【正文】 滑移）。 （棱柱體強(qiáng)度 ) fc 承壓板 試件 標(biāo)準(zhǔn)試件 ： 150 150 300 非標(biāo)準(zhǔn)試件 ： 100 100 300 換算系數(shù) 200 200 400 換算系數(shù) ?考慮到承壓板對(duì)試件的約束， fcu0＞ fc0 ，且大致呈線性關(guān)系 ?考慮到構(gòu)件和試件的區(qū)別，取修正系數(shù) fck= fcu,k 2c1c??棱柱體與立方體強(qiáng)度的比值，C50及以下取 ， C80取，其余內(nèi)插 考慮混凝土脆性的折減系數(shù) C40及以下取 1， C80取，其余內(nèi)插 ft （直接受拉試驗(yàn)、彎折試驗(yàn)、 劈裂試驗(yàn) ） 100 100 150 150 500 ? ftk = ( ) 2c??? 試驗(yàn)結(jié)果 ： ft0 ＜＜ fcu0， 且不成線性關(guān)系 混凝土的徐變和收縮 徐變 凝膠體粘性流動(dòng) 內(nèi)部微裂縫開展 ?c，線性徐變 ?c，非線性徐變 ?e’ ?e’’ ?cr’ 0 5 10 15 20 25 30 35 ( 103) (月 ) ?cr ?e P 徐變概念 混凝土在荷載長(zhǎng)期作用下產(chǎn)生隨時(shí)間而增長(zhǎng)的變形 徐變成因 徐變規(guī)律 前期增長(zhǎng)快 6個(gè)月完成 70~80% 以后徐變逐漸緩慢 2~3年后趨于穩(wěn)定 ? 應(yīng)力： ?c fc，徐變變形與應(yīng)力成正比 線性徐變 fc ?c fc，非線性徐變 ?c fc，徐變不穩(wěn)定，造成混凝土脆性破壞 ? 加荷時(shí)混凝土的齡期越早，徐變?cè)酱? ? 水泥用量越多，水灰比越高，徐變?cè)酱? ? 骨料越硬，徐變?cè)叫? 影響徐變的因素 徐變 ?s?， ?c? 徐變 徐變對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的影響 ? 增大構(gòu)件變形 24倍 ? 產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失 ? 在高應(yīng)力下導(dǎo)致構(gòu)件破壞 ? 有利于構(gòu)件產(chǎn)生內(nèi)力重分布 ? 減小支座不均勻沉降的內(nèi)力 ? 減小大體積混凝土內(nèi)的溫度應(yīng)力 ? 減少收縮裂縫 ? 水泥等級(jí)越高，收縮越大 ? 水泥用量越多，水灰比越大，收縮越大 ? 骨料越硬，收縮越小 ? 養(yǎng)護(hù)條件、制作方法、使用環(huán)境、體表比等 空氣中結(jié)硬過程中混凝土體積縮小的性質(zhì) 收縮概念 影響收縮的因素 收縮對(duì)結(jié)構(gòu)的影響 鋼筋受壓， 混凝土受拉 ? 產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失 ? 不利于構(gòu)件的內(nèi)力重分布 ? 產(chǎn)生收縮應(yīng)力和裂縫 鋼筋和混凝土間的粘結(jié) 粘結(jié)應(yīng)力 鋼筋與混凝土界面沿縱向的剪應(yīng)力 τb 由平衡條件得 xSAdd ssb?? ?? 存在鋼筋應(yīng)力變化的區(qū)段，就有粘結(jié)應(yīng)力 ? 由于存在粘結(jié)應(yīng)力，鋼筋應(yīng)力才會(huì)在長(zhǎng)度向變化 粘結(jié)強(qiáng)度 鋼筋單位表面積上能承擔(dān)的 最大縱向剪應(yīng)力 ? 混凝土中的水泥膠體與鋼筋表面的 膠結(jié)力 （鋼筋和混凝土相對(duì)滑動(dòng)后消失） 。 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于 C40，且不應(yīng)低于 C30。 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于 C20；當(dāng)采用 400級(jí)及以上的鋼筋時(shí)，不應(yīng)低于 C25。 14個(gè)等級(jí) C15~C80， 級(jí)差 5N/mm2。 （規(guī)范新規(guī)定） （ 4）冷彎性能好 按規(guī)定的直徑 D,規(guī)定的彎心角 α對(duì)試件彎曲 ,合格的標(biāo)準(zhǔn) 是不出現(xiàn)裂紋或斷裂。 要求 fst / fy （強(qiáng)屈比） ≥，或 fy / fst（屈強(qiáng)比） ≤ （ 3）伸長(zhǎng)率大 （最大力下總伸長(zhǎng)率 ） 反映鋼筋受拉時(shí)的塑性性質(zhì)。 （ 2）極限抗拉強(qiáng)度 fst (fpt )高 當(dāng)接近此強(qiáng)度時(shí)，產(chǎn)生較大的塑性變形。） 