩種不同性質(zhì)的材料能夠共同工作的基礎(chǔ)。 (2)鋼筋和混凝土兩種材料的線膨脹系數(shù)接近。鋼筋的線膨脹系數(shù)為12×10C，混凝土的線膨脹系數(shù)為(1o15)×10，因此當溫度變化時鋼筋和混凝土的粘結(jié)力不會因兩者之間過大的相對變形而破壞。 (3)混凝土保護鋼筋防銹

2、。3. (1)材料利用合理 鋼筋和混凝土兩種材料的強度均可得到充分發(fā)揮，對于對于一般工程結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟指標優(yōu)于鋼結(jié)構(gòu)。 (2)耐久性好 在一般環(huán)境條件下，鋼筋可以受到混凝土的保護不發(fā)生銹蝕，而且混凝土的強度隨著時間的增長還會有所增長，并能減少維護費用。 (3)耐火性好 混凝土是不良導(dǎo)熱體，當發(fā)生火災(zāi)時，由于有混凝土作為保護層，混凝土內(nèi)的鋼筋不會像鋼結(jié)構(gòu)那樣很快升溫達到軟化而喪失承載能力，在常溫至300范圍內(nèi)，混凝土強度基本不降低。 (4)可模性好 鋼筋混凝土可以根據(jù)需要撓筑成各種形狀和尺寸的結(jié)構(gòu)，如空間結(jié)構(gòu)、箱形結(jié)構(gòu)等。采用高性能溫凝土可撓筑清水混凝土，具有很好的建筑效果。 (5)

3、整體性好 現(xiàn)澆式或裝配整體式的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)整體性好 (6)易于就地取材在混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼筋和水泥這兩種工業(yè)產(chǎn)品所占的比例較小，砂、石等材料所占比例雖然較大，但屬于地方材料，可就地供應(yīng)。近年來利用建筑垃圾、工業(yè)廢渣制造再生骨料，利用粉煤灰作為水泥或混凝土的外加成分，這些做法既可變廢為寶，又有利于保護環(huán)境。4. 但是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)也存在一些缺點，主要是結(jié)構(gòu)自重較大，抗裂性較差，一旦損壞修復(fù)比較困難，施工受季節(jié)環(huán)境影響較大等，這就使得鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍受到一定限制。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，上述缺點已在一定程度上得到了克服和改善。如采用輕質(zhì)混凝土可以減輕結(jié)構(gòu)自重，采用預(yù)應(yīng)力混凝土可以提高緯構(gòu)或構(gòu)件

4、的抗裂性能，采用植筋或粘鋼等技術(shù)可以較好地對發(fā)生局部損壞的混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件進行修復(fù)等。2鋼筋和混凝土材料5. 混凝土結(jié)構(gòu)中使用的鋼筋按化學(xué)成分可分為碳素鋼和普通低合金鋼兩大類。碳京鋼除臺有鐵元素外，還含有少量的碳、硅、錳、硫、磷等元素。根據(jù)含碳量的多少，碳素鋼又可分為低碳飼(含碳量小于o25)、中碳鋼(含碳量為o25一o6)和高碳鋼(含碳量為o6一14)，含碳量越高，鋼筋的強度越高，但塑性和可焊性越低。普通低合金鋼除含有碳素鋼已有的成分外，再加入一定量的硅、錳、釩、鐵、鉻等合金元素，這樣既可以有效地提高鋼筋的強度，又可以使鋼筋保持較好的塑性。6. 熱軋鋼筋是由低碳鋼、普通低合金鋼或細晶粒鋼在高

5、溫狀態(tài)下軋制而成，有明顯的屈服點和流幅，斷裂時有“頸縮”現(xiàn)象，伸長率比較大。熱軋鋼筋根據(jù)其強度的高低分為HPB300級(符號4)、HRB335級(符號交)、HRBF335級(符號亞)、HRB400級(符號亞)、HRBF400級(符號爐)、RRB400級(符號炒)、HRB500級(符號勛和HRBF500級(符號妒)。其中HPB300級為光面鋼筋，HRB335級、HRB400級和HRB500級為普遍低合金熱軋月牙紋變形鋼筋，HRBF335級、HRBF400級和H配BF500級為細品粒熱軋月牙紋變形鋼筋，RRB400級為余熱處理月牙紋變形鋼筋。親熱處理鋼筋是由軋制的鋼筋經(jīng)高溫淬水、余熱回溫處理后得到

6、的，其強度提高，價格相對較低，但可焊性、機械連接性能及施工適應(yīng)性稍差，可在對延性及加工性要求不高的構(gòu)件中使用，如基礎(chǔ)、大體積混凝土以及跨度及荷載不大的樓板、墻體。7. 冷加工鋼筋在混凝土結(jié)構(gòu)中也有一定應(yīng)用。冷加工鋼筋是將某些熱軋光面鋼筋(稱為母材)經(jīng)冷拉、冷拔或冷軋、冷扭等工藝進行冉加工而得到的直徑較細的光面或變形鋼筋，有冷拉鋼筋、冷拔鋼絲、冷軋帶肋鋼筋和冷軋扭鋼筋等。熱軋鋼筋經(jīng)冷加工后強度提高，但鋼筋的塑性(伸長率)明顯降低，因此冷加工鋼筋主要用于對延性要求不高的板類構(gòu)件，或作為非受力構(gòu)造鋼筋。由于冷加工鋼筋的性能受母材和冷加工工藝影響較大，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB 50010一2010)中

