第1章绪论2012..docVIP

1、绪论 1.1 混凝土结构概念 主要以混凝土材料，并根据需要配置钢筋、预应力筋、钢骨、钢管等，作为主要承重材料的结构，均可称为混凝土结构(Concrete Structure)。 1）素混凝土结构（Plain Concrete) 2）钢筋混凝土结构（Reinforced Concrete） 3）钢管混凝土结构（Concrete Filled Tube) 4）纤维增强塑料混凝土（Fiber Reinforced Plastic) 5）预应力混凝土结构（Prestressed Concrete) 6）钢骨混凝土结构（Steel Reinforced Concrete、Encased Concrete) 7）钢-混凝土混合结构(Composite Structure) (Hybrid Structure) 1.2 钢筋混凝土的一般概念 ◆ 钢筋混凝土组成：是由钢筋和砼两种材料组合而成的整体（共同工作）。 ◆ 砼材料的特性：可以承受较大的压力，类似于砖、石头；相反用石材或砼作受弯或受拉就不是其特长了。 ◆ 钢筋的作用：用钢筋代替其受拉可以大大增加受弯构件的承载能力，但是对开裂荷载的提高是非常有限的（图1-1）；虽然用钢筋代替受拉对抗裂影响不大，但可控制（限制）裂缝的开展(另有方法)。 问题：可否用其它材料替代钢筋？ 配有钢筋的受压柱既可以提高承载力（主要是受拉）又可增强构件的延性。 ◆ 钢筋和砼共同工作的条件： ① 良好的粘结力（两者组合为一体，荷载作用下协同变形）。 ② 相近的线膨胀系数（钢：1.2E-5/℃,砼：1.0～1.5E-5/℃，使粘结力不因温变而破坏）。 ③ 两种材料相互无不利影响（碱性使钢筋表面生成氧化膜） ◆ 钢筋砼的优、缺点： ◎ 优点： 1）材料利用合理 钢筋和混凝土的材料强度可以得到充分发挥，结构承载力与刚度比例合适，基本无局部稳定问题，单位应力价格低，对于一般工程结构，经济指标优于钢结构。 2）耐久性和耐火性较好，维护费用低 钢筋有混凝土的保护层，不易产生锈蚀，而混凝土的强度随时间而增长；混凝土是不良热导体，30mm厚混凝土保护层可耐火2小时，使钢筋不致因升温过快而丧失强度 3）整体性好（抗冲切、抗震、抗爆） 通过合适的配筋，可获得较好的延性，适用于抗震、抗爆结构；同时防振性和防辐射性能较好，适用于防护结构。 4）刚度大、阻尼大，有利于结构的变形控制 5）可模性好 混凝土可根据需要浇筑成各种性质和尺寸，适用于各种形状复杂的结构，如空间薄壳、箱形结构等。 6）经济、易于就地取材 混凝土所用的大量砂、石，易于就地取材，近年来，已有利用工业废料来制造人工骨料，或作为水泥的外加成分，改善混凝土的性能。 ◎ 缺点： 1）自重大 不适用于大跨、高层结构。轻质、高强和预应力 2）抗裂性差 普通RC结构，在正常使用阶段往往带裂缝工作，环境较差(露天、沿海、化学侵蚀)时会影响耐久性；也限制了普通RC用于大跨结构，高强钢筋无法应用。预应力混凝土 3）承载力有限 在重载结构和高层建筑底部结构，构件尺寸太大，减小使用空间。高强、钢骨、钢管混凝土 4）隔声、隔热性能差； 5）施工周期长 施工复杂，工序多（支模、绑钢筋、浇筑、养护），工期长， 钢模、爬模、滑模等，泵送、早强、商品、高性能、免振自密实混凝土等 6）拆除困难 混凝土结构一旦破坏，其修复、加固、补强比较困难。混凝土结构加固技术不断得到发展，如最近研究开发的粘钢、碳纤维布加固混凝土结构技术，快速简便。 ◆ 钢筋砼的应用： （自学） 1.3 混凝土结构的发展简况 混凝土结构包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构。混凝土结构的发展已有100多年的历史。从混凝土发明之日起，混凝土材料、混凝土结构的形式及设计方法不断发生着变化，至今仍在迅速发展，体现着混凝土结构的强大生命力。 ◆ 初期阶段—19世纪50年代～20世纪20年代 主要用于制造板、梁、柱、拱等简单构件，钢筋和砼强度低，计算理论仅参照弹性理论进行。 发展应用阶段—20世纪20年代以后 开始出现钢筋砼结构、预应力结构、壳体结构等。 二战以后，发展迅速。材料强度不断提高，运用范围愈来愈广。 高强、轻质、大跨、计算理论提高。 ◎ 常用强度：20～40，高强80～100，更高200。 ◎ 轻质砼：14～18（一般24～25）。 ◎ 大跨结构：90m的屋面梁，239m的大跨箱形截面梁 ◎ 理论：计算理论不断完善，水平不断提高。 外国混凝土结构的发展史 钢筋混凝土是由混凝土与钢筋组合而成的。实际上，在钢筋混凝土发明之前，古人就已经知道将两种不同性能的材料组合在一起