混凝土结构设计原理第四版(钢筋混凝土结构基本知识)

Posted 2023-06-01

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混凝土结构设计原理第四版(钢筋混凝土结构基本知识)

一、钢筋混凝土结构原理及特点

钢筋混凝土结构是指用配有钢筋增强的混凝土制成的建筑物结构。钢筋承受拉力，混凝土承受压力。具有坚固、耐久、防火性能好、比钢结构节省钢材和成本低等优点。

1.钢筋混凝土的结构原理

钢筋和混凝土是两种物理、力学性质完全不同的材料，能够组合在一起工作的主要原因有以下几方面。

（1）硬化后的混凝土与钢筋表面有很强的黏结力。

（2）钢筋与混凝土之间有比较接近的线膨胀系数，当温度变化时，不致产生较大的温度应力而破坏两者之间的黏结。

（3）钢筋被包裹在混凝土中间，混凝土本身对钢筋无锈蚀作用，混凝土又能很好地保护钢筋，使其免受外界的侵蚀。从而保证了钢筋混凝土构件的耐久性。

2.钢筋混凝土结构的特点及应用范围

（1）优点。强度高，耐久性好，耐火性好，具有可模性，就地取材，降低工程造价。

（2）缺点。自重大，费材、费工、费时，抗震、抗裂性较差，一旦损坏修复困难，施工时受季节影响较大。

（3）应用范围。由于钢筋混凝土结构具有很多优点，因此它已成为现代最主要的、应用最为普遍的结构形式之一，如一般民用建筑、公共建筑、工业厂房、市政工程、水利工程、特种结构以及桥梁工程等。

二、钢筋混凝土结构类型

1.钢筋混凝土框架结构

该结构是由混凝土梁和柱组成主要承重结构的体系。其优点是建筑平面布置灵活，可形成较大的空间，在公共建筑中应用较多。

框架有现浇和预制之分，现浇框架多用组合式定型钢模现场进行浇筑。为了加快施工进度，梁、柱模板可预先整体组装然后进行安装。预制装配式框架多由工厂预制，用塔式起重机（轨道式或爬升式）或自行式起重机（履带式、汽车式）进行安装。装配式柱子的接头，有榫式、插入式、浆锚式等，接头要能传递轴力、弯矩和剪力。柱与梁的接头，有明牛腿式、

暗牛腿式、齿槽式、整浇式等。可做成刚接（承受剪力和弯矩），也可做成铰接（只承受垂直剪力）。装配式框架接头钢筋的焊接非常重要，要控制焊接变形和焊接应力。但框架结构属于柔性结构，其抵抗水平荷载的能力较弱，而且抗震性能差，因此其高度不宜过高，一般不宜超过60m，且房屋高度与宽度之比不宜超过5。混凝土框架结构见图1-6（a）。

图1-6 钢筋混凝土常规三大结构

（a）框架结构；（b）剪力墙结构；（c）框架-剪力墙结构

2.混凝土剪力墙结构

该结构是利用建筑物的内墙和外墙构成剪力墙来抵抗水平力。这类结构开间小，墙体多，变化少，适于居住建筑和旅馆建筑。剪力墙一般为钢筋混凝土墙，厚度不小于14cm。剪力墙结构可以采用大模板或滑升模板进行浇筑。这种体系的侧向刚度大，可以承受很大的水平荷载，也可承受很大的竖向荷载，但其主要荷载为水平荷载，高度不宜超过150m。混凝土剪力墙结构见图1-6（b）。

3.混凝土框架-剪力墙结构

剪力墙结构侧向刚度大，抵抗水平荷载的能力较大，但建筑布置不灵活，难以形成较大的空间；框架结构的建筑布置灵活，可形成大空间，但侧向刚度较差，抵抗水平荷载的能力较小。基于以上两种情况，将两者结合起来，取长补短，在框架的某些柱间布置剪力墙，与框架共同工作，这样就得到了一种承受水平荷载能力较大，建筑布置又较灵活的结构体系，即框架-剪力墙结构。在这种结构体系中，剪力墙可以是预制钢筋混凝土墙板，也可以是现浇钢筋混凝土墙板，还可以是钢桁架结构。这种结构的房屋高度一般不宜超过120m，房屋的高宽比一般不宜超过5。一般情况下，剪力墙如为现浇钢筋混凝土墙板，多用大模板或组合式钢模进行现场浇筑，框架部分以用组合式钢模板进行现场浇筑为宜。混凝土框架-剪力墙结构见图1-6（c）。

4.混凝土板柱结构

混凝土板柱结构是由混凝土柱和大型楼板构成主要承重结构的体系。通常可采用升板法施工，即先吊装柱，再浇筑室内地坪，然后以地坪为胎膜就地叠浇各层楼板和屋面板，待混凝土达到一定强度后，再在柱上安设提升机，以柱作为支承和导杆，当提升机不断沿着柱向

上爬升时，即可通过吊杆将屋面板和各层楼板逐一交替地提升到设计标高，并加以固定。钢筋混凝土板柱结构见图1-7。

图1-7 钢筋混凝土板柱结构

5.钢筋混凝土筒体结构

该结构是由一个或几个筒体作为承重结构的高层建筑结构体系。水平荷载主要由筒体承受，具有很好的空间刚度和抗震能力。该体系还可分为核心筒体系（或称内筒体系）、框筒体系、筒中筒体系和成束筒体系。核心筒的内筒多为现浇的钢筋混凝土墙板结构，如高度很大用滑升模板施工较为适宜；筒中筒结构体系，如为钢筋混凝土结构，建筑高度很大，用滑升模板施工是较好的施工方法。这种结构体系，建筑布置灵活，单位面积的结构材料消耗量少，是目前超高层建筑的主要采用的结构体系之一。筒体结构见图1-8。

图1-8 筒体结构

（a）框筒；（b）筒体-框架；（c）筒中筒;（d）多筒体；（e）成束筒；（f）多重筒

6.混凝土大跨度结构

跨度较大的混凝土结构，如桥梁、高大空间建筑等，一般采用预应力混凝土结构形式。

7.混凝土单层厂房结构

混凝土单层工业厂房结构组成见图1-9。

（1）排架结构。厂房中除了基础是在现场浇筑之外，柱、吊车梁、连系梁、屋架及屋面系统等都采用预制装配。

（2）刚架结构。梁、柱均采用整体现浇。

图1-9 单层工业厂房的结构组成