砼结构概述：
砼结构包括素砼、钢筋砼、型钢砼和预应力砼结构。
其中型钢砼结构又称钢骨砼结构，他是指用型钢或钢板焊成钢骨架作为主要配筋的砼结构；钢管砼结构是指在钢管中浇捣砼做成的结构；素砼结构承载力低、性质脆，很少用来作为承力结构；预应力砼结构是指在结构构件制作时，在其受拉部位人为地施加预压应力的砼结构；型钢砼结构承载能力大、抗震性能好，但耗钢量较多，可在高层、大跨或抗震要求较高工程中采用；钢管砼结构的构件连接较复杂，维护费用多。
在砼结构中配置一定形式和数量的钢筋，可以收到下列效果：
1、结构承载力有很大提高；
2、结构的受力性能得到显著改善；
3、预应力钢筋砼结构施加预应力可防止下部保护层开裂锈蚀钢筋。

钢筋和砼可以相互共同工作的主要原因是：
1、砼结硬后，能与钢筋牢固地粘结在一起，相互传递内力。（粘结力是这两种不同性质的材料能够共同工作的基础）
2、钢筋和砼的线膨胀系数数值相近，当温度变化时，钢筋与砼之间不会存在较大的相对变形和温度应力而发生粘结破坏；
3、砼可以防止钢筋锈蚀。
钢筋砼结构比素砼结构有较高的承载力和较好的受力性能，与其他结构相比具有以下特点：
一、优点
1、可就地取材
2、节约钢材
3、耐久与耐火
4、可模性好
5、现浇式或装配整体式钢筋砼结构的整体性好，刚度大。
二、缺点
1、自重大
（措施：轻质高强砼和高强度钢筋）
2、抗裂性差
（措施：施加预应力）
3、脆性大
（措施：加强配筋或在砼中掺加短段高强纤维）
注：砼结构破坏前预兆较小，特别是在抗剪切、抗冲切和小偏心受压构件破坏时，破坏往往是突然发生的。

砼结构材料性能：
一、钢筋
钢筋类别：热轧钢筋、中高强钢丝和钢绞线及冷加工钢筋三大系列。
性能：
1）应力－应变式变形性能
2）塑性性能（伸长率、冷弯性能、强度及弹性模量）
要求：强度高、塑性好、可焊性高、与砼的粘结锚固性好。
选用原则：
1）钢筋砼结构中钢筋和预应力砼结构中的非预应力钢筋宜先采用HRB40O和HRB335级钢筋；
2）预应力钢筋宜采用预应力钢绞线，中高强钢丝，也可采用热处理钢筋。
二、砼的强度
砼的强度与水泥强度、水灰比、骨料品种、砼配合比、硬化条件和龄期等有很大关系。
试件的尺寸及形状，试验方法和加载时间不同，所得到的强度也不同。砼的抗压性能比较稳定，主要用于抗压；其抗压强度包括：
1、立方体抗压强度
2、轴心抗压强度
我国采用边长为150mm的立方体作为砼抗压强度标准强度（即等级标准）；采用棱柱体测得的抗压强度作为轴心抗压强度。
标准值测定：以边长150mm的立方体砼试件在2O 3`C的温度和相对湿度在90％以上的潮湿空气中养护28天，依照标准试验方法测得具有95％保证率的抗压强度作为砼的强度等级。
试验表明砼从开始加荷到破坏的全过程可分为三个阶段，砼受压破坏是由于砼内裂缝的扩展所致，如果对砼的横向变形加以约束，限制裂缝的发展可以提高砼的纵向抗压强度。

砼在复合应力下的强度：
砼结构和构件通常受到轴力、弯矩、剪力和扭矩的不同组合作用，砼很少处于理想的单向受力状态，而更多的是处于双向或三向受力状态，其受力情形有：
1、砼双向受力强度
2、砼在法向应力和切向应力作用下的复合强度
3、砼的三向受压强度
应力状态结果：
压～压＠强度提高
拉～拉＠强度不变
拉～压＠强度比压压和拉拉两状态下强度都低
多向受压强度＞单向受压强度
多向受拉强度＝单向受拉强度

砼的变形：
砼的变形可分为砼的受力变形和非受力变形。
砼受力变形：
1、受压砼的一次短期加荷应力～应变曲线
2、砼弹性模量、变形模量
3、受拉砼的变形
4、砼的徐变
非受力变形：
1、砼的收缩与膨胀
2、砼的温度变形
徐变：在荷载保持不变的情况下，随时间而增长的变形称为徐变；徐变对于结构的变形和强度、预应力砼中的钢筋应力都将产生重要影响。
徐变的影响因素：
1、砼的组成和配合比是影响徐变的内在因素；
2、养护及使用条件下的温度和湿度是影响徐变的环境因素；
3、砼的应力条件是影响徐变的非常重要的因素。

