度。 (⑤)侧向压应力：在直接支承的支座处，如梁的简支端，钢筋的锚固区受到 来自支座的横向压应力，横向压应力约束了混凝土的横向变形，使钢筋与混凝士 间抵抗滑动的摩阻力增大，因而可以提高粘结强度。 (6)浇筑混疑土时钢筋的位置：浇筑混凝土时，深度过大（超过300mm), 钢筋底面的混凝土会出现沉淀收缩和离析泌水，气泡逸出，使混凝土与水平放置 的钢筋之间产生强度较低的疏松空隙层，从而会削弱钢筋与混凝土的粘结作用。 另外，钢筋表面形状对粘结强度也有影响，变形钢筋的粘结强度大于光圆钢 筋。 2.2.5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。保证粘结的构造措施有如下几个方面： (1)保证最小搭接长度和锚固长度： (2)满足钢筋最小间距和混凝土保护层最小厚度的要求： (3)钢筋的搭接接头范围内应加密箍筋： (4)钢筋端部应设置弯钩。 (⑤)在浇注大深度混凝土构件时，应分层浇注或二次浇捣。 (6)一般除重锈钢筋外，可不必除锈。 2.基本锚固长度 《混凝土结构设计规范》规定纵向受拉钢筋的锚固长度作为钢筋的基本锚固 长度L。,它与钢筋强度、混凝土抗拉强度、钢筋直径及外形有关，可按式(5-2 计算： L a (f/f)d 式中L。一一受拉钢筋的错固长度： fy一 钢筋抗拉强度设计值： ft一 混凝土轴心抗拉强度设计值：当混凝土强度等级高于C40时， 按C40取值： d一一钢筋的公称直径： ā一一锚固钢筋的外形系数，详见表5-1 钢筋的锚固可采用机械锚固的形式，主要有弯钩、贴焊钢筋及焊锚板等。采 6
26 度。 (5) 侧向压应力：在直接支承的支座处，如梁的简支端，钢筋的锚固区受到 来自支座的横向压应力，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。 (6) 浇筑混疑土时钢筋的位置：浇筑混凝土时，深度过大（超过300mm）， 钢筋底面的混凝土会出现沉淀收缩和离析泌水，气泡逸出，使混凝土与水平放置 的钢筋之间产生强度较低的疏松空隙层，从而会削弱钢筋与混凝土的粘结作用。 另外，钢筋表面形状对粘结强度也有影响，变形钢筋的粘结强度大于光圆钢 筋。 2.2.5 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。保证粘结的构造措施有如下几个方面： (1) 保证最小搭接长度和锚固长度； (2) 满足钢筋最小间距和混凝土保护层最小厚度的要求； (3) 钢筋的搭接接头范围内应加密箍筋； (4) 钢筋端部应设置弯钩。 (5) 在浇注大深度混凝土构件时，应分层浇注或二次浇捣。 (6) 一般除重锈钢筋外，可不必除锈。 2．基本锚固长度 《混凝土结构设计规范》规定纵向受拉钢筋的锚固长度作为钢筋的基本锚固 长度La ，它与钢筋强度、混凝土抗拉强度、钢筋直径及外形有关，可按式(5-27) 计算: La = α(fy/ft)d 式中 La —— 受拉钢筋的锚固长度； fy —— 钢筋抗拉强度设计值； ft —— 混凝土轴心抗拉强度设计值；当混凝土强度等级高于C40时， 按C40取值； d —— 钢筋的公称直径； α—— 锚固钢筋的外形系数，详见表5-1 钢筋的锚固可采用机械锚固的形式，主要有弯钩、贴焊钢筋及焊锚板等。采
用机械锚固可以减少锚固长度。锚固长度修正系数（折减系数）为0.7。 3.钢筋的搭接 钢筋长度不够时，或需要采用施工缝或后浇带等构造措施时，钢筋就需要搭 接。搭接是指将两根钢筋的端头在一定长度内并放，并采用适当的连接将一根钢 筋的力传给另一根钢筋。 ()钢筋搭接的原则：①接头应设置在受力较小处：②同一根钢筋上应尽量 少设接头：③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。 (②)搭接长度 受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度按下式计算： LEL (2-23) 式中，ξ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，详见表5-3。 对于受压钢筋的搭接接头及焊接骨架的搭接，也应满足相应的构造要求，以 保证力的传递。 