第五章柱中縱向鋼筋直徑不宜小于12mm；全部縱向鋼筋的配筋率不宜大于5%(詳見5.2.1節末)；全部縱向鋼筋配率不應小于附表4-5中給出的最小配筋百分率ρmin(%)，且截面一側縱向鋼筋配筋率不應小于0.2%。為了能箍住縱筋，防止縱筋壓曲，柱及其他受壓構件中的周邊箍筋應做成封閉式；其間距在綁扎骨架中不應大于15d(d為縱筋最小直徑)，且不應大于400mm,也不大于構件橫截面的短邊尺寸。箍筋直徑不應小于d/4(d為縱筋最大直徑)，且不應小于6mm。配有縱向鋼筋和普通箍筋的柱，簡稱普通箍筋柱；配有縱向鋼筋和螺旋式或焊接環式箍筋的柱，統稱螺旋箍筋柱。在荷載突然卸載時，構件回彈，由于混凝土徐變變形的大部分不可恢復，故當荷載為零時，會使柱中鋼筋受壓而混凝土受拉；若柱的配筋率過大，還可能將混凝土拉裂，若柱中縱筋和混凝土之間有很強結應力時，則能同時產生縱向裂縫，這種裂縫更為危險。為了防止出現這種情況，故要控制柱中縱筋的配筋率，要求全部縱筋配筋率不宜超過5%。在柱的橫向采用螺旋箍筋或焊接環筋也能像直接配置縱向鋼筋那樣起到提高承載力和變形能力的作用，故把這種配筋方式稱為“間接配筋”α稱為間接鋼筋對混凝土約束的折減系數，當混凝土強度等級不超過C50時，取α＝1.0；當混凝土強度等級為C80時，取α＝0.85；當混凝土強度等級在C50與C80之間時，按直線內插法確定。適用條件(1)當l0/d＞12時，此時因長細比較大，有可能因縱向彎曲引起螺旋筋不起作用；(2)當按式(5-9)算得受壓承載力小于按式(5-4)算得的受壓承載力時；(3)當間接鋼筋換算截面面積Ass0小于縱筋全部截面面積的25％時，可以認為間接鋼筋配置得太少，套箍作用的效果不明顯。鋼筋混凝土偏心受壓短柱的破壞形態有受拉破壞和受壓破壞兩種破壞形態。1受拉破壞形態受拉破壞又稱大偏心受壓破壞，它發生于軸向壓力N的相對偏心距較大，且受拉鋼筋配置得不太多時。受拉破壞形態的特點是受拉鋼筋先達到屈服強度，最終導致壓區混凝土壓碎截面破壞。這種破壞形態與適筋梁的破壞形態相似。受壓破壞形態又稱小偏心受壓破壞，截面破壞是從受壓區開始的。受壓破壞形態或稱小偏心受壓破壞形態的特點是混凝土先被壓碎，遠側鋼筋可能受拉也可能受壓，但基本上都不屈服，屬于脆性破壞類型。在“受拉破壞形態”與“受壓破壞形態”之間存在著一種界限破壞形態，稱為“界限破壞”。它不僅有橫向主裂縫，而且比較明顯。其主要特征是：在受拉鋼筋應力達到屈服強度的同時，受壓區混凝土被壓碎。界限破壞形態也屬于受拉破壞形態。偏心受壓長柱在縱向彎曲影響下，可能發生失穩破壞和材料破壞兩種破壞類型。長細比很大時，構件的破壞不是由材料引起的，而是由于構件縱向彎曲失去平衡引起的，稱為“失穩破壞”。當柱長細比在一定范圍內時，雖然在承受偏心受壓荷載后，偏心距由ei增加到ei+f，使柱的承載能力比同樣截面的短柱減小，但就其破壞特征來講與短柱一樣都屬于“材料破壞”，即因截面材料強度耗盡而產生破壞。第四章在保證受彎構件正截面受彎承載力的同時，還要保證斜截面承載力，它包括斜截面受剪承載力和斜截面受彎承載力兩方面。