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混凝土結構的受力特點及其構造
1.混凝土結構的優點與缺點
(1)混凝土結構的優點:
1)強度較高,鋼筋和混凝土兩種材料的強度都能充分利用;
2)可模性好,適用面廣;
3)耐久性和耐火性較好,維護費用低;
4)現澆混凝土結構的整體性好,延性好,適用于抗震抗爆結構,同時防振性和防輻射性能較好,適用于防護結構;
5)易于就地取材。
(2)混凝土結構的缺點:自重大,抗裂性較差,施工復雜,工期較長。由于鋼筋混凝土結構有很多優點,適用于各種結構形式,因而在房屋建筑中得到廣泛應用。2.鋼筋和混凝土的材料性能
(1)鋼筋。
1)熱軋鋼筋的種類:熱軋鋼筋由普通低碳鋼(含碳量不大于0.25%)和普通低合金鋼(合金元素不大于5%)制成。
2)鋼筋的力學性能:建筑鋼筋分兩類,一類為有明顯流幅的鋼筋,另一類為沒有明顯流幅的鋼筋。明顯流幅的鋼筋含碳量少,塑性好,延伸率大。無明顯流幅的鋼筋含碳量多,強度高,塑性差,延伸率小,沒有屈服臺階,脆性破壞。
對于有明顯流幅的鋼筋,其性能的基本指標有屈服強度、延伸率、強屈比和冷彎性能四項。冷彎性能是反映鋼筋塑性性能的另一個指標。
3)鋼筋的成分:鐵是主要元素,還有少量的碳、錳、硅、釩、鈦等;另外,還有少量有害元素,如硫、磷。
(2)混凝土。
1)抗壓強度:立方體強度fcu。作為混凝土的強度等級。單位是MPa,C20表示抗壓強度為20MPa。規范共分14個等級,C15~C80,級差為5MPa。
2)棱柱體抗壓強度fc,該強度是采用150mm×150mm×300mm的棱柱體作為標準試件試驗所得。
3)抗拉強度ft,是計算抗裂的重要指標?;炷恋目估瓘姸群艿?。
(3)鋼筋與混凝土的共同工作。
鋼筋與混凝土的相互作用叫黏結。鋼筋與混凝土能夠共同工作是依靠它們之間的黏結強度。混凝土與鋼筋接觸面的剪應力稱黏結應力。影響黏結強度的主要因素有混凝土的強度、保護層的厚度和鋼筋之間的凈距離等。3.極限狀態設計方法的基本概念
我國現行規范采用以概率理論為基礎的極限狀態設計方法,其基本原則如下。
(1)結構功能:建筑結構必須滿足安全性、適用性和耐久性的要求。
(2)可靠度:結構在規定的時間內,在規定的條件下,完成預定功能要求的能力,稱為結構的可靠性,可靠度是可靠性的定量指標。
(3)極限狀態設計的實用表達式:為了滿足可靠度的要求,在實際設計中采取如下措施。
1)一般情況下在計算桿件內力時,對荷載標準值乘以一個大于1的系數,稱荷載分項系數。
2)在計算結構的抗力時,將材料的標準值除以一個大于1的系數,稱材料分項系數。
3)對安全等級不同的建筑結構,采用一個重要性系數進行調整。在采用上述措施后,可靠度指標便得到了滿足。這就是以分項系數表達的極限狀態設計方法。