研制单位：湖南大学，2008年版高等教育出版社高等教育电子音像出版社混凝土结构设计原理 (第1章电子教案)混凝土结构设计原理第 1 章主 页目 录帮 助上一章下一章第 1 章 混凝土结构材料的性能混凝土结构设计原理第 1 章主 页目 录帮 助上一章下一章本章重点 熟悉土木工程用钢筋的品种、级别、性能 及其选用原则； 熟悉混凝土在各种受力状态下的强度与变形性能及其选用原则； 了解钢筋与混凝土的共同工作原理。混凝土结构设计原理第 1 章主 页目 录帮 助上一章下一章1.1.1 建筑用钢筋的种类v热轧钢筋400840RRB400 (K20MnSi)400650HRB400 (20MnSiV, 20MnSiNb, 20MnTi)335650HRB335 (20MnSi)235820HPB235 (Q235)fyk/(N/mm2)d/(mm )符号种 类1.1钢 筋混凝土结构设计原理第 1 章主 页目 录帮 助上一章下一章HPB 热轧光面钢筋，桥梁规范用R表示；HRB 热轧带肋钢筋；RRB 余热处理钢，桥梁规范用KL表示。Mn 锰，Si 硅，V 钒， Nb 铌，Ti 钛， C 碳低 碳：C0.6%20MnSiV含碳万分数含锰、硅、钒的百分数，取整。混凝土结构设计原理第 1 章主 页目 录帮 助上一章下一章v 中、高强钢丝、钢绞线做预应力筋用。中强：8001370MPa 高强：14701860MPa混凝土结构设计原理第 1 章主 页目 录帮 助上一章下一章v 热处理钢筋经淬火处理得，fptk=1470MPa，无明显屈服点。v 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。混凝土结构设计原理第 1 章主 页目 录帮 助上一章下一章1.1.2 混凝土结构对钢筋性能的要求v 强度高热轧钢筋钢丝、钢绞线、 各种冷加工钢筋混凝土结构设计原理第 1 章主 页目 录帮 助上一章下一章v 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。： ： : :混凝土结构设计原理第 1 章主 页目 录帮 助上一章下一章v均匀伸长率钢筋弹 性模量实测钢筋 拉断强度残余 伸长已回复弹 性应变+=混凝土结构设计原理第 1 章主 页目 录帮 助上一章下一章钢筋均匀伸长率的测定：混凝土结构设计原理第 1 章=90,180 ,反复弯曲要求：冷弯过程中无裂缝、鳞 落或断裂。 D 愈小，要求愈高。反复次数愈高，要求愈高。主 页目 录帮 助上一章下一章 冷弯 冷弯是检验钢筋局部变形能力的指标。钢筋塑性愈好，构件破坏前预兆愈明显。 混凝土结构设计原理第 1 章主 页目 录帮 助上一章下一章v 可加工性好v 与混凝土粘结锚固性好 变形钢筋比光面钢筋好混凝土结构设计原理第 1 章主 页目 录帮 助上一章下一章v 钢筋的直径常用： 6mm，6.5mm，8mm，8.2mm，10mm，12mm， 14mm，16mm，18mm，20mm，22mm，25mm，28mm，32mm，36mm，40mm，50mm。其中，8.2mm仅适用有纵肋的热处理钢筋。v 钢筋的选用普通钢筋：宜用HRB400和HRB335钢筋可用HPB235、RRB400和冷加工钢筋预应力筋：宜用钢铰线、钢丝可用热处理钢筋和强度较高的冷加工钢筋d=650mm混凝土结构设计原理第 1 章主 页目 录帮 助上一章下一章1.2混凝土1.2.1 组成及特点主要材料：水泥、水、砂、石特点: 1）以固相为主，包含固体、液体、气体的三相体； 2）水化过程长，性能要很长时间才稳定； 3）水泥石收缩可形成微裂缝； 4）受制作、养护、使用条件影 响大。 混凝土结构设计原理第 1 章主 页目 录帮 助上一章下一章1.2.2 混凝土强度v立方体抗压强度（强度等级）1.标准尺寸：150mm150mm150mm2.养护条件：20 3，湿度90%；28d3.加荷方法：加荷速度0.150.25MPa/s，垫板不涂油或垫橡胶板。4.强度保证率：95% ，f = -1.645 混凝土结构设计原理第 1 章主 页目 录帮 助上一章下一章5.非标准试块强度换算系数：200mm200mm200mm:1.05；100mm100mm100mm:0.95。612圆柱体：1.20 （1=2.54cm）612棱柱体：1.326.分级：C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50, C55, C60,C65,C70,C75,C80 (高强混凝土），共14个等级。