混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)劣勢(shì)

1.混凝土構(gòu)造的定義：混凝土構(gòu)造是以混凝土為主要材料制成的構(gòu)造，包括素混凝土構(gòu)造、鋼筋混凝土構(gòu)造和預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造等。素混凝土構(gòu)造是指由無(wú)筋或不配置受力鋼筋的混凝土制成的構(gòu)造；鋼筋混凝土構(gòu)造是指由配置受力鋼筋的混凝土制成的構(gòu)造；預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造是指由配置受力的預(yù)應(yīng)力鋼筋通過(guò)張拉或其他方法建立預(yù)加應(yīng)力的混凝土制成的構(gòu)造。其中，鋼筋混凝土構(gòu)造在工程中應(yīng)用最為廣泛。鋼筋混凝土構(gòu)造的特點(diǎn)：鋼筋混凝土構(gòu)造是以混凝土承受壓力、鋼筋承受拉力，能比擬充分合理地利用混凝土〔高抗壓性能〕和鋼筋〔高抗拉性能〕這兩種材料的力學(xué)特性。與素混凝土構(gòu)造相比，鋼筋混凝土構(gòu)造承載力大大提高，破壞也呈延性特征，有明顯的裂縫和變形開(kāi)展過(guò)程。對(duì)于一般工程構(gòu)造，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)于鋼構(gòu)造。技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益顯著。鋼筋有時(shí)也可以用來(lái)協(xié)助混凝土受壓，改善混凝土的受壓破壞脆性性能和減少截面尺寸。3.鋼筋和混凝土能夠共同工作的主要原因：〔1〕鋼筋與混凝土之間存在有良好的粘結(jié)力，能結(jié)實(shí)地形成整體，保證在荷載作用下，鋼筋和外圍混凝土能夠協(xié)調(diào)變形，相互傳力，共同受力?！?〕鋼筋和混凝土兩種材料的溫度線膨脹系數(shù)接近〔鋼材為1.2x10-5，混凝土為(1.0~1.5)x10-5〕，當(dāng)溫度變化時(shí)，兩者間不會(huì)產(chǎn)生很大的相對(duì)變形而破壞它們之間的結(jié)合，而能夠共同工作。鋼筋混凝土構(gòu)造的優(yōu)點(diǎn)〔1〕合理用材。能充分合理的利用鋼筋〔高抗拉性能〕和混凝土〔高抗壓性能〕兩種材料的受力性能?！?〕耐久性好。在一般環(huán)境下，鋼筋受到混凝土保護(hù)而不易生銹，而混凝土的強(qiáng)度隨著時(shí)間的增長(zhǎng)還有所提高，所以其耐久性較好。〔3〕耐火性好?；炷潦遣涣紝?dǎo)熱體，遭火災(zāi)時(shí)，鋼筋因有混凝土包裹而不致于很快升溫到失去承載力的程度?！?〕可模性好。混凝土可根據(jù)設(shè)計(jì)需要支模澆筑成各種形狀和尺寸的構(gòu)造?！?〕整體性好。整體澆筑的鋼筋混凝土構(gòu)造整體性好，再通過(guò)適宜的配筋，可獲得較好的延性，有利于抗震、防爆和防輻射，適用于防護(hù)構(gòu)造?！?〕易于就地取材?；炷了玫脑牧现姓己艽蟊壤氖雍蜕白?，產(chǎn)地普遍，便于就地取材。鋼筋混凝土構(gòu)造的缺點(diǎn)〔1〕自重偏大。相對(duì)于鋼構(gòu)造來(lái)說(shuō)，混凝土構(gòu)造自重偏大，這對(duì)于建造大跨度構(gòu)造和高層建筑是不利的?！?〕抗裂性差。由于混凝土的抗拉強(qiáng)度較低，在正常使用時(shí)，鋼筋混凝土構(gòu)造往往帶裂縫工作，裂縫存在會(huì)影響構(gòu)造物的正常使用性和耐久性?！?〕施工比擬復(fù)雜，工序多。施工受季節(jié)、天氣的影響也較大?！?〕新老混凝土不易形成整體?；炷翗?gòu)造一旦破壞，修補(bǔ)和加固比擬困難。鋼筋的品種1.按化學(xué)成分劃分〔1〕碳素鋼：碳素鋼按碳的含量多少分為低碳鋼、和高碳鋼。含碳量增加，能使鋼材強(qiáng)度提高，性質(zhì)變硬，但也使鋼材的塑性和韌性降低，焊接性能也會(huì)變差?！?