混凝土教案設計

第1章（章或課）

課題：1章緒論講授節(jié)數(shù)4

授課班級

授課日期第1周至第1周

教學目的要求：掌握混凝土結構的概念以及本課程的目的及特點。

教學重點：1、本課程的目的及特點

2、

3、

教學難點：1、混凝土的力學性能及強度理論。

2、能進行一般工業(yè)與民用建筑結構的設計

教學方法：直觀演示法、討論法，講授法教具：計算機、投影儀、黑板等。

總

節(jié)其中

內容課

次

時講授實驗、實習課堂作業(yè)

1緒論44

課

時

安

排

合計44

第1節(jié)（每節(jié)、每課或連排2課時）

課題：緒論講授節(jié)數(shù)4節(jié)

授課班級

授課日期星期日/月星期日/月

教學目的要求：掌握混凝土結構的概念以及本課程的目的及特點。；了解混凝土結構的的過去、

現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。

教學重點：1、本課程的目的及特點

教學難點：1、混凝土的力學性能及強度理論。

2、能進行一般工業(yè)與民用建筑結構的設計

作業(yè)布置：

教具：計算機，投影儀，黑板

教學過程

課后小結：本次課對我國的混凝土結構做了簡單的介紹，并著重講解了混凝土結構的

分類。難點在于分類。利用到先進的多媒體教學，圖文并茂，達到了很好的效果。

轉下頁

教案內容及教學過程提示與補充

課題導入：

①混凝土結構基本概念；

於

②混凝土結構分類；

1、素混凝土結構

2、鋼筋混凝土結構

3、預應力混凝土結構

③鋼筋混凝土結構、預應力混凝土結構的特點及應用范圍。

鋼筋混凝土結構是最重要的結構形式之一，其組成材料鋼筋和混凝

土的性能對結構的影響很大。

④本課程的目的及特點

主要目的：掌握混凝土結構的基本概念、基本理論及構造要求，能

進行一般工業(yè)與民用建筑結構的設計,并具有繪制和識讀結構施工

圖的能力，為將來從事設計工作、施工及管理崗位的技術工作工作

打下牢固的基礎。

課題第2章鋼筋和混凝土的力學性能

課時4

2.1鋼筋的力學性能

教學目的①熟悉鋼筋混凝土結構和預應力混凝土結構所用鋼筋的主要品種；

②熟悉鋼筋的應力應變曲線及各項力學性能指標的意義，了解冷加工鋼筋的性能；

③了解混凝土結構對鋼筋性能的要求。

教學重點①軟鋼、硬鋼的應力應變曲線；

②鋼筋的力學性能指標：屈服強度、極限抗拉強度、伸長率、冷彎性能的概念及工程意義。

教學難點鋼筋的強度與塑性指標

教學關鍵點①軟鋼、硬鋼的應力應變曲線；

②鋼筋的力學性能指標：屈服強度、極限抗拉強度、伸長率、冷彎性能的概念及工程意義。

教具《混凝土結構》教材及教案

板書設計第2章鋼筋和混凝土的力學性能

2.1鋼筋的力學性能

一、鋼筋的分類二、鋼筋的強度和變形

1.按化學成分1.鋼筋屈服強度的取值：

2.按外形軟鋼和硬鋼

3.按加工方法2.鋼筋的變形

力學指標：伸長率和冷彎性

三.混凝土結構對鋼筋性能的要求四、鋼筋的選用

1.較高的強度；1.鋼筋混凝土結構中的鋼筋和預應力混凝土結

2.良好的塑性；構中的非預應力鋼筋宜采用I、II、III級熱

3.良好的可焊性；軋鋼筋

4.較強的耐火性；2.預應力鋼筋宜采用鋼絲、鋼絞線和熱處理鋼

5.鋼筋與混凝土良好的粘結力。筋，

教案內容及教學過程提示與補充

課題導入：

復習提問：①混凝土結構基本概念；

②混凝土結構分類；

③鋼筋混凝土結構、預應力混凝土結構的特點及應用范圍。

鋼筋混凝土結構是最重要的結構形式之一，其組成材料鋼筋和混凝土

的性能對結構的影響很大

課程新授：

第2章鋼筋和混凝土的力學性能

本章學習要點

1、熟悉鋼筋的分類及混凝土結構和預應力混凝土結構所用鋼筋的主要品

種及性能；

2、熟悉有明顯屈服點鋼筋和無明顯屈服點鋼筋的應力應變曲線；

3、熟悉鋼筋的力學性能指標及意義；

4、了解鋼筋冷加工的概念及冷加工鋼筋的性能與應用；

5、熟悉混凝土結構對鋼筋性能的要求；

6、熟悉混凝土的強度概念及三個強度指標，了解混凝土強度等級的選用；

7、熟悉混凝土一次短期加載時混凝土的受壓應力應變曲線；

8、熟悉混凝土收縮、徐變的概念，影響因素，對工程的影響及工程中為

減小收縮和徐變所采取的措施；

9、鋼筋與混凝土共同工作的原因

