摘要:钢筋混凝土结构是目前建筑工程最常见的结构形式。建筑结构形式:就是建筑物基于不同的承重建筑材料,从而形成不同的承重构件及受力传递,最终构筑起建筑物的方式。常见的结构形式有木结构、砖石结构、砖混结构、钢混结构、钢结构等。
钢筋混凝土结构是以钢筋混凝土基础、柱墙、梁板作为承重构件构建起来的结构体系,结构体系最主要的功能就是承担荷载。竖向荷载通过楼板传递给梁,梁传递给柱或墙,柱或墙向下逐层叠加梁板传递过来的荷载最终传递给基础,基础再传递给地基,在这个传递过程中引起结构的变形和内力。水平荷载通过建筑表面作用于结构(主要为风荷载),引起结构变形和内力(高层)。地震荷载是通过地面的振动引起建筑的振动,导致建筑自身的质量作用于自身结构,引起结构的变形和内力。
以上的各种荷载作用,引起的结构的变形并产生的内力都可归纳为结构构件(梁板柱墙)截面产生的弯矩、剪力、压力、拉力等,都可以根据荷载的大小、作用的部位、抗震设防的烈度等先决条件通过计算得出,把各种荷载作用引起的结构构件的变形和内力进行叠加,找出最不利情形,再根据最不利情形的变形和内力,经过计算、验算、调整最后确定结构构件的配筋和截面。
关键词:建筑结构;钢筋;混凝土
钢筋混凝土结构是由梁、板、柱、墙等这些构件组建起来的,现场的施工过程对于现浇混凝土结构来讲,就是结构构件的生产及组装的过程。钢筋混凝土结构承受各种荷载的作用的实质就是结构构件及其连接节点的承受荷载过程。结构构件及其节点之所以能够承受荷载,是由于钢筋和混凝土共同工作的结果。在钢筋混凝土的受力中,混凝土主要承受压力,钢筋主要承受拉力,在拉压力平衡状态下构件就具有了承受荷载的能力。
普通混凝土是以水泥为主要胶凝材料,与水、砂、石子,必要时掺入化学外加剂和矿物掺合料,按适当比例配合,经过均匀搅拌、密实成型及养护硬化而成的人造石材。在混凝土中,石子、砂称为粗细骨料,水泥与水形成水泥浆,大石子之间小石子充填,小石子中间砂充填,水泥浆包裹在大小石子及砂的表面并充填余下的空隙,在硬化之前,水泥浆起到润滑作用,使混凝土具有流动性、和易性、施工方便。水泥浆硬化后,将骨料胶结成一个坚实的整体。砂石合理的粒径及良好的级配,会使混合体呈现较小的间隙率和较小的总表面积,不仅水泥浆用量小,节约水泥,且可提高混凝土的密实度及强度。
抗压强度是建筑结构中混凝土最主要的利用性能。立方体抗压强度,是指按照标准方法制作养护的标准试件,在28天龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度,也用它代表混凝土的强度等级。由于立方体试件在压力机施压的过程中,垫板和试块接触面间有摩擦力存在,因此垫板対试件起到约束套箍的作用,混凝土在有周边约束作用的情况下,抗压强度提高,这样立方体抗压强度实际不能真实反映实际工程中结构构件的混凝土受力情况。棱柱体抗压强度,实验证明h/b=3-4棱柱体上压力机测出的的抗压强度,垫板对试件中部的横向拉伸变形已起不到约束套箍作用,基本能真实反映轴心抗压的混凝土柱中的混凝土强度。根据实验确定,棱柱体抗压强度是立方体抗压强度的0.67倍。混凝土抗拉强度,统计分析得到,混凝土抗拉强度仅为抗压强度的1/8-1/18,混凝土抗拉能力很弱,因此工程中,我们往往利用的是混凝土的抗压能力,而抗拉性能往往由钢筋来完成。
钢筋,抗拉性能是建筑钢材的最主要利用性能。钢材的屈服强度、抗拉强度和伸长率是建筑工程用到的最重要的的三个指标。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆建筑工程常用的钢筋有HPB300/HRB335/HRB400三种,当对其施加拉力时,在屈服强度之前的阶段,大致属于弹性阶段:就是在拉力作用下,钢筋有伸长变细,但卸去拉力后,能够恢复原状,称之为弹性变形。钢筋混凝土中的钢筋在正常使用状态下,就是在利用钢筋屈服强度之前的弹性阶段,因此设计中是以钢筋的屈服强度作为取值的依据。