工程設計中，斜截面受剪承載力是由計算和構造來滿足的，斜截面受彎承載力則是通過對縱向鋼筋和箍筋的構造要求來保證的。工程設計中，應優先選用箍筋，然后再考慮采用彎起鋼筋。放置在梁側邊緣的鋼筋不宜彎起，梁底層鋼筋中的角部鋼筋不應彎起，頂層鋼筋中的角部鋼筋不應彎下。彎起鋼筋的彎起角宜取45°或60°鋼筋混凝土梁在剪力和彎矩共同作用的剪彎區段內，將產生斜裂縫。這種由豎向裂縫發展而成的斜裂縫，稱為彎剪斜裂縫，這種裂縫下寬上細，是最常見的。承受集中荷載的簡支梁中，最外側的集中力到臨近支座的距離a稱為剪跨，剪跨a與梁截面有效高度h0的比值，稱為計算截面的剪跨比，簡稱剪跨比，用λ表示，λ=a/h0。剪跨比λ反映了截面上正應力σ和剪應力τ的相對比值，在一定程度上也反映了截面上彎矩與剪力的相對比值。它對無腹筋梁的斜截面受剪破壞形態有著決定性的影響，對斜截面受剪承載力也有著極為重要的影響。剪跨比小時，主要是斜向受壓而產生斜壓破壞。無腹筋梁的斜截面受剪破壞形態與剪跨比λ有決定性的關系，主要有斜壓破壞、剪壓破壞和斜拉破壞三種破壞形態。λ＜1時，發生斜壓破壞。這種破壞多數發生在剪力大而彎矩小的區段，以及梁腹板很薄的T形截面或I形截面梁內。受剪承載力取決于混凝土的抗壓強度，是斜截面受剪承載力。1≤λ≤3時，常發生剪壓破壞。λ＞3時，常發生斜拉破壞。三種破壞形態的斜截面受剪承載力是不同的，斜壓破壞時最大，其次為剪壓，斜拉最小。規范規定用構造措施，強制性地來防止斜拉、斜壓破壞，而對剪壓破壞，因其承載力變化幅度相對較大所以是通過計算來防止的。2有腹筋梁的斜截面受剪破壞形態配置箍筋的有腹筋梁，它的斜截面受剪破壞形態是以無腹筋梁為基礎的，也分為斜壓破壞、剪壓破壞和斜拉破壞三種破壞形態。除了剪跨比對斜截面破壞形態有決定性的影響以外，箍筋的配置數量對破壞形態也有很大的影響。當λ＞3，與無腹筋梁相似，發生斜拉破壞。如果λ＞3，箍筋配置數量適當的話，則可避免斜拉破壞，而轉為剪壓破壞。對有腹筋梁來說，只要截面尺寸合適，箍筋配置數量適當，使其斜截面受剪破壞成為剪壓破壞形態是可能的。帶拉桿的梳形拱模型適用于無腹筋梁。拱形桁架模型適用于有腹筋梁。3箍筋的配筋率梁內箍筋的配筋率是指沿梁長，在箍筋的一個間距范圍內，箍筋各肢的全部截面面積與混凝土水平截面面積的比值。縱筋的配筋率越大，梁的受剪承載力也就提高。截面尺寸對無腹筋梁的受剪承載力有較大的影響，尺寸大的構件，破壞時的平均剪應力比尺寸小的構件要低。對于斜壓破壞，通常用控制截面的最小尺寸來防止；對于斜拉破壞，則用滿足箍筋的最小配筋率條件及構造要求來防止；對于剪壓破壞，因其承載力變化幅度較大，必須通過計算，使構件滿足一定的斜截面受剪承載力，從而防止剪壓破壞。斜裂縫處的骨料咬合力和縱筋的銷栓力，它們所承受的剪力僅占總剪力的20%左右。另外，研究表明，只有當縱向受拉鋼筋的配筋率大于1.5%時，骨料咬合力和銷栓力才對無腹筋梁的受剪承載力有較明顯的影響。剪跨比是影響斜截面承載力的重要因素之一我國《混凝土結構設計規范》規定的受彎構件斜截面受剪承載力的計算公式主要是以無腹筋梁的試驗結果為基礎的。