混凝土结构
第1章绪论
1.1混凝土结构的一般概念
    以混凝土为主制作的结构,称为混凝土结构。
    它包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构。
1．2 混凝土结构的主要优缺点
    优点：1）耐久性好。2）耐火性。3）整体性好。4）就地取材。5）可模性好。6）用材合理。
      缺点：1）自重大。2）抗裂性差。3）费模板。4）费工时。
第2章 混凝土及砌体结构设计方法概述
2.1结构上的作用、作用效应及结构抗力
2．1．1作用
      施加在结构上的集中力或分布力和引起结构变形或约束变形的原因，统称为结构上的作用，简称作用。
      结构上的作用分为直接作用和间接作用两种。
      作用分为：永久作用、可变作用、偶然作用。
2．1．2 作用效应
      由作用引起的结构或结构构件的反应，称为作用效应。
2．1．3结构抗力
            结构构件承受荷载效应的能力称为结构抗力，用R表示。
2．2 结构的功能要求、设计使用年限和安全等级
2．3  两类极限状态的设计表达式
1．承载能力极限状态设计表达式：
                            y0s≤R
2. 正常使用极限状态验算表达式
                            S≤C
第3章 混凝土结构材料的物理力学性能
3.1钢筋
3.1.1 钢筋的分类
1.按钢筋用途分类:普通钢筋和预应力筋.
2.按钢筋的品种分类:热轧钢筋和钢丝.
3.1.2 钢筋的力学性能
1.有明显屈服点的钢筋
2.没有明显屈服点的钢筋
                        δ0.2=0.85δ
    ≪混凝土结构设计规范》取屈服强度作为普通钢筋强度的设计取值。
3．钢筋的弹性模量
                  ES=δ/ϵs
  注：钢筋受压时的屈服强度，弹性模量与受拉时的基本相同。
3．1．3 混凝土结构对钢筋性能的要求
要求有：强度、塑性、可焊性和与混凝土的粘结性能。
3．2混凝土
3．2．1 混凝土的强度
1.立方体抗压强度标准值fcn,k
把按标准方法制作、养护边长为150mm的立方体试件，在28天或设计规定龄期以标准试验方法测得的具有95％保证率的抗压强度值定义为立方体抗村强度标准值，用fcu,k表示。
注 ：混凝土立方体抗压强度标准值只是作为评定混凝土强度等级的依据，而不是混凝土结构中的实际强度，即不能直接用于结构设计。
2．轴心抗村强度fck
fck=0.88a1a2fcu,k
3.轴心抗拉强度ftk
ftk=0.88a2*0.395fcu,k(1-1.645δ)0.45
3.2.2 混凝土的变形
混凝土的变形有两类：１、是受力变形；2、是由温度和干湿变化引起的体积变形。
1. 混凝土的弹性模量:
                 
2. 变形模量:
3. 混凝土的徐变
混凝土在不变应力的长期作用下,应变随时间而增长的现象称为混凝土的徐变.
实践证明：应力越大，徐变也越大。加载时龄期越小，徐变越大。水灰比大、水泥用量大，徐变也大；骨料越坚硬、弹性模量高，徐变就小。所处环境的温度越高、湿度越低，徐变越大。大尺寸构件内部失水受到限制，徐变会减小。
4．混凝土的收缩
混凝土在空气中结硬时体积减小的现象称为混凝土的收缩。当在水中结硬时，体积会膨胀。
  因此加强养护、减小水灰比、加强振捣是减小收缩的有效措施。
        3．3 钢筋与混凝土的粘结
3．3．1粘结力的组成
1）因混凝土内水泥颗粒的水化作用形成了凝胶体，对钢筋表面产生的胶结力。
2）因混凝土结硬时体积收缩，将钢筋裹紧而产生的摩擦力。
3）因钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合作用而形成的挤压力。
3．3．2 保证可靠粘结的构造措施
    《混凝土结构设计规范》对钢筋的锚固长度、弯钩、搭接长度等构造措施作出了规定。
    1．基本锚固长度：
式中  d—锚固钢筋的直径；
      a—锚固钢筋的外形系数。
    2。 钢筋的锚固：
    受拉钢筋的锚固长度应根据具体锚固条件按上式计算不应小于200mm。
    受压钢筋不应采用末端弯钩的锚固措施。
    3。钢筋的连接：分为绑扎搭接、机械连接和焊接。
第4章 受弯构件的正截面受弯承载力
4.1概述
    受弯构件是指承受弯矩和剪力共同作用的构件.
4.2 梁.板的一般构造
4.2.1截面尺寸
      梁的截面高宽比h/b,在矩形截面中,一般为2.0~2.5;在T形截面中,一般为2.5~3.0.
      板设计时通常取1M宽板带计算.
4.2.2材料选择与一般构造
1.混凝土强度等级
钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C20;采用强度等级400Mpa及以上的钢筋时,混凝土强度等级不应低于C25.一般选取C30.
2.钢筋强度等级及常用直径
梁的纵向受力普通钢筋宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500、作为主导钢筋。常用直径是12mm.14mm.16mm.18mm.20mm.22mm.25mm.28mm.
箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HPB300钢筋。常用直径是6mm,8mm,10mm.
板内钢筋一般有受力钢筋与分布钢筋两种。通常采用HPB300，HRB400，HRBF400钢筋。受力钢筋常用直径是6mm.8mm,10mm.和12mm。
3、纵向钢筋在梁、板截面内的布置要求
见教材P62
4。3 梁的正截面受弯承载力试验研究
4.3.1适筋梁正截面受力三个阶段
    纵向受拉钢筋配筋适量的梁称为适筋梁.
适筋梁正截面受力分为三个阶段:
                          1.混凝土开裂前的未裂阶段.
                          2.混凝土开裂后至钢筋刚好屈服的带裂缝工作阶段.
                          3.钢筋屈服后至截面破坏的破坏阶段.
4.3.2 纵向受拉钢筋配筋率对正截面受弯破坏形态和受力性能的影响
1.纵向受拉钢筋的配筋率
    纵向受拉钢筋截面面与截面有效面积b的比值,称为纵向受拉钢筋配筋率,即
               
