2019一級(jí)結(jié)構(gòu)工程師《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)》講義：第一章第一節(jié)
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1.1 混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念
1.1.1 混凝土結(jié)構(gòu)的定義和分類
1.定義:以混凝土為主制作的結(jié)構(gòu)統(tǒng)稱為混凝土結(jié)
1. 定義:以混凝土為主制成的結(jié)構(gòu)稱為混凝土結(jié)構(gòu)。
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)。
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(guò)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(wú)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)。
1.1.2 配筋的作用與要求
1. 試驗(yàn)介紹
圖1-1
圖1-1 (a )，(b)分別表示素混凝土簡(jiǎn)支梁和鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁的破壞和受力情況。
圖1-1 (a)所示的素混凝土梁在外加集中力和梁的自身重力作用下，梁截面的上部受壓，下部受拉。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(kāi)裂，梁就突然斷裂，破壞前變形很小，沒(méi)有預(yù)兆，屬于脆性破壞類型。
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(jiàn)圖1-1 (b)。
鋼筋主要承受梁中和軸以下受拉區(qū)的拉力，混凝土主要承受中和軸以上受壓區(qū)的壓力。由于鋼筋的抗拉能力和混凝土的抗壓能力都很大，即使受拉區(qū)的混凝土開(kāi)裂后梁還能繼續(xù)承受相當(dāng)大的荷載，直到受拉鋼筋達(dá)到屈服強(qiáng)度，此后荷載還可略有增加，當(dāng)受壓區(qū)混凝土被壓碎，梁才破壞。破壞前，變形較大，有明顯預(yù)兆，屬于延性破壞類型。
可見(jiàn)，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。
(3) 鋼筋混凝土受壓柱
如圖1-1 (C)所示，在軸心受壓的柱子中通常也配置抗壓強(qiáng)度較高的鋼筋協(xié)助混凝土承受壓力，以提高柱子的承載能力和變形能力。由于鋼筋的抗壓強(qiáng)度比混凝土的高，所以柱子的截面尺寸可以小些。另外，配置了鋼筋還能改善受壓構(gòu)件破壞時(shí)的脆性，并可以承受偶然因素產(chǎn)生的拉力。
2、 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。
(2) 鋼筋和混凝土兩種材料的溫度線脹系數(shù)相近
鋼筋: 1.2 ×10-5/℃
混凝土: 1.0～1.5×10-5/℃
當(dāng)溫度變化時(shí)，鋼筋與混凝土之間不會(huì)產(chǎn)生由溫度引起的較大的相對(duì)變形造成的粘結(jié)破壞。
(3) 防銹
混凝土包裹鋼筋，防止鋼筋銹蝕，耐久性好。
3、在設(shè)計(jì)和施工中，鋼筋的端部要留有一定的錨固長(zhǎng)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(jì)算和構(gòu)造要求確定。
1.1.3 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。另外，還可有效利用礦渣、粉煤灰等工業(yè)廢料。
(2) 合理用材：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)合理地發(fā)揮了鋼筋和混凝土兩種材料的性能，與鋼結(jié)構(gòu)相比，可以降低造價(jià)。
(3) 耐久性：密實(shí)的混凝土有較高的強(qiáng)度，同時(shí)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。
(4) 耐火性：混凝土包裹在鋼筋外面，火災(zāi)時(shí)鋼筋不會(huì)很快達(dá)到軟化溫度而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體破壞。與裸露的木結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)相比耐火性要好。
(5) 可模性：根據(jù)需要，可以較容易地澆筑成各種形狀和尺寸的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
(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(dòng)和爆炸沖擊波。
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(duì)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(lái)困難。
(2) 抗裂性較差: 受拉和受彎等構(gòu)件在正常使用時(shí)往往帶裂縫工作，對(duì)一些不允許出現(xiàn)裂縫或?qū)α芽p寬度有嚴(yán)格限制的結(jié)構(gòu)，要滿足這些要求就需要提高工程造價(jià)。
(3) 隔熱隔聲性能也較差。
針對(duì)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。
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