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1、混凝土结构学习指导辅导资料一第一章至第三章辅导 第一章 绪论 一混凝土结构的定义与分类 混凝土结构是以混凝土为主要材料的结构。分钢筋混凝土结构、预应 力混凝土结构和素混凝土结构。其中钢筋混凝土结构是工程中使用最广泛 的形式。 二混凝土结构配筋的作用与要求 混凝土结构是以混凝土为主要材料的结构。钢筋和混凝土是两种不同 性质的材料，而钢筋和混凝土能够协同工作，是因为：（1）混凝土硬化 后与钢筋之间有良好的黏结力，从而可靠地结合在一起，共同变形，共同 受力。 （2）钢筋和混凝土两种材料的温度线膨胀系数十分接近，当温度变 化时，钢筋和混凝土之间不会产生由温度引起的较大的相对变形造成的粘 结破坏。 在设
2、计和施工中，为了使钢筋和混凝土可靠地粘结在一起，钢筋的 端部要留有一定的锚固长度做成弯钩，以保证可靠地锚固，防止钢筋受力 后被拔出或产生较大的滑移。 三学习本课程要注意的问题 本课程的实践性强，因此，学习中要特别重视加强实践。另外，国家 各部（委）颁布的一系列具有技术法规性质的设计规范和规程是必须遵守 的准则。学习时正确地运用这些设计规范和规程。与本课程有关的主要设 计规范和设计规程有混凝土结构设计规范 ）GB50010-2002） 、2001 年 颁布的建筑结构可靠度设计统一标准 （GB50068-2001） 、 建筑结构荷 载规范 （GB50009-2001） 、 建筑抗震设计规范 （50
3、011-2001） 、2002 年 颁布的高层建筑混凝土结构技术规程 （JGJ3-2002）等。 第二章混凝土结构材料的物理力学性能 一混凝土的物理力学性能 1混凝土的抗压强度 我国以立方体强度值作为在给定的统一试验方法下衡量混凝土强度的 基本指标。同时，立方体抗压强度也是评价混凝土强度等级的标准。我国 国家标准规定以边长为 150mm 的立方体为标准试件，标准立方体试件在 200C+30C 的温度和相对湿度 90%以上的潮湿空气中养护 28 天，按照标准 试验方法侧得的抗压强度作为混凝土的抗压强度。 混凝土结构设计规范规定混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定，用符号fcu,k表示。混凝
4、土的强度等级有 C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、 C75 和 C80，共 14 个等级。例如：C30 表示立方体抗压强度标准值为 30N/mm2的混凝土强度等级。 2影响混凝土强度的因素有：试验方法、加载速度以及成型后的龄 期。 3混凝土的轴心抗压强度 混凝土的轴心抗压强度是采用棱柱体试件测得的抗压强度。由于棱 柱体试件的高度越大，试验机压力板与试件之间摩擦力对试件高度中部的 横向变形的约束影响越小，所以，棱柱体试件的抗压强度都比立方体的强 度值小。 4混凝土的变形 混凝土在一次短期加载、荷载长期作用和多次重复荷载作用下会产生 变
5、形，这类变形称为受力变形。由于硬化过程中的收缩以及温度和湿度变 化也会变形，这类变形称为体积变形。 （1）混凝土受压时的应力应变性能 混凝土应力应变曲线的形状和特征是混凝土内部结构发生变化的力 学标志。随着混凝土强度的提高，尽管上升段和峰值应变的变化不很显著， 但是下降段的形状有较大的差异，混凝土强度越高，下降段的坡度越陡， 即应力下降相同幅度时变形越小延性越差。 （2）混凝土在三向受压状态下的变形特点 混凝土在三向受压状态下，混凝土试件横向受到约束时，可以提高其 抗压强度，也可以提高其延性。工程上可以提高设置密排螺旋筋或箍筋来 约束混凝土，改善钢筋混凝土结构的抗震性能。 （3）混凝土的变形模
