【文章內(nèi)容簡介】 求鋼筋有足夠的強度和適宜的強屈比 (極限強度與屈服強度的比值 )。 例如 ， 對抗震等級為一、 二級的框架結構 ， 其縱向受力鋼筋的實際強屈比不應小于 。 2） 塑性 ：要求鋼筋應有足夠的變形能力 。 3） 可焊性 ：要求鋼筋焊接后不產(chǎn)生裂縫和過大的變形 ， 焊接接頭性能良好 。 4） 與混凝土的粘結力 ：要求鋼筋與混凝土之間有足夠的粘結力 ， 以保證兩者共同工作 。 混凝土結構對鋼筋性能的要求 鋼筋的物理力學性能 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 混凝土與鋼筋的粘結 混凝土與鋼筋的粘結 粘結的意義 粘結和錨固是鋼筋和混凝土形成整體、共同工作的基礎 鋼筋與混凝土之間粘結應力示意圖 （ a）錨固粘結應力 （ b）裂縫間的局部粘結應力 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 混凝土與鋼筋的粘結 混凝土與鋼筋的粘結 粘結力的形成 ◆ 光圓鋼筋與變形鋼筋具有不同的粘結機理，其粘結作用主要由三部分組成： （１）鋼筋與混凝土接觸面上的化學吸附作用力（膠結力）。一般很小，僅在受力階段的局部無滑移區(qū)域起作用，當接觸面發(fā)生相對滑移時，該力即消失。 （２）混凝土收縮握裹鋼筋而產(chǎn)生的摩阻力。 （３）鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間產(chǎn)生的機械咬合作用力（咬合力）。對于光圓鋼筋，這種咬合力來自于表面的粗糙不平。 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 混凝土與鋼筋的粘結 混凝土與鋼筋的粘結 ◆ 變形鋼筋與混凝土之間的機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。 變形鋼筋和混凝土的機械咬合作用 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 混凝土與鋼筋的粘結 混凝土與鋼筋的粘結 粘結強度 ◆ 測試 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 混凝土與鋼筋的粘結 混凝土與鋼筋的粘結 ◆ 計算公式 dlN?? ?式中 N—鋼筋的拉力；ｄ —鋼筋的直徑； ｌ —粘結的長度。 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 混凝土與鋼筋的粘結 混凝土與鋼筋的粘結 ◆ 不同強度混凝土的粘結應力和相對滑移的關系 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 混凝土與鋼筋的粘結 混凝土與鋼筋的粘結 影響粘結的因素 影響鋼筋與混凝土粘結強度的因素很多，主要有混凝土強度 、 保護層厚度 及 鋼筋凈間距 、 橫向配筋 及 側向壓應力 ，以及 澆筑混凝土時鋼筋的位置等。 Ａ .光圓鋼筋及變形鋼筋的粘結強度都隨混凝土強度等級的提高而提高，但不與立方體強度成正比。 Ｂ .變形鋼筋能夠提高粘結強度。 Ｃ .鋼筋間的凈距對粘結強度也有重要影響。 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 混凝土與鋼筋的粘結 混凝土與鋼筋的粘結 影響粘結的因素 Ｄ .橫向鋼筋可以限制混凝土內(nèi)部裂縫的發(fā)展，提高粘結強度。 Ｅ .在直接支撐的支座處，橫向壓應力約束了混凝土的橫向變形，可以提高粘結強度。 Ｆ .澆筑混凝土時鋼筋所處的位置也會影響粘結強度。 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 混凝土與鋼筋的粘結 混凝土與鋼筋的粘結 鋼筋的錨固與搭接 ◆保證粘結的構造措施 (1)對不同等級的混凝土和鋼筋，要保證最小搭接長度和錨固長度； (2)為了保證混凝土與鋼筋之間有足夠的粘結，必須滿足鋼筋最小間距和混凝土保護層最小厚度的要求； (3)在鋼筋的搭接接頭內(nèi)應加密箍筋； (4)為了保證足夠的粘結在鋼筋端部應設置彎鉤； (5)對大深度混凝土構件應分層澆筑或二次澆搗； (6)一般除重銹鋼筋外，可不必除銹。 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 混凝土與鋼筋的粘結 混凝土與鋼筋的粘結 ◆ 鋼筋的搭接 鋼筋搭接的原則是：接頭應設置在受力較小處，同一根鋼筋上應盡量少設接頭，機械連接接頭能產(chǎn)生較牢固的連接力，應優(yōu)先采用機械連接。 