【正文】 可焊性是評定鋼筋焊接后的接頭性能的指標(biāo)。采用高強(qiáng)度鋼筋可以節(jié)約鋼材，取得較好的經(jīng)濟(jì)效果。對預(yù)應(yīng)力鋼筋，當(dāng)ρf≥。(1) 測定方法鋼筋的疲勞強(qiáng)度用疲勞試驗(yàn)測定。2. 鋼筋疲勞斷裂的原因一般認(rèn)為是由于鋼筋內(nèi)部和外部的缺陷，在這些薄弱處容易引起應(yīng)力集中。C點(diǎn)為硬化的起點(diǎn)，CD為硬化階段。OB段為完全彈性階段，B點(diǎn)為屈服下限，相應(yīng)的應(yīng)力及應(yīng)變?yōu)閒y和εy，OB段的斜率即為彈性模量ES。圖225 無明顯流幅鋼筋的應(yīng)力一應(yīng)變曲線(2) 強(qiáng)度指標(biāo): 極限抗拉強(qiáng)度σb(3) 塑性指標(biāo): 伸長率和冷彎性能。2) 冷彎性能: 冷彎是將直徑為d的鋼筋繞直徑為D的彎芯彎曲到規(guī)定的角度后無裂紋斷裂及起層現(xiàn)象，則表示合格。通常用伸長率和冷彎性能兩個指標(biāo)衡量鋼筋的塑性。4) DE段 —— 頸縮階段：過了D點(diǎn)，試件薄弱處的截面將會突然顯著縮小，發(fā)生局部頸縮，變形迅速增加，應(yīng)力隨之下降，達(dá)到E點(diǎn)時試件被拉斷。B點(diǎn)到C點(diǎn)的水平距離的大小稱為流幅或屈服臺階。圖223 鋼筋的形式 鋼筋的強(qiáng)度和變形鋼筋的強(qiáng)度和變形性能可以用拉伸試驗(yàn)得到的應(yīng)力應(yīng)變曲線來說明。冷加工鋼筋應(yīng)用時可參照相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。為了保證鋼筋在強(qiáng)度提高的同時又具有一定的塑性，冷拉時應(yīng)同時控制應(yīng)力和控制應(yīng)變。3. 鋼筋的冷加工方法冷拉或冷拔的冷加工方法可以提高熱軋鋼筋的強(qiáng)度。熱處理后鋼筋強(qiáng)度能得到較大幅度的提高，而塑性降低并不多。光面鋼絲和螺旋肋鋼絲按直徑可分為φφφφφφ9六個級別。熱軋鋼筋根據(jù)其力學(xué)指標(biāo)的高低，分為以下四個種類：HPB235級 （Ⅰ級，符號φ）HRB335級 （Ⅱ級，符號φ）HRB400級 （Ⅲ級，符號φ）RRB400級 （余熱處理Ⅲ級，符號φ） Ⅰ級鋼筋的強(qiáng)度最低，Ⅱ級鋼筋的次之，Ⅲ級鋼筋的最高。2. 鋼筋的品種和級別《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的國產(chǎn)普通鋼筋可使用熱軋鋼筋。(1) 碳素鋼 除含有鐵元素外還含有少量的碳、硅、錳、硫、磷等元素。(5) 混凝土制作方法：混凝土越密實(shí)，收縮越小。影響混凝土收縮的因素有：(1) 水泥的品種：水泥強(qiáng)度等級越高制成的混凝土收縮越大。4. 混凝土的收縮與膨脹混凝土凝結(jié)硬化時，在空氣中體積收縮，在水中體積膨脹。疲勞試驗(yàn)采用100mml00mm300mm或150mm150mm450mm的棱柱體，把能使棱柱體試件承受200萬次或其以上循環(huán)荷載而發(fā)生破壞的壓應(yīng)力值稱為混凝土的疲勞抗壓強(qiáng)度。而在多次加載、卸載作用下，應(yīng)力應(yīng)變環(huán)會越來越密合，經(jīng)過多次重復(fù)，這個曲線就密合成一條直線?；炷猎诤奢d重復(fù)作用下引起的破壞稱為疲勞破壞。3) 應(yīng)力條件──混凝土的應(yīng)力大小混凝土的應(yīng)力越大徐變也越大。2) 混凝土內(nèi)部微裂縫的持續(xù)發(fā)展?；炷翗?gòu)件在使用期間，應(yīng)當(dāng)避免經(jīng)常處于不變的高應(yīng)力狀態(tài)。圖217 混凝土的徐變（應(yīng)變與時間的關(guān)系曲線）(2) 線性徐變和非線性徐變混凝土的徐變與混凝土的應(yīng)力大小有著密切的關(guān)系。