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建筑结构 第三章 钢筋混凝土结构 钢筋混凝土（RC）reinforced concrete 第一节 材料性质 一、钢筋 1. 结构用钢及钢材分类 （1）钢材分为三类 以钢材机械力学性能为主，限制钢材中有害杂质为辅→甲（A）类（结构用钢）S、H、P、C 以钢材的化学成分为主→乙（B）类 钢材的化学成分和机械力学性能均有较高要求→特（T）类 钢材是理想的各向同性弹塑性 （2）钢筋分类 热轧钢筋 低碳钢筋 （光圆钢筋）HPB235（Q235）（A3）Ⅰ级φ 低合金钢筋 （变形钢筋（月牙纹））HRB335（20MnSi）Ⅱ级 HRB400（20MnSiV、20MnsiNb、20MnTi）Ⅲ级 RRB400（K20MnSi）Ⅳ级 冷加工钢筋 冷拉、冷拔 钢丝钢绞线 (高合金钢、高碳钢) （3）钢筋的性能 a. 应力б-应变ε曲线 CAD-31 强度бy、бb бb/бy→安全储备 塑性 伸长率δ=（L2-L）/Ld=5 →δ5 L/d=10 →δ10） d=5 e. 弹性模量Es=бs/εs (бsбy) f.化学成分 g.可焊性 h.与砼的粘结 （4）钢筋的冷热加工 冷拉 仅提高抗拉强度牺牲塑性 冷拔 钢筋→钢丝 提高抗拉抗压强度牺牲塑性 冷轧 钢筋→钢丝→冷轧带肋 热处理 渗碳 CAD-31 二. 混凝土 混凝土是由水泥、粗骨料、细骨料、水、（添加剂）组成的混合物 水泥 C（425，525，625）cement 普通硅酸盐水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥(水化热) 粗骨料 G 碎石、卵石(碱骨料反应) 细骨料 S 中粗砂 添加剂 减水添加剂、早强剂 水 W 影响混凝土质量的因素 水灰比W/C↑混凝土强度fc↓ 水泥用量C↑混凝土收缩徐变ε↑ 骨料G、S↑水泥用量C↑ 水灰比W/C↓混凝土流动性差（塌落度小） CAD 混凝土是各向异性的材料、 混凝土的强度 混凝土立方体抗压强度fcu 150x150x150 试块标准养护（28天龄期、 20±3C0、相对湿度≥90%） 影响因素：约束条件、加载速度、试件尺度 μfcu 混凝土棱柱体抗压强度fc μfc=0.76μfcu μfc=0.67μfcu 混凝土抗拉强度ft (抗劈裂试验) μft=0.23(μfcu)2/3 2. 混凝土的变形 混凝土σc~εc Cad 混凝土在荷载长期作用下的变形——徐变 Cad 混凝土地收缩 第二节 钢筋与混凝土的粘结及RC形成机理 钢筋与混凝土能形成RC条件 钢筋与混凝土存在粘结力，能使二者变形协调，相互作用 钢筋与混凝土的线膨胀系数接近 αc=1x10-5 1/C0 αs=2.6x10-51/C0 混凝土对钢筋的保护 RC最大突出表现在利用砼受压和利用钢筋受拉 在受弯构件得以充分体现 钢筋与混凝土的粘结 （1）粘结力---三个主要方面 握裹力、胶合力、机械咬合力 （2）粘结应力τ∝ft 钢筋搭接锚固：混凝土强度等级、钢筋强度、钢筋外形 CAD 钢筋混凝土特点 优点：发挥两种材料优势 可模性 耐久性、耐火性、免维护结构（劲性RC） 经济性 缺点：自重大 （轻质高强）抗震差 抗裂性差（预应力） 施工条件差 第三节 钢筋混凝土轴心受拉构件 实例：屋架下弦、圆形水池等 轴心受拉构件的受力特点 开裂前 开裂后 轴心受拉构件的承载力计算 1. 计算公式 N≤fyAs As=N/fy 2. 构造要求 ρmin=0.3% 钢筋焊接 轴心受拉构件的裂缝宽度计算 轴心受拉构件的裂缝分析 1. 第一批σc 第二批裂缝 第三批裂缝 裂缝出现在σc较大处、裂缝处钢筋应力最大，σc靠粘结应力的积累，砼裂缝是成批出现，有一定的规律性 裂缝宽度与裂缝间距成正比 裂缝间距与粘结应力成反比 粘结力与砼质量和钢筋与混凝土接触表面成正比 τmCl=ftAc τm----钢筋与混凝土粘结应力平均值 C---钢筋与混凝土接触面周长 l----传递长度（裂缝间距） ft----砼的抗拉强度 Ac----砼的面积 d-----钢筋的直径 ρ----配筋率 ρ=As/Ac 相同钢筋截面As d小，钢筋数量多，钢筋与混凝土接触面大，粘接好,裂缝间隔小，裂缝宽度小。 裂缝宽度的实际计算公式 1. 平均裂缝间距lcr c---钢筋保护厚度 d---钢筋直径 d=4As/u u---纵向受拉钢筋截面总周长 ρet----按有效受拉混凝土截面面积计算的配筋率 ν----纵向受拉钢筋表面特征系数 变形钢筋ν=0.7, 光圆钢筋ν=1.0 2. 最大裂缝宽度wmax ψ---钢筋应力不均匀系数 0.4 ≤ψ≤1 σss---σss=Ns/As ftk---混凝土抗拉强度标准值 裂缝宽度的有粘结