10、粘結強度及影響因素

11、保證粘結強度的構造措施

教案內容及教學過程提示與補充

2-1鋼筋的力學性能

2.1.1混凝土結構用鋼筋的種類

1、按化學成分分類

‘低碳鋼（含碳量＜0.25%）

碳素鋼，中碳鋼（含碳量0.25?0.6%）

V〔高碳鋼（含碳量＞0.6%）

〔普通低合金鋼

含碳量越高，強度越高，但塑性和可焊性下降。工程中常用低碳鋼。普

通低合金鋼是在碳素鋼的基礎上，再加入微量的合金元素，如硅、鎰、鈕、

鈦、鋸等，目的是提高鋼材的強度，改善鋼材的塑性性能。

2、按生產加工工藝和力學性能分類

「HPB235：光圓筋O

熱軋鋼筋JHRB335：變形筋（月牙紋）蟲

廟RB400、RRB400：變形筋（螺紋、人字紋、月牙紋）

]熱處理鋼筋：經淬火、回火處理I

J預應力混凝土

〔鋼絲、鋼絞線

3、鋼筋按其外形不同分為]光面鋼筋

1變形鋼筋（螺紋、人字紋和月牙紋）

目前常用的是月牙紋鋼筋，如圖1T。通常變形鋼筋直徑不小于10mm,

光面鋼筋直徑不小于6mm。

教案內容及教學過程提示與補充

圖2-1月牙肋鋼筋

2.L2鋼筋的主要力學性能

1、鋼筋。s-入曲線有屈服點鋼筋：強度較低、塑性變形大

I無屈服占鋼筋：強度高、塑性變形小

2、鋼筋的力學性能指標

(1)、鋼筋的強度

對于有明顯屈服點鋼筋，取屈服強度￡作為鋼筋強度的計算指標。這

是因為當鋼筋屈服后，鋼筋雖然沒有斷裂，但會產生較大的塑性變形，即

使荷載不增加，構件也會產生很大的裂縫和變形，超出正常使用的允許值。

教案內容及教學過程提示與補充

對于無明顯屈服點鋼筋，為了防止構件的突然破壞并防止構件的裂縫和變形太大，

設計強度取其條件屈服強度外.2作為鋼筋強度的計算指標。目前，《規(guī)范》統(tǒng)一取

為極限抗拉強度外的0.85倍,即00.2=0.854。

(2)、鋼筋的塑性性能指標

鋼筋的伸長率(%或％。)：伸長率大，則鋼筋塑性好，拉斷前有明顯的預兆，屬于

延性破壞；伸長率小，說明鋼筋塑性較差，拉斷前變形小，破壞突然，屬于脆性破壞。

鋼筋的冷彎性能：在常溫下將鋼筋繞規(guī)定的直徑D彎曲a角度而不出現(xiàn)裂紋、鱗落

和斷裂現(xiàn)象,既認為鋼筋的冷彎性能符合要求。D愈小，a愈大，則彎曲性能愈好。

鋼筋的力學性能指標表2-1

冷彎性能

公稱直屈服強抗拉強伸長a一彎曲

鋼筋彈性模量

鋼號徑度度率角度

級別N/mm2

22

(/(mm)N/mmN/mm65D一彎心直

徑

a=180°

HPB235Q2358?20235370252.1X105

D二d

a=180°

6?25

D=3d

HRB33520MnSi335490162.0X105

a=180°

28?50

D=4d

a=180°

20MnSiV6?25

D=4d

HRB40020MnSiNb400570142.0X105

a=180°

20MnTi28?50

D=5d

a=90°

8?25

D=3d

RRB400K20MnSi400600142.0X106

a=90°

28?40

D=4d

教案內容及教學過程提示與補充

表1-1列出了熱軋鋼筋的強度、伸長率和冷彎性能、彈性模量等各項指標。

3、鋼筋的冷加工

（1）、冷拉：在常溫下將熱軋鋼筋拉到超過其屈服強度進入強化階段的某一應力值，

然后卸荷至零，利用“冷拉時效”，使鋼筋的強度得到提高，但其塑性有所下降。

（2）、冷拔：將熱軋鋼筋用強力拔過比它本身直徑還小的硬質合金拔絲模，可使鋼

筋強度大幅提高，但塑性大幅度下降。

（3）,冷軋：在常溫下將熱軋鋼筋表面軋制成不同的形狀，其材料內部組織變得更

加密實，鋼筋的強度及與混凝土的粘結力有所提高，但塑性性能有所下降。目前常用的

冷軋鋼筋有冷軋帶肋鋼筋和冷軋扭鋼筋兩種。

冷加工鋼筋強度雖然提高了，但塑性大幅下降，所以《規(guī)范》不推薦使用冷加工鋼

筋（規(guī)范未列入）。

2.1.3混凝土結構對鋼筋性能的要求

1、一般要求

⑴有較高的強度和適宜的屈強比。

⑵有較好的塑性。

⑶具有較好的焊接性能。

⑷與混凝土之間具有良好的粘結。

2、抗震要求

對于有抗震要求的混凝土結構用鋼筋，除上述一般要求外，還有以下具體

要求：

⑴抗震等級為一、二級的框架結構，其縱向受力鋼筋采用普通鋼筋時，應