對(duì)特定鋼號(hào)的鋼筋進(jìn)行 淬火 和 回火 處理 不降低強(qiáng)度的前提下，消除由淬火產(chǎn)生的內(nèi)力，改善塑性和韌性 強(qiáng)度提高 塑性降低 對(duì)鋼筋質(zhì)量的要求 （ 1）屈服強(qiáng)度 fy (fpy )高 是鋼筋最關(guān)鍵的質(zhì)量指標(biāo)。 鋼筋的力學(xué)性能 （有明顯屈服點(diǎn)） 的應(yīng)力應(yīng)變曲線 （ 熱軋鋼筋，單調(diào)拉伸試驗(yàn) ） 四個(gè)階段： 彈性階段 — oa 段 a180。 RRB400（ Ⅲ 級(jí)鋼） ?細(xì)晶粒帶肋鋼筋 : 采用控溫軋制工藝而成。 筒體結(jié)構(gòu) 混合結(jié)構(gòu) 薄殼結(jié)構(gòu) RC框架結(jié)構(gòu)＋開孔索穹頂 張 拉 式 膜 結(jié) 構(gòu) 鋼筋混凝土支承結(jié)構(gòu) “鳥巢”結(jié)構(gòu) 完整框架 結(jié)構(gòu)主框架 國際金融中心 88層 , 415m 臺(tái)北 101 101層 , 508m 金茂大廈 88層 , 421m 重慶市萬縣長(zhǎng)江大橋 施工中的鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu) 施工中的鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)方法 允許應(yīng)力設(shè)計(jì)法 破壞階段設(shè)計(jì)法 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 半經(jīng)驗(yàn)半概率法 近似概率法 全概率法 生命全過程設(shè)計(jì)法 材料力學(xué)的方法 按經(jīng)驗(yàn)法確定安全系數(shù) 結(jié)構(gòu)基本理論 如何設(shè)計(jì)一個(gè)新結(jié)構(gòu) ?荷載的確定方法 ?結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析：線性和非線性 ?構(gòu)件的承載力計(jì)算、設(shè)計(jì)方法和構(gòu)造措施 未來的方向：計(jì)算機(jī)的應(yīng)用與發(fā)展，結(jié)構(gòu)整體空間作用分析方法的完善與應(yīng)用 第二節(jié) 鋼筋混凝土材料的力學(xué)性能 用于普通鋼筋混凝土的鋼筋 一、鋼筋的基本性能 ?熱軋鋼筋 : 低碳鋼、低合金鋼在高溫狀態(tài)下軋制而成 。 ? 臺(tái)北 101， 101層 ， 508m, 鋼結(jié)構(gòu)； ? 馬來西亞吉隆坡石油大廈 ， 88層 ， 452m， 鋼 混凝土結(jié)構(gòu)； ? 上海金茂大廈 ， 88層 ， 421m， 鋼 混凝土結(jié)構(gòu)； ? 香港國際金融中心 ， 88層 ， 415m， 混合結(jié)構(gòu)； ? 美國亞特蘭大奧運(yùn)會(huì)主體育館 240m 193m， 張拉整體結(jié)構(gòu)； ? 橋梁跨度也越來越大 。 ?預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 在混凝土的受拉區(qū)施加預(yù)應(yīng)力 ， 以提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂度 ，減輕構(gòu)件的自重 。 ?高性能混凝土 （ HPC， High Performance Concrete) HPC是采用現(xiàn)代先進(jìn)的混凝土技術(shù)制作的 ， 是以耐久性作為混凝土設(shè)計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo) ， 同時(shí)結(jié)合不同建筑的具體要求 ， 具有高強(qiáng)度 、 高韌性 、 高抗?jié)B性 、 易施工和經(jīng)濟(jì)性等 。 ?強(qiáng)度不斷提高 美國 60年代混凝土抗壓強(qiáng)度平均值： 28N/mm2， 70年代 ： 42N/mm2， 如今隨需要可達(dá)： 40N/mm2~100N/mm2，試驗(yàn)室中： 266N/mm2， 但高強(qiáng)混凝土的抗拉強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度之比僅為 6%， 脆性顯著 ， 塑性明顯下降 。 P P 鋼筋（加筋） + 混凝土 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（構(gòu)件） 拉壓性能均好 抗壓性能好 利用混凝土抗壓，鋼筋受拉（亦可受壓） 各盡其能，相得益彰 復(fù)合材料（材料學(xué)） 混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展及應(yīng)用概況 1. 