第1章绪论 1.1混凝土结构的一般概念 1.1.1混凝土结构的定义与分类 以混凝土为主要材料制成的结构称为混凝土结构,包括素混凝土结构、钢筋混 凝土结构、型钢混凝土结构、钢管混凝土结构和预应力混凝土结构等。素混凝土结 构由无筋或不配置受力钢筋的混凝土制成的结构。由配置受力的普通钢筋、钢筋网 或钢筋骨架的混凝土制成的结枃称为钢筋混凝土结构。型钢混凝土结构又称为钢骨 混凝土结构,它是指用型钢或用钢板焊成的钢骨架作为配筋的混凝土结构。钢管混 凝土结构是指在钢管内浇捣混凝土做成的结构。由配置受力的预应力钢筋通过张拉 或其他方法建立预加应力的混凝土制成的结构称为预应力混凝土结构。 1.1.2配筋的作用与要求 钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种不同的材料组成的。在钢筋混凝土结构中, 利用混凝土的抗压能力较强而抗拉能力很弱,钢筋的抗拉能力很强的特点,用混凝 土主要承受压力,钢筋主要承受拉力,二者共同工作,以满足工程结构的使用要求 图1-1(a),(b)分别表示素混凝土简支梁和钢筋混凝土简支梁的受力和破坏形 态。在图1—1(a)所示混凝土强度等级为C20的简支梁,跨中作用一个集中荷载F。 对其进行破坏性试验,结果表明,当荷载较小时,截面上的应变如同弹性材料的梁 一样,沿截面高度呈直线分布;当荷载增大使截面受拉区边缘纤维拉应变达到混凝 土抗拉极限应变时,该处的混凝土被拉裂,裂缝沿截面高度方向迅速开展,试件随 即发生断裂破坏。这种破坏是突然发生的。尽管混凝土的抗压强度比其抗拉强度高 几倍或十几倍,但得不到充分利用,因为该试件的破坏是由混凝土的抗拉强度控制, 破坏荷载值很小,只有8kN左右。所以对素混凝土梁,由于混凝土的抗拉性能很差, 在荷载作用下,梁的跨中附近截面边缘的混凝土一开裂,梁就突然断裂,破坏前变 形很小,没有预兆,属于脆性破坏类型。为了改变这种情况,在受拉一侧区域内配 置适量的钢筋构成钢筋混凝土梁,见图1-1(b)在该梁的受拉区布置三根直径为 l6mm的HPB235级钢筋(记作3中16),并在受压区布置两根直径为10mm的架立钢 筋和适量的箍筋,再进行同样的荷载试验。钢筋主要承受梁中和轴以下受拉区的拉 力,混凝土主要承受中和轴以上受压区的压力。由于钢筋的抗拉能力和混凝土的抗 压能力都很大,即使受拉区的混凝土开裂后梁还能继续承受相当大的荷载,直到受13 第 1 章 绪论 1 . 1 混凝土结构的一般概念 1 . 1 . 1 混凝土结构的定义与分类 以 混凝 土 为 主 要 材料 制 成 的 结构 称 为 混 凝 土结 构 ，包括素混凝土结构、 钢筋混 凝 土结 构 、 型 钢混 凝 土 结 构 、钢 管 混 凝 土结 构 和 预 应力 混 凝 土 结构 等 。 素 混 凝土 结 构 由无 筋 或 不 配置 受 力 钢 筋 的混 凝 土 制 成的 结 构 。 由配 置 受 力 的普 通 钢 筋 、 钢筋 网 或 钢筋 骨 架 的 混凝 土 制 成 的 结构 称 为 钢 筋混 凝 土 结 构。 型 钢 混 凝土 结 构 又 称 为钢 骨 混 凝土 结 构 ， 它是 指 用 型 钢 或用 钢 板 焊 成的 钢 骨 架 作为 配 筋 的 混凝 土 结 构 。 钢管 混 凝 土结 构 是 指 在钢 管 内 浇 捣 混凝 土 做 成 的结 构 。 由 配置 受 力 的 预应 力 钢 筋 通 过张 拉 或其他方法建立预加应力的混凝土制成的结构称为预应力混凝土结构。 1 . 1 . 2 配筋的作用与要求 钢 筋 混凝 土 是由 钢 筋和 混 凝土 两 种不 同 的 材料 组 成的 。 在钢 筋 混凝 土 结构 中 ， 利 用混 凝 土 的 抗压 能 力 较 强 而抗 拉 能 力 很弱 ， 钢 筋 的抗 拉 能 力 很强 的 特 点 ， 用混 凝 土主 要 承受 压 力，钢 筋主 要 承受 拉 力，二者 共 同工 作 ，以 满 足工 程 结构 的 使用 要 求。 图 1— 1(a )， (b)分 别表 示 素 混凝 土 简支 梁 和钢 筋 混凝 土 简支 梁 的受 力 和破 坏 形 态。 在 图 1—1 (a)所 示混 凝 土强 度 等级 为 C2 0 的 简 支梁 ， 跨中 作 用一 个 集中 荷 载 F。 对 其进 行 破 坏 性试 验 ， 结 果 表明 ， 当 荷 载较 小 时 ， 截面 上 的 应 变如 同 弹 性 材 料的 梁 一 样， 沿 截 面 高度 呈 直 线 分 布； 当 荷 载 增大 使 截 面 受拉 区 边 缘 纤维 拉 应 变 达 到混 凝 土 抗拉 极 限 应 变时 ， 该 处 的 混凝 土 被 拉 裂， 裂 缝 沿 截面 高 度 方 向迅 速 开 展 ， 试件 随 即 发生 断 裂 破 坏。 这 种 破 坏 是突 然 发 生 的。 尽 管 混 凝土 的 抗 压 强度 比 其 抗 拉 强度 高 几倍 或 十几 倍 ，但得 不 到充 分 利用 ，因 为该 试 件的 破 坏是 由 混凝 土 的抗 拉 强度 控 制， 破坏 荷 载值 很 小 ，只 有 8 k N 左 右 。所以 对 素 混凝 土 梁 ，由 于 混凝 土 的抗 拉 性能 很 差， 在 荷载 作 用 下 ，梁 的 跨 中 附 近截 面 边 缘 的混 凝 土 一 开裂 ， 梁 就 突然 断 裂 ， 破 坏前 变 形 很小 ， 没 有 预兆 ， 属 于 脆 性破 坏 类 型 。为 了 改 变 这种 情 况 ， 在受 拉 一 侧 区 域内 配 置适量的钢筋构成钢筋混凝土梁，见图 1—1( b) 在该梁的受拉区布置三根直径为 16mm 的 HP B23 5 级钢筋(记 作 3φ1 6)， 并 在受 压 区布 置 两根 直 径为 10mm 的 架立 钢 筋 和适 量 的 箍 筋， 再 进 行 同 样的 荷 载 试 验。 钢 筋 主 要承 受 梁 中 和轴 以 下 受 拉 区的 拉 力 ，混 凝 土 主 要承 受 中 和 轴 以上 受 压 区 的压 力 。 由 于钢 筋 的 抗 拉能 力 和 混 凝 土的 抗 压 能力 都 很 大 ，即 使 受 拉 区 的混 凝 土 开 裂后 梁 还 能 继续 承 受 相 当大 的 荷 载 ， 直到 受