〕普通低合金鋼：普通低合金鋼是在煉鋼時(shí)對(duì)碳素鋼參加少量合金元素而形成的。低合金鋼鋼筋具有強(qiáng)度高、塑性及可焊性好的特點(diǎn)，因而應(yīng)用較為廣泛。2.按加工工藝劃分我國(guó)生產(chǎn)的建筑用鋼筋按加工工藝有熱軋鋼筋、冷加工鋼筋、熱處理鋼筋及高強(qiáng)鋼絲和鋼絞線等。3.按外表形狀劃分〔1〕光面鋼筋：外表是光滑的，與混凝土的粘結(jié)性較差。〔2〕帶肋鋼筋：外表有縱向凸緣〔縱肋〕和許多等距離的斜向凸緣〔橫肋〕。其中，由兩條縱肋和縱肋兩側(cè)多道等距離、等高度及斜向一樣的橫肋形成的螺旋紋外表。假設(shè)橫肋斜向不同那么形成了人字紋外表。這兩種外表形狀的鋼筋習(xí)慣稱(chēng)為螺紋鋼筋，現(xiàn)在稱(chēng)為等高肋鋼筋，國(guó)內(nèi)巳根本上不再生產(chǎn)。斜向凸緣和縱向凸緣不相交，甚無(wú)縱肋，剖面幾何形狀呈月牙形的鋼筋，稱(chēng)為月牙肋鋼筋，與同樣公稱(chēng)直徑的等高肋鋼筋相比，凸緣處應(yīng)力集中得到改善，但與混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度略低于等高肋鋼筋。鋼筋的力學(xué)性能1.軟鋼的力學(xué)性能軟鋼〔熱軋鋼筋〕有明顯的屈服點(diǎn)，破壞前有明顯的預(yù)兆〔較大的變形，即伸長(zhǎng)率〕，屬塑性破壞。硬鋼的力學(xué)性能硬鋼〔熱處理鋼筋及高強(qiáng)鋼絲〕強(qiáng)度高，但塑性差，脆性大。從加載到突然拉斷，根本上不存在屈服階段〔流幅〕。屬脆性破壞。材料的塑性好壞直接影響到構(gòu)造構(gòu)件的破壞性質(zhì)。所以，應(yīng)選擇塑性好的鋼筋。冷拉鋼筋的力學(xué)性能冷拉是將鋼筋拉伸超過(guò)屈服強(qiáng)度并到達(dá)強(qiáng)化階段中的某一應(yīng)力值，然后放松。假設(shè)立即重新加荷，此時(shí)屈服點(diǎn)將提高。說(shuō)明鋼筋經(jīng)冷拉后，屈服強(qiáng)度提高，但伸長(zhǎng)率減小，塑性性能降低，也就是鋼材性質(zhì)變硬變脆了。此稱(chēng)冷拉硬化。如果卸荷后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間再重新加荷，那么屈服點(diǎn)還會(huì)進(jìn)一步提高，稱(chēng)冷拉時(shí)效。鋼筋冷拉后，只提高抗拉強(qiáng)度，其抗壓強(qiáng)度并沒(méi)有提高。因此，不要把冷拉鋼筋用作受壓鋼筋。鋼筋的選用1.選用原那么〔1〕建筑用鋼筋要求具有一定的強(qiáng)度〔屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度〕，應(yīng)適當(dāng)采用較高強(qiáng)度的鋼筋，以獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益?！?〕要求鋼筋有足夠的塑性〔伸長(zhǎng)率和冷彎性能〕，以使構(gòu)造獲取較好的破壞性質(zhì)?！?〕應(yīng)有良好的焊接性能，保證鋼筋焊接后不產(chǎn)生裂紋及過(guò)大的變形?！?〕鋼筋和混凝土之間應(yīng)有足夠的粘結(jié)力，保證兩者共同工作。2.鋼筋混凝土構(gòu)造中主要采用的鋼筋I(lǐng)級(jí)鋼筋〔相當(dāng)于HPB235〕：I級(jí)鋼筋〔Q235鋼〕是熱軋光圓低碳鋼筋，質(zhì)量穩(wěn)定，塑性及焊接性能較好，但強(qiáng)度稍低，而且與混凝土的粘結(jié)稍差。因此，I級(jí)鋼筋主要應(yīng)用在厚度不大的板中或作為梁、柱的箍筋?！跫?jí)鋼筋〔相當(dāng)于HRB335〕：□級(jí)鋼筋〔20MnSi〕是熱軋?jiān)卵览叩秃辖痄摻睿瑥?qiáng)度、塑性及可焊性都比擬好?！跫?jí)鋼筋在工程中應(yīng)用較為廣泛。皿級(jí)鋼筋〔相當(dāng)于HRB400和RRB400〕：皿級(jí)鋼筋〔20MnSiV等〕是熱軋?jiān)卵览叩秃辖痄摻?。