1、鋼筋混凝土結構,1,ConcreteStructureBasicTheory,2,12.1緒論（Introduction）,P1,P2,(a),素混凝土和鋼筋混凝土破壞情況對比,3,主要以混凝土材料，并根據需要配置鋼筋、預應力筋、鋼骨、鋼管等，作為主要承重材料的結構，均可稱為混凝土結構(ConcreteStructure)。,1.1混凝土結構的一般概念,素混凝土結構,鋼筋混凝土結構,預應力混凝土結構,鋼骨混凝土結構,鋼管混凝土結構,纖維增強塑料混凝土,鋼-混凝土組合結構,4,素混凝土結構（PlainConcrete),5,鋼筋混凝土結構（ReinforcedConcrete),6,預應力混凝土

2、結構（PrestressedConcrete),7,鋼骨混凝土結構（SteelReinforcedConcrete)(EncasedConcrete),8,鋼管混凝土結構（ConcreteFilledTube),9,纖維增強塑料混凝土（FiberReinforcedPlastic),10,鋼-混凝土組合結構(CompositeStructure)(HybridStructure),11,混凝土：抗壓強度高，而抗拉強度卻很低。一般抗拉強度只有抗壓強度的1/81/20。破壞時具有明顯的脆性性質。,因此，素混凝土構件在實際工程的應用很有限，主要用于以受壓為主的基礎、柱墩和一些非承重結構。,12,Pc

3、r=9.7kN,fck=13.4N/mm2ftk=1.54N/mm2,ft,sc=ft,素混凝土梁,PuPcr,破壞時跨中截面受壓邊緣的壓應力與抗拉強度相近，遠未達到混凝土的抗壓強度，破壞表現為脆性斷裂，無明顯預兆。,13,鋼筋：抗拉和抗壓強度都很高。具有屈服現象，破壞時表現出較好的延性。但細長的鋼筋受壓時極易壓曲，僅能作為受拉構件。,而純鋼構件的承載力也往往取決于鋼材的壓曲，材料強度一般得不到充分地發(fā)揮。,將混凝土和鋼筋這兩種材料有機地結合在一起，可以取長補短，充分利用材料的性能。,14,Pcr=9.7kN,fck=13.4N/mm2ftk=1.54N/mm2fyk=335N/mm2,ft,

4、sc=ft,鋼筋混凝土梁,Pu52.5kN,fy,配置鋼筋后，RC梁的承載力比素混凝土梁大大提高，鋼筋的抗拉強度和混凝土的抗壓強度均得到充分利用，且破壞過程有明顯預兆。,Py50.0kN,fc,15,Pcr=9.7kN,fc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2fy=335N/mm2,ft,sc=ft,鋼筋混凝土梁,Pu52.5kN,fy,Py50.0kN,fc,但從開裂荷載到屈服荷載，在很長的過程帶裂縫工作。通常裂縫寬度很小，不致影響正常使用。但裂縫導致梁的剛度顯著降低，使得鋼筋混凝土梁不能應用于大跨度結構。如何解決？,16,鋼筋混凝土ReinforcedConcrete除在構件的受拉

5、區(qū)配筋外，還有許多其他配筋方式?？梢栽跇嫾氖軌簠^(qū)配置鋼筋協助混凝土承受壓力。在復雜應力區(qū)域（如梁在受剪區(qū)段、受扭構件、節(jié)點區(qū)、剪力墻等），可以配置箍筋或縱橫交錯的鋼筋。當構件受力很大時，可以直接配置鋼骨。還可以利用箍筋約束混凝土來提高混凝土的抗壓強度，甚至直接采用鋼管。采用纖維（鋼纖維、玻璃纖維等）與混凝土一起攪拌形成的纖維混凝土，其抗拉強度可以達到提高。因此，多種材料的有機組合，充分發(fā)揮各自的長處，可以創(chuàng)造出多種形式的復合材料，適應各種不同受力的要求，取得很好的綜合經濟效益。,17,18,鋼筋與混凝土共同工作的條件鋼筋和混凝土兩種材料的物理力學性能很不相同，他們可以結合在一起共同工作，是因