2.纵向受拉钢筋配率对正截面受变破坏形态
      1)适筋截面梁破坏形态—纵向受拉钢筋先屈服,混凝土后压碎.(适筋破坏)
      2)超筋截面梁破坏形态—混凝土先压碎,纵向受拉钢筋不屈服.(超筋破坏)
      3)少筋截面梁破坏形态—一裂就坏.(少筋破坏)
4.4 正截面受弯承载力计算的基本假定和受压区混凝土应力的计算图形
4.4.1 正截面受弯承载力计算的基本假定
      ≪混凝土结构设计规范≫规定,正截面受弯承载力应按以下基本假定进行计算.它不仅适用于受弯构件,也适用于受拉、受压等其他受力构件正截面承载力的计算.其基本假定是:
    (1)截面应保持平面.
    (2)不考虑混凝土的抗拉强度.
    (3)混凝土受压的应力与应变关系曲线.
    (4)纵向钢筋的应力取钢筋应变与其弹性模量的乘积,但其绝对值不应大于其相应的强度设计值.
4.4.2 受压区混凝土的应力计算图形
      等效的条件是:
      1.两图形的面积相等,即压应力的合力C 的大小不变.
      2.图形的形心位置相同,即压应力合力C至中和轴的距离不变.
    ≪混凝土结构设计规定≫规定,当时,取为1.0;当混凝土强度等级为C80时,取=0.94;其间按线性内插法确定.当时,取为0.8;当混凝土强度等级为C80时,取=0.74;其间也按线性内插法确定.
4.4.3 界限相对受压区高度
    令
则
式中称为相对受压区高度,称为界限相对受压区高度.则:
当≤时,属于适筋梁.其中当=时,属于界限配筋梁.
当>时,属于超筋梁.
当混凝土强度等级≤C50时, =0.8,则算得的值见表
混凝土强度等级
≤C50
钢筋级别
HPB300
HRB335
HRB400
HRB500
0.576
0.550
0.518
0.482
0.410
0.399
0.384
0.366
注:最大截面抵矩系数.
4.4.4最小配筋率
    最小配筋率取为0.2%和0.45%两者中的较大值.
对矩形截面:
4.5 单筋矩形截面受弯构件正截面受弯承载力计算
4.5.1计算图形、基本计算公式及适用条件
    1.计算图形
      只在受拉区配置纵向受拉钢筋的矩形截面,称为单筋矩形截面.
        2.基本计算公式
                       
                     
                       
          M≤
                       
                       
  其中c为混凝土保护层厚度,为箍筋的直径,d为受拉钢筋直径.
3.适用条件
      1)为了防止构件发生超筋破坏,应满足:
                                     
                                  或 
        2)为了防止构件出现少筋破坏,应满足:
                                     
4.5.2计算方法
hpb300      基本系数法:
                设 
                   
               
               
                 
                   
                称为截面抵抗矩系数
                称为内力臂系数.
4.5.3正截面受弯载力计算的两类问题
    1.截面设计
      已知弯矩设计值M、构件截面尺寸b×h、钢筋牌号和混凝土强度等级等，要求确定所需的受拉钢筋截面面积。这时的主要计算步骤如：
1）根据材料强度等级查出其强度设计值、、及系数、、等。

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