第5讲次第二章钢筋混凝土的材料力学性能目的要求：了解钢筋和混凝土粘结组成及影响因素重点：粘结组成部分及锚固和搭接因素难点：影响钢筋和混凝土粘结的因素：锚固和搭接长度的影响因素82.3混凝土与钢筋的粘结2.3.1粘结的意义钢筋和混凝士这两种材料能够结合在一起共同工作，除了二者具有相近的线膨胀系数外，更主要的是由于混凝土硬化后，钢筋与混凝土之间产生了良好的粘结力。粘结和锚固是钢筋和混凝土形成整体、共同工作的基础。钢筋混凝土受力后会沿钢筋和混凝土接触面上产生剪应力，通常把这种剪应力称为粘结应力。钢筋端部加弯钩、弯折，或在锚固区贴焊短钢筋、贴焊角钢等，可以提高锚固能力。光圆钢筋末端均需设置弯钩。2.3.2粘结力的组成光圆钢筋与变形钢筋具有不同的粘结机理光圆钢筋与混凝土的粘结作用主要由三部分所组成：（1）钢筋与混凝土接触面上的化学吸附作用力（胶结力）。（2）混凝土收缩握裹钢筋而产生摩阻力。（3）钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合作用力（咬合力）。变形钢筋的横肋对混凝土的挤压如同一个楔，会产生很大的机械咬合力，从而提高了变形钢筋的粘结能力摩擦力站济压力艺H挤压力助A径向分力A助间距环向拉力一图2-28变形钢筋和混凝土的机械咬合作用2.3.3粘结强度由直接拔出试验，钢筋和混凝土之间的平均粘结应力可表示为N（2-22)T=-ll式中N---钢筋的拉力：一粘结长度d--钢筋的直径：1-----2.3.4影响粘结强度的因素（1）光圆钢筋及变形钢筋的粘结强度都随混凝土强度等级的提高而提高，但不与立方体强度f成正比。（2）与光圆钢筋相比，变形钢筋具有较高的粘结强度。（3）混凝土构件截面土有多根钢筋并列在一排时，钢筋间的净距对粘结强度有重要影响，（4）横向钢筋（如梁中的箍筋）可以限制混凝土内部裂缝的发展，提高粘结强度。（5）在直接支承的支座处，横向压应力约束了混凝土的横向变形，使钢筋与混凝土间抵抗滑动的摩阻力增大，因而可以提高粘结强度。11
第 5 讲次 第二章 钢筋混凝土的材料力学性能 11 目的要求：了解钢筋和混凝土粘结组成及影响因素。 重点：粘结组成部分及锚固和搭接因素。 难点：影响钢筋和混凝土粘结的因素；锚固和搭接长度的影响因素 §2.3 混凝土与钢筋的粘结 2.3.1 粘结的意义 钢筋和混凝土这两种材料能够结合在一起共同工作，除了二者具有相近的线膨胀系数外，更主要的是 由于混凝土硬化后，钢筋与混凝土之间产生了良好的粘结力。粘结和锚固是钢筋和混凝土形成整体、共同 工作的基础。 钢筋混凝土受力后会沿钢筋和混凝土接触面上产生剪应力，通常把这种剪应力称为粘结应力。 钢筋端部加弯钩、弯折，或在锚固区贴焊短钢筋、贴焊角钢等，可以提高锚固能力。光圆钢筋末端均 需设置弯钩。 2.3.2 粘结力的组成 光圆钢筋与变形钢筋具有不同的粘结机理。 光圆钢筋与混凝土的粘结作用主要由三部分所组成： （1）钢筋与混凝土接触面上的化学吸附作用力（胶结力）。 （2）混凝土收缩握裹钢筋而产生摩阻力。 （3）钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合作用力（咬合力）。 变形钢筋的横肋对混凝土的挤压如同一个楔，会产生很大的机械咬合力，从而提高了变形钢筋的粘结 能力. 2.3.3 粘结强度 由直接拔出试验，钢筋和混凝土之间的平均粘结应力 可表示为 dl N = （2-22） 式中 N- 钢筋的拉力； d-钢筋的直径；l-粘结长度 2.3.4 影响粘结强度的因素 （1）光圆钢筋及变形钢筋的粘结强度都随混凝土强度等级的提高而提高，但不与立方体强度 cu f 成正 比。 （2）与光圆钢筋相比，变形钢筋具有较高的粘结强度。 （3）混凝土构件截面上有多根钢筋并列在一排时，钢筋间的净距对粘结强度有重要影响， （4）横向钢筋（如梁中的箍筋）可以限制混凝土内部裂缝的发展，提高粘结强度。 （5）在直接支承的支座处，横向压应力约束了混凝土的横向变形，使钢筋与混凝土间抵抗滑动的摩 阻力增大，因而可以提高粘结强度
第5讲次第二章钢筋混凝土的材料力学性能（6）粘结强度与浇筑混凝土时钢筋所处位置有关。2.3.5钢筋的锚固与搭接1.保证粘结的构造措施《混凝土结构设计规范》采用不进行粘结计算，用构造措施来保证混凝土与钢筋粘结的方法。保证粘结的构造措施有如下几个方面。（1）对不同等级的混凝土和钢筋，要保证最小搭接长度和错固长度（2）为了保证混凝土与钢筋之间有足够的粘结，必须满足钢筋最小间距和混凝土保护层最小厚度的要求：（3）在钢筋的搭接接头范围内应加密箍筋（4）为了保证足够的粘结在钢筋端部应设置弯钩。钢筋表面粗糙程度影响摩擦阻力，从而影响粘结强度。轻度锈蚀的钢筋，其粘结强度比新轧制的无锈钢筋要高，比除锈处理的钢筋更高。所以，一般除重锈钢筋外，可不必除锈。2.基本错固长度fzd(2—23）la=α式中，L为受拉钢筋的错固长度：a为锚固钢筋的外形系数，详见《混凝土设计部范》：d为锚固钢筋的直径，或锚固并筋（钢筋束）的等效直径。3.钢筋的搭接钢筋搭接的原则是：接头应设置在受力较小处同一根钢筋上应尽量少设接头，机械连接接头能产生较牢固的连接力，所以应优先采用机械连接。受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度按下式计算：(2-24)1=51式中，为受拉钢筋搭接长度修正系数，它与同一连接区段内搭接钢筋的截面面积有关，详见《混凝土设计规范》。本讲课程小结：粘结组成：锚固和搭接本讲课程作业：1影响钢筋锚固搭接的因素？12
第 5 讲次 第二章 钢筋混凝土的材料力学性能 12 （6）粘结强度与浇筑混凝土时钢筋所处位置有关。 2.3.5 钢筋的锚固与搭接 1.保证粘结的构造措施 《混凝土结构设计规范》采用不进行粘结计算，用构造措施来保证混凝土与钢筋粘结的方法。 保证粘结的构造措施有如下几个方面。 （l）对不同等级的混凝土和钢筋，要保证最小搭接长度和锚固长度； （2）为了保证混凝土与钢筋之间有足够的粘结，必须满足钢筋最小间距和混凝土保护层最小厚度的 要求； （3）在钢筋的搭接接头范围内应加密箍筋； （4）为了保证足够的粘结在钢筋端部应设置弯钩。 钢筋表面粗糙程度影响摩擦阻力，从而影响粘结强度。轻度锈蚀的钢筋，其粘结强度比新轧制的无锈 钢筋要高，比除锈处理的钢筋更高。所以，一般除重锈钢筋外，可不必除锈。 2.基本锚固长度 d f f l t y a = (2—23) 式中，la 为受拉钢筋的锚固长度；a 为锚固钢筋的外形系数，详见《混凝土设计部范》；d 为锚固钢筋 的直径，或锚固并筋（钢筋束）的等效直径。 3.钢筋的搭接 钢筋搭接的原则是：接头应设置在受力较小处同一根钢筋上应尽量少设接头，机械连接接头能产生较 牢固的连接力，所以应优先采用机械连接。受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度按下式计算： l 1 = a l （2—24） 式中， 为受拉钢筋搭接长度修正系数，它与同一连接区段内搭接钢筋的截面面积有关，详见《混凝 土设计规范》。 本讲课程小结：粘结组成；锚固和搭接。 本讲课程作业：1、影响钢筋锚固搭接的因素？
