钢筋混凝土结构教案

第1章 绪论 §1.1 混凝土结构的概念

混凝土结构

钢筋和混凝土是两种性质不同的材料，其所以能有效地共同工作，由于：

1、可靠的粘结力，受力后变形一致。 2、温度线膨胀系数大致相同。

3、钢筋外边有一定厚度的混凝土结构层。

1.2 本课程的目的及特点

目的：掌握混凝土结构的基本概念、基本理论及构造要求，能进行一般工业与民用建筑结构的设计，并具有绘制和识读结构施工图的能力。

特点：一门结构设计课、扎实的基础理论、实践性很强。

第2章 钢筋混凝土材料的力学性能

§2.1 混凝土

一、混凝土的强度 1.立方体抗压强度fcu

《规范》规定的混凝土强度等级，是按立方体抗压强度标准值f

cu..k

（即具有不小于95%保证率）确定的，

用符号C表示。C15、C20、C25、C30、 C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、 C75、C80，14个等级。 2.轴心抗压强度fc

试件：150×150×300棱柱体

轴心抗压强度平均值μfc与边长为150立方体抗压强度平均值μfcu关系：

对C50及以下混凝土取α1 = 0.76，对C80混凝土取α1 = 0.82，中间按线性规律取值。

对 C40 及以下混凝土取α2 = 1.0，对 C80 混凝土取α2 = 0.87，中间按线性规律取值。 3.轴心抗拉强度ft

轴心抗拉强度平均值μft与立方体抗压强度平均值μfcu关系：

4.复合应力状态下混凝土的强度 （1）双向受力状态

（2）压剪或拉剪复合压力状态 （3）三向受压应力状态

混凝土的变形

混凝土的变形分为两类：

一类成为混凝土的受力变形，包括混凝土一次短期加荷的变形，荷载长期作用下的变形等。

另一类成为混凝土的体积变形，包括混凝土由于收缩和温度变化产生的变形等。 1.混凝土在一次短期加荷时变形性能 （1）混凝土的应力-应变曲线 如图：

OA段：弹性工作阶段；

AB段：该阶段微裂缝的发展是稳定的；

BC段：内部一些微裂缝相互连通，裂缝发展不稳定； C点后为下降阶段。

（2）混凝土的弹性模量、变形模量 ① 弹性模量Ec 如图：

Ec = tanα0 =

c

c

cu..k

弹性模量与混凝土立方体抗压强度标准值f关。

有

也可查附表。 ② 变形模量

割切模量即→变形模量 2.混凝土在长期荷载下的变形性能

混凝土在长期不变压应力作用下，应变随时间增长

的现象—混凝土徐变。 3.混凝土的收缩

混凝土在空气中结硬时体积减小的现象称为收缩。 三、混凝土的选用

选用要做到技术先进，经济合理，安全适用，确保质量。

§2.2 钢筋

一、钢筋的种类：

在混凝土、预应力混凝土结构中采用的钢筋和钢丝按生产加工工艺的不同, 可分为热轧钢筋、钢丝、钢绞线和热处理钢筋等。 热轧钢筋

HPB235、按强度不同分为 HRB400—RRB400 钢丝 刻痕钢丝 二、刚进的力学性能

热轧 按力学性能不同

热处理

应力——应变关系曲线

有明显屈服 无明显屈服

b点屈服强度 0.2=0.85 u（极限）

除了钢筋了有足够的强度外, 还应具有一定的塑性变形能力, 反映钢筋塑性性能的基本指标是伸长率和冷弯性能。 三、钢筋的选用

非预应力 HRB335、HRB400(主导)

HPB235、RRB400

预应力 钢绞线、钢丝、也可采用热处理钢筋

第3章 混凝土结构的设计方法 §3.1 结构设计的基本要求

一、结构的功能要求 1、安全性的要求 2、适用性的要求 3、耐久性的要求 二、结构功能的极限状态 1、极限状态的概念

①有效状态：整个结构或结构的一部分能满足设计规定的某一预定功能要求。 ②失效状态。（与其相反）

③极限状态：“有效”与“失效”之间有一特定界限状态。

2、极限状态的分类：

①承载能力极限状态：结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形。超过这一极限状态后，结构或构件不满足预定的安全性要求。

②正常使用极限状态：结构或构件就不能满足预定的适用性或耐久性要求。

§3.2 结构的作用、作用效应和结构抗力

一、结构作用

作用是使结构或构件产生内力、变形和裂缝的各种原因。

直接作用：（永久荷载、可变荷载） 简介作用：（温度变形、地基沉降） 1、荷载的分类： ①永久荷载—恒荷载 ②可变荷载—活荷载

③偶然荷载（不一定出现，一旦出现值很大时间短） 2、荷载的代表值

《荷载规范》给出了四种荷载的代表值：标准值、组合值、频遇值和准永久值。 （1）荷载的标准值

荷载标准值是指结构在使用期间可能出现的最大荷载值。

在建筑结构设计时, 荷载标准值可作为荷载的基本代表值。

《荷载规范》规定的荷载标准值如下： ①永久荷载标准值Gk

②可变荷载标准值Qk a.雪荷载标准值的计算 Sk=μrS0 b.风荷载标准值的计算

Wk=βrμsμz W0

（2）可变荷载组合值

《荷载规范》采用除其中产生最大效应的荷载仍取其标准值外，其他伴随的可变荷载均采用小于其标准值的量值作为荷载代表值，荷载组合值。ψc Qk (组合系数) （3）可变荷载频遇值ψf Qk （4）可变荷载准永久值ψq Qk 3、荷载的设计值

设计值：荷载的标准值与荷载的分项系数的乘积。 二、作用效应与结构抗力 1、作用效应S

结构或构件在上述各种作用因素的作用下，引起的内力（如弯矩M，剪力V，轴力N，扭矩

T 等）和变形（如挠度、裂缝、转角等）称为作用效应，用S 表示。当作用为荷载时，称为荷载效应。

S = c

因：M=

12

ql 所：S=M 8

2、结构抗力R

结构抗力R 是指结构或结构构件承受各种作用的能力（如构件的承载能力、刚度等）。 （1） 材料强度的标准值 （2） 材料强度的设计值

材料强度的标准值除以材料分项系数就得到了材料强度设计值。

§3.3 概率极限状态设计法

一、可靠度、失效概率与可靠指标

1、可靠度：结构在规定的时间（设计使用年限）内，在规定的条件下（指正常设计、正常施工、正常使用和维修），完成预定功能（安全性、适用性、耐久性）的概率。

令：Z=R－S

当：Z=R－S﹥0 可靠状态 Z=R－S＝0 极限状态 Z=R－S＜0 失效状态 如图：

二、极限状态实用表达式 1、承载能力极限状态实用表达式

0 S R

式中： 0 ––结构构件的重要性系数，对一、二、三级分

别取1.1，1.0，0.9 R (fc 、fs 、 k ) 2、正常使用极限状态实用表达式 必须符合：S≤C

式中： S—变形、裂缝等荷载效应组合的设计值；C—设计对变形、裂缝宽度等规定的相应限值。

§3.4 混凝土结构的耐久性规定

略写

第4章 受弯构件正截面承载力计算

受弯构件的破坏有：正截面破坏 斜截面破坏

正截面破坏：必须要有足够的截面尺寸、配置一定数量

的纵向受力钢筋；

斜截面破坏：必须有足够的截面尺寸、配置一定数量的

箍筋和弯起钢筋。

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