【正文】 [ f ]耐久性 裂縫寬度 wm a x [ wm a x] wm a x= [ wm a x] wm a x [ wm a x]第三章 按近似概率理論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 承載力能力極限狀態(tài) 超過(guò)該極限狀態(tài) ， 結(jié)構(gòu)就不能滿(mǎn)足預(yù)定的安全性功能要求 ◆ 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載力 （ 包括疲勞 ） ◆ 結(jié)構(gòu)整體或其中一部分作為剛體失去平衡 （ 如傾覆 、 滑移 ） ◆ 結(jié)構(gòu)塑性變形過(guò)大而不適于繼續(xù)使用 ◆ 結(jié)構(gòu)形成幾何可變體系 （ 超靜定結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)足夠多塑性鉸 ） ◆ 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定 （ 如細(xì)長(zhǎng)受壓構(gòu)件的壓曲失穩(wěn) ） 極限狀態(tài) 第三章 按近似概率理論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 極限狀態(tài) 正常使用極限狀態(tài) 超過(guò)該極限狀態(tài) ， 結(jié)構(gòu)就不能滿(mǎn)足預(yù)定的適用性和耐久性的功能要求 。 第三章 按近似概率理論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 極限狀態(tài) ◆ 結(jié)構(gòu)的可靠性 ■ 可靠性 ——安全性 、 適用性和耐久性的總稱(chēng) ■ 就是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用期限內(nèi) （ 設(shè)計(jì)工作壽命 =50年 ） ，在規(guī)定的條件下 （ 正常設(shè)計(jì) 、 正常施工 、 正常使用和維護(hù) ） ，完成預(yù)定結(jié)構(gòu)功能的能力 。 一般建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限為 50年 。 極限狀態(tài) ◎ 荷載的分類(lèi) 按作用時(shí)間的長(zhǎng)短和性質(zhì) ， 荷載分為三類(lèi)： 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限內(nèi) ， 其值不隨時(shí)間而變化 ，或其變化與平均值相比可以忽略不計(jì) ， 或其變化是單調(diào)的并能趨于限值的荷載 。 Ｆ .澆筑混凝土?xí)r鋼筋所處的位置也會(huì)影響粘結(jié)強(qiáng)度。 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 混凝土與鋼筋的粘結(jié) 混凝土與鋼筋的粘結(jié) ◆ 變形鋼筋與混凝土之間的機(jī)械咬合作用主要是由于變形鋼筋肋間嵌入混凝土而產(chǎn)生的。 2） 塑性 ：要求鋼筋應(yīng)有足夠的變形能力 。 鋼筋的物理力學(xué)性能 ? e 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 鋼筋的強(qiáng)度與變形 ◆ 有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋 a’ a b c d e fu a180。 鋼筋的物理力學(xué)性能 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 鋼絲 ， 中強(qiáng)鋼絲的強(qiáng)度為 800~1200MPa，高強(qiáng)鋼絲、鋼絞線的為 1470 ~1860MPa； 延伸率 d10=6%， d100=~4%；鋼絲的直徑 3~9mm；外形有光面、刻痕和螺旋肋三種，另有二股、三股和七股鋼絞線，外接圓直徑 ~ mm。 混凝土的物理力學(xué)性能 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 混凝土 混凝土在荷載重復(fù)作用下的變形（疲勞變形） ◆ 疲勞強(qiáng)度 混凝土的疲勞強(qiáng)度由疲勞試驗(yàn)測(cè)定?？梢曰謴?fù)，稱(chēng)為 彈性后效 或徐變恢復(fù)，但仍有不可恢復(fù)的殘留永久應(yīng)變 ecr39。 混凝土的徐變特性主要與時(shí)間參數(shù)有關(guān)。 （ 3） 骨料的性質(zhì)： 骨料彈性模量高 、 級(jí)配好 ， 收縮就小 。