受拉鋼筋綁扎搭接接頭的搭接長度計算公式： al ll ?? 式中， ζ為受拉鋼筋搭接長度修正系數(shù)，它與同一連接區(qū)內(nèi)搭接鋼筋的截面面積有關，詳見 《 規(guī)范 》 。 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 混凝土與鋼筋的粘結 混凝土與鋼筋的粘結 ◆ 基本錨固長度 鋼筋的基本錨固長度取決于鋼筋的強度及混凝土抗拉強度，并與鋼筋的外形有關。 《 規(guī)范 》 規(guī)定縱向受拉鋼筋的錨固長度作為鋼筋的基本錨固長度，其計算公式為： dfflty??? 第三章 按近似概率理論 極限狀態(tài)設計法 第三章 按近似概率理論的極限狀態(tài)設計法 極限狀態(tài) 167。 極限狀態(tài) 結構上的作用 ◎ 直接作用 ：荷載 ◎ 間接作用 ：混凝土的收縮 、 溫度變化 、 基礎的差異沉降 、地震等 作用在結構上并使結構產(chǎn)生內(nèi)力 （ 如彎矩 、 剪力 、 軸向力 、扭矩等 ） 、 變形 、 裂縫等作用稱為作用效應或荷載效應 。 第三章 按近似概率理論的極限狀態(tài)設計法 極限狀態(tài) 167。 極限狀態(tài) ◎ 荷載的分類 按作用時間的長短和性質 ， 荷載分為三類： 在結構設計使用年限內(nèi) ， 其值不隨時間而變化 ，或其變化與平均值相比可以忽略不計 ， 或其變化是單調(diào)的并能趨于限值的荷載 。 在結構設計基準期內(nèi)其值隨時間而變化 ， 其變化與平均值不可忽略的荷載 。 在結構設計基準期內(nèi)不一定出現(xiàn) ， 但一旦出現(xiàn)其值很大且作用時間很短的荷載 。 第三章 按近似概率理論的極限狀態(tài)設計法 極限狀態(tài) 167。 極限狀態(tài) ◎ 荷載的標準值 將荷載視為隨機變量 ， 采用數(shù)理統(tǒng)計的方法加以處理而得到的具有一定概率的最大荷載值 ； ， 在缺少大量統(tǒng)計材料的條件下 ，可近似按隨機變量來考慮； 第三章 按近似概率理論的極限狀態(tài)設計法 極限狀態(tài) 167。 極限狀態(tài) 結構的功能要求 1. 結構的安全等級 安全等級 破壞后的影響程度 建筑物的類型 一級 很嚴重 重要的建筑物 二級 嚴重 一般的建筑物 三級 不嚴重 次要的建筑物 第三章 按近似概率理論的極限狀態(tài)設計法 極限狀態(tài) 167。 極限狀態(tài) 2. 結構的設計使用年限 結構的設計使用年限是指設計規(guī)定的結構或結構構件不需要進行大修即可按達到其預定功能的使用時期 。 設計年限可按 《 建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準 》 確定 ， 也可經(jīng)過主管部門的批準按業(yè)主的要求確定 。 一般建筑結構的設計使用年限為 50年 。 注意： 區(qū)別建筑物的設計使用年限與建筑物的使用壽命 。 第三章 按近似概率理論的極限狀態(tài)設計法 極限狀態(tài) 3. 結構的功能 ◆ 安全性 ◎ 如 （ M≤Mu） ◎ 結構在預定的使用期間內(nèi) （ 一般為 50年 ） ， 應能承受在正常施工 、 正常使用情況下可能出現(xiàn)的各種荷載 、 外加變形（ 如超靜定結構的支座不均勻沉降 ） 、 約束變形 （ 如溫度和收縮變形受到約束時 ） 等的作用 。 ◎ 在偶然事件 （ 如地震 、 爆炸 ） 發(fā)生時和發(fā)生后 ， 結構應能保持整體穩(wěn)定性 ， 不應發(fā)生倒塌或連續(xù)破壞而造成生命財產(chǎn)的嚴重損失 。 第三章 按近似概率理論的極限狀態(tài)設計法 極限狀態(tài) ◆ 適用性 ◎ 如 （ f ≤[ f ]） ◎ 結構在正常使用期間 ， 具有良好的工作性能 。 如不發(fā)生影響正常使用的過大的變形 （ 撓度 、 側移 ） 、 振動 （ 頻率 、 振幅 ） ， 或產(chǎn)生讓使用者感到不安的過大的裂縫寬度 。 ◆ 耐久性 ◎ 如（ wmax≤[ wmax]） ◎ 結構在正常使用和正常維護條件下，應具有足夠的耐久性。即在各種因素的影響下（ 混凝土碳化、鋼筋銹蝕 ）， 結構的承載力和剛度 不應隨時間有過大的降低，而導致結構在其預定使用期間內(nèi)喪失安全性和適用性，降低使用壽命。 