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辽宁广播电视大学双向视频 水工钢筋混凝土结构主讲教师: 佟颖

前言 • 本课程是水利水电工程 • 专业的专业课, 通过学习 , • 使学生掌握钢筋混凝土结 • 构的计算原理、设计方法、 • 构造要求。

绪论 • 教学目的和要求:使学生掌握 • 1、本课程有关的概念； • 2、钢筋混凝土结构的特点； • 3、混凝土结构的发展概况； • 4、本课程的特点。

一、基本概念 • (一)、混凝土结构 • 是以混凝土为主要材料制成的 • 结构。包括: • (1)、素混凝土结构 • (2)、钢筋混凝土结构 • (3)、预应力混凝土结构

(二)、《规范》简介 • (1)、《水工混凝土结构设计规范》 • SL/T１９１－９６ • (2)、《混凝土结构设计规范》 • GBJ１０－８９ • 现行 GB50010－2002

(三) 钢筋混凝土结构的特点 1、混凝土力学特性抗压能力较强,而抗拉能力很弱，使得素混凝土结构的应用受到限制。见图:0－1 图:0－1

2、钢筋混凝土力学特性 • 混凝土承担压力，钢筋 • 承担拉力，充分合理地利用 • 混凝土和钢筋这两种材料的 • 力学特性。

3、钢筋和混凝土共同工作的 • 原因 • (1) 钢筋和混凝土之间存在着 • 良好的黏结力，能牢固地形 • 成整体，保证在荷载作用下， • 钢筋和外围混凝土能够协调 • 变形，相互传力，共同受力;

(2) 钢筋和混凝土的温度线膨 • 胀系数接近，当温度变化时， • 两者间不会产生很大的相对 • 变形而破坏它们之间的结合， • 共同变形。钢筋 • (3) 钢筋至构件边缘有一定距 • 离，可防止钢筋发生锈蚀。

(四)、钢筋混凝土结构的优点 • 1、充分发挥材料的力学性能 • ( 整体强度大 )； • 2、耐久性好； • 3、耐火性好； • 4、可模性好；

5、整体性好； • 6、易于就地取材。 • (五)、钢筋混凝土结构的缺点 • 1、自重偏大； • 2、抗裂性差； • 3、施工比较复杂、工序多；

4、新老混凝土不易形成整 • 体，修补和加固比较困难。 • 二、混凝土结构发展简况 • 采用始于 19 世纪中叶， • 发展迅速，广泛应用于各 • 种建筑中 (特别是在水利工程中)。

1、计算理论的发展； • 2、材料研究的发展； • 3、各种结构型式的发展； • 4、施工技术的发展。 • 三、本课程的特点 • 1、研究钢筋混凝土这一具体

材料的课程 : • 计算公式是经大量试验研究 • 结合理论分析建立的正确运用。 • 2、构造规定： • 是长期科学实验和工程经验的 • 总结。

3、运用设计规范。 • 4、实践性很强的结构设计课程。 • 小结 • (1)、钢筋混凝土结构的基本概念、 • 特点、以及优点和缺点； • (2)本课程的特点。

思考题 • 1、什么是混凝土结构？ • 2、钢筋混凝土结构有哪些 • 特点？ • 3、钢筋混凝土结构有哪些 • 优缺点，举例说明。

第一章钢筋混凝土结构的材料 • 教学目的和要求： • 1、使学生掌握钢筋的品种 • 和力学性能； • 2、使学生掌握混凝土的强 • 度和变形； • 3、使学生了解钢筋和混凝 • 土的黏结。

第一节钢筋 • 一、钢筋的品种 • (一)、按化学成分分为： • 1、碳素钢： • 按碳的含量多少分为低碳钢、 • 中碳钢、高碳钢。

2、普通低合金钢： • 是在炼钢时对碳素钢加入少 • 量合金元素而成 ( 合金元素 • 有 Mn、Si、V、Ti 等 ) 。 • (二)、按加工工艺分为： • 1、热轧钢筋

是将钢材在高温状态下轧制 • 而成的。根据其强度由低到 • 高分为热轧Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 共 • 四个级别。 • 2、冷拉钢筋 • 是由热轧钢筋在常温下用机 • 械拉伸而成。

冷钢拉后钢筋内部组织结构 • 发生变化 , 其屈服强度提高。 • 冷拉钢筋也分为冷拉 Ⅰ、Ⅱ、 • Ⅲ、Ⅳ 共四个级别。 • 3、冷轧带肋钢筋 • 是由热轧圆盘条 (母材) 经冷轧

减少直径后在其表面冷轧成 • 带有斜肋的钢筋。可明显提 • 高屈服强度。 • 月牙肋、变形钢筋按强度由 • 低到高分为 LL550、LL650 、 • LL800 三个级别。

４、热处理钢筋： • 是将热轧带肋钢筋再通过淬 • 火和回火的调质处理后而成， • 热处理能显著提高其强度。 • ５、高强钢丝： • （1）碳素钢丝 :

是用优质碳素结构钢经冷拔 • 或回火等工艺而形成。 • (2) 刻痕钢丝： • 是由碳素钢经压痕轧制低温 • 回火而成。 • (3) 钢绞线：

是由多根碳素钢丝绞捻后消 • 除内应力而成。

(三)、按表面形状特征分为： 1、光面钢筋表面是光滑的，与混凝土的黏结性不好。 2、变形钢筋表面有两条纵向凸缘 ( 纵肋 )

