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1、tA钢筋混凝土结构Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望素混凝土梁试验 Test of Plain Concrete Beam第一章 绪论Pcr = 9.7kN150300fc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2 fts sc= ft2500素混凝土梁受力性能Pu Pcrs sc= ft ft破坏时跨中截面受压边缘的压应力与抗拉强度相近，远未达到破坏时跨中截面受压边缘的压应力与抗拉强度相近，远未达到混凝土的抗压强度，破坏表现为脆性断裂，无明显预兆。混凝土的抗压强度，
2、破坏表现为脆性断裂，无明显预兆。第一章 绪论钢钢 材材(Steel)：抗拉和抗压强度都很高抗拉和抗压强度都很高具有屈服现象，破坏时表现出较好的延性具有屈服现象，破坏时表现出较好的延性 Ductile但细长的钢筋受压时极易压曲，仅能作为受拉构件但细长的钢筋受压时极易压曲，仅能作为受拉构件而纯钢构件的承载力也往往取决于钢材的压曲，材料强度一而纯钢构件的承载力也往往取决于钢材的压曲，材料强度一般得不到充分地发挥。般得不到充分地发挥。Advantage: 将混凝土和钢材这两种材料有机地结合在一起，可以取长补短，充分利用材料的性能。第一章 绪论Pcr = 9.7kNfc=13.4N/mm2ft=1.54
3、N/mm2fy=335N/mm2 fts sc= ft1503002500钢筋混凝土梁Pu 52.5kNs sc= ft ft s ss s sc2f16 fy配置钢筋后，配置钢筋后，RC梁的承载力比素混凝土梁大大提高，钢筋的抗梁的承载力比素混凝土梁大大提高，钢筋的抗拉强度和混凝土的抗压强度均得到充分利用，且破坏过程有明拉强度和混凝土的抗压强度均得到充分利用，且破坏过程有明显预兆。显预兆。Py 50.0kN第一章 绪论 fcPcr = 9.7kNfc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2fy=335N/mm2 fts sc= ft1503002500钢筋混凝土梁Pu 52.5kNs sc
4、= ft ft s ss s sc2f16 fyPy 50.0kN第一章 绪论 fc但从开裂荷载到屈服荷载，在很长的过程带裂缝工作；但从开裂荷载到屈服荷载，在很长的过程带裂缝工作；通常裂缝宽度很小，不致影响正常使用。通常裂缝宽度很小，不致影响正常使用。但裂缝导致梁的刚度显著降低，使得钢筋混凝土梁不能应用但裂缝导致梁的刚度显著降低，使得钢筋混凝土梁不能应用于大跨度结构。如何解决？于大跨度结构。如何解决？钢筋混凝土Reinforced Concrete除在构件的受拉区配筋外，还有许多其他配筋方式可以在构件的受压区配置钢筋协助混凝土承受压力在复杂应力区域（如梁在受剪区段、受扭构件、节点区、剪力墙等）
5、，可以配置箍筋或纵横交错的钢筋当构件受力很大时，可以直接配置钢骨还可以利用箍筋约束混凝土来提高混凝土的抗压强度，甚至直接采用钢管采用纤维（钢纤维、玻璃纤维等）与混凝土一起搅拌形成的纤维混凝土，其抗拉强度可以达到提高因此，两种因此，两种( (或两种以上或两种以上) )材料的有机组合，可充分发材料的有机组合，可充分发挥各自的长处，创造出多种形式的复合材料，适应各挥各自的长处，创造出多种形式的复合材料，适应各种不同受力的要求，取得很好的综合经济效益种不同受力的要求，取得很好的综合经济效益第一章 绪论第一章 绪论钢筋与混凝土共同工作的条件钢筋与混凝土共同工作的条件钢筋（材）和混凝土两种材料的物理力学性
