一、混凝土結(jié)構(gòu)的受力特點及其構(gòu)造

1．混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點與缺點

(1)混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點：

1)強度較高，鋼筋和混凝土兩種材料的強度都能充分利用；

2)可模性好，適用面廣；

3)耐久性和耐火性較好，維護費用低；

4)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的整體性好，延性好，適用于抗震抗爆結(jié)構(gòu)，同時防振性和防輻射性能較好，適用于防護結(jié)構(gòu)；

5)易于就地取材。

(2)混凝土結(jié)構(gòu)的缺點：自重大，抗裂性較差，施工復(fù)雜，工期較長。由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有很多優(yōu)點，適用于各種結(jié)構(gòu)形式，因而在房屋建筑中得到廣泛應(yīng)用。

2．鋼筋和混凝土的材料性能

(1)鋼筋。

1)熱軋鋼筋的種類：熱軋鋼筋由普通低碳鋼(含碳量不大于0.25%)和普通低合金鋼(合金元素不大于5%)制成。

2)鋼筋的力學(xué)性能：建筑鋼筋分兩類，一類為有明顯流幅的鋼筋，另一類為沒有明顯流幅的鋼筋。明顯流幅的鋼筋含碳量少，塑性好，延伸率大。無明顯流幅的鋼筋含碳量多，強度高，塑性差，延伸率小，沒有屈服臺階，脆性破壞。

對于有明顯流幅的鋼筋，其性能的基本指標有屈服強度、延伸率、強屈比和冷彎性能四項。冷彎性能是反映鋼筋塑性性能的另一個指標。

3)鋼筋的成分：鐵是主要元素，還有少量的碳、錳、硅、釩、鈦等；另外，還有少量有害元素，如硫、磷。

(2)混凝土。

1)抗壓強度：立方體強度fcu。作為混凝土的強度等級。單位是MPa，C20表示抗壓強度為20MPa。規(guī)范共分14個等級，C15～C80，級差為5MPa。

2)棱柱體抗壓強度fc，該強度是采用150mm×150mm×300mm的棱柱體作為標準試件試驗所得。

3)抗拉強度ft，是計算抗裂的重要指標。混凝土的抗拉強度很低。

(3)鋼筋與混凝土的共同工作。

鋼筋與混凝土的相互作用叫黏結(jié)。鋼筋與混凝土能夠共同工作是依靠它們之間的黏結(jié)強度。混凝土與鋼筋接觸面的剪應(yīng)力稱黏結(jié)應(yīng)力。影響?zhàn)そY(jié)強度的主要因素有混凝土的強度、保護層的厚度和鋼筋之間的凈距離等。

3．極限狀態(tài)設(shè)計方法的基本概念

我國現(xiàn)行規(guī)范采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計方法，其基本原則如下。

(1)結(jié)構(gòu)功能：建筑結(jié)構(gòu)必須滿足安全性、適用性和耐久性的要求。

(2)可靠度：結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能要求的能力，稱為結(jié)構(gòu)的可靠性，可靠度是可靠性的定量指標。

(3)極限狀態(tài)設(shè)計的實用表達式：為了滿足可靠度的要求，在實際設(shè)計中采取如下措施。

1)一般情況下在計算桿件內(nèi)力時，對荷載標準值乘以一個大于1的系數(shù)，稱荷載分項系數(shù)。

2)在計算結(jié)構(gòu)的抗力時，將材料的標準值除以一個大于1的系數(shù)，稱材料分項系數(shù)。

3)對安全等級不同的建筑結(jié)構(gòu)，采用一個重要性系數(shù)進行調(diào)整。在采用上述措施后，可靠度指標便得到了滿足。這就是以分項系數(shù)表達的極限狀態(tài)設(shè)計方法。

4．梁、板的受力特點及構(gòu)造要求

(1)單向板與雙向板的受力特點。

兩對邊支承的板是單向板，一個方向受彎；而雙向板為四邊支承，雙向受彎。當長邊與短邊之比小于或等于2時，應(yīng)按雙向板計算；當長邊與短邊之比大于2但小于3時，宜按雙向板計算；當按沿短邊方向受力的單向板計算時，應(yīng)沿長邊方向布置足夠數(shù)量的構(gòu)造筋；當長邊與短邊長度之比大于或等于3時，可按沿短邊方向受力的單向板計算。