7、未列入冷加工鋼筋，工程應(yīng)用時可按相關(guān)的冷加工鋼筋技術(shù)標準執(zhí)行。8. 根據(jù)鋼筋單調(diào)受拉時應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系特點的不同，可分為有明顯屈服點鋼筋和無明顯屈服點鋼筋兩種，習慣上也分別稱為軟鋼和梗鋼。一般熱軋鋼筋屬于有明顯屈服點的鋼筋，而高強鋼絲等多屬于無明顯屈服點的鋼筋。9. 有明顯屈服點鋼筋有兩個強度指標：一個是對應(yīng)于c點的屈服強度，它是混凝土構(gòu)件計算的強度限值，因為當構(gòu)件某一截面的鋼筋應(yīng)力達到屈服強度后，將在荷載基本不變的情況下產(chǎn)生持續(xù)的塑性變形，使構(gòu)件的變形和裂縫寬度顯著增大以致無法使用，出此一般結(jié)構(gòu)計算中不考慮鋼筋的強化段而取屈服強度作為設(shè)計強度的依據(jù)；另一個是對應(yīng)于d點的極限抗拉強度，一般情況下用

8、做材料的實際破壞強度，鋼筋的強屈比(極限抗拉強度與屈服強度的比值)表示結(jié)構(gòu)的可靠性潛力，在抗震結(jié)構(gòu)中考慮到受拉鋼筋可能進入強化階段，要求強屈比不小于125。10無明顯屈服點鋼筋 無明顯屈服點鋼筋拉伸的典型應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖23所示。在應(yīng)力未超過d點時，鋼筋仍具有理想的彈性性質(zhì)山點的應(yīng)力稱為比例極限，其值約為極限抗拉強度的o65倍。超過“點后應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系為非線性，沒有明顯的屈服點。達到極限抗拉強度后鋼筋很快被拉斷，破壞時呈脆性。 對無明顯屈服點的鋼筋，在工程設(shè)計中一般取殘余應(yīng)變?yōu)閛2時所對應(yīng)的應(yīng)力M 2作為強度設(shè)計指標，稱為條件屈服強度?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(邱50010一2010)規(guī)定對無明顯屈服

9、點的鋼筋如預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線等，條件屈服強皮取極限抗拉強度的o85倍*11. 混超土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求 (1)鋼筋的強度 鋼筋的強度是指鋼筋的屈服強度及極限抗拉強度，其中鋼筋的屈服強度(對無明顯流幅的鋼筋取條件屈服強度)是設(shè)計計算時的主要依據(jù)。采用高強度鋼筋可以節(jié)約鋼材，減少資源和能源的消耗，從而取箱良好的社會效益和經(jīng)濟效益。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中推廣應(yīng)用500 MPa級或400 MPa級強度高、延性好印熱軋鋼筋，在預(yù)應(yīng)力很凝土結(jié)構(gòu)中推廣應(yīng)用高強預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線和預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋，限制并逐步淘勘強度較低、延性較差的鋼筋，符合我國可持續(xù)發(fā)展的要求，是今后混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向。 (2)鋼筋的塑性 鋼

10、筋有一定的塑性，可使其在斷裂前有足夠的變形，能給出構(gòu)件將要破壞的預(yù)兆，因此要求鋼筋的伸長率和冷彎性合格?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB 500lo一3010)和相關(guān)的國家標推中對各種鋼筋的伸長率和冷彎性能均有明確規(guī)定。 3)鋼筋的可焊性 可焊性是評定鋼筋焊接后的接頭性能的指標過大的變形，保證焊接后的接頭性能良好。(4)鋼筋與混凝土的粘結(jié)力鋼筋焊接后不產(chǎn)生裂紋及為了保證鋼筋與混凝土共同工作，要求鋼筋與混凝土之間必須有足夠的粘結(jié)力。鋼筋表面的形狀是影響粘結(jié)力的重要因素。12. 混凝土的立方體抗壓強度 混凝土的立方體抗壓強度(簡稱立方體強度)是衡量混凝土強度的基本指標，用人u表示。我國規(guī)范采用立方體抗壓強

11、度作為評定混凝土強度等級的標推，規(guī)定按標準方法制作、養(yǎng)護的邊長為150 mm的立方體試件，在28d或規(guī)定齡期用標準試驗方法測得的具有95保證率的抗壓強度值(以Nmm2”計)作為混凝土的強度等級?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB 50010一2010)規(guī)定的混凝土強度等級有14級，分別為Cl 5、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80。符號“C”代表混凝土，后面的數(shù)字表示混凝土的立方體抗壓強度的標準值(以Nmm2計)，如c60表示混凝土立方體抗壓強度標準值為60 Nmm2。13. 混凝土的軸心抗壓強度實際工程中的構(gòu)件一般不是立方體而是棱柱體