截面的最小尺寸(上限值)。當梁截面尺寸過小，而剪力較大時，梁往往發生斜壓破壞，這時，即使多配箍筋，也無濟于事。因而，為避免斜壓破壞，梁截面尺寸不宜過小，這是主要的原因，其次也為了防止梁在使用階段斜裂縫過寬(主要是薄腹梁)。《混凝土結構設計規范》對矩形、T形和I形截面梁的截面尺寸作如下的規定：當hwb≤4時(厚腹梁，也即一般梁)，應滿足V≤0.25βcfcbh0當hwb≥6時(薄腹梁)，應滿足V≤0.2βcfcbh0當4＜hwb＜6時，按直線內插法取用。箍筋的最小含量(下限值)。箍筋配置過少，一旦斜裂縫出現，箍筋中突然增大的拉應力很可能達到屈服強度，造成裂縫的加速開展，甚至箍筋被拉斷，而導致斜拉破壞。為了避免這類破壞，當V>0.7ftbh0時規定了梁內箍筋配筋率的下限值，即箍筋的配筋率ρsv應不小于其最小配筋率ρsv,min：ρsv≥ρsv,min，ρsv，min=0.24ftfyv為方便起見，《混凝土結構設計規范》規定彎起點與按計算充分利用該鋼筋截面之間的距離，不應小于0.5h0彎起鋼筋的彎終點到支座邊或到前一排彎起鋼筋彎起點之間的距離，都不應大于箍筋的最大間距，彎起鋼筋的端部，也應留有一定的錨固長度：在受拉區不應小于20d，在受壓區不應小于10d，對于光面彎起鋼筋，在末端還應設置彎鉤，因為梁的正彎矩圖形的范圍比較大，受拉區幾乎覆蓋整個跨度，故梁底縱筋不宜截斷。對于在支座附近的負彎矩區段內梁頂的縱向受拉鋼筋，因為負彎矩區段的范圍不大，故往往采用截斷的方式來減少縱筋的數量，但不宜在受拉區截斷從該鋼筋充分利用的截面起到截斷點的長度，滿足“伸出長度”的要求。從不需要該鋼筋的截面起到截斷點的長度，滿足“延伸長度”的要求。箍筋的最小直徑有如下規定：當梁高大于800mm時，直徑不宜小于8mm；當梁高小于或等于800mm時，直徑不宜小于6mm；當梁中配有計算需要的縱向受壓鋼筋時，箍筋直徑尚不應小于d/4(d為縱向受壓鋼筋的最大直徑)。縱向構造鋼筋又稱腰筋。配置腰筋是為了抑制梁的腹板高度范圍內由荷載作用或混凝土收縮引起的垂直裂縫的開展。對于計算不需要箍筋的梁：當梁高大于300mm時，仍應沿梁全長設置箍筋；當梁高為150～300mm時，可僅在構件端部各l０/4范圍內設置箍筋，但當在構件中部l０/2范圍內有集中荷載時，則應沿梁全長設置箍筋；當梁的高度在150mm以下時，可不設置箍筋。第三章矩形截面梁的高寬比h/b一般取2.0～3.5；T形截面梁的h/b一般取2.5～4.0。現澆板的寬度一般較大，設計時可取單位寬度（b=1000mm）進行計算。現澆鋼筋混凝土梁、板常用的混凝土強度等級是C25、C30，一般不超過C40。縱向受力鋼筋的直徑，當梁高大于等于300mm時，不應小于10mm；當梁高小于300mm時，不應小于8mm。梁的箍筋宜采用HPB400級、HRB335級，少量用HPB300級鋼筋，常用直徑是6mm、8mm和10mm。板內鋼筋一般有受拉鋼筋與分布鋼筋兩種。現澆板的板面鋼筋直徑不宜小于8mm。縱向受拉鋼筋的配筋率ρ在一定程度上標志了正截面上縱向受拉鋼筋與混凝土之間的面積比率，它是對梁的受力性能有很大影響的一個重要指標。