结构设计原理第1章

《结构设计原理第1章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《结构设计原理第1章（53页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、叶见曙叶见曙 结构设计原理（第三版）结构设计原理（第三版）第1章 钢筋混凝土结构的概念及材 料的物理力学性能叶见曙叶见曙 张娟秀张娟秀 马莹马莹 编编本章目录v1.1 钢筋混凝土结构的基本概念v1.2 混凝土v1.3 钢筋v1.4 钢筋与混凝土之间的粘结教学要求v 理解钢筋混凝土结构的概念和混凝土中配置受力钢筋的作理解钢筋混凝土结构的概念和混凝土中配置受力钢筋的作用。用。v 理解混凝土的立方体抗压强度，轴心抗压强度和抗拉强度理解混凝土的立方体抗压强度，轴心抗压强度和抗拉强度概念，了解混凝土的弹性模量、徐变和收缩变形。概念，了解混凝土的弹性模量、徐变和收缩变形。v 深刻理解混凝土在一次单调加载作

2、用下受压应力深刻理解混凝土在一次单调加载作用下受压应力应变曲应变曲线。线。v 了解普通热轧钢筋的强度和变形，掌握普通热轧钢筋的强了解普通热轧钢筋的强度和变形，掌握普通热轧钢筋的强度级别和品种。度级别和品种。v 理解钢筋与混凝土之间的粘结性能及其机理。理解钢筋与混凝土之间的粘结性能及其机理。1.1 钢筋混凝土结构的概念v 钢筋混凝土结构是由配置受力钢筋混凝土结构是由配置受力的的普通钢筋或钢筋骨架的混凝土普通钢筋或钢筋骨架的混凝土制成的结构。制成的结构。 图图1-1 素混凝土梁和钢筋混凝土梁素混凝土梁和钢筋混凝土梁a) 受竖向力作用的混凝土梁受竖向力作用的混凝土梁； b) 素混凝土梁的断裂素混凝土

3、梁的断裂； c) 钢筋混凝土梁的开裂钢筋混凝土梁的开裂 钢筋的作用是代替混凝土受拉钢筋的作用是代替混凝土受拉( (受受拉区混凝土出现裂拉区混凝土出现裂缝后缝后) )或协助混凝土受压。或协助混凝土受压。图图1-2 素混凝土和钢筋混凝土轴心受压构件的受力性能比较素混凝土和钢筋混凝土轴心受压构件的受力性能比较a) 柱的压力柱的压力混凝土应变曲线混凝土应变曲线；b) 素混凝土柱素混凝土柱； c) 钢筋混凝土柱钢筋混凝土柱v钢筋和混凝土能有效地结合在一起共同工作，主要的原钢筋和混凝土能有效地结合在一起共同工作，主要的原因是：因是：（1）混凝土和钢筋之间有着良好的粘结力，混凝土和钢筋之间有着良好的粘结力，

4、使两者能使两者能可靠地结合成一个整体，在荷载作用下能够很好地共同变形，可靠地结合成一个整体，在荷载作用下能够很好地共同变形，完成其结构功能。完成其结构功能。（2）钢筋和混凝土的温度线膨胀系数较为接近，钢筋和混凝土的温度线膨胀系数较为接近，钢筋钢筋为（为（1.210-5）/-1，混凝土为（，混凝土为（1.010-51.510-5）/-1，当温度变化时，钢筋与混凝土之间不致产生较大的相对变形当温度变化时，钢筋与混凝土之间不致产生较大的相对变形而破坏两者之间的粘结。而破坏两者之间的粘结。（3）质量良好的混凝土可以保护钢筋免遭锈蚀，质量良好的混凝土可以保护钢筋免遭锈蚀，保证保证了钢筋与混凝土的共同作用

5、。了钢筋与混凝土的共同作用。1.2.1 混凝土的强度1）混凝土立方体抗压强度）混凝土立方体抗压强度混凝土的立方体抗压强度是按规定的标准试件和标准试混凝土的立方体抗压强度是按规定的标准试件和标准试验方法得到的混凝土强度基本代表值。验方法得到的混凝土强度基本代表值。每边边长为每边边长为150mm的立方体为标准试件的立方体为标准试件。标准试件标准试件在在202的温度和相对湿度在的温度和相对湿度在95%以上的以上的潮湿空气中养护潮湿空气中养护28d，依照标准制作方法和试验方法测得的，依照标准制作方法和试验方法测得的抗压强度值（以抗压强度值（以MPa为单位）作为混凝土的立方体抗压强为单位）作为混凝土的立