1) 加荷瞬時變形εela當(dāng)對棱柱體試件加載，應(yīng)力達(dá)到（～）fc某一值時，其加載瞬間產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)樗矔r應(yīng)變εela。曲線下降段的坡度隨混凝土強(qiáng)度的提高而更陡峭。注意：混凝土不是彈性材料，所以不能用已知的混凝土應(yīng)變乘以規(guī)范中所給的彈性模量值去求混凝土的應(yīng)力。由于總變形εc中包含彈性變形εela和塑性變形εpla兩部分，由此所確定的模量也可稱為彈塑性模量。彈性模量的測試方法：對標(biāo)準(zhǔn)尺寸150mm150mm300mm的棱柱體試件，先加載至σ=，然后卸載至零，再重復(fù)加載卸載5 ～10次。圖213 混凝土圓柱體三向受壓試驗(yàn)時軸向應(yīng)力應(yīng)變曲線圖214 用螺旋筋約束的混凝土圓柱體的應(yīng)力應(yīng)變曲線(4) 混凝土的變形模量與彈性材料不同，混凝土受壓應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系是一條曲線，在不同的應(yīng)力階段，應(yīng)力與應(yīng)變之比的變形模量是一個變數(shù)。圖212 Rusch建議的應(yīng)力應(yīng)變曲線(3) 三向受壓狀態(tài)下混凝土的變形特點(diǎn)混凝土試件橫向受到約束時，可以提高其抗壓強(qiáng)度，也可以提高其延性。=； εu——極限壓應(yīng)變，取εu =。3) 不同強(qiáng)度的混凝土的σε關(guān)系曲線比較 圖210 ① 混凝土強(qiáng)度等級高，其峰值應(yīng)變ε0增加不多； ② 上升段曲線相似；③ 下降段區(qū)別較大：強(qiáng)度等級低，下降段平緩，應(yīng)力下降慢；強(qiáng)度等級高的混凝土，下降段較陡，應(yīng)力下降很快?？梢钥吹?，這條曲線包括上升段和下降段兩個部分：1) 上升段（OC），又可分為三段：OA段 (σ≤ ～ )：從加載至A點(diǎn)為第1階段，混凝土的變形主要是彈性變形，應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系接近直線，稱A點(diǎn)為比例極限點(diǎn)；AB段 (σ＝～ )：超過A點(diǎn)，進(jìn)人裂縫穩(wěn)定擴(kuò)展的第2階段，混凝土的變形為彈塑性變形，臨界點(diǎn)B的應(yīng)力可以作為長期抗壓強(qiáng)度的依據(jù)；BC段 (σ＝～)：裂縫快速發(fā)展的不穩(wěn)定狀態(tài)直至峰點(diǎn)C，這一階段為第3階段，這時的峰值應(yīng)力σmax通常作為混凝土棱柱體的抗壓強(qiáng)度fc，相應(yīng)的應(yīng)變稱為峰值應(yīng)變ε0，～，通常取ε0=。(1)混凝土受壓時的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系（σε關(guān)系曲線一次短期加載是指荷載從零開始單調(diào)增加至試件破壞，也稱單調(diào)加載。 混 凝 土 的 變 形 變形是混凝土的一個重要力學(xué)性能。由試驗(yàn)得到的經(jīng)驗(yàn)公式為： fcc′＝ fc′+(～)fL （25）式中 fcc′—— 有側(cè)向壓力約束試件的軸心抗壓強(qiáng)度； fc′—— 無側(cè)向壓力約束試件的軸心抗壓強(qiáng)度； fL —— 側(cè)向約束壓應(yīng)力。也就是說由于存在剪應(yīng)力，混凝土的抗壓強(qiáng)度要低于單向抗壓強(qiáng)度。(1) 雙向受拉: 圖中第一象限為雙向受拉區(qū)，σl、σ2相互影響不大，雙向受拉強(qiáng)度均接近于單向受拉強(qiáng)度。節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土受力狀態(tài)一般更為復(fù)雜。所以，國內(nèi)外也常用如圖25所示的圓柱體或立方體的劈裂試驗(yàn)來間接測試混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度。