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混凝土结构的基本概念以及组成原理

来源:威斯尼斯人官网   编辑:威斯尼斯人官网小编   时间:2019-03-04 16:57:21   浏览次数:


 

      
   混凝土结构的基本概念
    土木工程的对象是建造在地上或地一下、陆上或水中,直接或间接为人类生活、生产、军事、科研服务(fú wù)的各种工程设施,如房屋、道路、铁路、运愉管道、隧道、桥梁、运河、堤坝、港口、电站、机场、海洋平台、给水排水工程以及防护工程等。土木工程结构是保证工程正常和安全使用的骨架。组成结构体系的部件就是构件,如梁、板、柱、基础等。根据结构所使用材料(Material)的不同,结构可分为钢结构、混凝土(Concrete)结构、砌体结构等多种。同一种材料组成的结构,由于组成形式不同,又可以分为不同的体系,如框架结构、剪力墙结构等。
    混凝上结构是以棍凝土材料为主建成的结构。包括(bāo kuò)素混凝土(Concrete)结构、钢筋(英文:steel bar)混凝土结构和预应力混凝土结构三种。索混凝土结构指无筋或不配置受力钢筋的混凝土建成的结构;钢筋混凝土结构指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;预应力棍凝土结构是由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建成的结构。按施工方法棍凝土结构又分现浇棍凝土结构、装配式混凝土结构和装配整体式混凝土结构。现浇混凝土结构是指在现场支模并整体浇筑而成的混凝土结构;装配式混凝土结构是由预制混凝土构件通过连接装配而成的混凝土结构;装配整体式混凝土结构是指由预制混凝土构件通过钢筋、连接件或施加预应力等方式连接,并现场浇筑混凝土而形成整体的结构。按结构形式,混凝土结构又分为框架结构、剪力墙结构、框架一剪力墙结构等。框架结构是由梁和柱主要通过刚接连接而构成承重体系的结构;剪力墙结构是由剪力墙组成承受竖向和水平作用的结构;框架一剪力墙结构是由剪力墙和框架共同承受竖向和水平作用的结构。结构设计时,要根据工程的具体情况(Condition)选用相应的结构形式及体系。
         混凝土结构的组成原理
    混凝土材料(Material)是一种应用非常广泛(extensive)的人工脆性工程材料,其最显着的力学特点是抗压强度高,抗拉强度低。一般来说,抗拉强度是抗压强度的1/17一1/8(普通混凝土)。1/24一1/20(高强混凝土)。而大多数结构构件要承受弯矩等作用,其截面上都有拉应力,如果完全由素混凝土承载,承载能力将非常低。素混凝土梁的抗弯能力很低。
    在很小弯矩的作用下,梁就会发生脆性断裂。泡沫砼是浮选的重要组成部分,矿物就是随同泡沫一起浮出的。 一、泡沫形成和性质 (一)形成原因 泡沫是以气体为分散相,固相或液相为分散介质的粗分散体系,本节主要讨论分散介质为水溶液的泡沫。因此,不配置钢筋的素混凝土无法应用于能产生拉应力的结构构件中。
        解决这个问题有三种途径,一是将受压能力高的混凝土材料和抗拉能力高的其他材料复合在一起做成复合截面;二是在混凝土材料中增加抗拉纤维,提高混凝土材料的抗拉能力;三是在混凝土截面的受拉区设置增强的受拉筋。工程实践表明,在混凝土截面中设置增强的受拉筋是最经济(jīng jì)、最有效的方法。英文中的Reinforced Concrete就是加筋混凝土的意思。增强筋的种类和形式很多,但应用最广泛的是加钢筋,这就是钢筋混凝土。
        对于素混凝土(Concrete)梁,按弹性理论分析,在荷载作用下,当截面底部受拉边缘产生的拉应力达到材料的抗拉强度时,这个构件就会发生突然脆性断裂破坏,破坏前无明显顶兆。由于中性轴在截面中间,截面顶部受压边缘的应力与断裂时底部边缘拉应力的大小相同。其受压区域并不能充分发挥作用。
        如果在混凝土梁受拉区域的边缘(有一定的保护层厚度)设置俐筋,当混凝土开裂后,梁不但不会马上脆性断裂,反而还可以继续承担增加的荷载。泡沫砼是浮选的重要组成部分,矿物就是随同泡沫一起浮出的。 一、泡沫形成和性质 (一)形成原因 泡沫是以气体为分散相,固相或液相为分散介质的粗分散体系,本节主要讨论分散介质为水溶液的泡沫。泡沫混凝土施工是通过整套专用的设备现场完成。整套设备配有上料、搅拌、主机等系统,施工时进行现场上料、搅拌、发泡并通过自带的泵送系统经高压输送管直接送至施工基面。因为钢筋(英文:steel bar)可以继续承担受拉区的拉力。当荷载增加到钢筋受拉屈服时,这时虽然荷载不能继续增加,但梁可以继续变形,只要钢筋屈服后有足够的变形能力。随着变形的继续增加,受压区的混凝土的应力和变形继续增大,当梁截面受压边缘的混凝土被压碎时,此时,受压区混凝土压力和受拉区钢筋拉力组成的内力矩无法与外弯矩平衡而导致结构破坏。与素混凝土梁相比,钢筋混凝土梁破坏的荷载大大增加,而且破坏前构件有明显的裂缝和变形,有显着的预兆,其破坏形式属于延性破坏。实际工程中,不仅要求结构构件有比比较高的承载能力,而且要求构件在破坏前能有明显的预兆,以最大限度地最大化减少财产损失(loss)和人员伤亡。因此,结构设计时要同时考虑(consider)承载能力和变形能力两方面的问题(Emerson)。
        除在受弯构件的受拉区配置钢筋外。凡是在结构构件中可能出现拉应力的位置(position )都应配置钢筋,以防构件开裂。提高构件的承载能力、适用性和耐久性。如在受弯构件的弯剪段,由于存在剪应力。截面上的主拉应力容易使构件产生斜裂缝而破坏。此时可以通过配置箍(gū)筋来提高构件的抗剪承载能力。箍筋不仅有提高抗剪承载能力的作用,还有约束混凝土,提高混凝土变形性能的作用。在由于温度变形或收缩变形引起构件开裂的情况(Condition)下,可以配置钢筋网来防止出现温度裂缝或收缩裂缝。钢筋不仅可以布里在受拉区。也可以布置在受压区,提高构件的承载能力和延性。对于承受比较大荷载的构件,混凝土中还可以放置型钢,形成钢骨混凝土。


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