钢筋混凝土课程预习报告.doc

1、混凝土结构设计原理预习报告 班 级： A10土木2班 组 号： 9组 成 员： 杭 子 豪 陆 淞 飞 邓 青 华 付 超第二讲预习内容: 一、混凝土的变形特性 混凝土的强度与水泥强度、水灰比、骨料品种、混凝土配合比、硬化条件和龄期等有很大关系。此外，试件的尺寸及形状、试验方法何家在世间的不同，所得强度也不同。混凝土的强度主要分为立体抗压强度和轴心抗压强度。立体抗压强度与平均值和标准差的关系为：。而轴心抗压强度雨立方体抗压强度之间的关系为（式中是棱柱体强度与立方体强度的比值，是混凝土的脆性系数）。 然而，由水泥、水、骨料组成的混凝土，在硬化过程中水泥和水形成的水泥石与骨料粘结在一起，在凝结初期

2、时由于水泥石收缩、骨料下沉等原因，水泥石和骨料之间的交界面上形成微裂缝，这是混凝土中最薄弱的环节。 在外力作用下，为裂缝将有一个发展过程，混凝土的破坏过程是裂缝不断产生、扩展和失稳的过程，也就是混凝土产生变形的过程。 混凝土的变形是由加荷开始的，直到破坏，全过程可分为三个阶段：第阶段 应力较小时，（0.30.4），微裂缝没有明显的发展，在砂浆和骨料的结合面上的某些点上产生拉应力集中，当拉应力超过了结合面的粘结强度时，这些点就开裂，从而缓和了应力集中并恢复平衡。第阶段 （0.30.4）（0.70.9），随着荷载的增大，水泥石中的裂缝与骨料处的微裂缝不断产生、发展着（此时裂缝处于稳定状态，荷载不增

3、大裂缝就不会继续发展）。第阶段 （0.70.9），随着荷载的增大，裂缝宽度和数量急剧增加，水泥石中的裂缝与骨料结合处微裂缝连接成通缝。即使应力不增加，裂缝也会持续开展，裂缝已进入非稳定状态。应力再增加，混凝土内裂缝大量扩展，骨科与混凝土之间的粘结作用基本消失。二、钢筋与砼的粘结钢筋与混凝土之间的粘结，是保证钢筋和混凝土这两种力学性能截然不同的材料在结构中共同工作的基本前提。粘结包含了水泥胶体对钢筋的粘着力、钢筋与混凝土之间的摩擦力、钢筋表面凹凸不平与混凝土的机械咬合作用、钢筋端部在混凝土内的锚固作用。钢筋与混凝土的粘结主要是由于粘结力的存在，钢筋与混凝土的粘结力是指当钢筋和混凝土相对变形（滑动

4、）时，就会在钢筋和混凝土交界面上，产生沿钢筋轴线方向的相互作用力。钢筋和混凝土的粘结性能主要受化学胶结力、摩擦力、机械咬合力、钢筋端部的锚固力四种因素的影响。直段光面钢筋的粘结力主要来自化学胶结力和摩擦力，变形钢筋的粘结效果比光面钢筋好得多，除了有化学胶结力和摩擦力，变形钢筋粘结强度的主要来源是机械咬合力。钢筋的粘结强度均随混凝土的强度提高而提高，当其他条件基本相同时，粘结强度与混凝土的劈裂抗拉强度成正比。研讨内容：一、混凝土的模量表达形式有哪些？如何确定？模量与刚度有何区别？ 混凝土有弹性模量，即在单向压缩（有侧向变形）条件下，压缩应力与应变之比。 利用多次重复加载卸载后应力应变关系趋于直线

5、的性质来求弹性模量，即加载至，然后卸载至零，重复加载卸载5次，应力应变关系渐趋稳定并接近于一直线，该直线的正切即为混凝土的弹性模量。中国建筑科学院等单位曾对混凝土弹性模量作了大量试验，得出了经验公式：Ec=105/(2.2+34.7/fcu)（单位：N/mm2） 模量衡量刚度的指标，模量=负载/变形量。刚度是抵抗变形的能力。模量多用来形容原材料，刚度多用来形容零件和系统，当然也有系统模量一说。二、结合现浇结构施工时连续梁板中主梁的绑扎，说明新规范对钢筋混凝土粘结构造要求。 新规范在材料方面的主要变化是将混凝土强度等级有原规范的C60提高到C80，并推出HRB400级钢筋（新三级钢筋）作为主力钢

6、筋取代原二级钢筋的主力地位。热轧钢筋的分项系数为1.1，混凝土的分项系数为1.4，较原规范略有提高。 主梁为高强度混凝土受弯构件，构件的延性主要是有配筋率决定，适筋的高强混凝土受弯构件仍能够以较为延性的方式破坏，而在高强度混凝土的构件中，降低混凝土的抗压强度并不能改善构件的变形性能。按新规范条文说明，高强混凝土的强度变异系数比普通混凝土的还要低，因此脆性折减系数不是考虑高强混凝土的强度的变异性。附加题：为何混凝土试样加载时会出现爆裂现象？ 受压面不平，不同部位受力不均；混凝土强度高。第三讲预习内容：一、结构设计的基本概念 结构设计的基本目的是要科学地坚决结构物的可靠与经济这对矛盾，力求以最经济