例如美國、日本和歐洲混凝土協(xié)會(CEB)系采用直徑6英寸(152mm)、高12英寸(305mm)的圓柱體標(biāo)準(zhǔn)試件的抗壓強(qiáng)度作為軸心抗壓強(qiáng)度的指標(biāo)，記作fc′。《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》基于安全取偏低值，軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值與立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的關(guān)系按下式確定： fck＝,k (21)式中：αc1——為棱柱體強(qiáng)度與立方體強(qiáng)度之比，對混凝土強(qiáng)度等級為C50及以下的取αc1 = ，對C80取αc1 = ，在此之間按直線規(guī)律變化取值。棱柱體試件與立方體試件的制作條件相同，試件上下表面不涂潤滑劑。6) 齡期對立方體強(qiáng)度的影響 圖22混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度隨著成型后混凝土的齡期逐漸增長，增長速度開始較快，后來逐漸緩慢，強(qiáng)度增長過程往往要延續(xù)幾年，在潮濕環(huán)境中往往延續(xù)更長。如果在試件上下表面涂一些潤滑劑，這時試件與壓力機(jī)墊板間的摩擦力大大減小，其橫向變形幾乎不受約束，受壓時沒有“套箍”作用的影響，試件將沿著平行于力的作用方向產(chǎn)生幾條裂縫而破壞，測得的抗壓強(qiáng)度就低。例如，C30表示立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為30N /mm2。3)℃的溫度和相對濕度90％以上的潮濕空氣中養(yǎng)護(hù)28d，按照標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測得的抗壓強(qiáng)度作為混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度，單位為N/mm2。 單軸向應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土強(qiáng)度混凝土的強(qiáng)度與水泥強(qiáng)度等級、水灰比有很大關(guān)系；骨料的性質(zhì)、混凝土的級配、混凝土成型方法、硬化時的環(huán)境條件及混凝土的齡期等也不同程度地影響混凝土的強(qiáng)度；試件的大小和形狀、試驗(yàn)方法和加載速率也影響混凝土強(qiáng)度的試驗(yàn)結(jié)果?；炷林械纳?、石、水泥膠體組成了彈性骨架，主要承受外力，并使混凝土具有彈性變形的特點(diǎn)。 微觀結(jié)構(gòu)（水泥石結(jié)構(gòu)）由水泥凝膠、晶體骨架、未水化完的水泥顆粒和凝膠孔組成，其物理力學(xué)性能取決于水泥的化學(xué)礦物成分、粉磨細(xì)度、水灰比和凝結(jié)硬化條件等。思考題： 鋼筋混凝土梁破壞時有哪些特點(diǎn)？鋼筋和混凝土是如何共同工作的？ 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有哪些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？ 本課程主要包括哪些內(nèi)容？學(xué)習(xí)本課程要注意哪些問題？第 2 章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能本 章 提 要鋼筋與混凝土的物理力學(xué)性能以及共同工作的特性直接影響混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的性能，也是混凝土結(jié)構(gòu)計算理論和設(shè)計方法的基礎(chǔ)。事實(shí)上，不理解的東西也是難以記住的。為此，本教材各章后面給出的習(xí)題是要求認(rèn)真完成的。