第三章 按近似概率理論的極限狀態(tài)設計法 極限狀態(tài) ◆ 結構的可靠性 ■ 可靠性 ——安全性 、 適用性和耐久性的總稱 ■ 就是指結構在規(guī)定的使用期限內(nèi) （ 設計工作壽命 =50年 ） ，在規(guī)定的條件下 （ 正常設計 、 正常施工 、 正常使用和維護 ） ，完成預定結構功能的能力 。 ■ 結構可靠性越高 ， 建設造價投資越大 。 ■ 如何在結構可靠與經(jīng)濟之間取得均衡 ， 就是設計方法要解決的問題 。 第三章 按近似概率理論的極限狀態(tài)設計法 極限狀態(tài) ■ 顯然這種可靠與經(jīng)濟的均衡受到多方面的影響 ， 如國家經(jīng)濟實力 、 設計工作壽命 、 維護和修復等 。 ■ 規(guī)范規(guī)定的設計方法 ， 是這種均衡的最低限度 ， 也是國家法律 。 ■ 設計人員可以根據(jù)具體工程的重要程度 、 使用環(huán)境和情況 ， 以及業(yè)主的要求 ， 提高設計水準 ， 增加結構的可靠度 。 ■ 經(jīng)濟的概念不僅包括第一次建設費用 ， 還應考慮維修 ， 損失及修復的費用 第三章 按近似概率理論的極限狀態(tài)設計法 極限狀態(tài) 結構功能的極限狀態(tài) ◆ 結構能夠滿足功能要求而良好地工作，則稱結構是“可靠”的或“有效”的。反之，則結構為“不可靠”或“失效”。 ◆ 區(qū)分結構“ 可靠 ”與“ 失效 ”的臨界工作狀態(tài)稱為 “ 極限狀態(tài) ” 表 4 . 1 鋼筋混凝土簡支梁的可靠、失效和極限狀態(tài)概念結構的功能 可靠 極限狀態(tài) 失效安全性 受彎承載力 M MuM = MuM Mu適用性 撓度變形 f [ f ] f = [ f ] f [ 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)設計法 承載力能力極限狀態(tài) 超過該極限狀態(tài) ， 結構就不能滿足預定的安全性功能要求 ◆ 結構或構件達到最大承載力 （ 包括疲勞 ） ◆ 結構整體或其中一部分作為剛體失去平衡 （ 如傾覆 、 滑移 ） ◆ 結構塑性變形過大而不適于繼續(xù)使用 ◆ 結構形成幾何可變體系 （ 超靜定結構中出現(xiàn)足夠多塑性鉸 ） ◆ 結構或構件喪失穩(wěn)定 （ 如細長受壓構件的壓曲失穩(wěn) ） 極限狀態(tài) 第三章 按近似概率理論的極限狀態(tài)設計法 極限狀態(tài) 正常使用極限狀態(tài) 超過該極限狀態(tài) ， 結構就不能滿足預定的適用性和耐久性的功能要求 。 ◆ 過大的變形 、 側移 （ 影響非結構構件 、 不安全感 、 不能正常使用 （ 吊車 ） 等 ） ； ◆ 過大的裂縫 （ 鋼筋銹蝕 、 不安全感 、 漏水等 ） ； ◆ 過大的振動 （ 不舒適 ） ； ◆ 其他正常使用要求 。 第三章 按近似概率理論的極限狀態(tài)設計法 極限狀態(tài) 極限狀態(tài) 方程 S R 可靠 S—— 荷載效應 結構上的各種作用（如荷載、不均勻沉降、溫度變形、收縮變形、地震等）產(chǎn)生的效應總和（ 如彎矩 M、軸力 N、剪力V、扭矩 T、撓度 f、裂縫寬度 w 等） S = S(Q) R——結構抗力 結構抵抗作用效應的能力，如受彎承載力 Mu、受剪承載力 Vu、容許撓度 [f]、容許裂縫寬度 [w] R = R(fc, fy, A, h0, As, …) S = R 極限狀態(tài) S R 失效 結構力學的主要內(nèi)容 本課程的主要內(nèi)容 第三章 按近似概率理論的極限狀態(tài)設計法 極限狀態(tài) 結構的極限狀態(tài)可用下面的極限狀態(tài)函數(shù)表示： Z=RS 對應的： Z=RS0 時 ， 結構處于可靠狀態(tài)； Z=RS=0時 ， 結構達到極限狀態(tài)； Z=RS0時 ， 結構處于失效 （ 破壞 ） 狀態(tài) 。 在結構設計中 ， 不僅僅只考慮結構的承載能力 ， 有時還要考慮結構的適用性和耐久性 ， 則極限狀態(tài)方程可推廣為： ),(21 nxxxgZ ??第三章 按近似概率理論的極限狀態(tài)設計法 按近似概率的極限狀態(tài)設計法 ? 由于結構抗力和荷載效應的隨機性，安全可靠應該屬于概率的范疇，應當用結構完成其預定功能的可能性（概率）的大小來衡量，而不是一個定值來衡量。 ? 材料強度 fy 和 fc 的離散 ? 截面尺寸 h0和 b 的施工誤差 ? 應力 應變關系參數(shù) k1 和 k2 uMM ?不一定安全（可靠） 第三章