12、，因此用棱柱體試件的抗壓強度能更好地反映混凝土構(gòu)件的實際受力情況。用混凝土棱柱體試件測得的抗壓強度稱為混凝土的軸心抗壓強度，也稱棱拄體抗壓強度，用fc表示。我國規(guī)范規(guī)定以150 mm×150 mm×300 mm的棱柱體作14.混級土在復(fù)合應(yīng)力作用下的強度 實際工程中的混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件通常受到軸力、彎矩、剪力及扭矩的不同組合作用，棍凝土很少處于單向受力狀態(tài)，往往是處于雙向或三向受力狀態(tài)。在復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下，混凝土的強度和變形性能有明顯的變化。 (1)混凝土的雙向受力強度 在混凝土單元體兩個互相垂直的平面上，作用有法向應(yīng)力和，第三個平面上應(yīng)力為零，混凝土在雙向應(yīng)力狀態(tài)下雙向受壓時

13、一向的抗壓強度隨另一向壓應(yīng)力的增大而增大，最大抗壓強度發(fā)生在兩個應(yīng)力比為o4一o7時，其強度比單向抗壓強度增加約30，而在兩向壓應(yīng)力相等的情況下強度增加為15一20。雙向受拉時，一個方向的抗拉強度受另一方向拉應(yīng)力的影響不明顯，其抗拉強度接近于單向抗拉強度。一向受拉另一向受壓時，抗壓強度隨拉應(yīng)力的增大而降低，同樣抗拉強度也隨壓應(yīng)力的增大而降低，其抗壓或抗拉強度均不超過相應(yīng)的單軸強度。 (2)混凝土在正應(yīng)力和剪應(yīng)力共同作用下的強度 混凝土在正應(yīng)力和剪應(yīng)力共同作用下的強度變化曲線，可以看出混凝土的抗剪強度隨拉應(yīng)力的增大而減小，當壓應(yīng)力小于(o5一o7)人時，抗剪強度隨壓應(yīng)力的增大而增大；當壓應(yīng)力大于

14、(o5一o7)元時，由于混凝土內(nèi)裂縫的明顯發(fā)展，抗剪強度反而隨壓應(yīng)力的增大而減小。出，由于剪應(yīng)力的存在，其抗壓強度和抗拉強度均低于相應(yīng)的單軸強度。 (3)混凝土的三向受壓強度 混凝土三向受壓時，一向抗壓強度隨另兩向壓應(yīng)力的增加而增大，并且混凝土受壓的極限變形也大大增加。圖216所示為圓柱體混凝土試件三向受壓時(側(cè)向壓應(yīng)力均為卸)的試驗結(jié)果，由于周圍的壓應(yīng)力限制了混凝土內(nèi)微裂縫的發(fā)展，這就大大提高了混凝土的縱向抗壓強度和承受變形的能力。15. 混凝土的變形可分為兩類一類是混凝土的受力變形，包括一次短期加荷的變形、荷載長期作用下的變形和多次重復(fù)荷載作用下的變形等；一類為混凝土由于收縮或由于溫度變化

15、產(chǎn)生的變形。16. 混凝土應(yīng)力應(yīng)變曲線的形狀和特征是混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化的力學(xué)標志，影響應(yīng)力應(yīng)變曲線的因素有混凝土的強度、加荷速度、橫向約束以及縱向鋼筋的配筋牢等。17. 混凝土受到橫向約束時，其強度和變形能力均可明顯提高，在實際工程中可采用密排螺旋筋或箍筋來約束混凝土，以改善混凝土的受力性能。18.混凝土一次短期加荷時的應(yīng)力應(yīng)變?nèi)€分為上升段和下降段兩個部分?；炷恋淖冃文Ｊビ腥N表示方法，即彈性模量(原點模量)Ec、切線模量和變形模量(割線模量)。18. 混凝土在荷載的長期作用下隨時間而增長的變形稱為徐變。影響混凝土徐變的因素很多，總的來說可分為三類： (1)內(nèi)在因素 內(nèi)在因素主要是指混凝

16、土的組成與配合比。 (2)環(huán)境影響環(huán)境影響主要是指混凝土的養(yǎng)護條件以及使用條件下的溫度和濕度影響。 (3)應(yīng)力條件 應(yīng)力條件的影響包括加荷時施加的初應(yīng)力水平和很凝土的齡期兩個方面。在同樣的應(yīng)力水平下，加荷齡期越早，混凝土硬化越不充分，徐變就越大；在同樣的加荷齡期條件下，施加的韌應(yīng)力水平越大，徐變就越大。19. 徐變對鋼筋混凝土構(gòu)件的受力性能有重要影響。一方面，徐變將使構(gòu)件的變形增加，如受長期荷載作用的受彎構(gòu)件由于受壓區(qū)泥凝土的徐變，可使撓度增大23倍或更多；長細比較大的偏心受壓構(gòu)件，由于徐變引起的附加偏心距增大，特使構(gòu)件的承載力降低；徐變還將在鋼筋混凝土截面引起應(yīng)力重分布，在預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中

17、徐變將引起相當大的預(yù)應(yīng)力損失。另一方面，徐變對結(jié)構(gòu)的影響也有有利的一面，在某些情況下，徐變可減少由于支座不均勻沉降而產(chǎn)生的應(yīng)力，井可延緩收縮裂縫的出現(xiàn)。 ·20. 混凝土的收縮是一種隨時間增長而增長的變形混凝土的收縮對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有著不利的影響。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，混凝土往往由于鋼筋或鄰近部件的牽制處于不同程度的約束狀態(tài)，使混凝土產(chǎn)生收縮拉應(yīng)力，從而加速裂縫的出現(xiàn)和開展。在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，混凝土的收縮將導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力的損失。對跨度變化比較敏感的超靜定結(jié)構(gòu)(如拱等)，混凝土的收縮還將產(chǎn)生不利于結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，21. 鋼筋和混凝土的粘結(jié)力主要由三部分組成。 第一部分是鋼筋和混凝土接觸面上的