6、方体抗压强度度。混凝土立方体抗压强度混凝土立方体抗压强度用符号用符号fcu表示。表示。v 混凝土混凝土立方体抗压强度与试验方法有着密切的关系立方体抗压强度与试验方法有着密切的关系。 图图1-3 立方体抗压强度试件立方体抗压强度试件a)立方体试件的受力立方体试件的受力；b)承压板与试件表面之间未涂润滑剂时承压板与试件表面之间未涂润滑剂时；c)承压板与试件表面之间涂润滑剂时承压板与试件表面之间涂润滑剂时规定采用的方法是不加油脂润滑剂的试验方法规定采用的方法是不加油脂润滑剂的试验方法。v 混凝土的抗压强度还与试件尺寸混凝土的抗压强度还与试件尺寸有关。有关。2）混凝土轴心抗压强度（棱柱体抗压强度混凝土

7、轴心抗压强度（棱柱体抗压强度） 棱柱体试件（高度大于截面边长的试件）的受力状态更棱柱体试件（高度大于截面边长的试件）的受力状态更接近于实际构件中混凝土的受力情况。接近于实际构件中混凝土的受力情况。 按照与立方体试件相同条件下制作和试验方法所得的棱按照与立方体试件相同条件下制作和试验方法所得的棱柱体试件的抗压强度值，称为混凝土轴心抗压强度，用符柱体试件的抗压强度值，称为混凝土轴心抗压强度，用符号号fc表示表示。v 混凝土的轴心抗压强度试验以混凝土的轴心抗压强度试验以150mm150mm300mm的的试件为标准试件试件为标准试件。图图1-4 h/b对抗压强度的影响对抗压强度的影响 3）混凝土抗拉强

8、度混凝土抗拉强度 混凝土抗拉强度（用符号混凝土抗拉强度（用符号ft表示）和抗压强度一样，都表示）和抗压强度一样，都是混凝土的基本强度指标。是混凝土的基本强度指标。图图1-6 劈裂试验劈裂试验 4 4）复合应力状态下的混凝土强度复合应力状态下的混凝土强度 在钢筋混凝土结构中，构件通常受到轴力、弯矩、剪力在钢筋混凝土结构中，构件通常受到轴力、弯矩、剪力及扭矩等不同组合情况的作用，因此，混凝土更多的是处及扭矩等不同组合情况的作用，因此，混凝土更多的是处于双向或三向受力状态。于双向或三向受力状态。 在复合应力状态下，混凝土的强度有明显变化。在复合应力状态下，混凝土的强度有明显变化。v 双向双向正正应力

9、状态下混凝土强度应力状态下混凝土强度图图1-7 双向应力状态下混凝土强度变化曲线双向应力状态下混凝土强度变化曲线（1）当双向受压时（图）当双向受压时（图1-7中第三象限），一向的混凝土中第三象限），一向的混凝土强度随着另一向压应力的增加强度随着另一向压应力的增加而增加而增加。1/2约等于约等于2或或0.5时，其强时，其强度比单向抗压强度增加约为度比单向抗压强度增加约为25%左右，而在左右，而在1/2 =1时，其时，其强度增加仅为强度增加仅为16%左右左右。（2）当双向受拉时（图）当双向受拉时（图1-7中第一象限），无论应力比值中第一象限），无论应力比值1/2如何，实测破坏强度基本不变，双向受拉

10、的混凝土抗拉如何，实测破坏强度基本不变，双向受拉的混凝土抗拉强度均接近于单向抗拉强度。强度均接近于单向抗拉强度。（3）当一向受拉、一向受压）当一向受拉、一向受压时（图时（图1-7中第二、四象限），中第二、四象限），混凝土的强度均低于单向受力（混凝土的强度均低于单向受力（压或拉）的强度。压或拉）的强度。图图1-7 双向应力状态下混凝土强度变化曲线双向应力状态下混凝土强度变化曲线v 法向应力（拉或压）和剪应力形成压剪或拉剪复合应力状态法向应力（拉或压）和剪应力形成压剪或拉剪复合应力状态下混凝土强度下混凝土强度 混凝土的抗压强度由于剪应力的存在而降低；混凝土的抗压强度由于剪应力的存在而降低； 图图1

11、-8 法向应力与剪应力组合时的强度曲线法向应力与剪应力组合时的强度曲线 当当/fc(0.50.7)时，抗剪强度随压应力的增大而增大；时，抗剪强度随压应力的增大而增大； 当当/fc(0.50.7)时，抗剪强度随压应力的增大而减小时，抗剪强度随压应力的增大而减小。v 混凝土圆柱体三向受压混凝土圆柱体三向受压 混凝土混凝土轴心抗压强度轴心抗压强度fcc与侧压应力与侧压应力2之间的关系用下之间的关系用下列线性经验公式表达：列线性经验公式表达：fcc 三向受压时圆柱体的混凝土轴心抗压强度；三向受压时圆柱体的混凝土轴心抗压强度；fc混凝土圆柱体强度，计算时可近似以混凝土混凝土圆柱体强度，计算时可近似以混凝