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钢筋混凝土结构

来源:http://www.hunningtushebei.com2016-10-11 16:50:15

基本信息

钢筋混凝土结构是指用配有钢筋增强的混凝土制成的结构。承重的主要构件是用钢筋混凝土建造的。包括薄壳结构、大模板现浇结构及使用滑模、升板等建造的钢筋混凝土结构的建筑物。用钢筋和混凝土制成的一种结构。钢筋承受拉力,混凝土承受压力。具有坚固、耐久、防火性能好、比钢结构节省钢材和成本低等优点。

发展历史

 钢筋混凝土结构应用在建筑工程中。1849年,法国人J.L.朗姆波和1867年法国人J.莫尼埃先后在铁丝网两面涂抹水泥砂浆制作小船和花盆。1884年德国建筑公司购买了莫尼埃的专利,进行了di一批钢筋混凝土的科学实验,研究了钢筋混凝土的强度、耐火性能,钢筋与混凝土的粘结力。1886年德国工程师M.克嫩提出钢筋混凝土板的计算方法。与此同时,英国人W.D.威尔金森提出了钢筋混凝土楼板专利;美国人T.海厄特对混凝土梁进行试验;法国人F.克瓦涅出版了一本应用钢筋混凝土的专著。

 各国钢筋混凝土结构设计规范采用的设计方法有容许应力设计法、破坏强度设计法和极限状态设计法。在钢筋混凝土出现的早期,大多采用以弹性理论为基础的容许应力设计法。在本世纪30年代后期,苏联开始采用考虑钢筋混凝土破坏阶段塑性的破坏强度设计法;1950年,更进一步完善为极限状态设计法,它综合了前面两种设计方法的优点,既验算使用阶段的容许应力、容许裂缝宽度和挠度,也验算破坏阶段的承载能力,概念比较明确,考虑比较全面,已为许多国家和国ji组织的设计规范所采用。

结构原理

   由于混凝土的抗拉强度远低于抗压强度,因而素混凝土结构不能用于受有拉应力的梁和板。如果在混凝土梁、板的受拉区内配置钢筋,则混凝土开裂后的拉力即可由钢筋承担,这样就可充分发挥混凝土抗压强度较高和钢筋抗拉强度较高的优势,共同抵抗外力的作用,提高混凝土梁、板的承载能力。

   钢筋与混凝土两种不同性质的材料能有效地共同工作,是由于混凝土硬化后混凝土与钢筋之间产生了粘结力。它由分子力(胶合力)、摩阻力和机械咬合力三部分组成。其中起决定性作用的是机械咬合力,约占总粘结力的一半以上。将光面钢筋的端部作成弯钩,及将钢筋焊接成钢筋骨架和网片,均可增强钢筋与混凝土之间的粘结力。为保证钢筋与混凝土之间的可靠粘结和防止钢筋被锈蚀,钢筋周围须具有一定厚度的混凝土保护层。若结构处于有侵蚀性介质的环境,保护层厚度还要加大。

   梁和板等受弯构件中受拉力的钢筋,根据弯矩图的变化沿纵向配置在结构构件受拉的一侧。在柱和拱等结构中,钢筋也被用来增强结构的抗压能力。它有两种配置方式:一是顺压力方向配置纵向钢筋,与混凝土共同承受压力;另一是垂直于压力方向配置横向的钢筋网和螺旋箍筋,以阻止混凝土在压力作用下的侧向膨胀,使混凝土处于三向受压的应力状态,从而增强混凝土的抗压强度和变形能力。由于按这种方式配置的钢筋并不直接承受压力,所以也称间接配筋。在受弯构件中与纵向受力钢筋垂直的方向,还须配置分布筋和箍筋,以便更好地保持结构的整体性,承担因混凝土收缩和温度变化而引起的应力,及承受横向剪力。

结构特性/h3>

   混凝土的收缩和徐变(蠕变)对钢筋混凝土结构具有重要意义。钢筋混凝土结构由于钢筋会阻碍混凝土硬化时的自由收缩,在混凝土中会引起拉应力,在钢筋中会产生压应力。混凝土的徐变会在受压构件中引起钢筋与混凝土之间的应力重分配,在受弯构件中引起挠度增大,在超静定结构中引起内力重分布等。混凝土的这些特性在设计钢筋混凝土结构时须加以考虑。

   由于混凝土的极限拉应变值较低(约为0.15毫米/米)和混凝土的收缩,导致在使用荷载条件下构件的受拉区容易出现裂缝。为避免混凝土开裂和减小裂缝宽度,可采用预加应力的方法;对混凝土预先施加压力(见预应力混凝土结构)。实践证明,在正常条件下,宽度在0.3毫米以内的裂缝不会降低钢筋混凝土的承载能力和耐久性。

   在从-40~60°C的温度范围内,混凝土和钢筋的物理力学性能都不会有明显的改变。因此,钢筋混凝土结构可以在各种气候条件下应用。当温度高于60°C时,混凝土材料的内部结构会遭到损坏,其强度会有明显降低。当温度达到 200°C时,混凝土强度降低30~40%。因此,钢筋混凝土结构不宜在温度高于200°C的条件下应用:当温度超过200°C时,必须采用耐热混凝土。

 
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