钢筋受力达到屈服强度后,钢筋的伸长变形迅速发展,钢筋抵抗变形的能力即抗拉力又有所提高,我们称之为强化阶段,这个阶段的伸长变形是不能恢复的,因此也称为塑性变形阶段。钢筋被拉断前的所能够承受的最大拉力称为抗拉强度。抗拉强度显然比屈服强度大,抗拉强度/屈服强度的值称为强屈比,强屈比越大,说明抗拉强度比屈服强度大的越多,结构的安全性就越高。反映在结构构件上,就是在超过设计的荷载作用下结构构件中的钢筋受拉即使开始屈服,钢筋开始塑性变形伸长,混凝土开始开裂,但钢筋的抗拉能力还在提高,在达到抗拉强度前,钢筋不会断,结构不会垮塌 ,强屈比越大,安全储备就越多,安全性就越高。钢筋混凝土规范5.2.3条规定:抗震钢筋抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.25,就是这个道理。
以上的钢筋受拉及混凝土受压,是同时发生的、共同工作的,钢筋和混凝土共同工作的基础是二者之间有足够的粘结强度(也称握裹力)即钢筋和混凝土之间是牢牢粘结在一起、相对之间不能滑动。这样,有荷载作用时,结构构件中形成的压应力由混凝土承担,形成的拉应力由钢筋承担,拉压平衡,构件具有了承担荷载的能力。如果钢筋和混凝土之间没有粘结力,那么钢筋和混凝土间可以相对滑动,则钢筋混凝土就会像无筋混凝土一样,轻易开裂、拉断。钢筋和混凝土的粘结作用与钢筋表面形状、混凝土强度、保护层厚度、钢筋间距等因素有关。粘结作用由以下部分组成:水泥胶体与钢筋的化学胶着力,钢筋与混凝土之间的摩擦力,钢筋凹凸表面与混凝土的机械咬合力,钢筋肋部对混凝土的挤压力。因此,混凝土强度越高,粘结作用越强;保护层越大,粘结作用越强;钢筋间距越大,粘结作用越强。带肋钢筋比不带肋钢筋粘结作用显著增强。一级钢,是光园钢筋,无肋,作为受力主筋时,末端都要作出180度弯钩,增强与混凝土的粘结力。
由于施工能力的限制,钢筋混凝土结构不可能一次施工完成,都是依一定的施工工序和施工段,依次施工结构构件再现浇组合(或装配式组装)起来的。基础、筏板、柱、墙、梁、板、梯等是最常见的结构构件,基础、筏板上起柱、墙,柱墙上起梁,梁上起板、梯,构件之间钢筋通过锚固相连接,混凝土通过现浇固化相连接。柱、墙钢筋锚固进基础、筏板内,梁钢筋锚固进柱、墙内,板、梯钢筋锚固进梁内,通过现浇混凝土,组合成钢筋混凝土结构。因此在钢筋混凝土结构中,钢筋的锚固是一个非常重要的保证质量的指标,通过钢筋锚固使各个构件牢固可靠的组合成结构。锚固是指一个构件的受力主筋,伸入另一个构件的混凝土中,并受另一构件混凝土的可靠包裹,从而使两个构件能够可靠连接结合在一起,协同工作承担各种荷载的形式。可靠锚固最主要的是锚固长度,是指一个构件的受力主筋伸入另一构件混凝土截面内的长度,通过这段长度上的混凝土对钢筋粘接力的积累,保证钢筋不从锚固的混凝土中拔出,实现充分发挥钢筋抗拉强度的目的。纵向受拉钢筋的最小锚固长度由锚固的混凝土强度等级、钢筋的类型(一级、二级、三级钢筋等)、钢筋直径、混凝土凝固时是否受扰动等条件所决定,还与建筑的抗震等级与设计设防烈度有关,查表可得,是钢筋混凝土工程质量保证的重点。
通过钢筋笼作为骨架、构件间钢筋的连接及锚固、以及混凝土的填充、凝结固化、粘结,构建成钢筋混凝土结构,承担各种荷载、作用,具有开间空间大、布置灵活、抗震好、耐火耐久性好、造价适中等优点,因此成为我们目前最常见、应用最广泛的房屋建筑结构形式。
参考文献
[1]彭煜;钢筋混凝土在建筑结构设计中的应用[J];中国建筑金属结构;2013年22期
论文作者:张飒
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年10期
论文发表时间:2019/9/4
标签:钢筋论文; 混凝土论文; 构件论文; 荷载论文; 结构论文; 锚固论文; 抗压强度论文; 《工程管理前沿》2019年10期论文;