39。普通強(qiáng)度混凝土?B約為 ，高強(qiáng)強(qiáng)度混凝土 ?B可達(dá) 。 點(diǎn)以后 ，由于微裂縫處的應(yīng)力集中，裂縫開(kāi)始有所延伸發(fā)展，產(chǎn)生部分塑性變形，應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)開(kāi)始加快，應(yīng)力 應(yīng)變曲線逐漸偏離直線。 混凝土的物理力學(xué)性能 由試驗(yàn)得到的經(jīng)驗(yàn)公式為 : 式中 ——被約束混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度； ——非約束混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度； ——側(cè)向約束壓應(yīng)力。 混凝土的物理力學(xué)性能 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 在一軸受壓一軸受拉狀態(tài)下，任意應(yīng)力比情況下均不超過(guò)其相應(yīng)單軸強(qiáng)度。 當(dāng)壓應(yīng)力不太高時(shí) ， 其存在可提高混凝土的抗剪強(qiáng)度 ， 拉應(yīng)力的存在會(huì)降低混凝土的抗剪強(qiáng)度 。 2）軸心抗壓強(qiáng)度 按標(biāo)準(zhǔn)方法制作的 150mm l50mm 300mm的棱柱體試件，在溫度為 20土 3℃ 和相對(duì)濕度為 90％以上的條件下養(yǎng)護(hù) 28d，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的具有 95％保證率的抗壓強(qiáng)度 。 Ｂ .亞微觀結(jié)構(gòu)： 即混凝土中的水泥砂漿結(jié)構(gòu)。 設(shè)計(jì)計(jì)算理論： 發(fā)展了以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法，基礎(chǔ)理論問(wèn)題大都得到解決，而新型混凝土材料及其復(fù)合結(jié)構(gòu)形式的出現(xiàn)又不斷提出新的課題，并不斷促進(jìn)混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展。 鋼筋和混凝土的強(qiáng)度都比較低。 ⑷ 施工復(fù)雜，工序多（支模、綁鋼筋、澆筑、養(yǎng)護(hù)），工期長(zhǎng)，施工受季節(jié)、天氣的影響較大。 ⑵ 可模性好：混凝土可根據(jù)需要澆筑成各種性質(zhì)和尺寸 ， 適用于各種形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu) ， 如空間薄殼 、 箱形結(jié)構(gòu)等 。 第一章 緒論 混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點(diǎn) 混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)： ?優(yōu)點(diǎn) ⑴ 材料利用合理：鋼筋和混凝土的材料強(qiáng)度可以得到充分發(fā)揮 ， 結(jié)構(gòu)承載力與剛度比例合適 ， 基本無(wú)局部穩(wěn)定問(wèn)題 ， 單位應(yīng)力價(jià)格低 ， 對(duì)于一般工程結(jié)構(gòu) ，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)于鋼結(jié)構(gòu) 。 ⑶ 承載力有限：在重載結(jié)構(gòu)和高層建筑底部結(jié)構(gòu)，構(gòu)件尺寸太大，減小使用空間。 第一章 緒論 混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展簡(jiǎn)況及其應(yīng)用 第一階段： 從鋼筋混凝土的發(fā)明至上世紀(jì)初。 高強(qiáng)混凝土和高強(qiáng)鋼筋的發(fā)展、計(jì)算機(jī)的采用和先進(jìn)施工機(jī)械設(shè)備的發(fā)明，建造了一大批超高層建筑、大跨度橋梁、特長(zhǎng)跨海隧道、高聳結(jié)構(gòu)等大型工程，成為現(xiàn)代土木工程的標(biāo)志。 第二章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理 力學(xué)性能 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 混凝土的物理力學(xué)性能 混凝土的物理力學(xué)性能 通常把混凝土的結(jié)構(gòu)分為三種類(lèi)型： Ａ .