砼的选用原则：
建筑工程中，钢筋砼构件的砼等级不应低于C15；当采用HRB335级钢筋时，砼强度等级不宜低于C20；当采用HRB400和RRB400级钢筋及承受重复荷载的构件，砼强度等级不得低于C20；预应力砼结构的砼强度等级不应低于C30；当采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力钢筋时，砼强度等级不宜低于C40。

三、钢筋与砼的粘结
粘结力：当钢筋和砼有相对变形（滑移），就在钢筋和砼交界面上产生沿钢筋轴线方向的相互作用力，这种力称为钢筋和砼的粘结力。
[粘结力产生的原因：砼与钢筋有应变差]
思考：粘结破坏、锚固破坏及撕裂破坏之间的区别与联系。

粘结力的组成：
1、化学胶结力
2、摩擦力
3、机械咬合力
4、钢筋端部锚固力

影响粘结强度的因素：
1、钢筋的粘结强度均随砼的强度提高而提高；
2、砼保护层厚度和钢筋之间的净矩越大，劈裂抗力越大，因而粘结强度越高；
3、横向钢筋限制了纵向裂缝的发展，使粘结强度提高；
4、钢筋端部的弯钩、弯折及附加锚固措施（如焊钢筋和焊钢板）可以提高锚固粘结能力。
保证可靠粘结的构造措施：
1、钢筋之间的距离和砼保护层不能太小；
2、为增加局部粘结作用和减小裂缝度，在同等钢筋面积条件下，优先采用小直径的变形钢筋；
3、为保证钢筋伸入支座的粘结力，应使钢筋伸入支座有足够锚固长度；
4、钢筋不宜在砼的受拉区截断；
5、横向钢筋的存在约束了径向裂缝的发展，使砼的粘结强度提高，故大直径钢筋的搭接和在锚固区域设置横向加密箍筋，可增大该区段的粘结能力。
砼结构设计方法
一、结构上的作用、作用效应及结构抗力

结构上的作用是指施加在结构上的集中力或分布力，以及引起结构外加变形或约束变形的各种因素（如地震、基础差异沉降、温度变化、砼收缩等）。前者以力的形式作用于结构上，称为直接作用；后者以变形的形式作用于结构上，称为间接作用。
直接作用或间接作用作用于结构构件上，由此在结构上产生内力和变形（如轴力、剪力、弯矩、扭矩及挠度、转角和裂缝等）称为作用效应。当为直接作用，即荷载作用时，其效应也称为荷载效应。
结构抗力是指整个结构或结构构件承受作用效应（即内力和变形）的能力，如构件的承载能力、刚度等。
结构上的作用按随时间的变异，可分为三类：永久作用、可变作用和偶然作用。
砼结构构件的截面尺寸、砼强度等级以及钢筋种类、赔筋的数量及方式等确定后，构件便具有一定的抗力。影响抗力的主要因素有材料性能（强度、变形模量等）几何参数（构件尺寸）和计算模式的精确性（抗力计算所采取的基本假设和计算公式等）。这些因素都是随机变量，因此由这些因素综合确定的结构抗力也是一个随机变量。
结构上的作用与时间有关，结构抗力也随时间变化。为确定可变作用及与时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数，称为设计基准期。
注意：结构设计的几个周期的区别和联系。

二、结构可靠度
安全性、适用性和耐久性称为结构的可靠性，也就是结构在规定的时间内、在规定的条件下、完成预定功能的能力。
结构可靠度则是指结构在规定的时间内、在规定的条件下、完成预定功能的概率，即可靠度是可靠性的概率度量。

荷载和材料强度

结构物在使用期内所承受的荷载不是一个定值，而是在一定范围内变动。结构设计时所取用的材料强度，可能比实际强度或大或小，即材料的实际强度也在一定范围内波动。因此，结构设计时所取用的荷载值和材料强度值应采用概率统计方法确定。

三、极限状态设计法：承载能力极限状态和正常使用极限状态。

承载能力极限状态是指结构或构件达到允许的最大承载能力或达到不适于继续承载的变形。
其中，结构构件由于塑性变形而使其几何形状发生显著改变，虽未达到最大承载能力，但已丧失使用功能，故也属于承载能力极限状态。
（注：承载能力极限状态主要考虑有关结构安全的功能，出现的概率应该很低；对于任何承载的结构或构件，都需要按承载能力极限状态进行设计。）
正常使用极限状态是指结构或构件达到正常使用或耐久性能规定的某项限值。
正常使用极限状态主要考虑有关结构适用性和耐久性的功能，对财产和生命的危害相对较小，出现的概率可以稍高一些。但过大的变形和过度的裂缝不仅影响结构的正常使用和耐久性能，也会造成人们的不安全感。故，通常对结构构件先按承载能力极限状态进行承载能力计算，然后根据使用要求按正常使用极限状态进行变形、裂缝宽度或抗裂等验算。

可变荷载的四个代表值：标准值、组合值、频遇值和准永久值。

 

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