第6讲次第二章近似极限状态设计方法目的要求：掌掘结构上荷载分类及荷载的代表值，结构的功能要求，极限状态概念及分类：重点：结构功能要求和极限状态难点：荷载代表值和极限状态的分类第3章 按近似概率理论的极限状态设计法83.1极限状态3.1.1结构上的作用使结构产生内力或变形的原因称为“作用”，分直接作用和间接作用两种。荷载是直接作用，混凝土的收缩、温度变化、基础的差异沉降、地震等引起结构外加变形或约束的原因称为间接作用。间接作用不仅与外界因素有关，还与结构本身的特性有关。所以不能把地震作用称为“地震荷载”。结构上的作用使结构产生的内力（如弯矩、剪力、轴向力、扭矩等）、变形、裂缝等统称为作用效应或荷载效应。1.荷载的分类1）永久荷载2）可变荷载3）偶然荷载2.荷载的标准值荷载标准值是荷载的基本代表值。实际作用在结构上的荷载的大小具有不定性，应当按随机变量，采用数理统计的方法加以处理。这样确定的荷载是具有一定概率的最大荷载值成为荷载标准值。3.1.2结构的功能要求1.结构的安全等级建筑结构的安全等级表3-1安全等级破坏后果的影响程度建筑物的类型二级很严重重要的建筑物严重二级一般的建筑物不严重三级次要建筑物2.结构的设计使用年限计算结构可靠度所依据的年限称为结构的设计使用年限。结构的设计使用年限，是指设计规定的结构或结构构件不需要进行大修即可按其预定目的使用的时期。般建筑结构的设计使用年限可为50年注意，结构的设计使用年限虽与其使用寿命有联系，但不等同。超过设计使用年限的结构并不是不能使用，而是指它的可靠度降低了。3.建筑结构的功能建筑结构应满足的功能要求可概括为：（1）安全性：建筑结构应能承受正常施工和正常使用时可能出现的各种荷载和变形，在偶然事件发生时和发生后保持必需的整体稳定性，不致发生倒塌。（2）适用性：结构在正常使用过程中应具有良好的工作性（3）耐久性：结构在正常维护条件下应有足够的耐久性，完好使用到设计规定的年限，即设计使用年限
第 6 讲次 第三章 近似极限状态设计方法 13 目的要求：掌握结构上荷载分类及荷载的代表值；结构的功能要求；极限状态概念及分类；。 重点：结构功能要求和极限状态。 难点：荷载代表值和极限状态的分类。 第 3 章 按近似概率理论的极限状态设计法 §3.1 极限状态 3.1.1 结构上的作用 使结构产生内力或变形的原因称为“作用”，分直接作用和间接作用两种。荷载是直接作用，混凝土 的收缩、温度变化、基础的差异沉降、地震等引起结构外加变形或约束的原因称为间接作用。间接作用不 仅与外界因素有关，还与结构本身的特性有关。所以不能把地震作用称为“地震荷载”。 结构上的作用使结构产生的内力（如弯矩、剪力、轴向力、扭矩等）、变形、裂缝等统称为作用效应 或荷载效应。 l.荷载的分类 1）永久荷载 2）可变荷载 3）偶然荷载 2.荷载的标准值 荷载标准值是荷载的基本代表值。实际作用在结构上的荷载的大小具有不定性，应当按随机变量，采 用数理统计的方法加以处理。这样确定的荷载是具有一定概率的最大荷载值成为荷载标准值。 3.1.2 结构的功能要求 1.结构的安全等级 2.结构的设计使用年限 计算结构可靠度所依据的年限称为结构的设计使用年限。结构的设计使用年限，是指设计规定的结构 或结构构件不需要进行大修即可按其预定目的使用的时期。 