钢筋水泥混凝土设计-概念和理论
混凝土:
混凝土是一种石材，如通过允许仔细成比例的水泥，沙子和砾石或其他聚集体和水以形状的形式和所需结构的尺寸而变硬的物质。
钢筋水泥混凝土:
由于混凝土是一种脆性材料，因此压缩强烈。它的紧张局势薄弱，所以钢筋用于混凝土内部用于加强和加强拉伸混凝土的强度．钢必须有适当的变形，以提供强有力的粘结和联锁两种材料。当完全被包围硬化混凝土质量是这两种物质的组成部分钢筋混凝土"．
钢筋混凝土的优点和缺点
混凝土抗弯强度
钢筋混凝土是一种结构材料，在许多方面得到了广泛的应用类型的结构．如果设计和执行经济，它可以与钢铁竞争。
钢筋混凝土的优点
- 它具有较高的抗压强度
- 它的耐火性能比钢好
- 使用寿命长，维护费用低
- 在一些类型的结构，如大坝，墩和基础，它是最经济的结构材料
- 它可以铸成所要求的形状，广泛应用于预制构件中
- 它产生的刚性构件具有最小的表观挠度
- 钢的屈服强度大约是结构混凝土抗压强度的15倍，远远超过其抗拉强度的100倍
- 通过使用钢，结构构件的截面尺寸可以减少，例如在较低的楼板柱
钢筋混凝土的缺点
- 它需要混合，铸造和固化，所有这些都会影响混凝土的最终强度
- 用于浇筑混凝土的模板的成本相对较高
- 与钢相比，它的抗压强度较低(根据材料的不同，其比例约为1:10)，这导致多层建筑的柱/梁的大截面混凝土裂缝由于收缩和Live Loads的应用
影响钢和混凝土联合性能的因素
钢筋水泥混凝土设计理念和碾压混凝土设计理念
结构设计可以看作是根据艺术、工程科学和技术，选择适当的材料和比例的结构元素的过程。为了实现其目的，结构必须满足其安全性、适用性、经济性和功能性的条件。
| 服务能力:没有过度偏转，没有过度变形，没有裂缝或振动没有过度增强。必须能够执行该功能，它是为之构建的。 |
强度设计方法
它基于结构构件假设故障状况的最终强度，无论是由于混凝土的破碎还是由于增强钢筋的产率。屈服后，虽然棒子中有额外的强度（由于应变硬化），在钢筋混凝土构件的分析或设计中不考虑条形中的这种额外的强度。在强度设计方法中，实际负载或工作负载乘以负载因子以获得最终的设计负载。负载因子表示设计中所需安全性的高百分比。ACI代码强调这种设计方法。
工作压力设计
这种设计概念基于弹性理论，假设沿混凝土深度的直线应力分布。估计作用在结构上的实际负载或工作载荷，并且构件在混凝土和钢中的某些允许的应力的基础上比例。允许的应力是混凝土（Fc'）和屈服强度（FY）的碎强度的馏分。由于过去几十年来现实主义和可靠性的差异，强度设计方法取代了较旧的应力设计方法。
极限状态设计
这是强度设计方法的又一步。表示构件不再满足使用要求的状态，如失去承受外部载荷或局部损伤的能力。根据极限状态设计，钢筋混凝土构件需要进行三种极限状态的分析:
- 承载能力(涉及安全性、稳定性、耐久性)
- 变形(挠度、振动和冲击)
- 形成裂缝
该分析的目的是确保在其使用寿命期间没有限制的定律所在的结构。
钢筋混凝土性能的基本假设
钢筋混凝土部分是异质的，因为它们由两种不同的材料 - 钢和混凝土组成。因此，通过最终应力设计的比例结构构件基于以下假设：
- 混凝土中的应变与相同水平的加强杆中的菌株相同，条件是混凝土和钢之间的粘合是足够的
- 混凝土中的应变与距中性轴线的距离线性成比例。
- 所有等级钢的弹性模量取Es = 29 × 106psi。弹性范围内的应力等于应变乘以Es。
- 平面截面在弯曲后仍然是平面的。
- 忽略了混凝土的拉伸强度，因为：
- 混凝土的抗拉强度约为抗压强度的1/10。
- 在开裂之前，整个截面在抵抗外部弯矩方面是有效的。
- 弹性分析的方法假定在所有应力水平上都有理想的行为是无效的。在高应力下，假定非弹性性能，这与混凝土和钢的实际性能密切一致。
- ACI规范规定，在极限强度下，极限压缩纤维的最大应变为0.003。在极限强度下，压应力分布的形状可假定为矩形、抛物线或梯形。
加载
必须设计构件以支持特定负载。负载是结构应比例的那些力。采用结构上的负载可分为三类。
- 死去的负载
- 活载
- 环境负荷
死加载:
恒载是指在结构的整个使用寿命中大小不变、位置固定的荷载。它包括结构的重量和放置在结构上的任何永久性材料，如屋顶、瓦片、墙壁等。它们可以从元素的尺寸和材料的单位重量高度准确地确定。
活荷载:
Live Loads是那些可能幅度变化，并且也可能发生变化。Live Loads主要在建筑物和桥梁中的交通负荷方面的占用载荷。任何给定时间的活载都不确定，既幅度和分布。
环境负荷：
主要由雪荷载、风压和吸力、地震运动引起的地震荷载(即惯性力)组成。建筑物地下部分的土压力、平坦表面雨水可能积水的荷载和温差引起的力。与活荷载一样，任何时候的环境荷载在大小和分布上都是不确定的。
ACI代码安全条款
结构构件必须始终按比例抵抗大于服务或实际负载的负载，以便提供适当的防止失败的安全性。在强度设计方法中，该构件旨在抵抗通过将因子载荷与现场负载乘以而获得的因子负载。
不同的因素用于不同的载荷。由于可以非常准确地估计死载，因此其负载因子小于活载，具有高度不确定性。在设计中必须考虑几种负载因子条件以计算最大和最小的设计力。减少因子用于载荷的某些组合，以反映其同时出现的低概率。现在，如果终极负载是表示的U，根据ACI代码，最终需要的强度U，应该是以下最关键的
基本方程U= 1.2d + 1.6l
除了负载因子，ACI代码还指定了另一个因子，以允许在结构构件的容量中有额外的储备。公称强度的计算通常采用公认的、基于统计和平衡的分析程序。然而，为了考虑公称强度可以计算的精度，以及材料和尺寸的不利变化，强度设计方法中应使用强度折减系数(Ø)。强度折减系数Ø (Phi)取值为:
对于张力控制部分的挠性ø= 0.9的剪切和扭转ø= 0.75，用于螺旋加强螺旋加固ø= 0.70的压缩构件，具有横向围绕ø= 0.65
名义强度
实际强度由材料的性能称为标称强度。
公称x Ø =设计强度
当用公称强度乘以折减系数Ø得到的结构强度超过或等于承受荷载因子所需的强度时，即为安全设计。