6、能钢筋（材）和混凝土两种材料的物理力学性能(physical mechanics performance)(physical mechanics performance)很不相同，它们很不相同，它们可以结合在一起共同工作，是因为：可以结合在一起共同工作，是因为： 钢筋与混凝土之间存在良好的粘结力钢筋与混凝土之间存在良好的粘结力( (Bond) )，在荷，在荷载作用下，保证两种材料变形协调载作用下，保证两种材料变形协调( (Same Deformation under load) )，共同受力；，共同受力；第一章 绪论粘结力粘结力Bond钢材与混凝土具有基本相同的温度线膨胀系钢材与混凝土具有基本
7、相同的温度线膨胀系数数(Temperature linear expanding index)(Temperature linear expanding index)（钢材为钢材为1.210-5，混凝土为，混凝土为(1.01.5)10-5），），因此当温度变化时，两种材料不会产生过大的因此当温度变化时，两种材料不会产生过大的变形差而导致两者间的粘结力破坏。变形差而导致两者间的粘结力破坏。混凝土结构的优点：混凝土结构的优点： 材材料料利利用用合合理理：钢钢筋筋和和混混凝凝土土的的材材料料强强度度可可以以得得到到充充分分发发挥挥，结结构构承承载载力力与与刚刚度度比比例例合合适适，基基本本无无局局部
8、部稳稳定定问问题题，单单位位应应力力价价格格低低，对对于于一一般般工工程程结结构构，经济指标优于钢结构。经济指标优于钢结构。 可可模模性性好好：混混凝凝土土可可根根据据需需要要浇浇筑筑成成各各种种性性质质和和尺尺寸寸，适适用用于于各各种种形形状状复复杂杂的的结结构构，如如空空间间薄薄壳壳、箱箱形结构等。形结构等。 耐耐久久性性和和耐耐火火性性较较好好，维维护护费费用用低低：钢钢筋筋有有混混凝凝土土的的保保护护层层，不不易易产产生生锈锈蚀蚀，而而混混凝凝土土的的强强度度随随时时间间而而增增长长；混混凝凝土土是是不不良良热热导导体体，30mm厚厚混混凝凝土土保保护护层层可耐火可耐火2小时小时，使钢
9、筋不致因升温过快而丧失强度。，使钢筋不致因升温过快而丧失强度。第一章 绪论 现现浇浇混混凝凝土土结结构构的的整整体体性性好好，且且通通过过合合适适的的配配筋筋，可可获获得得较较好好的的延延性性，适适用用于于抗抗震震、抗抗爆爆结结构构；同时防振性和防辐射性能较好，适用于防护结构。同时防振性和防辐射性能较好，适用于防护结构。 刚度大、阻尼大，有利于结构的变形控制。刚度大、阻尼大，有利于结构的变形控制。 易易于于就就地地取取材材：混混凝凝土土所所用用的的大大量量砂砂、石石，易易于于就就地地取取材材，近近年年来来，已已有有利利用用工工业业废废料料来来制制造造人人工工骨骨料料，或或作作为为水水泥泥的的外
10、外加加成成分分，改改善善混混凝凝土土的的性性能。能。第一章 绪论混凝土结构的缺点：混凝土结构的缺点： 自重大：不适用于大跨、高层结构。自重大：不适用于大跨、高层结构。第一章 绪论轻质、高强和预应力轻质、高强和预应力 抗裂性差：普通抗裂性差：普通RC结构，在正常使用阶段往往带裂缝工作，结构，在正常使用阶段往往带裂缝工作，环境较差环境较差(露天、沿海、化学侵蚀露天、沿海、化学侵蚀)时会影响耐久性；也限制时会影响耐久性；也限制了普通了普通RC用于大跨结构，高强钢筋无法应用。用于大跨结构，高强钢筋无法应用。预应力混凝土预应力混凝土 承载力有限：在重载结构和高层建筑底部结构，构件尺寸太承载力有限：在重载
11、结构和高层建筑底部结构，构件尺寸太大，减小使用空间。大，减小使用空间。高强、钢骨、钢管混凝土高强、钢骨、钢管混凝土 施工复杂，工序多（支模、绑钢筋、浇筑、养护），工期长，施工复杂，工序多（支模、绑钢筋、浇筑、养护），工期长，施工受季节、天气的影响较大。施工受季节、天气的影响较大。 混凝土结构一旦破坏，其修复、加固、补强比较困难。混凝土结构一旦破坏，其修复、加固、补强比较困难。 钢模、飞模、滑模等钢模、飞模、滑模等，泵送、早强、商品、高性能、免振自密实混凝土等泵送、早强、商品、高性能、免振自密实混凝土等混凝土结构加固技术混凝土结构加固技术不断得到发展，如最近研究开发的采用碳不断得到发展，如最近研
