应力筋,通过张拉或其他方法建立预加应力的混凝土结构。钢骨混凝土结构是指配置轧
制型钢或焊接型钢和钢筋的结构,具有承载力大、延性好、刚度大等特点,主要应用于多、
高层建筑结构的各种体系中。钢管混凝士结构是指钢管中充填混凝土形成的结构构件,
具有承载力高、延性好、抗震性能优越等特点,主要用于以轴心受压和小偏心受压构件为
主的高层建筑工程、地铁车站工程和大跨度桥梁工程中。纤维混凝土结构是指以纤维混
凝土为主制作的结构,包括无筋纤维混凝土结构、钢纤维混凝土结构和预应力纤维混凝土
结构,具有抗拉强度高、抗裂性能好、抗渗性能强、抗磨损和抗冲击等性能,主要应用于建
筑楼面、高速公路路面、机场跑道、停车场贮液池等结构构件中。
目前,混凝土结构广泛应用于工业与民用建筑,桥梁.隧道、矿井以及水利、海港、核电
等工程建设中。
本教材主要讲授配置钢筋、预应力钢筋的混凝土结构构件的受力性能、计算理论、设
计计算方法和构造要求等内容。
1.1.2钢筋和混凝土 共同工作的基础
如图1. 2所示的两根除了配筋不同,其他条件完全相同的简支梁。图1. 2(a)为素混
凝土制成的梁,在较小的荷载作用下,梁下部受拉区边缘的混凝土即出现裂缝,受拉区混
凝土一旦开裂,裂缝将迅速发展,梁瞬间断裂而破坏。破坏时梁的承载力很低,开裂荷载
Fa和破坏荷载F.基本相等(F。- F.= 4.8kN),此时受压区混凝土的抗压强度还远远没
有得到充分利用。
如果在梁的底部受拉区配置适量的受拉钢筋,如图1. 2( b)所示,形成钢筋混凝土梁,
当荷载增加到一-定 值时,梁的受拉区混凝土开裂,此时的开裂荷载F。=4.9kN,基本上和
索混凝上梁的开裂荷载(破坏荷载)相等。梁开裂后,由于受拉钢筋的存在,裂缝不会迅速
向上发展,梁的承载能力继续提高。随着荷载的增加,混凝土的裂缝不断向上延伸,且数
量和宽度不断增加,受拉钢筋的应力也不断增加,直到受拉钢筋达到屈服强度,受压区混
凝土被压碎,梁失去承载能力而破坏。梁在破坏前,混凝土裂缝充分发展,梁的变形迅速
增大,有明显的破坏预兆,见图1.2(c)。破坏荷载F。=26.5kN,远远高于素混凝土梁的
破坏荷载,且混凝土的抗压强度和钢筋的抗拉强度都能得到充分利用。
可见,把钢筋和混凝土这两种材料按照合理的方式结合在一起, 使钢筋主要承受拉
力,混凝土主要承受压力,可以取长补短,充分发挥两种材料的性能。钢筋和混凝土是两
种物理力学性能截然不同的材料,为什么能够有效地结合在一起共同工作,共同变形,有
效地抵抗外荷载呢?其主要原因有:
(1)钢筋和混凝土之间存在良好的粘结力,在外荷载作用下,两者之间能有效地进行
力和变形的传递。
(2)钢筋和混凝土两种材料的线膨胀系数接近。钢筋的线膨胀系数为1.2X
10-/C ,混凝土的线膨胀系数为(1.0~1.5)X10-5/C,因此当温度变化时,钢筋和混凝
土的粘结力不会因两者之间产生较大的相对变形而破坏。
此外,钢筋埋在混凝土中,边缘混凝土作为钢筋的保护层,使钢筋不易锈蚀,并能提高
钢筋的耐火性能。
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