滿足：

①鋼筋的抗拉強度實測值與屈服強度實測值的比值（強屈比）不應小1.25,目

的是為了保證當構件某個部位出現(xiàn)塑性較后，塑性錢處有足夠的轉動能力與

耗能能力。

教案內容及教學過程提示與補充

②鋼筋的屈服強度實測值與強度標準值的比值不應大于1.3,目的是為了

保證結構設計中強柱弱梁、強剪弱彎的設計要求。

⑵普通鋼筋宜優(yōu)先采用延性、韌性和可焊性較好的鋼筋?？v向受力鋼筋宜選用HRB400

級和HRB335級熱軋鋼筋，箍筋宜選用HRB335.HRB400和HPB235級熱軋鋼筋。

鋼筋混凝土結構及預應力混凝土結構用鋼筋，《規(guī)范》規(guī)定如下：普通鋼筋宜采用

HRB400級和HRB335級鋼筋，也可采用HPB235級和RRB400級鋼筋；預應力鋼筋宜采用預

應力鋼絞線、鋼絲，也可采用熱處理鋼筋。

課堂鞏固：思考題廠6

本節(jié)小結：

混凝土結構用鋼筋多為低碳鋼和普通低合金鋼，普通鋼筋主要是熱軋鋼筋

（有HPB235、HRB335、HRB400、RRB400四級），預應力鋼筋主要有預應力鋼絲、

鋼絞線和熱處理鋼筋；有明顯屈服點鋼筋的力學性能指標有屈服強度、抗拉強

度、伸長率、冷彎性能，屈服強度是鋼筋強度取值依據(jù)，無明顯屈服點鋼筋取

條件屈服強度；混凝土結構對鋼筋的性能要求有：強度高、塑性好、可焊性好、

與混凝土有良好的粘結等。

作業(yè)布置：思考題4、5

（編號2）年月日

課題2.2混凝土的力學性能課時2

教學目的①熟悉混凝土強度的概念及一次短期加載下的應力應變曲線；

②熟悉混凝土收縮與徐變及其對工程的影響。

教學重點混凝土的強度及受壓的應力應變曲線

教學難點混凝土的強度及受壓的應力應變曲線

教學關鍵點混凝土的強度及受壓的應力應變曲線

教具《混凝土結構》教材及教案

板書設計2.2混凝土的力學性能

一、混凝土的強度二.混凝土的變形

1.混凝土立方體抗壓強度與混凝土強度等級1.一次短期加載下混凝土的變形性能

2.混凝土的軸心抗壓強度（1）混凝土受壓時的應力-應變關系

3.混凝土的軸心抗拉強度（2）混凝土的橫向變形系數(shù)

（3）混凝土的彈性模量、變形模量和剪變模量

2.混凝土在荷載重復作用下的變形（疲勞變形）B.加載時的齡期：齡期早，徐變大；

3.荷載長期作用下混凝土的變形性能C.其它：水泥用量、水灰比、骨料、溫度以及

（1）徐變：在長期不變的荷載作用下，結構濕度。

或構件產生的應變或變形；（5）徐變對結構的影響

（4）影響徐變的因素：A.使結構產生應力重分布；

A.保持的應力（荷載）大小B.使預應力產生損失。

4.混凝土的收縮、膨脹和溫度變形

教案內容及教學過程提示與補充

課題導入：

復習提問：

①鋼筋混凝土結構及預應力混凝土結構所用鋼筋的種類一一熱軋鋼筋(共四個品種

HPB235、HRB335.HRB400、RRB400)及預應力鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋;

②鋼筋的力學性能指標——強度、伸長率、冷彎性能；

③混凝土結構對鋼筋性能的要求——強度、塑性、可焊性、與混凝土的粘結。

新課導入：

混凝土是鋼筋混凝土結構的另一重要材料，它的性能如何？

工程中如何選用混凝土？

課程新授：

2.2混凝土的力學性能

2.2.1混凝土的強度

1.立方體抗壓強度

《規(guī)范》規(guī)定：按照標準方法制作養(yǎng)護的邊長為150mm的立方體試件，在28d齡期

用標準試驗方法測得的具有95%保證率的抗壓強度作為混凝土的立方體抗壓強度標準

值，用表示，單位為N/mn?(Mpa)?立方體抗壓強度是衡量混凝土強度高低的基本

指標值，是確定混凝土強度等級的依據(jù)。

現(xiàn)行規(guī)范將混凝土劃分為14個強度等級,一般將C50以上的混凝土稱為高強混凝土。

工程當用到邊長100mm或200mm的非標準試件時，應將其立方體抗壓強度實測值分別乘

以換算系數(shù)0.95和1.05

2、軸心抗壓強度

采用150X150X300mm的棱柱體試件測得的抗壓強度為混凝土的軸心抗壓強度標準

值，用fak表示。其與立方體抗壓強度標準值之間近似下列關系：

-

fc,k—0.88aCiCi<-2fcu.k(21)