18、化學(xué)膠結(jié)力 第二部分是鋼筋與混凝土之間的摩阻力 第三部分是鋼筋與混凝土之間的機械咬合力。22機械錨固形式有貼焊錨固、焊端錨板、螺栓錨頭等三種主要方式。3.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的：要保證所建造的結(jié)構(gòu)安全適用，能夠在規(guī)定的設(shè)計使用年限內(nèi)以適當?shù)目煽慷惹医?jīng)濟的方式滿足規(guī)定的各項功能要求。結(jié)構(gòu)滿足的功能要求：安全性、適用性、耐久性。結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性可概括為結(jié)構(gòu)的可靠性。結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限：指設(shè)計規(guī)定的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件不需要進行大修即可按照預(yù)定目的使用的年限。標志性建筑和特別重要建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限為100年，普通房屋和構(gòu)筑物的設(shè)計使用年限為50年，易于替換結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計使用年限為25年，

19、臨時性建筑的設(shè)計使用年限為5年?？煽慷仁墙Y(jié)構(gòu)可靠性的定量描述，結(jié)構(gòu)的可靠度是指指標在規(guī)定的時間內(nèi)和規(guī)定條件下完成預(yù)定功能的概率。可靠指標：一般結(jié)構(gòu)或構(gòu)件屬于延性破壞時，目標可靠度取2.3，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件屬于脆性破壞時取3.7。建筑結(jié)構(gòu)三個等級：（對進行調(diào)整）一級重要的工業(yè)與民用建筑；二級一般的工業(yè)與民用建筑；三級次要的建筑物?？煽慷缺ＷC：荷載的取值、材料強度取值、分項系數(shù)。荷載組合：由可變荷載效應(yīng)控制的組合，由永久荷載效應(yīng)控制的組合。結(jié)構(gòu)上作用有多種可變荷載時，各可變荷載同時達到標準值的概率顯然比其中一種可變荷載達到標準值的概率要低。為使結(jié)構(gòu)在兩種或兩種以上可變荷載同時作用的情況與僅有一種可變荷載

20、作用的情況具有大致相同的可靠指標，建筑荷載規(guī)范還規(guī)定了可變荷載組合值系數(shù)，對同時作用的多種可變荷載的標準值進行折減。4.受彎構(gòu)件正截面1. 2. 為保證鋼筋與混凝土的粘結(jié)和混凝土澆筑的密實性，梁上部鋼筋水平方向的凈間距d1不應(yīng)小于30 mm和1.5d粱下部鋼筋水平方向的凈間距不應(yīng)小于25mm和d。省下部鋼筋多于兩層時，兩層以上鋼筋水平方向的中距應(yīng)比下面兩層的中距增大一倍；各層鋼筋之間的凈間距不應(yīng)小于25mm和d，其中d為鋼筋的最大直徑。3. 適筋梁的破壞階段及特點A. 彈性工作階段（第階段）從開始加荷載到受拉區(qū)混凝土開裂前，整個截面均參與受力。應(yīng)力應(yīng)變分布呈直線變化，應(yīng)變分布符合平截面假定。受

21、拉區(qū)拉應(yīng)力逐漸呈曲線分布，表現(xiàn)出塑性特性，達到即將開裂的極限狀態(tài)，受壓區(qū)壓應(yīng)力較小，仍處于直線分布的彈性狀態(tài)。B.帶裂縫工作階段（第階段）受壓區(qū)混凝土的壓應(yīng)力隨荷載增加不斷增大，壓應(yīng)力圖形逐漸呈曲線分布，表現(xiàn)出彈塑性特性。開裂瞬間，裂縫截面受拉區(qū)混凝土退出工作，其開裂前承擔的拉力轉(zhuǎn)移給鋼筋承擔。帶裂縫工作階段受力狀態(tài)是裂縫寬度和撓度驗算的依據(jù)。C.破壞階段（第階段）鋼筋應(yīng)力達到屈服強度時，受壓區(qū)混凝土一般尚未破壞；鋼筋應(yīng)力保持屈服強度不變，受拉鋼筋應(yīng)變不斷增大。隨荷載增大，受壓混凝土表現(xiàn)出充分的塑性特性，壓應(yīng)力曲線趨于豐滿。壓應(yīng)變達到極限壓應(yīng)變時，受壓混凝土被壓碎，梁處于受彎正截面破壞的極限狀

22、態(tài)，該狀態(tài)是受彎構(gòu)件適筋梁正截面承載力計算的依據(jù)。4. (1)適筋梁 受拉鋼筋配置適中的梁，稱為適筋梁。適筋梁的破壞特征為受拉鋼筋首先屈服，然后受壓區(qū)混凝土被壓碎。從鋼筋屈服到受彎構(gòu)件破壞，屈服彎矩M7到極限彎矩風變化不大，但構(gòu)件曲率4或撓度變形很大，破壞前有明顯預(yù)兆，表現(xiàn)為延性破壞。 隨配筋率P增大，構(gòu)件達到屈服彎矩My時，受樂區(qū)混凝土的壓力也將增大，受壓區(qū)高度2u增加，受壓邊緣混凝土壓應(yīng)變q也相應(yīng)增大。因此，從屈服彎矩從到極限彎矩Mu的破壞過程縮短，當配筋率增加到某一界限值，即PPh時，在鋼筋屈服的同時，受壓邊緣混凝土壓應(yīng)變也達到極限壓應(yīng)變c*表現(xiàn)為“n。狀態(tài)”與“m a狀態(tài)”重合，無第m

