混凝土结构设计原理PPT课件第1章绪论

绪论,结构的种类及特点,木结构,结构的种类及特点,圬工结构,结构的种类及特点,钢筋混凝土结构,钢筋混凝土结构,结构的种类及特点,钢结构,结构的种类及特点,组合结构,第一篇钢筋混凝土结构,第一章钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能,第一节钢筋混凝土结构的基本概念,钢筋混凝土是由两种力学性能不同的材料钢筋和混凝土结合成整体，共同发挥作用的一种建筑材料。,1.1素混凝土构件和钢筋混凝土构件受力和破坏形态比较,破坏特征：一裂即断，脆性，破坏无预兆；Fmax8kN,破坏特征：裂不等于坏，破坏有预兆；Fmax36kN,1、受弯构件（梁）,结论：根据构件受力状况配置受力钢筋构成钢筋混凝土构件，可充分利用钢筋和混凝土各自的材料，把它们有机地结合在一起共同工作，从而提高构件的承载能力、改善构件的受力性能。钢筋的作用是代替混凝土受拉或协助混凝土受压。,2、受压构件（柱）,试验表明：与素混凝土受压构件截面尺寸及长细比相同的钢筋混凝土受压构件相比，不仅承载能力大为提高，而且受力性能得到改善。,3、钢筋和混凝土能够共同工作的原因。,混凝土结硬后与钢筋牢固地粘结在一起，能相互传递应力。,注意：玻璃纤维、碳纤维等抗拉强度高的材料也可作配筋用。,混凝土可以保护钢筋不发生锈蚀。,钢筋与混凝土有相近的线膨胀系数。,自重大抗裂性较差施工受季节环境影响较大现浇结构模板耗用木材较多,4、钢筋混凝土优缺点,缺点,优点,耐久性好耐火性好整体性好可模性好取材容易,试验方法：试件与压力机之间不加油脂润滑剂。,试件尺寸：试件尺寸愈小，摩阻力影响越大，测得的强度愈高。,2轴心抗压强度fc(棱柱体强度),2)影响因素:试件高度h与边长b之比,比值越大,轴心抗压强度越小.(图1-4),3、抗拉强度ft,1)测试方法:采用圆柱体或立方体的劈裂试件来测定.(如下图）,2)采用劈裂试验测抗拉强度的原因,4、复合应力状态下的混凝土强度,双向应力两个垂直平面上作用有法向应力，第三个平面上应力为零。,压剪应力状态下，混凝土的抗压强度由于剪应力的存在而降低；当/fc（0.50.7)时，抗剪强度随压应力的增大而减小。,三向受压状态下，混凝土的轴心抗压强度随另外两向压应力增加而增加。与侧向应力的关系为：,1.2.2混凝土的变形,1）混凝土在单调、短期加载作用下的变形。,应力应变曲线。,混凝土的弹性模量、变形模量,2）混凝土在长期荷载作用下的变形性能,（1）徐变：混凝土在荷载长期作用下产生随时间而增长的变形。,（2）原因：在长期荷载的作用下，混凝土胶体中的水分逐渐压出，水泥石逐渐发生粘性流动，微孔隙逐渐闭合，结晶体内部逐渐滑动，微细裂缝逐渐产生等综合作用的结果。,（3）徐变曲线,混凝土的组成成分和配合比水泥用量越多，徐变越大；水灰比越大，徐变越大；骨料的弹性模量愈大，骨料体积在混凝土中所占的比重愈高，则徐变愈小。养护及使用条件下的温度。养护时温度越高，湿度越大，水泥的水化作用就越充分，徐变就越小。使用环境温度越高，徐变越大。环境的相对湿度越大，徐变越大。,3)混凝土的收缩,混凝土的收缩：混凝土在空气中结硬时其体积会缩小的现象。,原因：硬化初期水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化，后期主要是混凝土内自由水分蒸发引起的干缩。,混凝土收缩的特点：结硬初期收缩变形发展很快，两周可完成全部收缩的25%，一个月完成50%，三个月后增长缓慢，两年后趋于稳定。最终收缩值约为（26）10-4）。,水泥的用量：水泥越多，收缩越大；水灰比越大，收缩也越大。骨料性质：骨料的级配好，密度大，弹性模量高，收缩小。养护条件：结硬过程中，温、湿度越大，收缩越小。混凝土制作方法：混凝土越密实，收缩越小。使用环境：环境温、湿度大时，收缩小。构件体表比：体表比大时，收缩小。,影响因素,冷加工钢筋冷加工工艺：冷拉、冷拔、冷轧、冷轧扭。目的：提高强度，节约钢材。但塑性减小。冷拉钢筋仍有屈服台阶。,1.3.3混凝土结构对钢筋性能的要求,强度高,塑性好用伸长率和冷弯性能衡量。,伸长率,同一根钢筋上述伸长率只反映断口附近残留变形大小，不反映钢筋总伸长率情况。,1.4.2粘结机理分析,1光圆钢筋与混凝土的粘结,粘结力组成：混凝土中水泥胶体与钢筋表面的化学胶结力；钢筋与混凝土之间的摩擦力；钢筋表面粗糙不平产生的机械咬合力。,光圆钢筋拔出试验的破坏形态是剪切破坏，破坏面是二者之间的接触面。,2变形钢筋与混凝土的粘结,主要是变形钢筋表面凸出的肋与混凝土之间的机械咬合作用，如图所示。,变形钢筋的肋对混凝土的挤压如同一个楔，会产生很大的机械咬合力，从而提高了强变形钢筋的粘结力。,1.4.3影响粘结强度的因素,混凝土强度：粘结强度与混凝土抗拉强度大约成正比关系构件中钢筋的位置