教案內容及教學過程提示與補充

式中(V,——棱柱體強度與立方體強度之比值，對WC50混凝土取如=0.76,

對C80取3=0.82,中間按線性規(guī)律變化；

3——C40以上混凝土脆性折減系數(shù)，對C40取3=1.0,對C80

取g=0.87,中間按線性規(guī)律變化；

0.88——考慮實際構件與試件混凝土強度之間的差異而引入的修正系數(shù)。

混凝土軸心抗壓強度是鋼筋混凝土結構構件承載力計算的強度指標。

3、軸心抗拉強度

混凝土軸心抗拉強度很低(約為抗壓強度的1/10~1/8),其標準值可采用軸向拉伸

試驗或劈裂抗拉試驗來確定。

混凝土的軸心抗拉強度標準值f”k與立方體抗壓強度標準值fa』之間具有以下對應關

系：

ai5

ft.k=0.88X0.395/Xf(1-1.6456)Xou2(2-2)

式中8——混凝土強度變異系數(shù)。

混凝土軸心抗拉強度是鋼筋混凝土構件抗裂度、裂縫寬度和變形驗算時的強度指標。

4、復合應力狀態(tài)下的混凝土強度

在復合應力狀態(tài)下，混凝土的強度和變形性能與單軸應力狀態(tài)下有明顯的不同?；?/p>

凝土三向受壓時，混凝土一向的抗壓強度隨另兩向壓應力的增加而增大，并且混凝土的

極限壓應變也大大增加。因為側向壓力約束了混凝土的橫向變形，抑制了混凝土內部裂

縫的出現(xiàn)和開展，使得混凝土的強度和延性均有明顯提高。

在工程中常采用密排箍筋柱、螺旋箍筋柱和鋼管混凝土柱，其核芯區(qū)形成“約束混凝土”，

可使構件承載力和延性得到明顯提高。

教案內容及教學過程提示與補充

5、混凝土強度等級的選用

⑴《規(guī)范》對混凝土強度等級的規(guī)定

鋼筋混凝土結構的混凝土強度等級不應低于C15；當采用HRB335級鋼筋時，混凝

土強度等級不宜低于C20；當采用HRB400和RRB400級鋼筋以及承受重復荷載的構件,

混凝土強度等級不得低于C20。

預應力混凝土結構的混凝土強度等級不應低于C30；當采用鋼絞線、鋼絲、

熱處理鋼筋作預應力鋼筋時，混凝土強度等級不宜低于C40o

⑵《抗震規(guī)范》對混凝土強度等級的規(guī)定

抗震設計對結構的延性要求較高，混凝土強度等級還應符合下列要求：

框支梁、框支柱及抗震等級為一級的框架梁、柱、節(jié)點核芯區(qū)，不應低于C30；其

他各類構件不應低于C20；

設防烈度為9度時，不宜超過C60；設防烈度為8度時，不宜超過C70。

1.2.2混凝土的變形

混凝土的變形分為兩類：?類是由于荷載作用而產生的受力變形，另一類是由于混

凝土的收縮和溫濕度變化等產生的體積變形。

1、混凝土在一次短期加載時的變形性能

⑴混凝土在一次短期加載下的應力-應變關系

圖2-3所示為混凝土棱柱體試件在受壓時的應力-應變曲線。

上升段oc大致可分為三段：

①oa段（7<0.3￡）：壓應力較小，混凝土基本處于彈性階段工作，應力-應變關系呈直

線，卸載后應變可恢復到零；

②ab段（0.3￡<GCW0.8￡）：隨著壓應力增大，混凝土開始出現(xiàn)塑性變形，應力-應變關

系偏離直線；此階段混凝土內部微裂縫開始延伸、擴展；

③be段（0.8fc<GcW1.0f。）：混凝土塑性變形顯著增大，c點達峰值應力（a=fc）,

相應的峰值壓應變￡。七0.002。此階段混凝土內裂縫不斷擴展，裂縫數(shù)量及寬度急劇增加，

最后形成相互貫通并與壓力方向相平行的裂縫，試件即將破壞。

圖2-3混凝土受壓時的應力一應變曲線

下降段ce：

壓應力達到c點峰值應力后，曲線開始下降，應力逐漸降低，應變繼續(xù)增大，并在d

點出現(xiàn)拐點，d點相應的應變稱為混凝土的極限壓應變￡皿一般為0.0033。&“值越大，

說明混凝土的塑性變形能力越強，即材料的延性越好，抗震性能越好。

⑵混凝土的橫向變形系數(shù)

混凝土試件在一次短期加壓時，其縱向產生壓縮應變端、”而橫向產生膨脹應變&h，

其比值6=」,/%、,稱為橫向變形系數(shù)(又稱泊松比)，在混凝土應力/<0.5金時，其值基

本為常數(shù)，《規(guī)范》取5=02當/>0.5。時，橫向變形突然增加，表明混凝土內部微裂

縫開始迅速發(fā)展。

⑶混凝土的彈性模量、變形模量和剪變模量

混凝土的應力與其彈性應變之比稱為混凝土的彈性模量，用符號尺表示：

Jcuyk

混凝土的應力與其彈塑性總應變之比稱為混凝土的變形模量，用符號E；表示，其與

混凝土彈性模量的關系為：

Ec=vEc(2-4)