23、階段受力過程，如圖48所示。這種破壞稱為界限破壞，相應(yīng)的配筋率Pb稱為界限配筋率，它是保證受拉鋼筋能否達到屈服的上限值，也稱為最大配筋率Pmm。 (2)超筋梁 當配筋率超過界限配筋率，即PPmn時，構(gòu)件中受拉鋼筋應(yīng)力尚未達到屈服，而受壓區(qū)混凝土邊緣壓應(yīng)變先達到極限壓應(yīng)變sm被壓壞，稱為超筋梁。超筋梁的破壞特征表現(xiàn)為受壓混凝土先壓碎，受拉鋼筋未屈服。超筋梁的破壞取決于受壓區(qū)混凝土的抗壓強度，受拉鋼筋的強度未得到充分發(fā)揮，其破壞為沒有明顯預(yù)兆的脆性破壞，在實際工程中應(yīng)避免采用。 (3)少筋梁 隨著配筋率P減小，構(gòu)件中受掄鋼筋屈服時的總拉力相應(yīng)減小。梁開裂時受拉區(qū)混凝土的拉力釋放，使受拉鋼筋應(yīng)力突然

24、增加，當梁的配筋串小于一定值時，受拉鋼筋應(yīng)力增量很大，鋼筋應(yīng)力在混凝土開裂瞬間達到屈服強度，即“I，狀態(tài)”與“D，狀態(tài)”重合，無第階段的受力過程。此狀態(tài)的配筋率稱為最小配筋率。 當配筋率低于最小配筋率，構(gòu)件中受拉鋼筋應(yīng)力很快達到屈服并進入強化階段，或者被拉斷，梁的變形和裂縫寬度急劇增大，稱為少筋梁。少筋梁的破壞持征是混凝土一開裂就破壞。梁的強度取決于混凝土的抗拉強度，混凝土的受壓強度未得到充分發(fā)揮，極限彎矩很小。少筋梁破壞類似于素混凝土梁，屬于受拉脆性破壞，且承載能力低，應(yīng)用不經(jīng)濟，實際工程中也應(yīng)避免采用。5 .受彎構(gòu)件承載力計算基本假定：1.平截面假定（受彎構(gòu)件正截面彎曲變形后，截面平均應(yīng)變

25、保持為平面，即截面上各點應(yīng)變與該點到中和軸的距離成正比）2.混凝土受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系3鋼筋受拉應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系4不考慮混凝土的抗拉強度，受拉區(qū)開裂后拉力全部由受拉鋼筋承擔。 6. 最小配筋率 最小配筋率是適筋梁與少筋梁的界限，Mcr=Mu可確定最小配筋率，即少筋梁截面的開裂彎矩Mcr相當于素混凝土梁截面的極限彎矩Mu，由此確定鋼筋混凝土梁的最小配筋率Pmin.7. 8. 一般情況，梁中采用受壓鋼筋來協(xié)助混凝土承受壓力是不經(jīng)濟的，但在下列情況下可考慮采用配置雙筋： (1)梁承受的彎矩很大，構(gòu)件截面尺寸和材料強度受使用和施工條件(或整個工程)的限制不能增加，而計算又無法滿足單筋截面最大配筋率的限制條

26、件，出現(xiàn)超筋梁時，可在受壓區(qū)配置鋼筋以補充混凝土受壓能力的不足。 (2)受彎構(gòu)件在不同荷載組合下，截面承受正、負彎矩作用(如風荷載作用、地震作用下的框架梁)，為承受變號彎矩分別作用于截面的拉力，需要配置受拉和受壓鋼筋形成雙筋截面構(gòu)件。 從正截面受彎承載力來說，同時配置受拉和受壓鋼筋不如僅配置受拉鋼筋的單筋截面經(jīng)濟，但受壓鋼筋有利于提高截面延性。在抗震結(jié)構(gòu)中，為保證框架梁具有足夠的延性，要求必須配置一定比例受壓鋼筋。 即使受彎構(gòu)件設(shè)計為雙筋截面，為節(jié)省用鋼量，設(shè)計時還是應(yīng)盡量利用混凝土的抗壓能力，即取受壓區(qū)高度，受壓不足部分再考慮配置受壓鋼筋承扭。9.為保證受壓鋼筋的強度充分發(fā)揮，雙筋矩形截面構(gòu)

27、件混凝土受壓區(qū)高度x應(yīng)滿足:10. T形截面的判別條件采用有效翼緣寬度后，T形截面受壓混凝土仍考慮等效矩形應(yīng)力圖。根據(jù)中和軸的位置或受壓區(qū)高度x的大小，可分為兩類T形截面。A. 第一類T形截面，中和軸位于受壓翼緣內(nèi)，即，受壓區(qū)為矩形。B. 第二類T形截面，中和軸進入梁肋部，即，受壓區(qū)為T形。C. 滿足下列條件之一為第一類T形截面：，；不滿足上述條件即為第二類T形截面。5.受彎構(gòu)件斜截面承載力計算1. 為防止斜截面破壞，通常需要在梁中配置垂直箍筋，或?qū)⒘簝?nèi)按正截面受彎計算配置的縱向鋼筋彎起形成彎起鋼筋(或斜筋)，來提高斜截面受剪承載力。箍筋和彎起鋼筋統(tǒng)稱為腹筋。配置了箍筋、彎起鋼筋和縱筋的梁稱為

