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混凝土结构设计与计算

2023-09-19 理论教育版权反馈

【摘要】：图0.1素混凝土梁和钢筋混凝土梁钢筋混凝土结构由一系列受力类型不同的构件所组成，这些构件称为基本构件。因此，对大跨度结构和高层抗震结构不利，这就使钢筋混凝土结构的应用范围受到限制。针对上述缺点，可采用轻质混凝土减轻结构自重；采用预应力混凝土提高结构的抗裂性能，延缓其开裂和破坏。对于已经发生破坏的混凝土结构或构件可用植筋或粘钢等技术进行修复。

在制造混凝土梁时，倘若在梁的受拉区配置适量的纵向受力钢筋，就构成钢筋混凝土梁。试验表明，和素混凝土梁有相同截面尺寸的钢筋混凝土梁承受竖向荷载作用时，荷载略大于Fc时，受拉区混凝土仍会出现裂缝。在出现裂缝的截面处，受拉区混凝土虽退出工作，但配置在受拉区的钢筋将可承担几乎全部的拉力。这时，钢筋混凝土梁不会像素混凝土梁那样立即裂断，而能继续承受荷载作用[图0.1(c)]，直至受拉钢筋的应力达到屈服强度，继而截面受压区的混凝土也被压碎，梁才破坏。因此，混凝土的抗压强度和钢筋的抗拉强度都能得到充分的利用，钢筋混凝土梁的承载能力较素混凝土梁提高很多。

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图0.1　素混凝土梁和钢筋混凝土梁

钢筋混凝土结构由一系列受力类型不同的构件所组成，这些构件称为基本构件。钢筋混凝土基本构件按其主要受力特点的不同分为以下几种：

①受弯构件，如梁、板及由梁组成的楼盖、屋盖等。

②受压构件，如柱、剪力墙、屋架的压杆等。

③受拉构件，如屋架的拉杆、水池的池壁等。

④受扭构件，如带有悬挑雨篷的过梁、框架边梁等。

⑤其他复杂构件，如弯扭构件、压弯构件、拉弯构件等。

钢筋混凝土结构能在土木工程结构中得到广泛应用，主要是因为它具有以下优点：

①强度高。和传统的木结构、砌体结构相比，在一定强度下可代替钢结构，节约钢材、降低造价。

②耐久性好。由于其结构密实，且有一定厚度的混凝土保护层，钢筋不易生锈，维护费用较少，耐久性也好。

③耐火性好。由于有混凝土层的包裹，发生火灾时钢筋不会很快软化破坏，相比木结构和钢结构，耐火性较好。

④便于就地取材。混凝土结构用到的钢筋和水泥两大工程材料占比低，所用砂、石材料虽然占比大但属于地方材料，可就地取材，且矿渣、粉煤灰等工业废料也能被充分利用。

⑤整体性好。整体式现浇和整装时，混凝土结构具有很好的整体性，抗震、抗爆能力强。

⑥可模性好。可根据需要浇筑成不同形状和尺寸的结构。

当然，钢筋混凝土结构也存在一些缺点，主要有：

①结构自重较大，容易开裂，尤其是大体积混凝土浇筑时。因此，对大跨度结构和高层抗震结构不利，这就使钢筋混凝土结构的应用范围受到限制。

②受弯受拉构件正常工作时往往是带缝工作，对某些对裂缝宽度有严格限制的结构就要采用预应力混凝土结构。

针对上述缺点，可采用轻质混凝土减轻结构自重；采用预应力混凝土提高结构的抗裂性能，延缓其开裂和破坏。对于已经发生破坏的混凝土结构或构件可用植筋或粘钢等技术进行修复。