式中”---混凝土彈性特征系數(shù)，當CcWO.3t時，v=l.O；<\=0.5匕時，v=0.8~0.9；

oc=0.9f時，u=0.4~0.7<,

混凝土的剪變模量是指剪應力和剪應變的比值，用Gc表示。規(guī)范取Gc=O.4Ec。

2、混凝土在重復荷載作用下的變形性能

工程中的某些構件（如吊車梁），在其使用期限內要承受大約二百萬次以上的重復荷

載作用，在多次重復荷載作用情況下，混凝土的強度和變形性能都有著重要變化，混凝

土會由于荷載重復作用而產生疲勞破壞。疲勞破壞的產生取決于加載時應力是否超過混

凝土疲勞強度針，疲勞強度f/與荷載重復作用的次數(shù)、應力變化幅度及混凝土強度等級

有關。

承受重復荷載作用并且荷載循環(huán)次數(shù)不少于200萬次的構件必須進行疲勞驗算。

3、混凝土在長期荷載作用下的變形性能——徐變

混凝土在不變荷載長期作用卜，其應變隨時間而繼續(xù)增長的現(xiàn)象稱為混凝

土的徐變。

徐變對結構構件的影響：使構件變形增大，引起內力重分布，產生較大的

預應力損失。

徐變的發(fā)展規(guī)律是先快后慢，通常在最初六個月內可完成最終徐變量的70?80%,

第一年內可完成90%左右，其余部分在以后幾年內逐步完成,經過2?5年徐變基本結束。

第頁

教案內容及教學過程提示與補充

產生徐變的原因：一是混凝土中尚未形成水泥石結晶體的水泥石凝膠體的粘性流動

所致；二是由于混凝土內部微裂縫在長期荷載作用下不斷發(fā)展和增長，從而導致應變的

增長。

影響徐變的因素主要有以下幾方面：

⑴應力條件：初始加荷應力越大，徐變越大；加載時混凝土的齡期越短，徐變越大。

在實際工程中，應加強養(yǎng)護使混凝土盡早結硬可減小徐變。

⑵內在因素：骨料越堅硬，徐變越小；水灰比越大，水泥用量越多，徐變越大。

⑶環(huán)境因素：受荷前養(yǎng)護的溫度越高，濕度越大，水泥水化作用就越充分，徐變就

越小；加荷期間溫度越高，濕度越低，徐變就越大。

4、混凝土的收縮和溫度變形

混凝土在空氣中結硬時體積減小的現(xiàn)象稱為收縮。

混凝土的收縮變形先快后慢，一個月可完成約50%,三個月后增長緩慢，一般兩年

后趨于穩(wěn)定，最終收縮值約為（2?6）XIO2

混凝土的收縮由凝縮和干縮兩部分組成：凝縮是山水泥水化反應引起的本身體積的

收縮，它是不可恢復的；干縮則是由于混凝土內自由水分蒸發(fā)而引起的收縮，當干縮后

的混凝土再次吸水時，部分干縮變形可以恢復。

影響混凝土收縮的因素有內在因素和環(huán)境影響：

⑴內在因素：水泥強度高、水泥用量多、水灰比大，則收縮量越大；骨料粒徑大、

級配好、彈性模量高，則收縮量越?。换炷猎矫軐?，收縮就越小。

⑵環(huán)境影響：混凝土在養(yǎng)護和使用期間的環(huán)境濕度大，則收縮量??；采用高溫蒸汽

養(yǎng)護時，收縮減小。

此外，混凝土構件的表面面積與其體積的比值愈大，收縮量越大。

工程中為盡量減小收縮，可采取如下措施：①減小水泥用量和水灰比；②選擇粒徑

大、級配好的骨料；③提高混凝土的密實度；④加強混凝土的早期養(yǎng)護；⑤設置施工縫、

設置構造鋼筋等。

第頁

教案內容及教學過程提示與補充

混凝土隨溫度的升降會產生脹縮，稱之為溫度變形?；炷恋臏囟染€膨脹系數(shù)約為

(1.0~1.5)X10-5/℃,規(guī)范取為l.OXlO-5/七，它與鋼筋的線膨脹系數(shù)1.2X10-5/?相近,

因此，當溫度發(fā)生變化時，在混凝土和鋼筋之間引起的內應力很小，不會影響到鋼筋與

混凝土之間的粘結。但對結構構件來說，當溫度應力過大時，則可能造成混凝土結構的

裂縫。

在工程中為防止混凝土的收縮裂縫和溫度裂縫可根據(jù)工程具體情況采取設置溫度收

縮縫、設置承受溫度應力的構造鋼筋、設置混凝土后澆帶等措施。

課堂鞏固：思考題7-18

本節(jié)小結：

混凝土立方體抗壓強度是混凝土基本強度代表值，是確定混凝土強度等級的依據(jù)，

軸心抗壓強度和軸心抗拉強度則直接用于結構計算；混凝土在壓應力較小時(約0.3晨)