從最外層鋼筋的外表面到截面邊緣的垂直距離，稱為混凝土保護層厚度，用c表示，最外層鋼筋包括箍筋、構造筋、分布筋等。混凝土保護層有三個作用：1)防止縱向鋼筋銹蝕；2)在火災等情況下，使鋼筋的溫度上升緩慢；3)使縱向鋼筋與混凝土有較好的粘結。適筋梁正截面受彎的三個受力階段當受彎構件正截面內配置的縱向受拉鋼筋能使其正截面受彎破壞形態屬于延性破壞類型時，稱為適筋梁。適筋梁正截面受彎的全過程可劃分為三個階段——未裂階段、裂縫階段和破壞階段。（1）第Ⅰ階段：混凝土開裂前的未裂階段1)混凝土沒有開裂；2)受壓區混凝土的應力圖形是直線，受拉區混凝土的應力圖形在第Ⅰ階段前期是直線，后期是曲線；3)彎矩與截面曲率基本上是直線關系。Ⅰa階段可作為受彎構件抗裂度的計算依據。（2）第Ⅱ階段：混凝土開裂后至鋼筋屈服前的裂縫階段1)在裂縫截面處，受拉區大部分混凝土退出工作，拉力主要由縱向受拉鋼筋承擔，但鋼筋沒有屈服；2)受壓區混凝土已有塑性變形，但不充分，壓應力圖形為只有上升段的曲線；3)彎矩與截面曲率是曲線關系，截面曲率與撓度的增長加快。階段Ⅱ相當于梁正常使用時的受力狀態，可作為正常使用階段驗算變形和裂縫開展寬度的依據。（3）第III階段：鋼筋開始屈服至截面破壞的破壞階段縱向受拉鋼筋屈服后，正截面就進入第III階段工作。正截面受彎的三種破壞形態1適筋破壞形態其特點是縱向受拉鋼筋先屈服，受壓區邊緣混凝土隨后壓碎時，截面才破壞，屬延性破壞類型。適筋梁的破壞特點是破壞始自受拉區鋼筋的屈服。2超筋破壞形態特點是混凝土受壓區邊緣先壓碎，縱向受拉鋼筋不屈服，在沒有明顯預兆的情況下由于受壓區混凝土被壓碎而突然破壞，屬于脆性破壞類型。3少筋破壞形態當ρ＜ρmin·h/h0時發生少筋破壞，少筋梁破壞時的極限彎矩M0u小于開裂彎矩M0cr，故其破壞特點是受拉區混凝土一裂就壞，屬脆性破壞類型。界限破壞及界限配筋率比較適筋梁和超筋梁的破壞，可以發現，兩者的差異在于：前者破壞始自受拉鋼筋屈服；后者則始自受壓區混凝土壓碎。顯然，總會有一個界限配筋率ρb，這時鋼筋應力到達屈服強度的同時受壓區邊緣纖維應變也恰好到達混凝土受彎時的極限壓應變值。這種破壞形態稱為“界限破壞”，即適筋梁與超筋梁的界限。ρ=ρb時，受拉鋼筋應力到達屈服強度的同時受壓區混凝土壓碎使截面破壞。界限破壞也屬于延性破壞類型，所以界限配筋的梁也屬于適筋梁的范圍。當相對受壓區高度ξ＞ξb時，屬于超筋梁。當ξ=ξb時，屬于界限情況，與此對應的縱向受拉鋼筋的配筋率，稱為界限配筋率，記作ρb。少筋破壞的特點是一裂就壞。受彎構件、偏心受拉、軸心受拉構件，其一側縱向受拉鋼筋的配筋百分率不應小于0.2%和0.45ft/fy中的較大值。按照我國經驗，板的經濟配筋率約為0.3%～0.8%；單筋矩形梁的經濟配筋率約為0.6%～1.5%。梁內一層鋼筋時，as=40mm；梁內兩層鋼筋時，as＝65mm；對于板as＝20mm2截面復核已知：M、b、h、As、混凝土強度等級及鋼筋強度等級，求Mu。