28、有腹筋梁，僅有縱筋而未配置腹筋的梁稱為無腹筋梁。受彎構(gòu)件梁中，由腹筋、縱筋以及架立鋼筋一起構(gòu)成梁的鋼筋骨架2. 無腹筋梁的受剪破壞形態(tài)主要受剪跨比的影響，有以下三種形式： “ 1 ） 斜壓破壞(1) 當集中荷載距支座較近時，剪跨比很小、，集中荷載和支座間的主壓應(yīng)力較大，斜裂縫多而細密，且在梁腹主壓應(yīng)力作用下發(fā)生，裂縫方向與支座和荷載作用點的連線基本一致，斜壓破壞如同斜向受壓短柱的受壓破壞。 斜壓破壞受剪承載力主要取決于混凝土的抗壓強度，破壞荷載為梁受剪承載力的上限，呈受壓脆性破壞特征。 2 ） 剪壓破壞13)由于剪跨比適中，斜裂縫出現(xiàn)后，部分荷載通過受壓混凝土傳遞到支座，承載力沒有很快喪失。主

29、斜裂縫形成后，隨著荷載增大，斜裂縫頂端剪壓區(qū)混凝土在剪應(yīng)力和壓應(yīng)力共同作用下被壓碎而破壞。剪壓破壞的過程比斜壓破壞緩慢，梁的最后破壞是因主斜裂縫的迅速發(fā)展引起，破壞仍呈脆性。剪壓破壞的承載力在很大程度上取決于混凝土的抗拉強度，部分取決于斜裂縫頂端剪壓區(qū)混凝土的復(fù)合(剪壓)受力強度，其承載力介于斜拉破壞和斜壓破壞之間 3 ）斜拉破壞(3) 當剪跨比很大時，無腹筋梁極易發(fā)生斜拉破壞。由于正應(yīng)力與剪應(yīng)力的比值較大，當混凝土的主拉應(yīng)力產(chǎn)生的拉應(yīng)變超過混凝土極限拉應(yīng)變時，立刻出現(xiàn)斜裂縫，并迅速向受壓邊緣延伸，很快形成主裂縫，將構(gòu)件整個截面劈型成兩部分而破壞。 斜拉破壞的破壞荷載較小，破壞取決于混凝土的抗

30、拉強度，粱的抗剪承載力很低，居于受拉脆性破壞，脆性特征顯著。由于破壞是由混凝土(斜向)拉壞引起的，故稱為斜拉破壞。無腹筋梁斜截面的三種受剪破壞形態(tài)，就其抗剪承載力而言，對同樣的構(gòu)件，斜拉破壞最低，斜壓破壞最高，剪壓破壞居中；就其破壞性質(zhì)而言，三種破壞均屬于脆性破壞，其中斜拉破壞為受拉脆性破壞，脆性性質(zhì)最顯著，斜壓破壞為受壓脆性破壞。3. 影響無腹筋梁受剪承載力的因素1 剪跨比無腹筋梁的受剪破壞形態(tài)主要受剪跨比的影響，其實質(zhì)是因為剪跨比反映了截面彎矩與剪力的荷載組合情況，從而直接影響到梁中的應(yīng)力狀態(tài)。這是因為若小、，則荷載主要依靠壓應(yīng)力傳遞到支座；若大，則荷載主要依靠拉應(yīng)力傳遞到支座。無腹筋梁的

31、抗剪承載力隨剪跨比的增大而很快降低，但當剪跨比超過3后，剪跨比對梁的抗剪承載力影響不再明顯。2 混凝土強度。 上述斜截面受剪的三種破壞形態(tài)中，斜拉破壞取決于混凝土的抗拉強度，勢壓破壞也基本取決于混凝土的抗拉強度，只有在剪跨比很小時的斜壓破壞才取決于很凝土的抗壓強度，而斜壓破壞是受剪承載力的上限。 可見，無腹筋梁的受剪破壞是由于混凝土達到復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下的強度而發(fā)生的，混凝土強度對受剪承載力有很大的影響。試驗表明，無腹筋梁的受剪承裁力隨混凝土強度的提高而提高，但不呈線性增長關(guān)系，而是與混凝土的抗拉強度近似成正比例。 3 縱筋配筋率 如圖59所示，增加縱筋配筋率可限制斜裂縫的發(fā)展，提高斜裂縫問的骨料

32、咬合力作用，加大混凝土受壓區(qū)截面高度，提高受剪面積，增加縱筋的銷栓作用。因此，受剪承載力隨縱筋配筋串的增大而有所提高。 4 尺寸效應(yīng)對于無腹筋梁，在其他條件相同的情況下，梁的高度超大，相對抗剪承載力越低。尺寸效應(yīng)對無腹筋梁受剪承載力影響的原因是，隨著梁的高度增大，斜裂縫寬度也較大，骨料咬合作用削弱，撕裂裂縫較明顯，從而導(dǎo)致銷栓作用大大降低。5 截面形狀 T形、工形截面由于存在受壓冀絳，增加了剪壓區(qū)的面積，使斜拉破壞和剪壓破壞的受剪承載力比相同梁寬的矩形截面大約提高20，但受壓冀緣對斜壓破壞的受剪承裁力并沒有提高作用，因為斜壓破壞主要發(fā)生在腹板中。 6 其他這種粘結(jié)裂縫的發(fā)展使頂部及底部縱筋在斜

