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第三章 钢筋混凝土结构受力原理和分析 第一节 结构理论 弄清楚钢筋混凝土的受力原理对钢筋翻样有极大的帮助，钢筋翻样不仅仅是简单的数学运算，钢筋配置合理与否关系到工程结构的安全、工程质量和材料的用量。作为专业钢筋翻样了解与钢筋翻样相关的结构理论和概念、结构设计的方法对翻样技能的提升是有帮助的。 一、构件的基本受力状态 任何复杂的工程结构，都是由一些基本的构件组合而成的。包括： 线形构件：直杆如梁、柱，曲杆则有曲梁、拱。由杆件联结可以组成桁架、刚架、网架等结构。 面形构件：平面如板、墙，曲面则为壳。由曲面构件可以组成剪力墙、楼盖、贮仓、 简体等结构。 实体构件：如重力坝、桥墩、挡土墙等。 只能受拉的构件，如悬索、薄膜等。 构件的基本受力状态有五种：压缩、拉伸、弯曲、剪切、扭转。钢筋混凝土构件根据其受力状态配置不同的钢筋分别满足抗压、抗拉、抗弯、抗剪和抗扭。 轴心受压，截面上各点受力均匀，只是与受力相反。受压构件偶然附加偏心会降低构件承载力甚至引起失稳。偏心受压构件，则易在偏心方向失稳。 轴心受拉，不论截面形状如何，只要外力通过截面中心，截面上各点受力均匀，应力均匀分布，材料强度可以被充分利用。 弯和剪，弯和剪往往同时发生，工程中纯弯和纯剪的情况很少。梁截面上下边缘离中和轴最远处应力最大，截面中间部分应力很小。工字形截面的上下翼缘较厚，腹板较薄，作为受：弯构件是较合理。无论从承载力或刚度考虑，适当提高截面惯性矩是合理的。剪力在截面上引起的剪应力分布也是很不均匀。剪应力在截面中和轴处最大，截面上、下边缘为零。均布荷载作用下的简支梁弯矩肘跨中最大，支座处为零；而剪力支座处最大，跨中为零。 剪切，如钢结构中的螺栓、铆钉连接、贴角焊缝，组合构件中的栓钉，木结构中的榫接及机械中的销、键连接等。当杆件受到一对大小相等、方向相反而作用线很相近的横向力作用时，杆件主要发生剪切变形，截面上分布剪应力。剪切面上的剪应力分布规律复杂。 扭转，各种受扭变形的构件，都可简化为在垂直于杆轴线的平面内，作用着一对大小相等、方向相反的力偶。受扭时由截面上成对的剪应力组成力偶来抵抗扭矩，截面剪应力边缘大，中间小；截面中间部分的材料受剪应力小，力臂也小。环形截面的抗扭能力和相同外形的实心截面十分接近。受扭构件以环形截面为最佳。扭转是对截面抗力最不利的受力状态。 二、构件的刚度和变形 力作用于物体产生两种效果，一是运动，二是变形。在建筑结构中主要是产生变形。 变形可以是位移(线位移)、转角(角位移)、应变等。结构的极限状态分为两大类：承 载力极限状态及正常使用极限状态。正常使用极限状态的满足，主要是控制建筑结构的变形在一定的限度内。刚度是产生单位变形所需要的力，包括轴向刚度、弯曲刚度、剪切刚度和扭转刚度。 对于均匀轴向荷载(拉或压)，根据弹性定律，应变与应力成正比。 ，· 截面的轴向刚度抵抗轴向变形，截面的弯曲刚度抵抗弯曲变形，截面的扭转刚度抵抗 扭转变形，截面的剪切刚度抵抗剪切变形。 力学规则是力系(内、外力)要平衡，变形要协调。 作用在结构上的荷载或作用传到基础上去，而在力的传递过程中所经过的截面上的内 力或应力不能超过截面材料允许的强度或构件的承载力。结构剐度要保证结构变形控制在限定范围内。使结构产生内力和位移的一切外因都可以称为荷载或作用。自重、活荷载、风荷载、雪荷载等直接施加于结构的外因称为荷载；沉降、温差、地震等引起结构内力效应的间接外因称为作用。结构自重为永久作用；活荷载、风荷载、雪荷载是可变作用；地震或其他偶然事件引起的作用为偶然作用。永久作用力作用时间长，会引起结构材料的徐变变形，使结构构件的变形和裂缝增大，引起结构的内力重分布；可变作用由于时有时无，时大时小，有时其作用位置也变化，可能对结构各部分引起不同的影响，甚至产生完全相反的作用，所以设计中必须考虑其最不利组合作用的影响；偶然作用由于其作用时间短，材料的塑性变形来不及发展，其实际强度会提高些。另一方面，由于瞬时作用，结构的可靠度可以取小些。 虽然结构组成千变万化，但其主要功能是将作用在建筑上的荷载传递到地基上，要清 楚内力的传递途径，并保证在传递过程中，第一构件的截面有足够的强度。 三、内力的传递途径和规律 结构内力传递路线：楼面荷载_+板_次梁_主梁_柱(墙)_基础_地基。 内力传递规律： 1．最短路径传递，即就近不就远原则。 2·独立传递，即整体结构中有一部分完整结构，可以独立将力传递到基础上，此为 基本结构，反之某一部分结构的内力必须通过基本结构才能将力传到基础上称为附属部 分。若荷载仅作用于基本结构，则附属部分不受力。 3·承载力下限定理，