6、為：鋼筋和混凝土之間存在有良好的粘結力，在荷載作用下，可以保證兩種材料協調變形，共同受力；鋼筋與混凝土具有基本相同的溫度線膨脹系數（鋼材為1.210-5，混凝土為(1.01.5)10-5），因此當溫度變化時，兩種材料不會產生過大的變形差而導致兩者間的粘結力破壞；混凝土包裹在鋼筋的外部，可使鋼筋免于腐蝕或高溫軟化。,粘結力Bond,19,混凝土結構的優(yōu)點：材料利用合理：鋼筋和混凝土的材料強度可以得到充分發(fā)揮，結構承載力與剛度比例合適，基本無局部穩(wěn)定問題，單位應力價格低，對于一般工程結構，經濟指標優(yōu)于鋼結構。可塑性好：混凝土可根據需要澆筑成各種性質和尺寸，適用于各種形狀復雜的結構，如空間薄殼、箱形

7、結構等。耐久性和耐火性較好，維護費用低：鋼筋有混凝土的保護層，不易產生銹蝕，而混凝土的強度隨時間而增長；混凝土是不良熱導體，30mm厚混凝土保護層可耐火2小時，使鋼筋不致因升溫過快而喪失強度。,20,現澆混凝土結構的整體性好，且通過合適的配筋，可獲得較好的延性，適用于抗震、抗爆結構；同時防振性和防輻射性能較好，適用于防護結構。剛度大、阻尼大，有利于結構的變形控制。易于就地取材：混凝土所用的大量砂、石易于就地取材，近年來，已有利用工業(yè)廢料來制造人工骨料，或作為水泥的外加成分，改善混凝土的性能。,21,一、鋼筋成分、品種、級別,二、鋼筋的強度和變形,三、鋼筋的冷加工和熱處理,四、鋼筋混凝土構件對鋼

8、筋的性能要求,五、鋼筋的選用原則,22,12.2鋼筋和混凝土材料的力學性能,按化學成分,碳素結構鋼（含碳量在0.8%以下）,低碳鋼含碳量0.25%,中碳鋼含碳量0.25%0.6%,高碳鋼含碳量0.65%1.4%,普通低合金鋼(合金元素總含量150時，不應大于于1.5h,且不應大于于250mm。,（4）板中構造鋼筋：,A.分布筋：平行于長跨，布置于板底部，受力筋之上，如下圖：,受力鋼筋的15%，直徑6mm，間距250，集中荷載較大或,露天構件，分布鋼筋間距200mm,B.與主梁垂直的附加負筋：如下圖：,主梁,次梁,板,板受力鋼筋,A,A,AA,附加負筋間距應200mm,直徑不宜小于8mm,C.嵌

9、固在墻體內的附加負筋：,2、次梁的構造要求1）次梁的一般構造同受彎構件，次梁伸入墻內的支撐長度不應小于于240mm。,2),截面尺寸滿足高跨比（1/181/12)和寬高比（1/3,1/2)的要求時，一般不必作使用階段撓度和裂縫寬度要求。3）次梁構造要求：縱筋布置有彎起式和分離式。當等跨、等截面和活載與恒載之比小于等于3時，縱筋的彎起和截斷可按下圖布置，否則按包絡圖布置。,3、主梁的構造要求,1）主梁伸入墻內的支撐長度不應小于于370mm。,2）主梁的截面尺寸：滿足此高跨比（1/141/8）和高寬比（1/31/2）要求一般不必作撓度和裂縫寬度驗算。,3）主梁與次梁交接處，應設置附加橫向鋼筋，以承