微觀結(jié)構(gòu)： 也即水泥石結(jié)構(gòu)，包括水泥凝膠、晶體骨架、未水化完的水泥顆粒和凝膠孔組成。 《 規(guī)范 》 根據(jù)強(qiáng)度范圍， 從 C15~C80共劃分為 14個(gè)強(qiáng)度等級(jí)， 級(jí)差為 5N/mm2。 混凝土的物理力學(xué)性能 劈拉試驗(yàn) F a F 拉 壓 壓 22aFfsp ?? ?第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 混凝土的物理力學(xué)性能 《 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 》 規(guī)定軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值與立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的換算關(guān)系為： ? ?, 1 cu kff ??? ? ? ? ?混凝土軸心抗拉強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度的關(guān)系 在平面應(yīng)力狀態(tài)下 ， 當(dāng)兩方向應(yīng)力均為壓應(yīng)力時(shí) ，抗壓強(qiáng)度相互提高 ， 最大可增加 27％ ， 而當(dāng)一方向?yàn)閴簯?yīng)力 ， 另一方向?yàn)槔瓚?yīng)力時(shí) ， 強(qiáng)度相互降低 。雙軸受壓狀態(tài)下混凝土的應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系與單軸受壓曲線相似，但峰值應(yīng)變均超過(guò)單軸受壓時(shí)的峰值應(yīng)變。三向受壓試驗(yàn)一般采用圓柱體在等側(cè)壓條件進(jìn)行。 A點(diǎn)應(yīng)力隨混凝土強(qiáng)度的提高而增加，對(duì)普通強(qiáng)度混凝土 ?A約為 (~)fc ，對(duì)高強(qiáng)混凝土 ?A可達(dá) (~)fc。取 B點(diǎn)的應(yīng)力作為混凝土的長(zhǎng)期抗壓強(qiáng)度。 混凝土的物理力學(xué)性能 混凝土 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 ◆ Hognestad建議的應(yīng)力 應(yīng)變曲線 uuccffeeeeeee?eeeeee???????????????????????????????????0000200 0 20 fc f c?ee0eu混凝土的物理力學(xué)性能 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 ◆ 《 規(guī)范 》 應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系 上升段： ])1(1[0nccc f ee? ???0ee ?下降段： cc f?? ueee ??055010)50(0 0 3 10)50( 0 )50(6012?????????????cuucucufffnee《規(guī)范》混凝土應(yīng)力 應(yīng)變曲線參數(shù)f cu ≤ C 5 0 C 6 0 C 7 0 C 8 0n 2 1 . 8 3 1 . 6 7 1 . 5e 0 0 . 0 0 2 0 . 0 0 2 0 5 0 . 0 0 2 1 0 . 0 0 2 1 5e u 0 . 0 0 3 3 0 . 0 0 3 2 0 . 0 0 3 1 0 . 0 0 3 混凝土 0 10203040506070C80C60C40C20?e混凝土的物理力學(xué)性能 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 混凝土的變形模量 彈性模量 0?tgEc ?變形模量 1?tgEc ??切線模量 混凝土 混凝土的物理力學(xué)性能 ?tgE c ?39。 （ 2） 水泥的用量： 水泥用量多 、 水灰比越大 ， 收縮越大 。由于混凝土的徐變，會(huì)使構(gòu)件的變形增加，在鋼筋混凝土截面中引起應(yīng)力重分布，在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中會(huì)造成預(yù)應(yīng)力的損失。39。受荷后構(gòu)件所處的環(huán)境溫度越高，相對(duì)濕度越小，徐變就越大。 延伸率 ?5=2 1 1 10%， 直徑 8~40。用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。 