单元一 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能
钢筋混凝土结构的基本概念
钢筋混凝土是由钢筋和混凝土这两种力学性能不同的材料结合成整体,共同承受作用的一种建筑材料。
混凝土是一种人造石料,其抗压强度很高,而抗拉强度很低(约为抗压强度的1/18~1/8)。采用素混凝土做成的构件,例如素混凝土梁,当它承受竖向作用时,在梁的垂直截面(正截面)上将产生弯矩,中性轴以上受压,以下受拉。当作用达到某一数值P时,梁的受拉区边缘混凝土的拉应变达到极限拉应变,即出现竖向弯曲裂缝,这时,裂缝截面处的受拉区混凝土退出工作,该截面处的受压区高度减小,即使作用不增加,竖向弯曲裂缝也会急速向上发展,导致梁骤然断裂。这种破坏是很突然的,也就是说,当作用达到P的瞬间,梁立即发生破坏。P为素混凝土梁受拉区出现裂缝时的作用(荷载),一般称为素混凝土梁的抗裂荷载,也是素混凝土梁的破坏荷载。由此可见,素混凝土梁的承载能力是由混凝土的抗拉强度控制的,而受压区混凝土的抗压强度远未被充分利用。在制造混凝土梁时,倘若在梁的受拉区配置适量的抗拉强度高的纵向钢筋,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作用时,作用略大于P时梁的受拉区仍会出现裂缝。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几乎承担了全部的拉力。这时,钢筋混凝土梁不会像素混凝土梁那样立即断裂,仍能继续工作,直至受拉钢筋的应力达到屈服强度,继而受压区的混凝土也被压碎,梁才被破坏。因此,钢筋混凝土梁中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,承载能力可较素混凝土梁提高很多。
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