時即產生塑性變形，其應力應變曲線峰值應力對應的應變?yōu)?.002,混凝土極限壓應變約

為0.0033;收縮和徐變是隨時間發(fā)展對結構有害的兩類變形，工程中應采取措施減小其

對結構的影響。

作業(yè)：思考題7、14、16

第頁

（編號3）年月日

課題2.3鋼筋與混凝土之間的粘結作用課時2

教學目的熟悉鋼筋與混凝土的粘結作用，熟悉工程中保證鋼筋與混凝土粘結力的構造措施。

教學重點鋼筋與混凝土的粘結作用及工程中的構造措施

教學難點鋼筋與混凝土的粘結作用及工程中的構造措施

教學關鍵點鋼筋與混凝土的粘結作用及工程中的構造措施

教具《混凝土結構》教材及教案

板書設計2.3鋼筋與混凝土之間的粘結作用

一、粘結作用的組成二、粘結強度及其影響因素

膠合作用；摩擦作用、咬合作用。鋼筋與混凝土的粘結面上所能承受的平均剪

光圓鋼筋的粘結作用主要由前兩者組成；應力的最大值為粘結強度

變形鋼筋的粘結作用主要由咬合作用組成。T

三、影響鋼筋與混凝土粘結強度的主要因素：4.混凝土保護層厚度和鋼筋凈距

L鋼筋表面形狀5.橫向鋼筋的設置

2.混凝土強度6.鋼筋在混凝土中的位置

3.側向壓應力

第頁

教案內容及教學過程提示與補充

課題導入：

舊課復習

①.混凝土的強度

②.混凝土受壓時的應力應變曲線

③.混凝土的徐變與收縮

新課導入

鋼筋與混凝土兩種性能截然不同的材料如何結合在一起共同工作？

2.3鋼筋與混凝土的粘結

2.3.1鋼筋與混凝土共同工作的原因

二者共同工作原因「①線膨脹系數(shù)接近——變形一致鋼筋：1.2X107。。

J②二者間有粘結力——變形協(xié)調混凝土：(1.0^1.5)X107℃

1③混凝土包裹鋼筋——防銹蝕

作用：傳遞鋼筋與混凝土間的應力

粘結4r握固力(摩擦力)：混凝土收縮

、組成j膠結力：水泥膠體具有粘結作用

1機械咬合力：變形鋼筋

1.3.2粘結強度及其影響因素

定義：粘結面上達極限時的平均剪應力最大值

測定：拔出試驗一粘結力分布：非均勻分布

第頁

教案內容及教學過程提示與補充

(鋼筋：直徑小、變形筋有利

混凝土：等級高有利

影響因素<鋼筋埋入長度：?定長度內埋長大，有利

側向壓力：側壓大有利

鋼筋凈距：

I保護層厚度：避免保護層混凝土脫落

錨固長度當。時最小埋入長度

1?影響因素：鋼筋、混凝土等級

保證措施J搭接長町原理：混凝土鋼筋間粘結力

L最小搭接長度：L=4L

、光圓鋼筋端部設彎鉤

工程中應注意以下問題：

(1).根據(jù)工程中的實際情況對計算錨固長度進行修正

(2).工程中應注意選擇正確的鋼筋連接方式

(3).工程中應注意鋼筋接頭百分率的要求及各連接方式關于同一連接區(qū)段

的規(guī)定

課堂鞏固：思考題19、20

本節(jié)小結：

粘結力是鋼筋與混凝土共同工作的基礎，工程中通過鋼筋的錨固長度、

搭接長度等構造措施來保證鋼筋與混凝土的粘結力。

作業(yè)布置：思考題19~20

第頁

年月日

課題第三章鋼筋混凝土結構的基本設計原則

3.1混凝土結構的功能要求和極限狀態(tài)課時2

3.2極限狀態(tài)設計方法

一、影響結構可靠性的因素二、分項系數(shù)

教學目的掌握混凝土結構的功能要求；極限狀態(tài)的概念；影響混凝土結構可靠性的因素；了解分項

系數(shù)

教學重點混凝土結構的功能要求；影響混凝土結構可靠性的因素；荷載的分類

教學難點影響混凝土結構可靠性的因素

教學關鍵點影響混凝土結構可靠性的因素

教具《混凝土結構》教材及教案

板書設計第三章鋼筋混凝土結構的基本設計原則

3.1混凝土結構的功能要求和極限狀態(tài)1.承載力極限狀態(tài)：結構或構件喪失承載能力或不能

一、混凝土結構的功能要求

繼續(xù)承載的狀態(tài)；

(1)安全性；(2)適用性；(3)耐久性。

二、極限狀態(tài)2.正常使用極限狀態(tài)：結構或構件正常使用時的規(guī)定

整個結構或結構的某?部分超過某一特定狀態(tài)就不限值的狀態(tài)；

能滿足設計規(guī)定的某一功能要求，此特定狀態(tài)稱為該

功能的極限狀態(tài)。

3.2極限狀態(tài)設計方法2.結構抗力：結構構件抵抗各種結構上作用效應的能

一、影響結構可靠性的因素力

1.作用效應：包括由荷載產生的各種效應(1)材料強度標準值

(1)荷載的分類(2)結構抗力式的形成

a.永久荷載：b.可變荷載：c.偶然荷載：二、分項系數(shù)

(2)荷載的標準值1、荷載分項系數(shù)

(3)荷載效應2、材料分項系數(shù)

