2019一級結(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)、預應力混凝土結(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);
預應力混凝土結(jié)構(gòu) ——由配置受力的預應力鋼筋通過張拉或其他方法建立預加應力的混凝土制成的結(jié)構(gòu)稱為預應力混凝土結(jié)構(gòu);
素混凝土結(jié)構(gòu)——由無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. 試驗介紹
圖1-1
圖1-1 (a )，(b)分別表示素混凝土簡支梁和鋼筋混凝土簡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裂，梁就突然斷裂，破壞前變形很小，沒有預兆，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)的混凝土開裂后梁還能繼續(xù)承受相當大的荷載，直到受拉鋼筋達到屈服強度，此后荷載還可略有增加，當受壓區(qū)混凝土被壓碎，梁才破壞。破壞前，變形較大，有明顯預兆，屬于延性破壞類型。
可見，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/℃
當溫度變化時，鋼筋與混凝土之間不會產(chǎn)生由溫度引起的較大的相對變形造成的粘結(jié)破壞。
(3) 防銹
混凝土包裹鋼筋，防止鋼筋銹蝕，耐久性好。
3、在設計和施工中，鋼筋的端部要留有一定的錨固長度，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)量應由計算和構(gòu)造要求確定。
1.1.3 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點
1. 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點：
(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。
(3) 耐久性：密實的混凝土有較高的強度，同時由于鋼筋被混凝土包裹，不易銹蝕，維修費用也很少，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，火災時鋼筋不會很快達到軟化溫度而導致結(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、抵抗振動和爆炸沖擊波。
2. 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)也存在一些缺點:
(1) 自身重力較大: 這對大跨度結(jié)構(gòu)、高層建筑結(jié)構(gòu)以及抗震不利，也給運輸和施工吊裝帶來困難。
(2) 抗裂性較差: 受拉和受彎等構(gòu)件在正常使用時往往帶裂縫工作，對一些不允許出現(xiàn)裂縫或?qū)α芽p寬度有嚴格限制的結(jié)構(gòu)，要滿足這些要求就需要提高工程造價。
(3) 隔熱隔聲性能也較差。
針對這些缺點，可采用輕質(zhì)高強混凝土及預應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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