钢筋砼结构的基本概念及材料的物理力学性能

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1、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。§第一节钢筋混凝土结构的基本概念一：素混凝土构件和钢筋混凝土构件受力和破坏形态比较：1.梁：素混凝土梁钢筋混凝土梁Pc即为梁的破坏荷载。P

2、力和变形能力都有很大提高，并且钢筋与混凝土两种材料强度都能得到较充分的利用。2.柱：试验表明，钢筋混凝土柱与素混凝土柱相比，不仅承载力大为提高，而且受力性能也得到改善（下图）素混凝土和钢筋混凝土轴心受压构件的受力性能比较二、钢筋与混凝土能共同工作的原因混凝土与钢筋之间有良好的粘结力。钢筋和混凝土的温度线膨胀系数较为接近（钢筋为1.2×10-5，混凝土为1.0×10-5～1.5×10-5）。钢筋被混凝土包裹，免遭锈蚀。耐久性好耐火性好整体性好可模性好取材容易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三、钢筋混凝土优缺点

3、缺点优点§第二节混凝土一：混凝土强度1.立方体抗压强度R（混凝土标号）形状：边长为150mm的立方体1）试件：温度：20℃±3℃相对湿度：90%以养护时间：28天.2）影响因素:——实验方法（套箍作用）(图1-3).——试件尺寸（尺寸越小,摩阻力影响越大,强度越高）2轴心抗压强度Ra0(棱柱体强度)1)试件:150mm×150mm×300mm,制作方法同立方体试件.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)R0a与R的近似关系R0a=0.7R3.抗拉强度1)测试方法:采用圆柱体或立方体的劈裂试件来

4、测定.(如下图）劈裂试验2)采用劈裂试验测抗拉强度的原因采用两端预埋钢筋的混凝土棱柱体测试轴心抗拉强度时（如下图），保持试件轴心受拉是很重要的，也是不容易完全做到的。混凝土内部结构不均匀，钢筋的预埋和试件的安装都难以对中，而偏心又对抗拉强度测试有很大的干扰。4.复合应力状态下的强度1)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.强度变化特点3)三向应力混凝土三向受压时，各个方向上的抗压强度都有很大的提高（下图）。轴心抗压强度与侧压应力2的关系有如下线性经验式.凝土强度提高的原因是由于侧向约束了混凝土受压后横向变形，限制

5、了混凝土内部裂缝的产生和发展，从而提高了混凝土在受压方向上的抗压强度混凝土圆柱体抗压强度三向受压状态下混凝土强度二.混凝土的变形1单调短期加载作用下1)混凝土应力应变曲线（如图）（1）上升段OA线性段—虎克定理AB塑性，裂纹稳定发展阶段BC塑性，裂纹非稳定发展阶段（2）下降段（3）收敛段2)影响混凝土应变曲线的主要因素—混凝土的强度。上升段影响较小，下降段影响较大。强度越高，延性越差。延性是材料承受变形的能力）—应变速率。应变速率小，峰值应力R0a降低，0增大。—测试技术和实验条件3）混凝土的弹性模量，变形模量（如图）原点弹性模量：切

6、线模量：变形模量：式中：时，时，。根据试验统计分析Eh的经验公式为:弹性特征系数2.混凝土在长期荷载作用下的变形—徐变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)徐变曲线3)影响徐变的因素：（1）混凝土长期荷载作用下的应力应力≤0.5R0a时，线性徐变；0.5R0a≤≤0.8R0a，时，非线性徐变>0.8R0a，非稳定徐变。（2）加载时混凝土的龄期加载时混凝土的龄期越短，则徐变变形越大（3）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

7、徐变愈小。（4）养护及使用条件下的温度与湿度养护时温度高，湿度大，则水泥水化作用充分，徐变减小；受荷后所处环境的温度越高，湿度越低，则徐变越大（5）构件尺寸、体表比（图1-17）尺寸越大，体表比越大，徐变越小4)徐变对钢筋混凝土结构的影响：产生应力重分布结构变形增大。在高应力状态，导致构件破坏。3.混凝土的收缩1)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。2)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（2～6）×10-4（图1-1

8、8）。3)影响因素：—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