7、的途径，时所建造的结构以适当的可靠度满足各项预定功能的要求。结构在规定年的使用年限内应满足下列功能要求： a.在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用（包括荷载及外 加变形或约束变形）。 b.在正常时使用时保持良好的使用性能，如不发生过大的变形或过宽的裂 缝等。 C.在正常维护下具有足够的耐久性能，如结构材料的风化、腐蚀和老化不超过一定限度等。 d.当发生火灾时，在规定的时间内可保持足够的承载力。 e.当发生爆炸、撞击、认为错误等偶然事件时，结构能保持必需的整体稳固，不出现与起因不相称的破坏后果，防止出现结构的连续倒塌。对重要结构，应采取必要的措施，防止出现结构的连续倒塌；对一般的结构

8、，宜采取适当的措施，防止出现结构的连续倒塌。 二、极限状态设计法 整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态称为该功能的极限状态。极限状态是指上是区分结构可靠与失效的界限。 极限状态分为两类，即承载能力极限状态和正常使用极限状态，分别规定有明确的标志和限值。承载能力极限状态： a、结构构件或连接因受力超过材料强度而破坏，或因过度变形而不是应继续承载； b、整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡； c、结构转变为机动体系； d、结构或结构构件丧失稳定； e、结构隐居不破坏而发生连续倒塌； f、低级丧失承载能力而破坏； g、结构或结构构件的疲劳破坏 可知，承

9、载能力极限状态为结构或结构构件达到允许的最大承载功能状态。其中，结构构件由于塑性变形而实际和形状发生显著改变，虽为达到最大承载能力，但已丧失使用功能，故也属于承载能力极限状态。 结构物在建造和使用过程中所承受的作用和所处环境不同，设计时所采用的结构体系、可靠度水准、设计方法等也应有所区别。应根据结构在施工和使用中的环境、条件和影响，区分四种设计状况： 持久设计状况、短暂设计状况、偶然设计状况、地震设计状况。研讨内容：一、若开发商要求设计建造使用年限为100年的建筑设计时应作何改变？ 使用年限为100年的建筑属于一级建筑 一级建筑结构设计是针对高层建筑特性的建筑结构设计在满足安全、适用、耐久、经

10、济和施工可行性的要求下，按有关设计标准的规定，对建筑结构进行总体布置、技术经济分析、计算、构造和制图工作，并寻求优化的过程。所有的建筑构件均应满足耐火性，并且耐火等级应为一级，在预算允许的范围内应用强度更高的钢筋并且水泥应用大标号的，建筑的外面在满足美观的前提下应尽量减小可变荷载（如风荷载，雪荷载等）对建筑的作用效果！尽量减少的地震带上建造这种使用年限比较长的建筑！安全等级要设计成一级！二、什么是极限状态设计法？ 按结构或构件达到某种预定功能要求的极限状态为原则的工程结构设计方法。如何确定可靠度? 在任何工程结构，不管其用途如何，总应考虑各种荷载在结构中产生的荷载效应S和结构本身的抗力R两个基

11、本变量。当RS时，结构处于安全状态；R=S时，结构处于极限状态；RS时，结构处于失效状态。 一.定值法 在结构可靠度分析中不考虑荷载和结构抗力的随机变异规律。这种方法是根据长期的生产和设计实践，先确定各种荷载和材料强度的标准值（特征值）。然后将标准荷载效应Sk，乘以大于1的荷载效应分项安全系数，以考虑向不利方向偏离标准值的影响。同理，将按标准强度计算所得的抗力Rk 乘以小于1的分项安全系数，以考虑向不利方向偏离标准值的影响。而设计准则为RkSk 二.半概率法 凡仅对荷载或荷载效应和抗力的标准值或设计值分别采用概率取值，而不考虑两者联合的概率处理的可靠度分析方法均属半概率法范畴。如中国50年代和

12、60年代的规范所采用的极限状态设计法，这种方法难以确切地度量可靠度大小。故从概率观点看，这种方法称为半概率法。 三.一次二阶矩概率法 结构按极限状态设计时，可以建立包括各有关基本变量X的极限状态方程Z=（X1，X1，X3，Xn）=0式中Z 称为结构功能函数。当仅包括S、R两个基本变量时Z=（S，R）=RS=0 当基本变量满足极限状态方程式时，则结构到达极限状态，按概率理论，结构的失效概率Pf为Pf=P（Z0）=P（RS）0式中结构功能函数Z的概率分布不易求得，因R和S 都是许多随机因素的函数。虽然用卷积积分方法或多重积分方法可以计算，但难以实用。直至20世纪60年代末，出现了一次二阶矩概率法。此法并不要求推导随机变