思考题 2.1混凝土的立方抗压强度cuk,轴心抗压强度ck和抗拉强度fk是如何确定的？为 什么fck低于fcu,k?fk与fcuk有何关系？fck与fauk有何关系？ 2.2 混凝土的强度等级是根据什么确定的？我国新《规范》规定的混凝土强度 等级有哪些？ 2.3 某方形钢筋混凝土短柱浇筑后发现混凝土强度不足，根据约束混凝土原理 如何加固该柱？ 2.4 单向受力状态下，混凝土的强度与哪些因素有关？混凝土轴心受压应力一 应变曲线有何特点？常用的表示应力一应变关系的数学模型有哪几种？ 2.5 混凝土的变形模量和弹性模量是怎样确定的？ 2.6 什么是混凝土的疲劳破坏？疲劳破坏时应力一应变曲线有何特点？ 2.7 什么是混凝土的徐变？徐变对混凝士构件有何影响？通常认为影响徐变 的主要因素有哪些？如何减少徐变？ 2.8 混凝士收缩对钢筋混凝土构件有何影响？收缩与哪些因素有关？如何减 少收缩？ 2.9 软钢和硬钢的应力一应变曲线有何不同？二者的强度取值有何不同？我 27
27 用机械锚固可以减少锚固长度。锚固长度修正系数（折减系数）为0.7。 3. 钢筋的搭接 钢筋长度不够时，或需要采用施工缝或后浇带等构造措施时，钢筋就需要搭 接。搭接是指将两根钢筋的端头在一定长度内并放，并采用适当的连接将一根钢 筋的力传给另一根钢筋。 (1) 钢筋搭接的原则: ①接头应设置在受力较小处；②同一根钢筋上应尽量 少设接头；③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。 (2) 搭接长度 受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度按下式计算： L1＝ζLa （2-23） 式中，ζ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，详见表5-3。 对于受压钢筋的搭接接头及焊接骨架的搭接，也应满足相应的构造要求，以 保证力的传递。 思 考 题 2.1 混凝土的立方抗压强度fcu.k,轴心抗压强度fck和抗拉强度fk是如何确定的？为 什么fck低于fcu,k? ftk 与fcu,k有何关系？fck与fcu,k有何关系？ 2.2 混凝土的强度等级是根据什么确定的？我国新《规范》规定的混凝土强度 等级有哪些？ 2.3 某方形钢筋混凝土短柱浇筑后发现混凝土强度不足，根据约束混凝土原理 如何加固该柱？ 2.4 单向受力状态下，混凝土的强度与哪些因素有关？混凝土轴心受压应力一 应变曲线有何特点？常用的表示应力一应变关系的数学模型有哪几种？ 2.5 混凝土的变形模量和弹性模量是怎样确定的？ 2.6 什么是混凝土的疲劳破坏？疲劳破坏时应力一应变曲线有何特点？ 2.7 什么是混凝土的徐变？徐变对混凝土构件有何影响？通常认为影响徐变 的主要因素有哪些？如何减少徐变？ 2.8 混凝土收缩对钢筋混凝土构件有何影响？收缩与哪些因素有关？如何减 少收缩？ 2.9 软钢和硬钢的应力一应变曲线有何不同？二者的强度取值有何不同？我
国新《规范》中将钢筋按强度分为哪些类型？了解钢筋的应力一应变曲线 的数学模型。 2.10钢筋有哪些形式？钢筋冷加工的方法有哪几种？冷拉和冷拔后钢筋的力 学性能有何变化？ 2.11钢筋混凝土结构对钢筋的性能有哪些要求？ 2.12什么是钢筋和混凝土之间的粘结力？影响钢筋和混凝土粘结强度的主要 因素有哪些？为保证钢筋和混凝土之间有足够的粘结力要采取哪些措 施？ 第3章按近似概率理论的极限状态设计法 本章提要 我国现行的建筑结构设计方法是：以概率理论为基础的极限状态设计方法， 以可靠指标度量结构构件的可靠度，采用以分项系数的设计表达式进行设计。因 此，本章内容围绕结构设计的总目标，对结构的功能要求、结构的极限状态、结 构上的作用、荷载的代表值、各种作用的效应及结构的抗力和满足结构设计可靠 度要求的材料强度分项系数及荷载分项系数等均提出了明确的要求，最终使读者 明确以概率理论为基础的各种极限状态表达方法，并以此作为结构设计的依据。 3.1极限状态 3.1.1结构上的作用、作用效应和结构抗力 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。 (1)直接作用：荷载 (②)间接作用：混凝土的收缩、温度变化、基础的差异沉降、地震等。间接 作用不仅与外界因素有关，还与结构本身的特性有关。例如，地震对结构物的作 用，不仅与地震加速度有关，还与结构自身的动力特性有关，所以不能把地震作 用称为“地震荷载”。 2.作用效应