(2)連續(xù)梁、板的受力特點。

現(xiàn)澆肋形樓蓋中的板、次梁和主梁，一般均為多跨連續(xù)梁(板)。連續(xù)梁(板)的內(nèi)力計算是主要內(nèi)容，配筋計算與簡支梁相同。內(nèi)力計算有兩種方法。主梁按彈性理論計算，次梁和板可考慮塑性變形內(nèi)力重分布的方法計算。彈性理論的計算是把材料看成彈性的，用結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法，考慮荷載的不利組合，計算內(nèi)力，畫出包絡(luò)圖，進行配筋計算。均布荷載下，等跨連續(xù)板和連續(xù)次梁的內(nèi)力計算，可考慮塑性變形的內(nèi)力重分布。允許支座出現(xiàn)塑性鉸，將支座截面的負彎矩調(diào)低，即減少負彎矩，調(diào)整的幅度，必須遵守一定的原則。連續(xù)梁、板的受力特點是，跨中有正彎矩，支座有負彎矩。因此，跨中按最大正彎矩計算正筋，支座按最大負彎矩計算負筋。鋼筋的截斷位置按規(guī)范要求截斷。

(3)梁、板的構(gòu)造要求。梁最常用的截面形式有矩形和T形。梁的截面高度一般按跨度來確定，寬度一般是高度的1/3。梁的支承長度不能小于規(guī)范規(guī)定的長度?？v向受力鋼筋宜優(yōu)先選用HRB335、HRB400鋼筋，常用直徑為10～25mm，鋼筋之間的間距不應(yīng)小于25mm，也不應(yīng)小于直徑。保護層的厚度與梁所處環(huán)境有關(guān)，一般為25～40mm。板的厚度與計算跨度有關(guān)，屋面板一般不小于60mm，樓板一般不小于80mm，板的支承長度不能小于規(guī)范規(guī)定的長度，板的保護層厚度一般為15～30mm。受力鋼筋直徑常用6mm、8mm、10mm、12mm。間距不宜大于250mm。

梁、板混凝土的強度等級～般采用C20以上。

二、掌握砌體結(jié)構(gòu)的受力特點及其構(gòu)造

1．砌體材料及砌體的力學(xué)性能

(1)砌塊。

磚、砌塊根據(jù)其原料、生產(chǎn)工藝和孔洞率來分類。由黏土、石巖、煤矸石或粉煤灰為主要原料，經(jīng)焙燒而成的實心或孔洞率不大于規(guī)定值且外形尺寸符合規(guī)定的磚，稱為燒結(jié)普通磚；孔洞率大于25%，孔的尺寸小而數(shù)量多，主要用于承重部位的磚稱為燒結(jié)多孔磚，簡稱多孔磚。燒結(jié)普通磚又分為燒結(jié)黏土磚、燒結(jié)頁巖磚、燒結(jié)煤矸石磚和燒結(jié)粉煤灰磚。以石灰和砂為主要原料，或以粉煤灰、石灰并摻石膏和骨料為主要原料，經(jīng)坯料制備、壓制成型、高壓蒸汽養(yǎng)護而成的實心磚，稱為蒸壓灰砂磚或蒸壓粉煤灰磚，簡稱灰砂磚或粉煤灰磚。

(2)砂漿。

砂漿可使砌體中的塊體和砂漿之間產(chǎn)生一定的黏結(jié)強度，保證兩者能較好地共同工作，使砌體受力均勻，從而具有相應(yīng)的抗壓、抗彎、抗剪和抗拉強度。砂漿按組成材料的不同，可分為：水泥砂漿，水泥混合砂漿，石灰、石膏、黏土砂漿。

(3)砌體。

按照標準的方法砌筑的磚砌體試件，軸壓試驗分三個階段。第1階段，從加載開始直到在個別磚塊上出現(xiàn)初始裂縫，該階段屬彈性階段，出現(xiàn)裂縫時的荷載約為0.5～0.7倍極限荷載。第Ⅱ階段，繼續(xù)加載后個別磚塊的裂縫陸續(xù)發(fā)展成少數(shù)平行于加載方向的小段裂縫，試件變形增加較快，此時的荷載不到極限荷載的0.8倍。第Ⅲ階段，繼續(xù)加載時小段裂縫會較快沿豎向發(fā)展成上下貫通整個試件的縱向裂縫。試件被分割成若干個小的磚柱，直到小磚柱因橫向變形過大發(fā)生失穩(wěn)，體積膨脹，導(dǎo)致整個試件破壞。

由于砂漿鋪砌不均，磚塊不僅受壓，而且還受彎、剪、局部壓力的聯(lián)合作用；由于磚和砂漿受壓后橫向變形不同，還使磚處于受拉狀態(tài)；此外，由于有豎縫存在，使磚塊在該處又有一個較高的應(yīng)力區(qū)。因此，砌體中磚所受的應(yīng)力，十分復(fù)雜，特別是拉、彎作用產(chǎn)生的內(nèi)力，使磚較早出現(xiàn)豎向裂縫。這正是砌體抗壓強度比磚抗壓強度小得多的原因。規(guī)范根據(jù)試驗資料給出了不同砌體的強度設(shè)計值。影響磚砌體抗壓強度的主要因素包括：磚的強度等級；砂漿的強度等級及其厚度；砌筑質(zhì)量，包括飽滿度、砌筑時磚的含水率、操作人員的技術(shù)水平等。

