钢筋混凝土与钢结构
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任务1.1 熟悉混凝土结构的特点及分类

1.混凝土结构的特点

(1)材料利用合理——结构承载力与其刚度比例合适,基本无局部稳定问题,单位面积造价低,对于一般工程结构,经济指标优于钢结构。

(2)可模性好——混凝土可根据需要浇筑成各种形状和尺寸,适用于各种形状复杂的结构,如空间薄壳、箱形结构。近年来采用高性能混凝土浇筑的清水混凝土,具有特殊的建筑效果。

(3)耐久性和耐火性较好,维护费用低——钢筋与混凝土具有良好的化学相容性,混凝土属碱性性质,会在钢筋表面形成一层氧化膜,钢筋有混凝土作为保护层,一般环境下不会产生锈蚀,而且混凝土的强度随时间的推移而增加。混凝土是不良导热体,使钢筋不致因发生火灾时升温过快而丧失强度,一般30mm厚混凝土保护层,可耐火约2.5h;同时,在常温至300℃范围,混凝土的抗压强度基本不降低。

(4)整体性好(对现浇结构),防振和防辐射性能较好——现浇混凝土结构的整体性好,且通过合适的配筋,可获得较好的延展性,适用于抗震、抗爆结构;同时防振性和防辐射性能较好,适用于防护结构。

(5)刚度大、阻尼大——有利于结构的变形控制。

(6)易于就地取材——混凝土所用的大量砂、石,易于就地取材,近年来,已经有工地利用现场工业废料来制造人工骨料,或作为水泥的外加成分,改善混凝土的性能。有利于当地建材的利用和工业废料的再利用。

(7)自重大(对重力坝,自重大是一个优点)——不适用于大跨度、高层结构。因此需发展轻质混凝土、高强混凝土和预应力混凝土。

(8)抗裂性差,影响结构的耐久性——普通钢筋混凝土结构,在正常使用阶段往往是带裂缝工作的。一般情况下,因荷载作用产生的微小裂缝,不会影响混凝土结构的正常使用。但由于开裂,限制了普通钢筋混凝土用于大跨结构,也影响到高强钢筋的应用。此外,在露天、沿海、化学侵蚀等环境较差的情况下,裂缝的存在会影响混凝土结构的耐久;防渗、防漏要求较高的结构也不适用。因此,可发展预应力混凝土。

(9)承载力有限——与钢材相比,混凝土的强度还是很低的,因此普通钢筋混凝土构件的承载力有限,用作承受重载结构和高层建筑底部结构时,往往会导致构件尺寸太大,占据较多的使用空间。因此需发展高强混凝土、钢骨混凝土、钢管混凝土。

(10)施工复杂,工序多,工期长,受季节、天气的影响较大——利用钢模、飞模、滑模等先进施工技术,采用泵送混凝土、早强混凝土、高性能混凝土、免振自密实混凝土等,提高施工效率。

(11)破坏后的修复、加固、补强比较困难——发展新型的混凝土加固技术,如碳纤维布加固混凝土结构技术。

(12)混凝土结构对资源、环境和生态的不利影响——作为工程结构的主要形式,混凝土结构的原材料——水泥和钢铁都是大量消费资源和高耗能的产品,而砂和石(包括生产水泥的原材料)的大量使用又对环境造成很大影响。

2.混凝土结构的分类

混凝土结构按照配筋形式可分为:

(1)素混凝土结构——由无筋或不配置受力钢筋的混凝土制成的结构。

(2)钢筋混凝土结构——由配置普通钢筋、钢筋网或钢筋骨架的混凝土制成的结构。

(3)预应力混凝土结构——由配置受力的预应力钢筋通过张拉或其他方法建立预加应力的混凝土制成的结构。