6、量 混凝土的变形模量有三种表示方法： 混凝土的弹性模量；混凝土的变形模量；混凝土的切线模量。 （4）混凝土在长期荷载作用下的变形性能 混凝土的徐变：结构或材料承受的荷载或应力不变，而应变或变形随 时间增长的现象称为混凝土的徐变。混凝土的徐变特性主要与时间有关。 混凝土的徐变与混凝土的应力大小有着密切的关系。应力越大徐变也 越大，随着混凝土应力的增加，混凝土的徐变将发生不同情况。 影响混凝土徐变的因素很多：水泥用量；水灰比；骨料性质；制作方 法等等。 徐变对混凝土结构和构件的工作性能有很大的影响。由于混凝土的徐 变，会使构件的变形增加，在钢筋混凝土截面中引起应力重分布；在预应 力混凝土结构中会造
7、成预应力损失。（5）混凝土的收缩 混凝土在空气中凝结硬化时，体积收缩，而在水中凝结硬化时体积膨 胀的现象，为混凝土的收缩。 影响混凝土收缩的因素很多。 二钢筋的物理力学性能 钢筋混凝土结构中使用的钢材按化学成分，可分为碳素钢及普通低合 金钢两大类。根据含碳量的多少，碳素钢又分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。 含碳量越高强度越高，塑性和可焊性会降低。 用于钢筋混凝土结构的普通钢筋使用热轧钢筋；用于预应力混凝土结 构的钢筋可使用消除应力钢丝、螺旋肋钢丝、刻痕钢丝、钢绞线，也可使 用热处理钢筋。 热轧钢筋根据其力学指标分为 HPB235，HRB335，HRB400 和 RRB400。 四钢筋的强度与变形
8、在设计中，对于有明显流幅的钢筋，以屈服点作为钢筋强度限值，对 于没有明显流幅或屈服点的预应力钢丝、钢绞线和热处理钢筋，以残余应 变为 0.2%时的应力作为它的条件屈服强度。 钢筋除了要有足够的强度外，还有塑性变形能力。用伸长率和冷弯 性能两个指标衡量钢筋的塑性。 五钢筋的粘结力的组成 光圆钢筋与混凝土的粘结作用主要由三部分组成： （1）钢筋与混凝土接触面上的化学吸附作用力； （2）混凝土收缩握裹钢筋而产生摩阻力。 （3）钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合作用力。 第三章按近似概率理论的极限状态设计法 一建筑结构应满足的功能要求 建筑结构应满足的功能要求有：安全性；适用性；耐久性。 二结
9、构功能的极限状态 建筑结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计指定的某 一功能要求，这个特定状态称为该功能的极限状态。极限状态可分为两类： 承载力极限状态和正常使用极限状态。1承载力极限状态：结构或构件达到最大承载能力或者达到不适于 继续承载的变形状态，称为承载能力极限状态。当存在以下几种情况之一 时，就认为超过了承载能力极限状态。（1）当结构或构件由于材料强度不够而破坏，结构或构件丧失稳定；（2）结构转变为机动体系时，结构或构件就超过了承载能力极限状态； （3）当结构或构件因疲劳而破坏结构或构件丧失稳定； （4）当结构或构件产生过大的塑性变形而不能继续承载，结构或构 件丧失稳定； 结
10、构或构件超过了承载能力极限状态就不能满足安全性的要求。 2正常使用极限状态：结构或构件达到正常使用或耐久性能中某项 规定限度的状态称为正常使用极限状态。当存在以下情况之一时，则认为 超过了正常使用极限状态，结构或构件就不能保证适用性和耐久性的功能 要求。 结构或构件出现影响正常使用的（1）过大变形；（2）裂缝过宽； （3）局部损坏和振动时，可认为结构或构件超过了正常使用极限状态。 三实用设计表达式 1承载能力极限状态设计表达式 在承载能力极限状态设计表达式里掌握公式中每一个字母的含义和取 值。包括结构构件的重要性系数；各种荷载的分项系数；荷载组合值系数。2正常使用极限状态设计表达式 分三种情况：按荷载的标准组合时，荷载效应组合的设计值的计算； 按荷载的频遇组合时，荷载效应组合的设计值的计算；按荷载的准永久组 合时，荷载效应组合的设计值的计算。三种情况应区分开。