33、裂縫間均處于受拉狀態(tài)，形成截面應(yīng)力分布，其混凝土受壓區(qū)高度比簡支梁斜裂縫截面的受壓區(qū)高度減小，壓應(yīng)力和剪應(yīng)力相應(yīng)增大，因此，其連續(xù)梁受剪承載力低于簡支梁。 4. 箍筋的作用當梁中配置腹筋以后，斜裂縫出現(xiàn)前，腹筋的應(yīng)力很小，其對阻止斜裂縫出現(xiàn)的作用不大。而在斜裂縫出現(xiàn)后，脂筋可使梁的斜截面抗剪承載力大大提高，這主要取決于腹筋對梁受剪性能的影響。5. 有腹筋梁的受剪破壞形態(tài) (1)若剪跨比過小，或剪跨比雖較大但腹筋數(shù)量配置過多，即配箍率太大，箍筋應(yīng)力達到屈服前，斜裂縫間的混凝土斜壓桿圍主壓應(yīng)力過大而產(chǎn)生斜壓破壞，箍筋強度未得到充分發(fā)揮。破壞類似于受彎構(gòu)件正截面中的超筋梁。此時受剪承載力取決于混凝土

34、的抗壓強度和截面尺寸，增加配箍率對提高受剪承載力不起作用。 (2)若剪跨比適中，配箍率適量，斜裂縫出現(xiàn)后，箍筋的存在限制了斜裂縫的開展，箍筋承擔斜截面上的拉應(yīng)力，荷載可以繼續(xù)增加。隨著箍筋的應(yīng)力不斷發(fā)展，箍筋達到屈服，最后剪壓區(qū)的剪應(yīng)力和壓應(yīng)力迅速增加，產(chǎn)生剪壓破壞。此時受剪承載力取決于混凝土的復(fù)合受力強度和配箍幸。 (3)若剪跨比過大(3)，配箍率太小，斜裂縫一出現(xiàn)，箍筋應(yīng)力就很快達到屈服，箍筋不再限制斜裂縫的開展，梁如同無腹筋梁一樣，產(chǎn)生斜拉破壞。此時受剪承載力取決于混凝土的受拉強度，類似受彎構(gòu)件正截面的少筋梁。綜上所述，影響有腹筋梁斜截面受剪承載力的主要因素，除523節(jié)中影響無腹筋梁受剪

35、承載力的剪跨比還應(yīng)考慮配箍率和箍筋強度對有腹筋梁斜截面受剪承載力的影響。有腹筋梁抗剪承載力計算中，混凝土強度的影響，將隨配箍率增大而逐漸減弱；有腹筋梁配置腹筋后縱筋配筋率和截面尺寸的影響也將減小。6. 受剪承載力計算公式的適用范圍A. 梁發(fā)生剪壓破壞時，斜截面上的受剪承載力主要由三部分組成：斜裂縫上端減壓區(qū)混凝土承擔的剪力、與斜裂縫相交的箍筋承擔的剪力、與斜裂縫相交的彎起鋼筋承擔的剪力。B. 有腹筋梁發(fā)生剪壓破壞時，與斜裂縫相交的箍筋和彎起鋼筋的拉應(yīng)力可達到其抗拉屈服強度。對斜壓破壞，通常用限制截面尺寸來防止；對于斜拉破壞，常用滿足最小配箍率條件及構(gòu)造要求來防止；對于剪壓破壞，通過計算使構(gòu)件滿

36、足一定斜截面受剪承載力來防止。a.為防止斜壓破壞，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定，受彎構(gòu)件受剪截面應(yīng)符合下列截面限制條件：當時，；當時，；當時，按線性內(nèi)插法確定。b.為防止斜拉破壞，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定，當時，配箍率應(yīng)滿足。c.為防止彎起鋼筋間距太大，出現(xiàn)斜裂縫與晚起鋼筋不相交情況，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定：當按計算要求配置彎起鋼筋時，前一排彎起鋼筋彎起點至后一排彎起鋼筋彎終點的距離也應(yīng)滿足最大箍筋間距要求，并且第一排彎起鋼筋距離支座邊的間距不應(yīng)大于最大箍筋間距。8. 受剪計算截面 為避免受彎構(gòu)件發(fā)生斜截面的脆性破壞，應(yīng)使受彎構(gòu)件剪彎區(qū)段中任何斜截面均具有足夠的抗剪承載力。斜截面承載力計算的部位，以及