10、受集中,力的作用。附加橫向鋼筋有附加箍筋（不少于26）和附,于2,加吊筋（不少于212）兩種類型，宜優(yōu)先選用附加箍筋。,主梁,次梁,板,板受力負筋,次梁受力負筋,主梁受力負筋（或架立筋）,4）主梁與次梁相交處上部鋼筋布置按下圖：,計算主梁負筋時，單排筋h0=h（5060）mm，雙排筋h0=h（7080）mm,5)梁的受剪鋼筋宜優(yōu)先選用箍筋，但當主梁剪力很大，僅用箍,筋間距太小時，也可在近支座處設置部分彎起鋼筋，彎起鋼筋,不宜放在梁截面寬度的兩側，且不宜使用粗直徑的鋼筋作為彎,起鋼筋。當彎起鋼筋不足以承受剪力時，可單獨為抗剪設置彎,起鋼筋即“鴨筋”，但不允許采用“浮筋”，以防止斜裂縫開,展過大。

11、,梁的構造要求(細節(jié))1.截面形式：主要有矩形、形、倒形、形、形、十字形、花籃形等。,2.梁的截面尺寸梁的截面高度與跨度及荷載大小有關。從剛度要求出發(fā)，根據設計經驗，對一般荷載作用下的梁可參照表初定梁高。,梁截面寬度b與截面高度的比值b/H，對于矩形截面為1/21/2.5,對于T形截面為1/2.51/3.為了統(tǒng)一模板尺寸和便于施工，梁截面尺寸應按以下要求取值：梁高為200、250、300、350750、800mm，大于800mm時，以100mm為模數增加。梁寬為120、150、180、200、220、250，大于250mm時，以50mm為模數增加。,3梁的配筋梁中通常配置縱向受力鋼筋、彎起鋼筋

12、、箍筋、架立鋼筋等，構成鋼筋骨架，有時還配置梁端構造負筋以及腰筋與拉筋。,梁鋼筋圖：鋼筋骨架,梁鋼筋骨架,梁鋼筋骨架,縱向受力鋼筋作用：配置在受拉區(qū)的縱向受力鋼筋主要用來承受由彎矩在梁內產生的拉力，配置在受壓區(qū)的縱向受力鋼筋則是用來補充混凝土受壓能力的不足。,根數：梁中受拉鋼筋的根數不應少于2根，最好不少于34根?？v向受力鋼筋應盡量布置成一層。當一層排不下時，可布置成兩層，但應盡量避免出現兩層以上的受力鋼筋，以免過多地影響截面受彎承載力。,彎起鋼筋作用：彎起鋼筋在跨中是縱向受力鋼筋的一部分，在靠近支座的彎起段彎矩較小處則用來承受彎矩和剪力共同產生的主拉應力，即作為受剪鋼筋的一部分。彎起角：鋼筋

13、的彎起角度一般為45，梁高h800mm時可采用60。,彎起鋼筋位置：,箍筋作用：承受由剪力和彎矩在梁內引起的主拉應力，并通過綁扎或焊接把其他鋼筋聯系在一起，形成空間骨架。設置范圍：按計算不需要箍筋的梁，當梁的截面高度h300mm，應沿梁全長按構造配置箍筋；當h=150300mm時，可僅在梁的端部各1/4跨度范圍內設置箍筋，但當梁的中部1/2跨度范圍內有集中荷載作用時，仍應沿梁的全長設置箍筋；若h150mm，可不設箍筋。,鋼筋級別：梁內箍筋宜采用HPB235、HRB335、HRB400級鋼筋。直徑：當梁截面高度h800mm時，不宜小于6mm；當h800mm時，不宜小于8mm。當梁中配有計算需要的