先由ρ＝As/(bh0)計算ξ＝ρfy/(α1fc)，如果滿足適用條件：ξ≤ξb及ρ≥ρminh/h0，則求出Mu=fyAsh0(1-0.5ξ)或Mu=α1fcbh02ξ(1-0.5ξ)當Mu≥M時，認為截面受彎承載力滿足要求，否則為不安全。當Mu大于M過多時，該截面設計不經濟。ξ的物理意義：1)由ξ=x/h0知，ξ稱為相對受壓區高度；2)由ξ=ρfy/α1fc知，ξ與縱向受拉鋼筋配筋率ρ相比，不僅考慮了縱向受拉鋼筋截面面積As與混凝土有效面積bh0的比值，也考慮了兩種材料力學性能指標的比值，能更全面地反映縱向受拉鋼筋與混凝土有效面積的匹配關系，因此又稱ξ為配筋系數。雙筋矩形截面受彎構件的正截面受彎承載力計算(1)彎矩很大，按單筋矩矩形截面計算所得的ξ大于ξb，而梁截面尺寸受到限制，混凝土強度等級又不能提高時；(2)在不同荷載組合情況下，梁截面承受異號彎矩。為滿足適用條件，當ξ＞ξb時應取ξ=ξb。由表3-6知，當混凝土強度等級≤C50時，對于335MPa級、400MPa級鋼筋其ξb=0.55、0.518，故可直接取ξ=ξb。對于300MPa級鋼筋，在混凝土強度等級≤C50及等于C60時，因它的ξb=0.576和0.557，都大于0.55，故宜取ξ=0.55計算，此時，若仍取ξ=ξb，則鋼筋用量略有增加。取ξ=ξb的意義是充分利用混凝土受壓區對正截面受彎承載力的貢獻。T形截面受彎構件正截面受彎承載力計算計算T形截面梁時，按中和軸位置不同，分為兩種類型：(1)第一種類型中和軸在翼緣內，即x≤hf′；(2)第二種類型中和軸在梁肋內，即x＞hf′。從正截面受彎承載力的觀點來看，第一類T形截面就相當于寬度為bf’的矩形截面，不過它的配筋百分率ρ仍應按肋部寬度b來計算。適用條件：1)x≤ξbh0，因為ξ＝x/h0≤hf’/h0，一般hf’/h0較小，故通常均可滿足ξ≤ξb的條件，不必驗算。2)ρ≥ρmin·hh0，必須注意，此處ρ是對梁的肋部計算的，即ρ=As/bh0，而不是相對于bf’h0的配筋率。(2)第二種類型的計算公式適用條件：1)x≤ξbh0，這和單筋矩形受彎構件一樣，是為了保證破壞時受拉鋼筋先屈服；2)ρ≥ρmin·h/h0，一般均能滿足，可不驗算。第二章我國《混凝土結構設計規范》規定以邊長為150mm的立方體為標準試件，標準立方體試件在(20±3)℃的溫度和相對濕度90%以上的潮濕空氣中養護28d，按照標準試驗方法測得的抗壓強度作為混凝土的立方體抗壓強度，單位為“N/mm2”。用上述標準試驗方法測得的具有95%保證率的立方體抗壓強度作為混凝土的強度等級。《混凝土結構設計規范》規定的混凝土強度等級有C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80，共14個等級。例如，C30表示立方體抗壓強度標準值為30N/mm2。其中，C50～C80屬高強度混凝土范疇(2)混凝土的軸心抗壓強度混凝土的抗壓強度與試件的形狀有關,采用棱柱體比立方體能更好地反映混凝土結構的實際抗壓能力。用混凝土棱柱體試件測得的抗壓強度稱為軸心抗壓強度。