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的誕生 ?1824年，英國人 J. Aspdin 發(fā)明了波特蘭水泥，有了混凝土； ?1849年，法國人 Joseph Louis Lambot 用水泥砂漿涂在鋼絲網(wǎng)的兩面做成小船 最早的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)； ?1861年，法國花匠 J. Monier 用鋼絲作為配筋制作了花盆并申請(qǐng)了專利，后又申請(qǐng)了鋼筋混凝土板、管道、拱橋等專利 盡管他不懂鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力原理，甚至將鋼筋配置在板的中部，他仍被認(rèn)為是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)明者； ?1884年，德國人 Wayss, Bauschingger和 Koenen等提出了鋼筋應(yīng)配置在構(gòu)件中受拉力的部位和鋼筋混凝土板的計(jì)算理論。 問題思考 2： 為什么要將鋼筋配置在混凝土結(jié)構(gòu)中 ？ 素混凝土梁 破壞特征： ? 一裂即斷，脆性， 破壞無預(yù)兆； ? Fmax≈8kN 破壞特征： ? 裂不等于壞， 破壞有預(yù)兆； ? Fmax≈36kN 鋼筋混凝土梁 P P P P 素混凝土梁承載力小，破壞突然 鋼筋混凝土梁承載力大，變形性能好，破壞有預(yù)兆 由此可見，素混凝土結(jié)構(gòu)中加入少量鋼筋以后： ? 承載力有很大提高； ? 受力性能和破壞特征有明顯改善。 ③ 施工的周期較長(zhǎng) ， 受天氣的影響較大 ， 需要較多的腳手架 、 模板 。 盡管裂縫的存在并不一定意味著結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞 ， 但是它影響結(jié)構(gòu)的耐久性和美觀 。 ② 抗裂性較差 。 鋼筋混凝土的重度約為 25kN/m3，比砌體和木材的重度都大 。 ⑤ 現(xiàn)澆式或裝配整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的 整體性好 ， 剛度大 ,對(duì)抗震 ,抗爆有利 。 ④ 可模性好 。 當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí) 。 ③ 耐久 、 耐火 。 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的承載力較高 。 砂和石料一般可以由建筑工地附近供應(yīng) 。 與其他結(jié)構(gòu)相比還具有下列優(yōu)點(diǎn)： ① 就地取材 。 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) 合理用材 就地取材 耐久性好 耐火性好 可模性好 整體性好 側(cè)移剛度大 自重大 混凝土： 24~25 kN/m3 粘土磚 : 18~19kN/m3 杉 木： 4 kN/m3 抗裂性差 施工易受季節(jié)性影響 隔熱隔聲性能較差 缺點(diǎn) ? 優(yōu)點(diǎn)多，缺點(diǎn)少；缺點(diǎn)可克服。第三章 結(jié)構(gòu)與構(gòu)件設(shè)計(jì) 第一節(jié) 概述 混凝土結(jié)構(gòu)的基本概念 按組成材料分 ?混凝土結(jié)構(gòu)： ?①素混凝土結(jié)構(gòu) （ plain concrete structure） （如設(shè)備基礎(chǔ)、混凝土擋土墻等） ? ②鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) （ reinforced concrete structure） （如一般鋼筋混凝土板、梁、柱、剪力墻、基礎(chǔ)等） ?③預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu) （ prestressed concrete structure ） （如預(yù)應(yīng)力板、梁、柱等） ? ④纖維混凝土結(jié)構(gòu) （ fiber concrete structure ） 素 砼結(jié)構(gòu) 鋼筋 砼結(jié)構(gòu) 勁 性 砼結(jié)構(gòu) 預(yù) 應(yīng) 力 砼結(jié)構(gòu) 鋼 管 砼結(jié)構(gòu) 問題思考 1： 鋼筋和混凝土為什么能共同工作？ ?混凝土和鋼筋之間有良好的工作性能，鋼筋端部形成彎鉤或采用變形鋼筋兩者可靠地結(jié)合在一起，可共同受力，共同變形 ； ?兩