教案內容及教學過程提示與補充

課題導入：

復習提問：1.鋼筋與混凝土的強度

2.鋼筋與混凝土的共同工作

3.混凝土的三大強度

4.徐變的概念，影響徐變的因素

5.粘結接作用的組成

設計任何建筑物和構筑物時都需要滿足一定的功能要求。而在建筑物設計中確定極

限狀態(tài)成為混凝土結構設計的關鍵點，如何來進行艱險狀態(tài)的確定及設計，也是本章要

解決的問題

課程新授：

3.1混凝土結構的功能要求和極限狀態(tài)

一、結構的功能要求

結構設計的目的是使所設計的結構在規(guī)定的設計使用年限內，用最經濟的手段來獲痣

滿足設計所預期的各種功能的要求。

混凝土結構應滿足的功能要求包括：

1.安全性

結構應能承受在正常施工和正常使用的情況下可能出現(xiàn)的各種作用，在設計規(guī)定的偶分

及發(fā)生后，結構仍能保持必需的整體穩(wěn)定性，不致發(fā)生倒塌。

2.適用性

結構在正常使用期間應具有良好的工作性能。例如，不發(fā)生過大的變形、振幅、過使

以免影響正常使用。

3.耐久性

結構在正常使用和正常維護條件下應具有足夠的耐久性能，以保證結構能夠正常使

用到預定的設計使用期限。例如，在設計規(guī)定的使用期間內，鋼筋不致因保護層過薄或條

生銹蝕等影響結構的使用年限。

第頁

教案內容及教學過程提示與補充

安全性、適用性、耐久性統(tǒng)稱為結構的可靠性，即在規(guī)定的時間內（設計使用年限），

在規(guī)定的條件下（正常設計、正常施工、正常使用和維修），結構完成預定功能（安全

性、適用性、耐久性）的能力稱為結構的可靠性。

在各種隨機因素的影響下，結構完成預定功能的能力不能事先確定，只能用概率來

描述。結構的可靠性用可靠度來定量描述。結構的可靠度是指結構在設計使用年限內，

施工、使用和維護的條件下完成預定功能的概率。

混凝土結構的設計使用年限，是指按規(guī)定指標設計的混凝土結構或構件，在正常施

工、正常使用和維護下，不需進行大修即可達到其預定功能要求的使用年限。

當結構的實際使用年限超過設計使用年限后，并不意味著結構就要報廢，但

其可靠度將逐漸降低。

二、結構功能的極限狀態(tài)

結構能滿足功能要求而良好地工作，稱為“可靠”或“有效”，反之則結構

“不可靠”或“失效”。區(qū)分結構工作狀態(tài)的可靠與失效的標志是“極限狀態(tài)二

若結構或結構的一部分超過某一特定狀態(tài)，就不能滿足設計規(guī)定的某一功能要求，

此特定狀態(tài)便稱為該功能的極限狀態(tài)。

結構功能的極限狀態(tài)可分為下列兩類：

1.承載能力極限狀態(tài)

結構或結構構件達到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形時的狀態(tài)，稱為承載能力極限

狀態(tài)。超過承載能力極限狀態(tài)的狀態(tài)見P18

承載能力極限狀態(tài)主要控制結構的安全性功能，結構一旦超過這種極限狀態(tài)，會造成人身傷

亡及重大經濟損失，因此設計中應把出現(xiàn)這種情況的概率控制得非常小。規(guī)范規(guī)定：所有的

結構和構件都應按承載能力極限狀態(tài)進行設計計算，

第頁

教案內容及教學過程提示與補充

2.正常使用極限狀態(tài)

結構或結構構件達到正常使用或耐久性的某項規(guī)定限值時的狀態(tài)，稱為正常

使用極限狀態(tài)。當結構或構件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時，即認為超過正常使用極限狀

態(tài)的狀態(tài)見P18,

正常使用極限狀態(tài)主要考慮結構的適用性和耐久性功能，當結構或構件超過

這種極限狀態(tài)時一般不會造成人身傷亡及重大經濟損失，因此設計中出現(xiàn)這種情

況的概率控制得略寬一些。規(guī)范規(guī)定：正常使用極限狀態(tài)的驗算則根據(jù)具體使用

要求進行。

3.2極限狀態(tài)設計方法

一、影響結構可靠性的因素

1.作用效應：包括由荷載產生的各種效應，也包括一些非荷載因素產生的效應。在結構設

計中一般僅考慮荷載這種直接作用方式。

（1）結構上的荷載按其隨時間的變異性的不同，分為以下三類：

1）永久荷載（恒荷載）

永久荷載是指在結構設計基準期內，其作用量值不隨時間變化，或其變化幅度與平上

忽略不計的荷載，如結構構件自重。

2）可變荷載（活荷載）

可變荷載是指在結構設計基準期內，其作用量值隨時間而變化，其變化幅度與平均

值相比不可忽略不計的荷載，如樓面活荷載、屋面活荷載、積灰荷載、吊車荷載、風荷

載、雪荷載等。

第頁

教案內容及教學過程提示與補充

3）偶然荷載

偶然荷教是指在結構設計基準期內不一定出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)其量值很大且持續(xù)時間