28 国新《规范》中将钢筋按强度分为哪些类型？了解钢筋的应力一应变曲线 的数学模型。 2.10 钢筋有哪些形式？钢筋冷加工的方法有哪几种？冷拉和冷拔后钢筋的力 学性能有何变化？ 2.11 钢筋混凝土结构对钢筋的性能有哪些要求？ 2.12 什么是钢筋和混凝土之间的粘结力？影响钢筋和混凝土粘结强度的主要 因素有哪些？为保证钢筋和混凝土之间有足够的粘结力要采取哪些措 施？ 第 3 章 按近似概率理论的极限状态设计法 本 章 提 要 我国现行的建筑结构设计方法是：以概率理论为基础的极限状态设计方法， 以可靠指标度量结构构件的可靠度，采用以分项系数的设计表达式进行设计。因 此，本章内容围绕结构设计的总目标，对结构的功能要求、结构的极限状态、结 构上的作用、荷载的代表值、各种作用的效应及结构的抗力和满足结构设计可靠 度要求的材料强度分项系数及荷载分项系数等均提出了明确的要求，最终使读者 明确以概率理论为基础的各种极限状态表达方法，并以此作为结构设计的依据。 3.1 极 限 状 态 3.1.1 结构上的作用、作用效应和结构抗力 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。 (1) 直接作用：荷载 (2) 间接作用：混凝土的收缩、温度变化、基础的差异沉降、地震等。间接 作用不仅与外界因素有关，还与结构本身的特性有关。例如，地震对结构物的作 用，不仅与地震加速度有关，还与结构自身的动力特性有关，所以不能把地震作 用称为“地震荷载”。 2. 作用效应
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。荷载与荷载效应之间通常按某种关系相联 系。 S=C·Q L一荷载 ·荷载效应系数 荷载效应 3.荷载的分类 按作用时间的长短和性质，荷载可分为三类： 1)永久荷载在结构设计使用期间，其值不随时间而变化，或其变化与平均 值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。例如，结构的自 身重力、土压力、预应力等荷载，永久荷载又称恒荷载。 2)可变荷载在结构设计使用期内其值随时间而变化，其变化与平均值相比 不可忽略的荷载。例如，楼面活荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等，可变荷载 又称活荷载。 3)偶然荷载在结构设计使用期内不一定出现，一旦出现，其值很大且持续 时间很短的荷载。例如，爆炸力、撞击力等。 4.荷载的标准值 具有一定概率（一般为95%）的最大荷载值称为荷载标准值。荷载标准值是 荷载的基本代表值。对于结构自重可以根据结构的设计尺寸和材料的重力密度确 定：可变荷载标准值由设计使用年限内最大荷载概率分布的某个分位值确定。 3.1.2结构的功能要求 1.结构的安全等级 我国根据建筑结构破坏时可能产生的后果严重与否，分为三个安全等级： 一级一一破坏后果很严重、重要的建筑物： 二级一一破坏后果严重、一般的建筑物： 三级一一破坏后果不严重、次要建筑物。 对人员比较集中使用频繁的影剧院、体有馆等，安全等级宜按一级设计：建 筑物中梁、柱等各类构件的安全等级一般应与整个建筑物的安全等级相同。 2.结构的设计使用年限 29
29 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。荷载与荷载效应之间通常按某种关系相联 系。 S ＝ C · Q │ │ └─ 荷载 │ └─── 荷载效应系数 └──── 荷载效应 3. 荷载的分类 按作用时间的长短和性质，荷载可分为三类： 1)永久荷载 在结构设计使用期间，其值不随时间而变化，或其变化与平均 值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。例如，结构的自 身重力、土压力、预应力等荷载，永久荷载又称恒荷载。 