注意，深刻理解往往不是一步到位的，而是隨著學(xué)習(xí)內(nèi)容的展開和深入，逐步加深的。例如，第4章是上冊中的重點(diǎn)內(nèi)容，把它學(xué)好了，就為后面各章的學(xué)習(xí)打下了好的基礎(chǔ)。混凝土結(jié)構(gòu)課程的實(shí)踐性很強(qiáng)，因此要加強(qiáng)課程作業(yè)、課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計等實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，并在學(xué)習(xí)過程中逐步熟悉和正確運(yùn)用我國頒布的一些設(shè)計規(guī)范和設(shè)計規(guī)程。后者主要講述梁板結(jié)構(gòu)、單層廠房、多層和高層房屋等的結(jié)構(gòu)設(shè)計，屬于專業(yè)課內(nèi)容。此外，在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計理論和設(shè)計方法方面通過大量研究，取得了很大成績。在鐵路、公路、城市的立交橋、高架橋、地鐵隧道，以及水利港口等交通工程中用鋼筋混凝土建造的水閘、水電站、船塢和碼頭已是星羅棋布。在民用建筑中也采用了定型化、標(biāo)準(zhǔn)化的裝配式鋼筋混凝土構(gòu)件。此外，防射線、耐磨、耐腐蝕、防滲透、保溫等特殊需要的混凝土以及智能型混凝土及其結(jié)構(gòu)也正在研究中。 混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展與應(yīng)用概況 混凝土結(jié)構(gòu)使用至今已約有150年的歷史。2. 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)也存在一些缺點(diǎn):(1) 自身重力較大: 這對大跨度結(jié)構(gòu)、高層建筑結(jié)構(gòu)以及抗震不利，也給運(yùn)輸和施工吊裝帶來困難。(4) 耐火性：混凝土包裹在鋼筋外面，火災(zāi)時鋼筋不會很快達(dá)到軟化溫度而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體破壞。 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)1. 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)：(1) 取材容易：混凝土所用的砂、石一般易于就地取材。 鋼筋和混凝土協(xié)同工作的主要原因(1) 粘結(jié)力 混凝土硬化后與鋼筋之間有良好的粘結(jié)力，從面可靠地結(jié)合在一起，共同變形、共同受力?？梢?，與素混凝土梁相比，鋼筋混凝土梁的承載能力和變形能力都有很大提高，并且鋼筋與混凝土兩種材料的強(qiáng)度都能得到較充分的利用。 (2) 鋼筋混凝土簡支梁 為了改變這種情況，在截面受拉區(qū)域的外側(cè)配置適量的鋼筋構(gòu)成鋼筋混凝土梁，見圖11 (b)。 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)——由配置受力的普通鋼筋、鋼筋網(wǎng)或鋼筋骨架的混凝土制成的結(jié)構(gòu)稱為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)——由配置受力的預(yù)應(yīng)力鋼筋通過張拉或其他方法建立預(yù)加應(yīng)力的混凝土制成的結(jié)構(gòu)稱為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)；素混凝土結(jié)構(gòu)——由無筋或不配置受力鋼筋的混凝土制成的結(jié)構(gòu)稱為素混凝土結(jié)構(gòu)。