很短的荷載，如爆炸力、撞擊力等。

這里的設計基準期是為確定荷載代表值及與時間有關的材料性能等取值而選用的時1工

土結構可靠度設計統(tǒng)一標準》（GB50068-2001）（以下簡稱《統(tǒng)一標準》）取結構的設計

基準期為50年。

（2）荷載標準值

荷載標準值是指在結構使用期間，在正常情況卜可能出現(xiàn)的最大荷載值，是建筑結

構設計時采用的基本代表值。永久荷載標準值&可按結構構件的設計尺寸和材料重力密

度計算確定，《荷載規(guī)范》中給出了常用材料和構件的自重?？勺兒奢d標準值Q可直接

查《荷載規(guī)范》得出。

（3）荷載效應

荷載效應是指由荷載產生的結構或構件的內力，變形及裂縫等

2.結構抗力R

結構抗力是指結構或構件承受各種荷載效應的能力，即承載能力和抗變形能力，用

承載能力包括受彎、受剪、受拉、受壓、受扭承載力等各種抵抗外力的能力；抗變形能;》

能、剛度等。

結構抗力也是-一個隨機變量，影響因素主要有材料性能（強度、變形模量等物理力

學性能）、構件幾何參數(shù)、配筋情況以及計算模式的精確性等。

（1）材料強度標準值式

材料強度標準值是結構設計時采用的材料強度的基本代表值，也是生產中控制材料

質量的主要依據(jù)。

由于材料強度具有不定性，故材料強度也是一個隨機變量，為了安全起見，材料強

度值必須具有較高的保證率。各類材料強度標準值的取值原則是：根據(jù)標準試件用標準

試驗方法測得的具有95%以上保證率的強度值。

（2）結構抗力式的形成（了解）

教案內容及教學過程提示與補充

二、分項系數(shù)

1、荷載分項系數(shù)

荷載：設計值=（標準值）*分項系數(shù)。

2、材料分項系數(shù)

材料強度：設計值=（標準值）/分項系數(shù)；

課堂鞏固：思考題—9

課堂小結：

混凝土結構的功能要求，極限狀態(tài)，影響混凝土結構可靠性的因素，荷載的分類，

分項系數(shù)

作業(yè)布置：思考題3、9

第頁

（編號2）年月日

課題3.2極限狀態(tài)設計方法(三、四、五)課時2

教學目的掌握承載能力極限狀態(tài)使用設計表達式、荷載的組合值、正常使用極限狀態(tài)驗算

教學重點承載能力極限狀態(tài)使用設計表達式；正常使用極限狀態(tài)演算

教學難點承載能力極限狀態(tài)使用設計表達式；正常使用極限狀態(tài)演算

教學關鍵點承載能力極限狀態(tài)使用設計表達式；正常使用極限狀態(tài)演算

教具《混凝土結構》教材及教案

板書設計3.2極限狀態(tài)設計方法

三、按承載能力極限狀態(tài)計算

3.結構構件的承載力設計值R

使用設計表達式

九S&R四、按正常使用極限狀態(tài)驗算

1結.構重要性系數(shù)1驗.算特點

2.內力組合設計值S

2荷.載效應的標準組合和準永久組合

S=ZGCGGK+IQICQIQIK+￡%7QCQ@K

22

(1)標準組合3.變形和裂縫的驗算方法

n

S+SQM+^^9c'SQik

S=Gk(1)變形驗算

i=2

(2)準永久組合(2)裂縫驗算

五、耐久性規(guī)定

s=sGk+Z化?戶。加

/=1

第頁

教案內容及教學過程提示與補充

課題導入：

復習提問：

1.混凝土結構的功能要求

2.極限狀態(tài)的概念以及分類

3.影響混凝土結構可靠性的因素

4.荷載的分類

5.分項系數(shù)的概念

課程新授：

3.2極限狀態(tài)設計方法

三、按承載能力極限狀態(tài)計算

1.結構重要性系數(shù)汽

對安全等級為一級或設計使用年限為100年及以上的結構構件，ro>l.1；

對安全等級為二級或設計使用年限為50年的結構構件，ro^l.0；

對安全等級為三級或設計使用年限為5年的結構構件，八20.9。

2.荷載效應組合設計值S

荷載效應組合分為基本組合與偶然組合兩種情況。按承載能力極限狀態(tài)設計時，應

考慮荷載效應的基本組合，必要時尚應按荷載效應的偶然組合進行計算。

《荷載規(guī)范》規(guī)定：對于基本組合，荷載效應組合的設計值S應從F列兩組組

合中取最不利值確定：

S

⑴由可變荷載效應控制的組合：S=yGSGk+yQXSQXk+^YQi(PciQik

/=2

⑵由永久荷載效應控制的組合：s=YGsGk^yQi(pcisQik

i=l

第頁

教案內容及教學過程提示與補充

⑶對于一般排架、框架結構，可采用以下簡化公式:

.

S=/cSCk+(p工丫QiSQik

z=l

3.結構構件抗力設計值2

R=R(fe,fs,Ok…)

荷載分項系數(shù)見下表:

荷載類別荷載特征荷載分項系數(shù)

當其效應對結構不利時

對由可變荷載效應控制的組合1.2

對由永久荷載效應控制的