结构工程师宝典:混凝土结构的受力特点及其构造

来源:建筑界编辑:黄子俊发布时间:2021-07-08 14:25:42

[摘要] 建筑行业中,我们经常会听到一个专有的名词叫做混凝土结构,那么你知道混凝土结构的受力特点及其构造吗?今天完美就为大家介绍介绍一下。

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  1.混凝土结构的优点与缺点

  (1)混凝土结构的优点:

  1)强度较高,钢筋和混凝土两种材料的强度都能充分利用;

  2)可模性好,适用面广;

  3)耐久性和耐火性较好,维护费用低;

  4)现浇混凝土结构的整体性好,延性好,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;

  5)易于就地取材。

  (2)混凝土结构的缺点:自重大,抗裂性较差,施工复杂,工期较长。由于钢筋混凝土结构有很多优点,适用于各种结构形式,因而在房屋建筑中得到广泛应用。

  2.钢筋和混凝土的材料性能

  (1)钢筋。

  1)热轧钢筋的种类:热轧钢筋由普通低碳钢(含碳量不大于0.25%)和普通低合金钢(合金元素不大于5%)制成。

  2)钢筋的力学性能:建筑钢筋分两类,一类为有明显流幅的钢筋,另一类为没有明显流幅的钢筋。明显流幅的钢筋含碳量少,塑性好,延伸率大。无明显流幅的钢筋含碳量多,强度高,塑性差,延伸率小,没有屈服台阶,脆性破坏。

  对于有明显流幅的钢筋,其性能的基本指标有屈服强度、延伸率、强屈比和冷弯性能四项。冷弯性能是反映钢筋塑性性能的另一个指标。

  3)钢筋的成分:铁是主要元素,还有少量的碳、锰、硅、钒、钛等;另外,还有少量有害元素,如硫、磷。

  (2)混凝土。

  1)抗压强度:立方体强度fcu。作为混凝土的强度等级。单位是MPa,C20表示抗压强度为20MPa。规范共分14个等级,C15~C80,级差为5MPa。

  2)棱柱体抗压强度fc,该强度是采用150mm×150mm×300mm的棱柱体作为标准试件试验所得。

  3)抗拉强度ft,是计算抗裂的重要指标。混凝土的抗拉强度很低。

  (3)钢筋与混凝土的共同工作。

  钢筋与混凝土的相互作用叫黏结。钢筋与混凝土能够共同工作是依靠它们之间的黏结强度。混凝土与钢筋接触面的剪应力称黏结应力。影响黏结强度的主要因素有混凝土的强度、保护层的厚度和钢筋之间的净距离等。

  3.极限状态设计方法的基本概念

  我国现行规范采用以概率理论为基础的极限状态设计方法,其基本原则如下。

  (1)结构功能:建筑结构必须满足安全性、适用性和耐久性的要求。

  (2)可靠度:结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能要求的能力,称为结构的可靠性,可靠度是可靠性的定量指标。

  (3)极限状态设计的实用表达式:为了满足可靠度的要求,在实际设计中采取如下措施。

  1)一般情况下在计算杆件内力时,对荷载标准值乘以一个大于1的系数,称荷载分项系数。

  2)在计算结构的抗力时,将材料的标准值除以一个大于1的系数,称材料分项系数。

  3)对安全等级不同的建筑结构,采用一个重要性系数进行调整。在采用上述措施后,可靠度指标便得到了满足。这就是以分项系数表达的极限状态设计方法。

  4.梁、板的受力特点及构造要求

  (1)单向板与双向板的受力特点。

  两对边支承的板是单向板,一个方向受弯;而双向板为四边支承,双向受弯。当长边与短边之比小于或等于2时,应按双向板计算;当长边与短边之比大于2但小于3时,宜按双向板计算;当按沿短边方向受力的单向板计算时,应沿长边方向布置足够数量的构造筋;当长边与短边长度之比大于或等于3时,可按沿短边方向受力的单向板计算。

  (2)连续梁、板的受力特点。

  现浇肋形楼盖中的板、次梁和主梁,一般均为多跨连续梁(板)。连续梁(板)的内力计算是主要内容,配筋计算与简支梁相同。内力计算有两种方法。主梁按弹性理论计算,次梁和板可考虑塑性变形内力重分布的方法计算。弹性理论的计算是把材料看成弹性的,用结构力学的方法,考虑荷载的不利组合,计算内力,画出包络图,进行配筋计算。均布荷载下,等跨连续板和连续次梁的内力计算,可考虑塑性变形的内力重分布。允许支座出现塑性铰,将支座截面的负弯矩调低,即减少负弯矩,调整的幅度,必须遵守一定的原则。连续梁、板的受力特点是,跨中有正弯矩,支座有负弯矩。因此,跨中按最大正弯矩计算正筋,支座按最大负弯矩计算负筋。钢筋的截断位置按规范要求截断。

  (3)梁、板的构造要求。梁最常用的截面形式有矩形和T形。梁的截面高度一般按跨度来确定,宽度一般是高度的1/3。梁的支承长度不能小于规范规定的长度。纵向受力钢筋宜优先选用HRB335、HRB400钢筋,常用直径为10~25mm,钢筋之间的间距不应小于25mm,也不应小于直径。保护层的厚度与梁所处环境有关,一般为25~40mm。板的厚度与计算跨度有关,屋面板一般不小于60mm,楼板一般不小于80mm,板的支承长度不能小于规范规定的长度,板的保护层厚度一般为15~30mm。受力钢筋直径常用6mm、8mm、10mm、12mm。间距不宜大于250mm。

  梁、板混凝土的强度等级~般采用C20以上。

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