2．砌體房屋結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)造要求

砌體結(jié)構(gòu)的構(gòu)造是確保房屋結(jié)構(gòu)整體性和結(jié)構(gòu)安全的可靠措施。墻體的構(gòu)造措施主要包括三個方面，即伸縮縫、沉降縫和圈梁。

三、掌握鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力特點及其連接類型

1．鋼結(jié)構(gòu)的連接

(1)焊縫連接：焊縫連接是目前鋼結(jié)構(gòu)的主要連接方法。其優(yōu)點是構(gòu)造簡單，節(jié)約鋼材，加工方便，易于采用自動化操作，不宜采用于直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)，其他情況均可采用焊縫連接。

(2)鉚釘連接：鉚接由于構(gòu)造復(fù)雜，用鋼量大，現(xiàn)已很少采用。因為鉚釘連接的塑性和韌性較好，傳力可靠，易于檢查，在一些重型和直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)中，有時仍然采用。

(3)螺栓連接：螺栓連接又分為普通螺栓和高強度螺栓兩種。普通螺栓施工簡單，拆、裝方便。普通螺栓一般由Q235制成。高強度螺栓用合金鋼制成，高強度螺栓制作工藝精準，操作工序多，要求高。目前，在我國橋梁及大跨度結(jié)構(gòu)房屋及工業(yè)廠房中已廣泛采用。

2．鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作、焊接、運輸、安裝、防火與防銹

(1)制作：鋼結(jié)構(gòu)制作包括放樣、號料、切割、校正等諸多環(huán)節(jié)。高強度螺栓處理后的摩擦面、抗滑移系數(shù)應(yīng)符合設(shè)計要求。制作質(zhì)量檢驗合格后進行除銹和涂裝。一般安裝焊縫處留出30～50mm暫不涂裝。

(2)焊接：焊工必須經(jīng)考試合格并取得合格證書且必須在其考試合格項目及其認可范圍內(nèi)施焊。焊縫施焊后須在工藝規(guī)定的焊縫及部位打上焊工鋼印。焊接材料與母材應(yīng)匹配，全焊透的一、二級焊縫應(yīng)采用超聲波探傷進行內(nèi)部缺陷檢驗，超聲波探傷不能對缺陷作出判斷時，采用射線探傷。施工單位首次采用的鋼材、焊接材料、焊接方法等，應(yīng)進行焊接工藝評定。

(3)運輸：運輸鋼構(gòu)件時，要根據(jù)鋼構(gòu)件的長度和重量選用車輛。鋼構(gòu)件在車輛上的支點、兩端伸出的長度及綁扎方法均應(yīng)保證構(gòu)件不產(chǎn)生變形，不損傷涂層。

(4)安裝：鋼結(jié)構(gòu)安裝要按施工組織設(shè)計進行，安裝程序須保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和不導(dǎo)致永久性變形。安裝柱時，每節(jié)柱的定位軸線須從地面控制軸線直接引上。鋼結(jié)構(gòu)的柱、梁、屋架等主要構(gòu)件安裝就位后，須立即進行校正、固定。由工廠處理的構(gòu)件摩擦面，安裝前須復(fù)驗抗滑移系數(shù)，合格后方可安裝。

(5)防火與防銹。

1)鋼結(jié)構(gòu)防火性能較差。當溫度達到550℃時，鋼材的屈服強度大約降至正常溫度時屈服強度的0.7，結(jié)構(gòu)即達到它的強度設(shè)計值而可能發(fā)生破壞。設(shè)計時應(yīng)根據(jù)有關(guān)防火規(guī)范的規(guī)定，使建筑結(jié)構(gòu)能滿足相應(yīng)防火標準的要求。在防火標準要求的時間內(nèi)使鋼結(jié)構(gòu)的溫度不超過臨界溫度，以保證結(jié)構(gòu)正常承載能力。

2)外露的鋼結(jié)構(gòu)可能會受到大氣，特別是被污染的大氣嚴重腐蝕，最常見的是生銹。這就必須對構(gòu)件的表面進行防腐蝕處理，以保證鋼結(jié)構(gòu)的正常使用。防腐處理方法根據(jù)構(gòu)件表面條件及使用壽命的要求決定。在進行構(gòu)造設(shè)計時，應(yīng)對構(gòu)造做法妥善處理，避免諸如將槽鋼槽口朝上放置，造成積水等情況；大型構(gòu)件應(yīng)有人能進入的觀察口，以便檢查、維護構(gòu)件內(nèi)部情況等。