例如 ， 對(duì)抗震等級(jí)為一、 二級(jí)的框架結(jié)構(gòu) ， 其縱向受力鋼筋的實(shí)際強(qiáng)屈比不應(yīng)小于 。對(duì)于光圓鋼筋，這種咬合力來(lái)自于表面的粗糙不平。 Ｅ .在直接支撐的支座處，橫向壓應(yīng)力約束了混凝土的橫向變形，可以提高粘結(jié)強(qiáng)度。 第三章 按近似概率理論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 極限狀態(tài) 167。 設(shè)計(jì)年限可按 《 建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn) 》 確定 ， 也可經(jīng)過(guò)主管部門(mén)的批準(zhǔn)按業(yè)主的要求確定 。即在各種因素的影響下（ 混凝土碳化、鋼筋銹蝕 ）， 結(jié)構(gòu)的承載力和剛度 不應(yīng)隨時(shí)間有過(guò)大的降低，而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在其預(yù)定使用期間內(nèi)喪失安全性和適用性，降低使用壽命。反之，則結(jié)構(gòu)為“不可靠”或“失效”。 第三章 按近似概率理論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 ◆ 破損階段設(shè)計(jì)法 KMM u? 整個(gè)截面達(dá)到極限承載力才認(rèn)為失效，考慮了材料塑性和強(qiáng)度的充分發(fā)揮，極限荷載可以直接由試驗(yàn)驗(yàn)證，構(gòu)件的總安全度較為明確。 失效概率越小，表示結(jié)構(gòu)可靠性越大。 Rk的具體表達(dá)形式是本課程的主要內(nèi)容。 3)現(xiàn)澆板的寬度一般較大 ， 設(shè)計(jì)時(shí)可取單位寬度(b=1000mm)進(jìn)行計(jì)算 。 這里 ， h是截面高度 ， 下面將講到對(duì)正截面受彎承載力起作用的是 h0， 而不是 h，所以稱(chēng) h0為截面的有效高度 ， 稱(chēng) bh0為截面的有效面積 ， b是截面寬度 。 在彎矩增加到 Mcr時(shí)，受拉區(qū)邊緣纖維的應(yīng)變值即將到達(dá)混凝土受彎時(shí)的極限拉應(yīng)變實(shí)驗(yàn)值 εtu0，截面遂處于即將開(kāi)裂狀態(tài)，稱(chēng)為第 I階段末，用 Ia表示。 ?屈服階段（ Ⅲ 階段）： 鋼筋開(kāi)始屈服至截面破壞的 破壞階段 縱向受力鋼筋屈服后，正截面就進(jìn)入第 Ⅲ 階段工作。 2） 第 Ⅱ 階段：彎矩由 Mcr增至鋼筋屈服時(shí)的彎矩 My， 該階段結(jié)束的標(biāo)志是鋼筋應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度 ,該階段混凝土帶裂縫工作 ， 第 Ⅱ 階段末是混凝土構(gòu)件裂縫寬度驗(yàn)算和變形驗(yàn)算的依據(jù) 。 ◆ 《 規(guī)范 》 應(yīng)力 —應(yīng)變關(guān)系 上升段： ])1(1[0nccc f ee? ???0ee ?水平段： cc f?? ueee ??0,50,5,12 ( 5 0 )600 . 0 0 2 0 . 5 ( 5 0 ) 1 00 . 0 0 3 3 ( 5 0 ) 1 0c u kc u ku c u knfffee??? ? ?? ? ? ?? ? ? ?《規(guī)范》混凝土應(yīng)力 應(yīng)變曲線參數(shù) f cu ,k ≤ C 5 0 C 6 0 C 7 0 C 8 0 n 2 1 .8 3 1 .6 7 1 .5 e 0 0 .0 0 2 0 .0 0 2 0 5 0 .0 0 2 1 0 .0 0 2 1 5 e u 0 .0 0 3 3 0 .0 0 3 2 0 .0 0 3 1 0 .0 0 3 0 10203040506070C80C60C40C20?e(2)適筋梁與超筋梁的界限及界限配筋率 適筋梁與超筋梁的界限為“平衡配筋梁”，即在受拉縱筋屈服的同時(shí)，混凝土受壓邊緣纖維也達(dá)到其極限壓應(yīng)變值 ，截面破壞。 我國(guó) 《 混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范 》 規(guī)定： (1)受彎構(gòu)件 、 偏心受拉 、 軸心受拉構(gòu)件 ， 其一側(cè)縱向受拉鋼筋的配筋率不應(yīng)小于 0． 2％ 和 45ft/fy中的較大值； (2)臥置于地基上的混凝土板 ， 板的受拉鋼筋的最小配筋率可適當(dāng)降低 ， 但不應(yīng)小于 ％ 。 0hx?? c1 yff??? ?0bh