14、縱向受壓鋼筋時，箍筋直徑還不應小于縱向受壓鋼筋最大直徑的1/4。為了便于加工，箍筋直徑一般不宜大于12mm。箍筋的常用直徑為6、8、10mm。間距：應符合規(guī)范的規(guī)定。當梁中配有計算需要的縱向受壓鋼筋時，箍筋的間距不應大于15d（d為縱向受,壓鋼筋的最小直徑），同時不應大于400mm；當一層內的縱向受壓鋼筋多于5根且直徑大于18mm時，箍筋間距不應大于10d。,箍筋形式：,端部構造：應采用135彎鉤，彎鉤端頭直段長度不小于75mm，且不小于10d。,架立鋼筋位置：設置在受壓區(qū)外緣兩側，并平行于縱向受力鋼筋。作用：一是固定箍筋位置以形成梁的鋼筋骨架；二是承受因溫度變化和混凝土收縮而產生的拉應力，防

15、止發(fā)生裂縫。受壓區(qū)配置的縱向受壓鋼筋可兼作架立鋼筋。,腰筋及拉筋作用：當梁的截面高度較大時，為了防止在梁的側面產生垂直于梁軸線的收縮裂縫，同時也為了增強鋼筋骨架的剛度，增強梁的抗扭作用。,梁中的鋼筋有縱向受力鋼筋、彎起鋼筋、箍筋和架立筋等，如下圖。（1）縱向受力鋼筋縱向受力鋼筋的主要作用是用來承受由彎矩在梁中產生的拉力。鋼筋伸入支座的數量：當梁寬b100mm時，不宜少于兩根；當梁寬b100mm時，可為一根。,梁的配筋,99,（2）架立鋼筋架立筋設置在梁的受壓區(qū)外緣兩側，一般應與縱向受力鋼筋平行。架立筋的主要作用是用來固定箍筋的正確位置和形成鋼筋骨架；此外，架立鋼筋還可承受因溫度變化和混凝土收縮

16、而產生的應力，防止裂縫發(fā)生。,100,架立鋼筋的直徑與梁的跨度有關：當跨度小于4m時，不宜小于8mm；當跨度等于46m時，不宜小于10mm；跨度大于6m時，不小于12mm。,101,（3）箍筋箍筋的主要作用是用來承受由剪力和彎矩在梁內引起的主拉應力，防止斜截面破壞。其次，箍筋通過綁扎和焊接把其它鋼筋連系在一起，形成一個空間鋼筋骨架。梁內箍筋數量由抗剪計算和構造要求確定。箍筋分開口和封閉兩種形式（如圖）。箍筋的肢數有單肢、雙肢和四肢（如圖）。,102,（4）彎起鋼筋彎起鋼筋一般是由縱向受力鋼筋彎起而成的。它的作用是：彎起段用來承受彎矩和剪力產生的主拉應力；彎起后的水平段可承受支座處的負彎矩。彎起

17、鋼筋的數量、位置由計算確定。彎起鋼筋的彎起角度：當梁高不大于800mm時，采用45；當梁高大于800mm時，彎起角采用60。,103,（5）縱向構造鋼筋當梁的腹板高度hw450mm時，在梁的兩個側面應沿高度配置縱向構造鋼筋（腰筋），每側縱向構造鋼筋的截面面積不應小于腹板截面面積的0.1%，并用直徑為6mm拉筋相連，且其間距不宜大于200mm，縱向構造鋼筋的作用是防止混凝土由于溫度變化和收縮等原因在梁側中部產生裂縫。,104,梁的腹板高度hw的取值如下：對于矩形截面，取截面有效高度h0；對于T形截面，取截面有效高度減去翼緣高度；對于工字形截面，取腹板凈高。,105,梁的配筋,106,箍筋的形式和肢數,(a)箍筋的形式；（b)箍筋的肢數,107,混凝土保護層的作用是防止鋼筋銹蝕、防火和保證鋼筋與混凝土的緊密粘結，故梁、板的受力鋼筋均應有足夠的混凝土保護層。保護層厚度主要取決于構件使用環(huán)境、構件類型、混凝土強度等級、受力鋼筋直徑等因素的影響。混凝土保護層應從鋼筋的外邊緣算起。具體數值按下表采用，但同時也不應小于受力鋼筋