12、究开发的采用碳纤维布加固混凝土结构技术，快速简便。纤维布加固混凝土结构技术，快速简便。1.21.2 混凝土结构的发展简况及其应用混凝土结构的发展简况及其应用 1824年英国人阿斯普丁年英国人阿斯普丁(J.Aspdin)发明硅酸盐水泥发明硅酸盐水泥 1849年法国人朗波年法国人朗波(L.Lambot)制造了第一只钢筋混制造了第一只钢筋混凝土小船凝土小船 1872年在纽约建造第一所钢筋混凝土房屋年在纽约建造第一所钢筋混凝土房屋 混凝土结构的开始应用于土木工程距今仅混凝土结构的开始应用于土木工程距今仅150多年。多年。 与砖石结构、钢木结构相比，混凝土结构的历史并与砖石结构、钢木结构相比，混凝土结构
13、的历史并不长，但发展非常迅速，目前混凝土结构已成为大量不长，但发展非常迅速，目前混凝土结构已成为大量土木工程结构中最主要的结构，而且土木工程结构中最主要的结构，而且高性能混凝土高性能混凝土和和新型混凝土结构新型混凝土结构形式还在不断发展。形式还在不断发展。第一章 绪论第一阶段第一阶段(The first stage):从钢筋混凝土的发明至本世纪初从钢筋混凝土的发明至本世纪初钢筋和混凝土的强度都比较低钢筋和混凝土的强度都比较低主要用于建造中小型楼板、梁、柱、拱和基础等构件。主要用于建造中小型楼板、梁、柱、拱和基础等构件。计算理论：计算理论：结构内力和构件截面计算均套用弹性理论结构内力和构件截面计
14、算均套用弹性理论(Elastic theory)，采用容许应力设计方法，采用容许应力设计方法(Allowable stress design method)。第一章 绪论混凝土结构的发展混凝土结构的发展第一章 绪论第二阶段第二阶段(The second stage) ：从本世纪从本世纪2020年代到第二次世界大战前后年代到第二次世界大战前后混凝土和钢筋强度的不断提高混凝土和钢筋强度的不断提高19281928年法国杰出的土木工程师年法国杰出的土木工程师E.FreyssnetE.Freyssnet发明了预发明了预应力混凝土，使得混凝土结构可以用来建造大跨度应力混凝土，使得混凝土结构可以用来建造大跨
15、度计算理论：计算理论：前苏联著名的混凝土结构专家格沃兹捷夫前苏联著名的混凝土结构专家格沃兹捷夫（.）开始考虑混凝土塑性性能）开始考虑混凝土塑性性能的破损阶段设计法的破损阶段设计法( (Failure stage design method) )，5050年代又提出更为合理的极限状态设计法年代又提出更为合理的极限状态设计法( (limit state design method) )，奠定了现代钢筋混凝土结构的，奠定了现代钢筋混凝土结构的基本计算理论。基本计算理论。第一章 绪论第三阶段第三阶段(The third stage)：二战以后到现在二战以后到现在随着建设速度加快，对材料性能和施工技术提
16、出更高随着建设速度加快，对材料性能和施工技术提出更高要求，出现装配式钢筋混凝土结构、泵送商品混凝土要求，出现装配式钢筋混凝土结构、泵送商品混凝土等工业化生产技术。等工业化生产技术。高强混凝土和高强钢筋的发展、计算机的采用和先进高强混凝土和高强钢筋的发展、计算机的采用和先进施工机械设备的发明，建造了一大批超高层建筑、大施工机械设备的发明，建造了一大批超高层建筑、大跨度桥梁、特长跨海隧道、高耸结构等大型工程，成跨度桥梁、特长跨海隧道、高耸结构等大型工程，成为现代土木工程的标志。为现代土木工程的标志。设计计算理论：设计计算理论：发展了以概率理论为基础的极限状态发展了以概率理论为基础的极限状态设计法，基础理论问题大都得到解决，而新型混凝土设计法，基础理论问题大都得到解决，而新型混凝土材料及其复合结构形式的出现又不断提出新的课题，材料及其复合结构形式的出现又不断提出新的课题，并不断促进混凝土结构的发展。并不断促进混凝土结构的发展。混凝土结构的发展第一章 绪论第一章 绪论第一章 绪论