一般建筑结构的设计使用年限可为 50 年。 注意，结构的设计使用年限虽与其使用寿命有联系，但不等同。超过设计使用年限的结构并不是不能 使用，而是指它的可靠度降低了。 3.建筑结构的功能 建筑结构应满足的功能要求可概括为： （1）安全性：建筑结构应能承受正常施工和正常使用时可能出现的各种荷载和变形，在偶然事件发 生时和发生后保持必需的整体稳定性，不致发生倒塌。 （2）适用性：结构在正常使用过程中应具有良好的工作性。 （3）耐久性：结构在正常维护条件下应有足够的耐久性，完好使用到设计规定的年限，即设计使用 年限
第6讲次第二章近似极限状态设计方法3·1·3结构功能的极限状态整个结构或结构的部分超过某一特定状态就不能满足设计指定的某一功能要求，这个特定状态称为该功能的极限状态。能完成预定的各项功能时，结构处于有效状态；反之，则处于失效状态，有效状态和失效状态的分界，称为极限状态，是结构开始失效的标志。极限状态可分为二类。1.承载能力极限状态结构或构件达到最大承载能力或者达到不适于继续承载的变形状态，称为承载能力极限状态。2.正常使用极限状态结构或构件达到正常使用或耐久性能中某项规定限度的状态称为正常使用极限状态。结构或构件按承载能力极限状态进行计算后，还应该按正常使用极限状态进行验算。3·1·4极限状态方程设S表示荷载效应，设R表示结构构件抗力，承载能力极限状态函数可表示为Z=R-S(3-1)当Z=R-S>0时，结构处于可靠状态：当Z=R-S=0时，结构达到极限状态：当Z=R一S<0时，结构处于失效（破坏）状态。结构设计中经常考虑的不仅是结构的承载能力，多数场合还需要考虑结构对变形或开裂等的抵抗能力，也就是说要考虑结构的适用性和耐久性的要求。由此，上述的极限状态方程可推广为Z=g(X,X2,00,Xn)(3-2)本讲课程小结：荷载分类及荷载的代表值，结构的功能要求：极限状态概念及分类本讲课程作业：1，荷载代表值和极限状态及分类？14
第 6 讲次 第三章 近似极限状态设计方法 14 3·1·3 结构功能的极限状态 整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计指定的某一功能要求，这个特定状态称为 该功能的极限状态。能完成预定的各项功能时，结构处于有效状态；反之，则处于失效状态，有效状态和 失效状态的分界，称为极限状态，是结构开始失效的标志。 极限状态可分为二类。 1.承载能力极限状态 结构或构件达到最大承载能力或者达到不适于继续承载的变形状态，称为承载能力极限状态。 2.正常使用极限状态 结构或构件达到正常使用或耐久性能中某项规定限度的状态称为正常使用极限状态。 结构或构件按承载能力极限状态进行计算后，还应该按正常使用极限状态进行验算。 3·1·4 极限状态方程 设 S 表示荷载效应，设 R 表示结构构件抗力， 承载能力极限状态函数可表示为 Z = R－S (3-1) 当 Z= R－S＞0 时，结构处于可靠状态； 当 Z= R- S= 0 时，结构达到极限状态； 当 Z= R－S< 0 时，结构处于失效（破坏）状态。 结构设计中经常考虑的不仅是结构的承载能力，多数场合还需要考虑结构对变形或开裂等的抵抗能 力，也就是说要考虑结构的适用性和耐久性的要求。由此，上述的极限状态方程可推广为 Z g(x ,x , ,x ) 1 2 n ＝ ••• （3-2） 本讲课程小结：荷载分类及荷载的代表值；结构的功能要求；极限状态概念及分类。 本讲课程作业：1、荷载代表值和极限状态及分类？