《混凝土結(jié)構(gòu)》課程電子教案編寫人：***建筑工程系力學(xué)與結(jié)構(gòu)教研室第 1 章 緒 論（一）本章教學(xué)基本要求（1）掌握鋼筋混凝土的基本概念、優(yōu)缺點(diǎn)、課程特點(diǎn)；（2）了解本課程的內(nèi)容、任務(wù)和學(xué)習(xí)方法，了解其在國內(nèi)外應(yīng)用和發(fā)展情況。 2. 分類：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)、素混凝土結(jié)構(gòu)。由于混凝土的抗拉性能很差，只要梁的跨中附近截面的受拉邊緣混凝土一開裂，梁就突然斷裂，破壞前變形很小，沒有預(yù)兆，屬于脆性破壞類型。破壞前，變形較大，有明顯預(yù)兆，屬于延性破壞類型。另外，配置了鋼筋還能改善受壓構(gòu)件破壞時的脆性，并可以承受偶然因素產(chǎn)生的拉力。在設(shè)計和施工中，鋼筋的端部要留有一定的錨固長度，有的還要做彎鉤，以保證可靠地錨固，防止鋼筋受力后被拔出或產(chǎn)生較大的滑移；鋼筋的布置和數(shù)量應(yīng)由計算和構(gòu)造要求確定。(3) 耐久性：密實(shí)的混凝土有較高的強(qiáng)度，同時由于鋼筋被混凝土包裹，不易銹蝕，維修費(fèi)用也很少，所以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性比較好。(6) 整體性：整澆或裝配整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有很好的整體性，有利于抗震、抵抗振動和爆炸沖擊波。 針對這些缺點(diǎn)，可采用輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土以減輕自重，改善鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性能。還有，輕質(zhì)混凝土、加氣混凝土、陶?；炷烈约袄霉I(yè)廢渣的“綠色混凝土”，不但改善了混凝土的性能，而且對節(jié)能和保護(hù)環(huán)境具有重要的意義。 我國是使用混凝土結(jié)構(gòu)最多的國家，在高層建筑和多層框架中大多采用混凝土結(jié)構(gòu)。此外，在大跨度的公共鋼筋混凝土桁架、門式剛架、拱、薄殼等結(jié)構(gòu)形式也有廣泛應(yīng)用。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計和研究向更完善更科學(xué)的方向發(fā)展。前者主要講述各種混凝土基本構(gòu)件的受力性能、截面設(shè)計計算方法和構(gòu)造等混凝土結(jié)構(gòu)的基本理論，屬于專業(yè)基礎(chǔ)課內(nèi)容。當(dāng)有條件時，可進(jìn)行簡支梁正截面受彎承載力、簡支梁斜截面受剪承載力、偏心受壓短柱正截面受壓承載力的實(shí)驗(yàn)。，并注意難點(diǎn)的學(xué)習(xí)本課程的內(nèi)容多、符號多、計算公式多、構(gòu)造規(guī)定也多，學(xué)習(xí)時要遵循教學(xué)大綱的要求，貫徹“少而精”的原則，突出重點(diǎn)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。，熟練掌握設(shè)計計算的基本功，切忌死記硬背教學(xué)大綱中對要求深刻理解的一些重要概念作了具體的規(guī)定。熟練掌握是指正確、快捷。對構(gòu)造規(guī)定，也要著眼于理解，切忌死記硬背。其中重點(diǎn)要求掌握鋼筋混凝土的概念、優(yōu)缺點(diǎn)，本課程的特點(diǎn)及要解決的問題；難點(diǎn)是本課程的特點(diǎn)及要解決的問題。通常把混凝土的結(jié)構(gòu)分為三種基本類型：微觀結(jié)構(gòu)即水泥石結(jié)構(gòu)；亞微觀結(jié)構(gòu)即混凝土中的水泥砂漿結(jié)構(gòu)；宏觀結(jié)構(gòu)即砂漿和粗骨料兩組分體系。 澆注混凝土?xí)r的泌水作用會引起沉縮，硬化過程中由于水泥漿水化造成的化學(xué)收縮和干縮受到骨料的限制，會在不同層次的界面引起結(jié)合