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鋼筋混凝土結構

來源:http://www.gxhb-steel.com2016-10-11 16:50:15

基本信息

鋼筋混凝土結構是指用配有鋼筋增強的混凝土制成的結構。承重的主要構件是用鋼筋混凝土建造的。包括薄殼結構、大模板現澆結構及使用滑模、升板等建造的鋼筋混凝土結構的建筑物。用鋼筋和混凝土制成的一種結構。鋼筋承受拉力,混凝土承受壓力。具有堅固、耐久、防火性能好、比鋼結構節省鋼材和成本低等優點。

發展歷史

 鋼筋混凝土結構應用在建筑工程中。1849年,法國人J.L.朗姆波和1867年法國人J.莫尼埃先后在鐵絲網兩面涂抹水泥砂漿制作小船和花盆。1884年德國建筑公司購買了莫尼埃的專利,進行了di一批鋼筋混凝土的科學實驗,研究了鋼筋混凝土的強度、耐火性能,鋼筋與混凝土的粘結力。1886年德國工程師M.克嫩提出鋼筋混凝土板的計算方法。與此同時,英國人W.D.威爾金森提出了鋼筋混凝土樓板專利;美國人T.海厄特對混凝土梁進行試驗;法國人F.克瓦涅出版了一本應用鋼筋混凝土的專著。

 各國鋼筋混凝土結構設計規范采用的設計方法有容許應力設計法、破壞強度設計法和極限狀態設計法。在鋼筋混凝土出現的早期,大多采用以彈性理論為基礎的容許應力設計法。在本世紀30年代后期,蘇聯開始采用考慮鋼筋混凝土破壞階段塑性的破壞強度設計法;1950年,更進一步完善為極限狀態設計法,它綜合了前面兩種設計方法的優點,既驗算使用階段的容許應力、容許裂縫寬度和撓度,也驗算破壞階段的承載能力,概念比較明確,考慮比較全面,已為許多國家和國ji組織的設計規范所采用。

結構原理

   由于混凝土的抗拉強度遠低于抗壓強度,因而素混凝土結構不能用于受有拉應力的梁和板。如果在混凝土梁、板的受拉區內配置鋼筋,則混凝土開裂后的拉力即可由鋼筋承擔,這樣就可充分發揮混凝土抗壓強度較高和鋼筋抗拉強度較高的優勢,共同抵抗外力的作用,提高混凝土梁、板的承載能力。

   鋼筋與混凝土兩種不同性質的材料能有效地共同工作,是由于混凝土硬化后混凝土與鋼筋之間產生了粘結力。它由分子力(膠合力)、摩阻力和機械咬合力三部分組成。其中起決定性作用的是機械咬合力,約占總粘結力的一半以上。將光面鋼筋的端部作成彎鉤,及將鋼筋焊接成鋼筋骨架和網片,均可增強鋼筋與混凝土之間的粘結力。為保證鋼筋與混凝土之間的可靠粘結和防止鋼筋被銹蝕,鋼筋周圍須具有一定厚度的混凝土保護層。若結構處于有侵蝕性介質的環境,保護層厚度還要加大。

   梁和板等受彎構件中受拉力的鋼筋,根據彎矩圖的變化沿縱向配置在結構構件受拉的一側。在柱和拱等結構中,鋼筋也被用來增強結構的抗壓能力。它有兩種配置方式:一是順壓力方向配置縱向鋼筋,與混凝土共同承受壓力;另一是垂直于壓力方向配置橫向的鋼筋網和螺旋箍筋,以阻止混凝土在壓力作用下的側向膨脹,使混凝土處于三向受壓的應力狀態,從而增強混凝土的抗壓強度和變形能力。由于按這種方式配置的鋼筋并不直接承受壓力,所以也稱間接配筋。在受彎構件中與縱向受力鋼筋垂直的方向,還須配置分布筋和箍筋,以便更好地保持結構的整體性,承擔因混凝土收縮和溫度變化而引起的應力,及承受橫向剪力。

結構特性/h3>

   混凝土的收縮和徐變(蠕變)對鋼筋混凝土結構具有重要意義。鋼筋混凝土結構由于鋼筋會阻礙混凝土硬化時的自由收縮,在混凝土中會引起拉應力,在鋼筋中會產生壓應力。混凝土的徐變會在受壓構件中引起鋼筋與混凝土之間的應力重分配,在受彎構件中引起撓度增大,在超靜定結構中引起內力重分布等。混凝土的這些特性在設計鋼筋混凝土結構時須加以考慮。

   由于混凝土的極限拉應變值較低(約為0.15毫米/米)和混凝土的收縮,導致在使用荷載條件下構件的受拉區容易出現裂縫。為避免混凝土開裂和減小裂縫寬度,可采用預加應力的方法;對混凝土預先施加壓力(見預應力混凝土結構)。實踐證明,在正常條件下,寬度在0.3毫米以內的裂縫不會降低鋼筋混凝土的承載能力和耐久性。

   在從-40~60°C的溫度范圍內,混凝土和鋼筋的物理力學性能都不會有明顯的改變。因此,鋼筋混凝土結構可以在各種氣候條件下應用。當溫度高于60°C時,混凝土材料的內部結構會遭到損壞,其強度會有明顯降低。當溫度達到 200°C時,混凝土強度降低30~40%。因此,鋼筋混凝土結構不宜在溫度高于200°C的條件下應用:當溫度超過200°C時,必須采用耐熱混凝土。

 
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