第7讲次第三章近似概率极限状态设计方法目的要求：掌握可靠度和可靠性的概念和区别，失效概率，可靠指标重点：可靠度和可靠性的概念和区别，失效概率，可靠指标难点：可靠指标与安全性的关系S3.2接近似概率的极限状态设计法3.2.1结构的可靠度先用荷载和结构构件的抗力来说明结构可靠度的概念。在混凝土结构的早期阶段，人们往往以为只要把结构构件的承载能力降低某一倍数，也就是除以一个大于1的安全系数，这样结构就具有了一定的安全储备，就安全了。实际上这种概念不正确，因为安全系数是一个经验值，并不能定量的考虑抗力和荷载的随机性。安全系数定的低，不安全，定得高，又造成不必要的浪费。因为考虑抗力和荷载的随机性，所以一个结构是否安全可靠应该属于概率的范围，也就是用结构完成其预定功能的可能性的大小来衡量。可能性大到一定程度，我们就认为是安全可靠。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称为结构的可靠性结构的可靠度是结构可靠性的概率度量，即结构在设计工作寿命内，在正常条件下，完成预定功能的概率。因此，结构的可靠度是用可靠概率P，来描述的。3.2.2可靠指标与失效概率可靠概率p=1-pP,为失效概率。F(ZAR图3-2R，S的概率密度分布曲线(3-5)Pf=P(Z<0)=f(Z)dz如果将曲线对称轴至纵轴的距离表示成6，的倍数，取(3-6)M=BO.则(3-7)B=u/oz可以看出β大，则失效概率小。所以β和失效概率一样可作为衡量结构可靠度的一个指标，称为可靠指标。《建筑结构可靠度设计统一标准》根据结构的安全等级和破坏类型，规定了按承载能力极限状态设计时的目标可靠指标B值，15
第 7 讲次 第三章 近似概率极限状态设计方法 15 目的要求：掌握可靠度和可靠性的概念和区别；失效概率；可靠指标。 重点：可靠度和可靠性的概念和区别；失效概率；可靠指标。 难点：可靠指标与安全性的关系。 §3．2 接近似概率的极限状态设计法 3．2．1 结构的可靠度 先用荷载和结构构件的抗力来说明结构可靠度的概念。 在混凝土结构的早期阶段，人们往往以为只要把结构构件的承载能力降低某一倍数，也就是除以一个 大于 1 的安全系数，这样结构就具有了一定的安全储备，就安全了。实际上这种概念不正确，因为安全系 数是一个经验值，并不能定量的考虑抗力和荷载的随机性。安全系数定的低，不安全，定得高，又造成不 必要的浪费。 因为考虑抗力和荷载的随机性，所以一个结构是否安全可靠应该属于概率的范围，也就是用结构完成 其预定功能的可能性的大小来衡量。可能性大到一定程度，我们就认为是安全可靠。 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称为结构的可靠性。 结构的可靠度是结构可靠性的概率度量，即结构在设计工作寿命内，在正常条件下，完成预定功能的 概率。因此，结构的可靠度是用可靠概率 Ps 来描述的。 3.2.2 可靠指标与失效概率 可靠概率 ps =1− p f , f p 为失效概率。 − = = 0 p P(Z 0) f (Z)dz f （3-5） 如果将曲线对称轴至纵轴的距离表示成 z 的倍数，取 z = z （3-6） 则 z z ＝ / （3-7） 可以看出β大，则失效概率小。所以β和失效概率一样可作为衡量结构可靠度的一个指标，称为可靠 指标。 《建筑结构可靠度设计统一标准》根据结构的安全等级和破坏类型，规定了按承载能力极限状态设计 时的目标可靠指标 ß 值