其中余熱處理皿?jí)〔K20MnSi〕是鋼筋熱軋后立即穿水，進(jìn)展外表冷卻，然后利用芯部余熱自身完成回火處理而形成。它的塑性及可焊性也比擬好，強(qiáng)度更高。皿級(jí)鋼筋在工程中應(yīng)用越來(lái)越廣泛?；炷恋膹?qiáng)度1.混凝土的單軸強(qiáng)度〔1〕立方體抗壓強(qiáng)度f(wàn)cu:不是構(gòu)造計(jì)算的實(shí)用指標(biāo)，它是衡量混凝土強(qiáng)度上下的根本指標(biāo)，并以其標(biāo)準(zhǔn)值定義混凝土的強(qiáng)度等級(jí)?！?〕軸心抗壓強(qiáng)度f(wàn)c：比立方體抗壓強(qiáng)度能更好地反映受壓構(gòu)件中混凝土的實(shí)際抗壓強(qiáng)度，為一實(shí)用抗壓強(qiáng)度指標(biāo)。〔3〕軸心抗拉強(qiáng)度f(wàn)t：反映混凝土的抗拉能力。〔二〕混凝土的多軸強(qiáng)度上面所講混凝土強(qiáng)度，均是指單向受力條件下所得到的強(qiáng)度。但實(shí)際上，構(gòu)造物很少處于單向受力狀態(tài)。工程上經(jīng)常遇到的都是一些雙向或三向受力的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)。用單軸應(yīng)力狀態(tài)的強(qiáng)度表示實(shí)際構(gòu)造中混凝土的破壞條件〔強(qiáng)度準(zhǔn)那么〕不合理的，特別是對(duì)非桿件構(gòu)造進(jìn)展數(shù)值分析時(shí)，其強(qiáng)度準(zhǔn)那么的選取直接影響計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確度和正確性。所以研究復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土強(qiáng)度條件，對(duì)進(jìn)展合理設(shè)計(jì)是極為重要的。但由于測(cè)試技術(shù)的復(fù)雜性和試驗(yàn)結(jié)果的離散性，目前還未能建立起完整的強(qiáng)度理論。根據(jù)現(xiàn)有的試驗(yàn)結(jié)果，可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：〔1〕雙向受壓的強(qiáng)度：雙向受壓的混凝土的強(qiáng)度比單向受壓的強(qiáng)度為高。也就是說(shuō)，一向強(qiáng)度隨另一向壓應(yīng)力的增加而增加?！?〕雙向受拉的強(qiáng)度：雙向受拉的的混凝土強(qiáng)度與單向受拉強(qiáng)度根本一樣。也就是說(shuō)，混凝土一向抗拉強(qiáng)度根本上與另一向拉應(yīng)力的大小無(wú)關(guān)?！?〕一向受拉一向受壓的強(qiáng)度：一向受拉一向受壓的混凝土抗壓強(qiáng)度隨另一向的拉應(yīng)力的增加而降低?；蛘哒f(shuō)，混凝土的抗拉強(qiáng)度隨另一向的壓應(yīng)力的增加而降低?！?〕正應(yīng)力及剪應(yīng)力下的強(qiáng)度：在單軸正應(yīng)力o及剪應(yīng)力t共同作用下，當(dāng)為壓應(yīng)力時(shí)，混凝土的抗剪強(qiáng)度有所提高，但當(dāng)壓應(yīng)力過(guò)大時(shí)，混凝土的抗剪強(qiáng)度反有所降低。為拉應(yīng)力時(shí)降低抗剪強(qiáng)度。三向受力下的混凝土強(qiáng)度規(guī)律與雙向受力時(shí)根本一樣。混凝土的變形〔一〕混凝土的受力變形1.混凝土的應(yīng)力一應(yīng)變曲線試驗(yàn)說(shuō)明，混凝土不管是受壓或是受拉，破壞的過(guò)程本質(zhì)上是由連續(xù)材料逐步變成不連續(xù)材料的過(guò)程，即混凝土的破壞是微裂縫的開(kāi)展導(dǎo)致橫向變形引起的。對(duì)橫向變形加以約束，就可以限制微裂縫的開(kāi)展，從而可提高混凝土的強(qiáng)度。