37、剪力設(shè)計值v應(yīng)按下列情況處理： (1)支座邊緣處截面：通常支座邊緣截面的剪力最大，斜裂縫截面的受剪計算，應(yīng)取支座截面處的剪力v1； (2)截面尺寸或腹板寬度變化處截面：當截面尺寸或腹板寬度減小時，受剪承載力降低，應(yīng)取腹板寬度改變處截面的剪力V2， (3)箍筋直徑或間距變化處截面：箍筋直徑減小或間距增大，受剪承載力降低，應(yīng)取箍筋直徑或間距改變處截面的剪力v3，(4)彎起鋼筋彎起點處截面；末設(shè)置彎起鋼筋區(qū)段的受剪承載力低于設(shè)置彎起鋼筋的區(qū)段，應(yīng)取彎起鋼筋起點處截面的剪力V49.縱向鋼筋的彎起1.保證正截面受彎承載力Mr包住M圖2.保證斜截面的抗彎承載力鋼筋彎起點到該鋼筋充分利用點之間的距離應(yīng)大于0

38、.5h0.3.保證斜截面受剪的構(gòu)造要求6.受扭構(gòu)件1. 鋼筋混凝土扭轉(zhuǎn)可以分為兩類：平衡扭轉(zhuǎn)和約束扭轉(zhuǎn)。平衡扭轉(zhuǎn)：若構(gòu)件的扭矩由荷載直接引起，其值可由平衡條件直接求出，則此類扭轉(zhuǎn)稱為平衡扭轉(zhuǎn)。約束扭轉(zhuǎn)：若構(gòu)件中的扭矩是由相鄰構(gòu)件的位移受到該構(gòu)件的約束而引起的，扭矩值需要結(jié)合變形協(xié)調(diào)條件才能求得，則此類扭轉(zhuǎn)屬于約束扭轉(zhuǎn)。平衡扭轉(zhuǎn)構(gòu)件必須提供足夠的受扭承載力，約束扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)大小與各受力階段構(gòu)件剛度比有關(guān)。2.純扭構(gòu)件的破壞形式特征和破壞面A. 破壞形式：適筋破壞、少筋破壞、部分超配筋破壞、完全超配筋破壞。B. 破壞特征：適筋破壞類似于受彎構(gòu)件的適筋梁破壞，屬于延性破壞，破壞時極限扭矩的大小取決于箍筋

39、和縱筋的配筋數(shù)量。少筋破壞類似于受彎構(gòu)件的少筋梁，表現(xiàn)出明顯的受拉脆性，受扭承載力取決于混凝土的抗拉強度。超筋破壞類似于受彎構(gòu)件的超筋梁，屬于脆性破壞，其受扭承載力取決于混凝土的抗壓強度。部分超配筋破壞具有一定延性，但小于適筋構(gòu)件。防止超筋破壞：受扭承載力計算公式的界面限制條件。防止少筋破壞：規(guī)定抗扭縱筋和箍筋的最小配筋率。3. 配筋強度比由于受扭鋼筋由封閉箍筋和受扭縱筋兩部分鋼筋組成，兩者的配筋比例對受扭性能及極限受扭承載力有很大影響。為使箍筋和縱筋均能有效發(fā)揮作用，應(yīng)將兩部分鋼筋在數(shù)量上和強度上加以控制，即控制兩部分鋼筋的配筋強度比。配筋強度比可定義為受扭縱筋與箍筋的體積比和強度比的乘積。

40、4.鋼筋混凝土彎剪扭構(gòu)件的破壞類型有彎型破壞、扭型破壞、剪扭型破壞。5 剪扭相關(guān)性由于扭矩和剪力產(chǎn)生的剪應(yīng)力在截面上的一個側(cè)面上疊加，因此構(gòu)件在剪扭作用下的承載力總是小于剪力和扭矩單獨作用時的承載力，構(gòu)件受扭承載力、受剪承載力的這種相互影響的性質(zhì)稱為構(gòu)件承載力的相關(guān)性。A. 為避免完全超配筋破壞，采用控制截面尺寸截面條件：；B.避免少筋破壞，采用控制最小配筋率限制條件：受剪扭箍筋配箍率滿足；受扭縱筋配筋率滿足，彎曲受拉縱向配筋的配筋率應(yīng)滿足其最小配筋率要求。7受壓構(gòu)件承載力1. 在軸心受壓柱中，配置縱向鋼筋的作用是什么？課本上：與混凝土共同承擔由外荷載引起的內(nèi)力，防止構(gòu)件突然脆性破壞，減小混凝

41、土非均質(zhì)型引起的影響。同時，縱向鋼筋還可以承擔構(gòu)件失穩(wěn)破壞時凸出面出現(xiàn)拉力以及由于荷載的初始偏心、混凝土收縮徐變、構(gòu)件的溫度變形等因素引起的拉力等。上課記：協(xié)助混凝土受壓，減小截面尺寸；當柱偏心受壓時，承擔彎矩產(chǎn)生的拉力；減小持續(xù)壓應(yīng)力下混凝土收縮和徐變的影響。2在軸心受壓柱中，配置縱向鋼筋為什么控制配筋率？為使縱向受力鋼筋起到提高受壓截面承載力的作用，縱向鋼筋應(yīng)滿足最小配筋率要求。為了施工方便和考慮經(jīng)濟性要求，全部縱向鋼筋的配筋率不宜超過5%。3在普通箍筋和螺旋式箍筋柱中，箍筋的作用各是什么？布置原則是什么？普通箍筋：作用是防止縱筋壓曲，改善構(gòu)件延性，并與縱筋形成鋼筋骨架，便于施工。螺旋箍筋：除了具有普通箍筋作用外，還可以對核心混凝土起約束作用，提高了混凝土的抗壓強度和延性。4構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)表示長柱承載