CConcrete,单位：N/mm2或MPa。混凝土结构设计原理第 1 章主 页目 录帮 助上一章下一章v轴心抗压强度 结构混凝土强度 与试块混凝土强 度间的修正系数脆性影响 系数 棱柱体强度 与立方体强 度之比值混凝土结构设计原理第 1 章主 页目 录帮 助上一章下一章混凝土 强度 等级级 C40C45C50C55C60C65C70C75C80c10.760.760.760.770.780.790.800.810.82c21.000.9840.9680.9510.9350.9190.9030.8870.87c1 和 c2 值混凝土结构设计原理第 1 章主 页目 录帮 助上一章下一章v 轴心抗拉强度轴心抗拉强度与 立方体抗压强度 间的折算系数 试验离散程度 的影响 试验离散 性系数 混凝土结构设计原理第 1 章主 页目 录帮 助上一章下一章v 复杂应力下的强度 双向受力混凝土结构设计原理第 1 章主 页目 录帮 助上一章下一章图中： ft*，fc*混凝土单轴抗 拉、 抗压强度； f1 ，f2，f3混凝土的多轴强度, f1f2f3此图说明：压-压：强度提高；拉-拉：强度不变；拉-压：抗拉和抗压强度都低。混凝土结构设计原理第 1 章主 页目 录帮 助上一章下一章 剪力存在时：拉-剪：抗拉、抗剪强度都降低；压-剪：当 时，抗剪强度随压应力提高而增大；当 时，内部裂缝增加，抗剪抗压强度均降低。 混凝土结构设计原理第 1 章主 页目 录帮 助上一章下一章 三向受力：影响混凝土强度的主要因素 1.原材料的品质2.水灰比及水泥用量3.龄期三向受压时，强 度增加，最大增 加5倍。混凝土结构设计原理第 1 章主 页目 录帮 助上一章下一章1.2.3 混凝土的变形 v 一次加载时0A:近似弹性 AB:非线性 BC:体积增大 CF:破坏 高强混凝土： ， 混凝土结构设计原理第 1 章主 页目 录帮 助上一章下一章v 多次加载：混凝土结构设计原理第 1 章主 页目 录帮 助上一章下一章v弹性模量割线模量。棱柱体试件。 受压：受拉：Ec=0.5 Ec 剪切模量：Gc=0.4 Ec 泊松比 = 横向应变/纵向应变=0.2混凝土结构设计原理第 1 章主 页目 录帮 助上一章下一章v 徐变定义：在荷载保持不变的情况下，变形随时间推移 继续增大的现象。特点：早期发展快，但可以延续数年。混凝土结构设计原理第 1 章主 页目 录帮 助上一章下一章徐变对结构的影响：使构件变形增大；在轴压构件中，使钢筋应力增加，混凝土应力减小；在预应力构件中，使预应力发生损失；在超静定结构中，使内力发生重分布。 影响因素：加载时的混凝土龄期；持续压力大小；混凝土的组成材料及配合比；混凝土的制作养护条件。混凝土结构设计原理第 1 章主 页目 录帮 助上一章下一章v收缩定义：混凝土在空气中结硬时体积减小的现象。收缩率：310-4。收缩=凝缩+干缩特点：早期快，可延续12年。混凝土结构设计原理第 1 章主 页目 录帮 助上一章下一章收缩对结构的影响：当收缩受到约束时，引起构件开裂。减少收缩的措施：限制水泥用量；减小水灰比；加强振捣和养护； 构造钢筋数量加强；设置变形缝；掺膨胀剂。影响因素：混凝土的组成及配合比，尤其是水灰比； 养护条件；使用时的温度与湿度。混凝土结构设计原理第 1 章主 页目 录帮 助上一章下一章1.2.3 混凝土的选用原则v 钢筋混凝土结构中混凝土强度等级不应低于C15。用HRB335级钢筋时，不宜低于C20；用HRB400和RRB400级钢筋时，不得低于C20。v 预应力混凝土结构中 混凝土强度等级不应低于C30。当采用钢丝、钢绞线、热处理钢筋时，不宜低于C40。 混凝土结构设计原理第 1 章主 页目 录帮 助上一章下一章1.3钢筋与混凝土共同工作v粘结锚固长度平均粘结应力 光面钢筋 带肋钢筋 由 和钢筋强度可推算出锚固长度 混凝土结构设计原理第 1 章主 页目 录帮 助上一章下一章普通钢筋锚固长度 按下列公式计算：钢筋抗拉强 度设计值 钢筋外 形系数 钢筋直径 混凝土轴心抗 拉强度设计值 0.140.16带肋钢筋光面钢筋钢筋类型混凝土结构设计原理第 1 章主 页目 录帮 助上一章下一章v增加粘结锚固的措施 光面钢筋端部做弯钩：手工 弯钩：混凝土结构设计原理第 1 章主 页目 录帮 助上一章下一章机械弯钩：混凝土结构设计原理第 1 章主 页目 录帮 助上一章下一章 钢筋表面带肋； 纵向钢筋端部焊横向钢筋； 纵向钢筋端部加箍筋；采用高强混凝土；弯起钢筋端部加水平锚固段 ；在纵向钢筋端部焊锚板；将钢筋焊在预埋件上。