钢筋混凝土轴心受力构件

钢筋混凝土构件的受力分析一、引言钢筋混凝土是一种广泛应用于建筑工程中的结构材料，它的使用范围包括楼房、桥梁、水利工程等。

钢筋混凝土构件的受力分析是建筑工程设计的重要部分，它涉及到钢筋混凝土构件的力学性能、受力特点、受力机理等方面的知识。

本文将详细介绍钢筋混凝土构件的受力分析原理。

二、钢筋混凝土构件的力学性能1. 材料的力学性质钢筋混凝土的力学性质是指它的抗拉强度、抗压强度、弹性模量等指标。

钢筋混凝土通常由水泥、砂子、骨料、水和钢筋组成。

水泥是黏结剂，砂子和骨料是填料，水是调节材料的稠度和流动性，钢筋是增强材料的主要成分。

水泥的强度与其组成的矿物成分、熟化度、水泥砂比等因素有关。

砂子和骨料的强度与它们的种类、大小、形状等因素有关。

钢筋的强度与其材料、直径、表面形状等因素有关。

2. 断面受力特点钢筋混凝土构件的受力分析需要考虑它的断面受力特点。

钢筋混凝土构件通常由板、梁、柱、墙等构件组成。

不同构件的受力特点不同。

板的受力特点主要是受弯矩和剪力作用，梁的受力特点主要是受弯矩作用，柱的受力特点主要是受压力作用，墙的受力特点主要是受拉压力和剪力作用。

因此，不同构件的受力分析需要采用不同的理论和方法。

三、钢筋混凝土构件的受力分析方法1. 弹性力学方法弹性力学方法是一种基于弹性理论的受力分析方法，它假设材料在受力作用下的形变是可逆的、线性的、小的。

在弹性力学方法中，钢筋混凝土构件的受力分析可以看作是一个弹性体的受力分析问题。

弹性力学方法适用于小变形、小应力、单轴受力的情况。

弹性力学方法的主要理论是梁、板、壳的弯曲理论和轴心受压的柱理论等。

2. 塑性力学方法塑性力学方法是一种基于材料塑性特性的受力分析方法，它假设材料在受力作用下的形变是可逆的、非线性的、大的。

在塑性力学方法中，钢筋混凝土构件的受力分析可以看作是一个塑性体的受力分析问题。

塑性力学方法适用于大变形、大应力、多轴受力的情况。

塑性力学方法的主要理论是塑性弯曲理论和塑性轴心受压的柱理论等。

第4章 思考题参考答案【4-1】为什么轴心受拉构件开裂后，当裂缝增至一定数量时，不再出现新的裂缝？在裂缝处的混凝土不再承受拉力，所有拉力均由钢筋来承担，钢筋通过粘结力将拉力再传给混凝土。

随着荷载的增加，裂缝不断增加，裂缝处混凝土不断退出工作，钢筋不断通过粘结力将拉力传给相邻的混凝土。

当相邻裂缝之间距离不足以使混凝土开裂的拉力传递给混凝土时，构件中不再出现新裂缝。

【4-2】如何确定受拉构件的开裂荷载和极限荷载？（1） 当0t t εε=时，混凝土开裂，这时构件达到的开裂荷载为：000(1)tcr c t c E t N E A E A εαρε==+（2） 钢筋达到屈服强度时，构件即进入第Ⅲ阶段，荷载基本维持不变，但变形急剧增加，这时构件达到其极限承载力为：tu y s N f A =【4-3】 在轴心受压短柱荷载试验中，随着荷载的增加，钢筋的应力增长速度和混凝土的应力增长速度哪个快？为什么？（1）第Ⅰ阶段，开始加载到钢筋屈服。

钢筋增长速度较快。

此时若忽略混凝土材料应力与应变关系之间的非线性关系，则钢筋与混凝土的应力分别为s E ε和c E ε，由于s c E E >，因此钢筋增长的速度较快，若考虑混凝土非线性的影响，此时混凝土应力与荷载关系呈一条上凸的曲线，则钢筋增长的速度相对混凝土更快。

（2）第Ⅱ阶段，钢筋屈服到混凝土被压碎。

混凝土增长速度较快。

当达到钢筋屈服后，此时钢筋的应力保持不变，增加的荷载全部由混凝土承担，混凝土的应力加速增加，应力与荷载关系由原来的上凸变成上凹。

（图4-9）【4-4】如何确定轴心受压短柱的极限承载力？为什么在轴压构件中不宜采用高强钢筋？（1）当00.002εε==时，混凝土压碎，短柱达到极限承载力cu c y s N f A f A ''=+（2）由于当轴压构件达到极限承载力时00.002sεεε'===，相应的纵筋应力值为：32200100.002400/s s s E N mm σε''=≈⨯⨯=由此可知，当钢筋的强度超过2400/N mm 时，其强度得不到充分发挥，因此不宜采用高强钢筋。