我國《普通混凝土力學性能試驗方法標準》(GB/T50081—2002)規定以150mm×150mm×300mm的棱柱體作為混凝土軸心抗壓強度試驗的標準試件。《混凝土結構設計規范》規定以上述棱柱體試件試驗測得的具有95%保證率的抗壓強度為混凝土軸心抗壓強度標準值，用符號fck表示，下標c表示受壓，k表示標準值。2混凝土的軸心抗拉強度抗拉強度是混凝土的基本力學指標之一，其標準值用ftk表示，下標t表示受拉，k表示標準值。混凝土的軸心抗拉強度可以采用直接軸心受拉的試驗方法來測定。2三向受壓狀態三向受壓下混凝土圓柱體的軸向應力應變曲線可以由周圍用液體壓力加以約束的圓柱體進行加壓試驗得到，在加壓過程中保持液壓為常值，逐漸增加軸向壓力直至破壞，并量測其軸向應變的變化。混凝土在一次短期加載、長期加載和多次重復荷載作用下都會產生變形，這類變形稱為受力變形。另外，混凝土的收縮以及溫度和濕度變化也會產生變形，這類變形稱為體積變形。混凝土應力-應變曲線的形狀和特征是混凝土內部結構發生變化的力學標志。隨著混凝土強度的提高，盡管上升段和峰值應變的變化不很顯著，但是下降段的形狀有較大的差異，混凝土強度越高，下降段的坡度越陡，即應力下降相同幅度時變形越小，延性越差。影響混凝土收縮的因素有：(1)水泥的品種：水泥強度等級越高制成的混凝土收縮越大。(2)水泥的用量：水泥越多，收縮越大；水灰比越大，收縮也越大。(3)骨料的性質：骨料的彈性模量大，收縮小。(4)養護條件：在結硬過程中周圍溫、濕度越大，收縮越小。(5)混凝土制作方法：混凝土越密實，收縮越小。(6)使用環境：使用環境溫度、濕度大時，收縮小。(7)構件的體積與表面積比值：比值大時，收縮小。混凝土的疲勞強度用疲勞試驗測定。疲勞試驗采用100mm×100mm×300mm或150mm×150mm×450mm的棱柱體，把能使棱柱體試件承受200萬次或其以上循環荷載而發生破壞的壓應力值稱為混凝土的疲勞抗壓強度。混凝土的疲勞強度與重復作用時應力變化的幅度有關。在相同的重復次數下，疲勞強度隨著疲勞應力比值的減小而增大。國產普通鋼筋按其屈服強度標準值的高低，分為4個強度等級：300MPa、335MPa、400MPa和500MPa。對有明顯流幅的鋼筋，在計算承載力時以屈服點作為鋼筋強度限值。有明顯流幅的熱軋鋼筋屈服強度是按屈服下限確定的。1描述完全彈塑性的雙直線模型雙直線模型適用于流幅較長的低強度鋼材。2描述完全彈塑性加硬化的三折線模型三折線模型適用于流幅較短的軟鋼，要求它可以描述屈服后立即發生應變硬化(應力強化)，并能正確地估計高出屈服應變后的應力。3描述彈塑性的雙斜線模型雙斜線模型可以描述沒有明顯流幅的高強鋼筋或鋼絲的應力-應變曲線。鋼筋的疲勞鋼筋的疲勞是指鋼筋在承受重復、周期性的動荷載作用下，經過一定次數后，突然脆性斷裂的現象。鋼筋疲勞斷裂的原因，一般認為是由于鋼筋內部和外部的缺陷，在這些薄弱處容易引起應力集中。應力過高，鋼材晶粒滑移，產生疲勞裂紋，應力重復作用次數增加，裂紋擴展，從而造成斷裂。因此鋼筋的疲勞強度低于其在靜荷載作用下的極限強度。鋼筋的疲勞