2)可变荷载 在结构设计使用期内其值随时间而变化，其变化与平均值相比 不可忽略的荷载。例如，楼面活荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等，可变荷载 又称活荷载。 3)偶然荷载 在结构设计使用期内不一定出现，一旦出现，其值很大且持续 时间很短的荷载。例如，爆炸力、撞击力等。 4. 荷载的标准值 具有一定概率（一般为95%）的最大荷载值称为荷载标准值。荷载标准值是 荷载的基本代表值。对于结构自重可以根据结构的设计尺寸和材料的重力密度确 定；可变荷载标准值由设计使用年限内最大荷载概率分布的某个分位值确定。 3.1.2 结构的功能要求 1. 结构的安全等级 我国根据建筑结构破坏时可能产生的后果严重与否，分为三个安全等级： 一级——破坏后果很严重、重要的建筑物； 二级——破坏后果严重、一般的建筑物； 三级——破坏后果不严重、次要建筑物。 对人员比较集中使用频繁的影剧院、体育馆等，安全等级宜按一级设计；建 筑物中梁、柱等各类构件的安全等级一般应与整个建筑物的安全等级相同。 2. 结构的设计使用年限
结构的设计使用年限，是指设计的结构或结构构件不需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。各类工程结构的设 计使用年限是不应统一的。例如，桥梁应比房屋的设计使用年限长，大坝的设计 使用年限更长。 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 设计的结构和结构构件在规定的设计使用年限内，在正常维护条件下，应能 保持其使用功能，而不需进行大修加固。应该满足的功能要求可概括为： ()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（如地震、爆炸等）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。例如，不产生影 响使用的过大变形或振幅，不发生足以让使用者不安的过宽的裂缝等 (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。例如，混凝土不发生严重风化、腐蚀、脱落，钢筋 不发生锈蚀等。 3.1.3结构功能的极限状态 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。超过承载能力极限状态后，结构或构件就不能满足安全性的要 求。如： (1)材料强度不够而破坏： (2）)因疲劳而破坏： (3)产生过大的塑性变形而不能继续承载： (④)结构或构件丧失稳定： (⑤)结构转变为机动体系
30 结构的设计使用年限，是指设计的结构或结构构件不需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。各类工程结构的设 计使用年限是不应统一的。例如，桥梁应比房屋的设计使用年限长，大坝的设计 使用年限更长。 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 设计的结构和结构构件在规定的设计使用年限内，在正常维护条件下，应能 保持其使用功能，而不需进行大修加固。应该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（如地震、爆炸等）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。例如，不产生影 响使用的过大变形或振幅，不发生足以让使用者不安的过宽的裂缝等。 (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。例如，混凝土不发生严重风化、腐蚀、脱落，钢筋 不发生锈蚀等。 3.1.3 结构功能的极限状态 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。超过承载能力极限状态后，结构或构件就不能满足安全性的要 求。如： (1) 材料强度不够而破坏； (2) 因疲劳而破坏； (3) 产生过大的塑性变形而不能继续承载； (4) 结构或构件丧失稳定； (5) 结构转变为机动体系