钢筋混凝土受压构件在建筑领域中，钢筋混凝土受压构件是极其重要的组成部分。

它们承载着建筑物的重量，确保结构的稳定与安全。

要理解钢筋混凝土受压构件，首先得明白什么是受压构件。

简单来说，受压构件就是在结构中主要承受压力作用的构件。

比如柱子，它支撑着楼板和梁传来的荷载，承受的主要就是压力。

而钢筋混凝土受压构件，则是由钢筋和混凝土共同组成，协同工作来承受压力的构件。

混凝土是一种抗压性能良好的材料，但它的抗拉性能却比较差。

而钢筋则具有良好的抗拉性能。

将钢筋配置在混凝土中，就能充分发挥两种材料各自的优势。

在受压构件中，混凝土承受压力，钢筋则帮助混凝土承受可能产生的拉力，防止混凝土开裂破坏。

钢筋混凝土受压构件有多种类型，常见的有轴心受压构件和偏心受压构件。

轴心受压构件，顾名思义，就是所受压力的作用点与构件的轴线重合。

这种构件在实际工程中比较常见，比如多层建筑中的底层柱子。

在轴心受压构件中，混凝土和钢筋的受力相对较为均匀。

偏心受压构件则是压力作用点不在构件轴线位置上。

这就导致构件的一侧受压较大，另一侧受压较小，甚至可能受拉。

偏心受压构件在实际工程中的情况更为复杂，比如框架结构中的边柱、角柱等。

在设计钢筋混凝土受压构件时，需要考虑许多因素。

首先是荷载的大小和性质。

要准确计算出构件所承受的压力大小，以及这个压力是长期作用还是短期作用，这对于确定构件的尺寸和配筋至关重要。

然后是混凝土和钢筋的强度等级。

不同强度等级的材料，其承载能力是不同的。

一般来说，高强度的材料能够减小构件的尺寸，但成本也会相应增加。

所以，要在保证安全的前提下，选择合适的材料强度等级。

构件的截面尺寸也是设计中的关键因素。

截面尺寸过小，构件可能无法承受荷载；截面尺寸过大，则会造成材料的浪费，增加建筑成本。

钢筋的配置同样重要。

钢筋的数量、直径、间距等都需要经过精确计算。

不仅要保证钢筋能够承受拉力，还要保证钢筋与混凝土之间有良好的粘结，共同工作。

除了设计，施工质量也对钢筋混凝土受压构件的性能有着重要影响。

54 第八章 钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算本章学习要点：1、了解裂缝出现、分布和开展的过程；2、掌握影响裂缝宽度的主要因素（钢筋直径、配筋率）；3、掌握裂缝宽度计算公式的应用；4、掌握挠度计算公式计算挠度的过程；5、掌握最小刚度原则、ψ的含义，减小挠度最有效的措施。

重点：深入理解梁在纯弯区段内的应力重分布全过程，开裂后钢筋和混凝土应变分布规律及其影响因素，ψ等主要参数的物理意义。

难点：裂缝宽度及截面抗弯刚度计算原理。

§8-1 抗裂验算一般要求（1）抗裂就是不允许混凝土开裂。

（2）钢筋混凝土构件正截面抗裂验算应满足下式 tk ct t f ασ≤ (8-1)式中，t σ——由荷载标准组合或准永久组合计算的验算截面的混凝土拉应力值；tk f ——混凝土抗拉强度标准值；ct α——混凝土拉应力限制系数（对水工混凝土结构构件，荷载标准组合时，ct α=0.85；荷载准永久组合时，ct α=0.70）。

§8-2 钢筋混凝土结构裂缝宽度的验算一、裂缝产生的原因：1、荷载引起的裂缝：占20%，t ct f >σ计算[]lim max ωω≤，式中，lim ω −最大裂缝宽度限值。

552、非荷载引起的裂缝：材料收缩、温度变化、混凝土碳化后引起钢筋锈蚀、地基不均匀沉降。

占80%，而为防止温度应力过大引起的开裂，规定了最大伸缩缝之间的间距；为防止由于钢筋周围砼过快的碳化失去对钢筋的保护作用，出现锈胀引起的沿钢筋纵向的裂缝，规定了钢筋的混凝土保护层的最小厚度。

通常，裂缝宽度和挠度一般可分别用控制最大钢筋直径和最大跨高比来控制，只有在构件截面尺寸小，钢筋应力高时进行验算。

二、裂缝宽度的计算方法1、裂缝出现与分布规律图8-2 第一条裂缝至将出现第二条裂缝间混凝土及钢筋应力56 （1）在裂缝未出现前：受拉区钢筋与混凝土共同受力；沿构件长度方向，各截面的受拉钢筋应力及受拉区混凝土拉应力大体上保持均等。