約束混凝土可以提高混凝土的強(qiáng)度，也可以提高混凝土的變形能力。復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響就在于此原因?！凹s束混凝土"可以提高混凝土的強(qiáng)度，但更值得注意的是可以提高混凝土的變形能力，配箍筋混凝土就起此效果。隨著混凝土強(qiáng)度的提高，峰值應(yīng)力、應(yīng)變有所增大。但下降段的坡度變陡，即應(yīng)力下降一樣幅度時(shí)變形越小，極限應(yīng)變減小，塑性變差，破壞時(shí)脆性顯著。加載速度較快時(shí)，強(qiáng)度提高，但極限應(yīng)變將減小?；炷恋男熳兗皩?duì)混凝土構(gòu)造的影響徐變是混凝土在荷載長(zhǎng)期持續(xù)作用下，應(yīng)力不變，隨著時(shí)間而增長(zhǎng)的變形。產(chǎn)生徐變的原因有：〔1〕混凝土受力后，在應(yīng)力不大的情況下，徐變緣于水泥石中的凝膠體產(chǎn)生的粘性流動(dòng)〔顆粒間的相對(duì)滑動(dòng)〕要延續(xù)一個(gè)很長(zhǎng)的時(shí)間?！?〕在應(yīng)力較大的情況下，骨料和水泥石結(jié)合面裂縫的持續(xù)開(kāi)展，導(dǎo)致徐變加大。徐變對(duì)混凝土構(gòu)造的不利影響：〔1〕徐變作用會(huì)使構(gòu)造的變形增大?！?〕在預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造中，它還會(huì)造成較大的預(yù)應(yīng)力損失?！?〕徐變還會(huì)使構(gòu)件中混凝土和鋼筋之間發(fā)生應(yīng)力重分布，導(dǎo)致混凝土應(yīng)力減小，鋼筋應(yīng)力增大，使得理論計(jì)算產(chǎn)生誤差。一定要注意防止高應(yīng)力下的非線性徐變?！捕郴炷恋氖湛s及對(duì)混凝土構(gòu)造的影響混凝土在空氣中結(jié)硬時(shí)，由于溫、濕度及本身化學(xué)變化的影響，體積隨時(shí)間增長(zhǎng)而減小的現(xiàn)象稱(chēng)為收縮。收縮對(duì)混凝土構(gòu)造的不利影響：〔1〕收縮受到約束時(shí)會(huì)使混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力，甚至使混凝土開(kāi)裂?！?〕混凝土收縮還會(huì)使預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失?；炷恋氖湛s會(huì)帶來(lái)危害，而膨脹變形一般是有利的，不予討論。鋼筋與混凝土的粘結(jié)1.鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力粘結(jié)力是在鋼筋和混凝土接觸面上阻止兩者相對(duì)滑移的剪應(yīng)力。粘結(jié)力主要由三局部組成：〔1〕水泥凝膠體與鋼筋外表之間的化學(xué)膠著力〔膠結(jié)力〕；〔2〕混凝土收縮，將鋼筋緊緊握固而產(chǎn)生的摩擦力〔摩阻力〕；〔3〕鋼筋外表凹凸不平與混凝土之間產(chǎn)生的機(jī)械咬合力。光面鋼筋在粘結(jié)應(yīng)力到達(dá)粘結(jié)強(qiáng)度破壞時(shí)，其外表有明顯的縱向摩擦痕跡。變形鋼筋，接近破壞時(shí)，首先由于橫肋擠壓混凝土引起的環(huán)向或斜向拉應(yīng)力而使鋼筋周?chē)炷灵_(kāi)裂，最終因肋間混凝土剪切強(qiáng)度不夠，將被擠碎帶出，發(fā)生沿肋外徑圓柱面的剪切破壞。其粘結(jié)強(qiáng)度比光面鋼筋要大得多。頁(yè)腳下載后可刪除，如有侵權(quán)請(qǐng)告知?jiǎng)h除！影響粘結(jié)強(qiáng)度的主要因素〔1〕混凝土強(qiáng)度。粘結(jié)強(qiáng)度都隨混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提高而提高