《钢筋混凝土原理和分析(过镇海)》读书报告(共12页).docx
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1、精选优质文档-倾情为你奉上混凝土与砌体结构基本理论读书笔记一、 概述钢筋混凝土原理和分析主要介绍了钢筋和混凝土共同作用的基本特点和主要受力性能。钢材与混凝土在材料本质和力学性能上存在巨大差别,但是正是两者的差别,形成了性能上的互补,使得钢筋混凝土结构成为目前使用最为广泛的建筑结构。二、 钢筋的力学性能钢材是混凝土结构中主要承受拉力的材料。建筑结构中,主要使用的有低碳钢以及低合金钢。钢材根据使用类型的不同,又可分为钢筋、高强钢丝、型钢和钢丝网水泥等。钢筋的截面一般为圆形,表面形状可根据结构具体要求进行加工,主要有光面、螺纹、人字纹、月牙纹、竹节形和扭转形。混凝土结构钢筋种类根据其轧制工艺、表面形
2、状和强度等级进行分类,设计规范建议采取的钢种有:HPB235、HRB335、HRB400、RRB400、HRB400。这些钢筋的应力-应变曲线都有铭心啊的屈服台阶,因此属于“软钢”。碳素钢丝经过冷拔和热处理可以达到很高的抗拉强度,但是无明显屈服台阶,属于“硬钢”,主要应用于预应力结构。角钢、槽钢、工字钢和钢板、钢管等钢构件统称为型钢,都可应用于混凝土结构,形成型钢-混凝土组合结构。钢丝网水泥主要用细钢丝编制成的网片作为配筋,浇筑水泥砂浆后成为薄板状。钢筋的应力-应变关系,一般采用原钢筋试件进行拉伸试验加以测定。根据应力-应变曲线上有无明显屈服台阶,可以将钢材分为软钢和硬钢。软钢的典型拉伸曲线如
3、下所示:软钢的应力-应变关系可以大致划分为弹性阶段、屈服台阶阶段、强化阶段和颈缩阶段。其计算模型又可分为以下几类,数学复杂性和拟真度各有不同。硬钢的拉伸曲线没有明显的屈服台阶,在进行结构设计时,要对这类钢材定义一个名义屈服强度作为设计值,这一值通常取残余应变为0.210-2时的应力作为屈服点,经过折算得出。混凝土结构在承受重复荷载或反复荷载的多次作用时,其中所配设的钢筋相应地产生应力的多次加卸过程。钢筋在屈服点以前卸载和再加载,完全卸载后不会产生残余应变;在进入屈服阶段后,完全卸载时会产生残余应变。钢材的冷加工强化性能主要有冷拉和冷拔。钢筋经过冷拉处理后,屈服强度一般可比原材料提高约20%35
4、%。对钢筋进行冷拉时,一般采取应力和伸长率的“双控”工艺。冷拉后钢筋没有明显的屈服台阶,但如果将钢筋放置一段时间或者加热后,屈服台阶会再次出现,但是比原材料缩短,但是屈服强度、极限强度有所增长,极限延伸率有所减小,这一现象称为时效。将钢筋强力拉过硬质合金拔丝模,使得钢筋在拉力和横向挤压力的共同作用下缩小直径,这一工艺称为冷拔。钢筋经过冷拔会产生强烈的塑性变形,材料强度得到提高。软钢长期受力或反复加卸载都不会发生徐变和松弛现象。但是高强钢筋和冷加工钢筋在非弹性变形范围内经受长期反复荷载,会发生这些现象。影响钢材松弛试验结果的主要有以下因素:钢材品种、应力持续时间、应力水平和温度。三、 钢筋与混凝
5、土的粘结根据混凝土构件中钢筋受力状态的不同,钢筋与混凝土的粘结应力状态可以分为两类问题:端部锚固粘结和裂缝间粘结。钢筋和混凝土之间的粘结力或者抗滑移力,由3部分组成:1、混凝土中的水泥胶体在钢筋表面产生的化学粘着力或吸附力;2、周围混凝土对钢筋的摩阻力;3、钢筋表面粗糙不平,或变形钢筋凸肋和混凝土之间的机械咬合作用。结构中钢筋粘结部位的受力状态复杂,现有两类钢筋拔出试验方法,采用不同形状和受力状态的试件,分别为拉式试验和梁式试验。混凝土和钢筋的粘结性能受到多种因素的影响而变化。混凝土强度是其中一种因素,它和钢筋的化学粘结力和机械咬合力随强度的提高而增加,但是对摩阻力抗滑力的影响不大,有些研究还
6、表明,水泥用量、水灰比等也对其粘结性能有一定影响。钢筋的保护层厚度也对粘结性能有影响。增大保护层厚度可以加强外围混凝土的抗劈裂性能,显然能提高试件的极限粘结强度。但是当保护层厚度大于56倍钢筋直径后,试件不再发生劈裂破坏,故粘结强度不再增大。钢筋的埋长、钢筋直径和外形、横向箍筋、横向压应力等也对钢筋混凝土之间的粘结性能有一定影响。四、 轴向受力特性钢筋混凝土柱在压力作用下发生压缩变形。从开始受力直至破坏,截面上个点应变值相等。构件的应变关系如下:在轴心受压条件下,钢筋混凝土柱的本构关系如下:轴心受力构件只有一个内外力平衡条件:柱子承受轴向压力后,应力和变形反应,以及柱的极限承载力等都可以运用上
7、述基本方程,分阶段地进行分析。受拉构件在轴心拉力N的作用下的应变和变形状态也必须分阶段进行分析,三类基本方程稍有变化:几何条件:本构关系:力学平衡条件:各阶段的应力和应变分析可以分为混凝土开裂前、混凝土开裂后,钢筋屈服前以及钢筋屈服后进行分析。在混凝土开裂前,受拉杆的N-关系和s、t随N的变化与轴受压柱的受力初期相似。混凝土开裂后很快退出工作,裂缝附近局部粘结破坏,前述几何条件已经不能成立。裂缝截面上只有钢筋承受轴拉力。从混凝土达峰值应变起,至完全退出工作,轴拉力的增量很小,钢筋应力却没有突变。钢筋屈服时,混凝土的开裂情况严重,已经不再承受拉力,全部轴力由钢筋承受,若不考虑钢筋强化阶段,钢筋的
8、屈服就成为拉杆的极限状态。从以上分析可知,杆件的开裂轴力主要取决于混凝土的抗拉力,钢筋量的多寡对其影响很小;而杆件的极限轴力完全取决于钢筋的抗拉力。如果减小配筋量,极限轴力将按比例减小。当配筋率过小时,将出现计算极限轴力小于开裂轴力的情况,这种构件称为少筋构件。少筋构件会很快地发生脆性破坏,工程中一般不宜采用,因此为避免这种情况,规定了构件的最小配筋率,应该满足,即:这是最小配筋率的理论计算式,实际应用时还应考虑混凝土材料的离散性、环境条件和工程经验等因素加以适当调整。受拉构件开裂后,混凝土对其承载力已经不起作用。但是,混凝土的存在使裂缝间钢筋的应力减小,平均应变小于裂缝截面的应变,减小了构件
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