和许多等距离的 斜向凸缘 ( 横肋)。螺旋纹表面、人字纹、月牙纹 ( 月牙肋 ) 。如图 1－1 图 1－1

二、钢筋的力学性能 • 根据钢筋的机械性能，按力 • 学的基本性能来分： • 1、软钢： • 热轧 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 级钢筋的 • 力学性质相对较软 ( 有明显 • 屈服点的钢筋) 。

2、硬钢： • 热处理钢筋及高强钢丝，其 • 力学性质高强而硬 ( 无屈服 • 点的钢筋 ) 。 • 3、冷拉钢筋。 • (一) 软钢

1、软钢的应力~应变曲线 如图1—2 软钢从开始加载到拉断，将经历4个阶段：(1)弹性阶段；图1—2

(2) 屈服阶段；(3) 强化阶段； • (4) 破坏阶段。 • 2、钢筋的性能指标 • (1) 强度指标： • 屈服强度 ( 流限 ) fy 是软钢的 • 主要强度指标

软钢钢筋的受拉强度限值： • 以屈服强度为准。 • (2) 塑性指标： • 1) 伸长率 (δ) ：e 点所对应的 • 横坐标。它是钢筋塑性的标 • 志。

2)冷弯特性：冷弯试验。 (3)弹性模量 (Es)：钢筋屈服前,应力与应变的比值。 (二)硬钢 1、硬钢应力~应变曲线如图1—4 图1—4

2、性能指标 • (1) 硬钢强度高，塑性差，伸 • 长率小，脆性大。从加载到 • 突然拉断，无明显屈服阶段。 • (2) 条件屈服点 ( 协定流限 )σ0.2：作为强度标准。

是指经过加载及卸载后尚存 • 有 0.2％永久残余变形时的 • 应力。 • (三)、冷拉钢筋 • 1、冷拉： • 是将钢筋拉伸至超过屈服强

度并达到强化阶段中的 某一应力值，然后卸载。如图1—5。 2、冷拉硬化：立即重新加载。 3、冷拉时效：图1—5

经过一段时间再重新加荷。 • 4、钢筋冷拉后： • 屈服强度提高了，伸长率减 • 小，塑性性能降低，即钢材 • 性质变脆了。

三、钢筋的选用 • (一)、对钢筋的性能要求 • 1、要求具有一定的强度。 • 应适当采用较高强度的钢筋， • 以获得较好的经济效益； • 2、要求有足够的塑性。

以使结构获取较好的破坏性 • 质。 • 3、应有良好的焊接性能。 • 保证钢筋焊接后不产生裂 • 纹及过大变形。 • 4、钢筋和混凝土之间应有

足够的黏结力，保证两者共 • 同工作。 • (二)、一般选用原则 • 1、普通钢筋混凝土结构： • 宜采用热轧Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 级钢 • 筋和 LL550 级冷轧带肋钢筋。

也号可采用冷拉Ⅰ级钢筋。 • 2、预应力混凝土结构： • 宜采用高强度钢丝、钢绞线、 • 热处理钢筋，也可用冷拉 Ⅱ、 • Ⅲ 、Ⅵ 级钢筋。 • 3、中、小型预应力混凝土结构：

宜采用LL650 级或 LL800 级 • 冷轧带肋钢筋。

第二节混凝土 • 混凝土：是由水泥、砂子、 • 石子和水按一定配合比组成的 • 人造石材。 • 一、混凝土的强度 • (一)、立方体抗压强度 fcu • 混凝土的抗压强度是重要力 • 学指标。

1、定义： • 我国混凝土结构设计规范规 • 定以边长为 150 mm 的标准立 • 方体试块，在标准条件下 • [ 温度 (20±3) ℃，相对湿度 • ≥ 95％的潮湿空气中 ] 养护

28 天 , 用标准试验方法 • [加荷速度 0.15~0.25N／ • (mm²·s) ] , 试块表面不涂润滑 • 剂 , 全截面受力测得的抗压 • 强度 , 称为立方体抗压强度。 • 2、混凝土抗压强度标准值： fcu,k

规范规定把具有 95％保证率的 • 立方体抗压强度称为混凝土 • 抗压强度标准值。并以此划 • 分混凝土的强度等级。 • 3 、混凝土的强度等级： • 用符号 C 加阿拉伯数字表示。

阿拉伯数字代表混凝土立方 • 体抗压强度。 • 水利水电工程中：所采用混 • 凝土强度等级分 11 个级别： • C10、C15、 C20 、C25、 C30、 • C35、 C40、 C45、 C50、 C55、 • C60。

(二)、轴心抗压强度 fc • 又称为棱柱体抗压强度。 • 1、定义： • 以 150 mm ×150 mm×300 mm 的 • 棱柱体试件所测得的抗压强 • 度称为轴心抗压强度。

2、应用： 钢筋混凝土受压构件的实际长度常比它的截面尺寸大得多，故轴心抗压强度比立方体抗压强度能更好地反映受压构件中混凝土的实际抗压强度。

3 、fc 与 fcu 的关系： • fc ＝0.67 fcu • (三)、轴心抗拉强度 ft • 1、定义： • 测定混凝土抗拉强度的方法 • 有：

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