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美国混凝土协会（ACI）长期以来一直在努力成为这样的领导者，出于其责任的一部分，美国混凝土协会出版了获得广泛认可的结构混凝土建筑规范（参考文献1. 10），作为钢筋混凝土建筑设计和建造的指南，虽然美国混凝土协会出版的规范本身并没有得到官方认可。然而，它通常被认为是对钢筋混凝土领域当前具有良好实践表现的权威性文件。 因此，它已被纳入“国际建筑法”和类似的法规，这些法规又被法律采纳为具有法律地位的市政和区域建筑法规。其规范由此获得了实际上的法律地位。大多数钢筋混凝土建筑和相关建筑在美国是根据当前的ACI规范设计的。 它也是许多其他国家的参考性文件。 第二版ACI“建筑规范对结构混凝土的评注要求”（参考文献1.11），为规范规定提供了背景材料和理由。美国混凝土协会还出版了重要的期刊和标准，还提出了对特殊类型混凝土结构（如图1的罐）分析和设计的建议。

美国最高高度的桥梁是根据AASHT0桥梁规范（参考1.3）的要求设计的，它不仅包含与前面提到的载荷和载荷分布有关的规定，而且还包括用于设计和构造混凝土桥梁的详细规定。虽然许多条款都严格遵循ACI规则的规定，但也会发现一些重大的差异。

铁路桥梁的设计是根据AREMA铁路工程手册（Ref.1.4）的规定进行的。它在大多数方面都是在ACI规范之后制作的，但它包含了许多关于所有类型铁路结构的附加材料。

在混凝土结构的设计中对实际工程的判断并不能完全用法规或设计规范中的解释来替代。在结构实践中，常常遇到特殊情况，其中规范规定的内容只能作为指导，工程师必须依赖所应用的素混凝土或预应力混凝土的结构力学基本原理，以及对材料性质的亲密认识来处理实际问题。

1.7 ACI规范的安全规定

ACI规范的安全规定以方程式的形式给出。式（1.3b）和（1.3c）使用强度折减系数和载荷系数。这些因素在一定程度上基于统计信息，但在更大程度上基于经验、工程判断和实际需求。基于此，结构或构件的标准强度必须大于等于在系数分析所计算的所需强度U，即

设计强度计算强度

或者

标准强度Sn通过公认的方法计算（通常稍微保守）。 所需的强度U通过对各个工作载荷应用适当的载荷系数来计算：静载荷D，活载荷L，风载荷W，地震载荷E，土压力H，流体压力F，缓冲力I和环境影响T 可包括沉降，蠕变，收缩和温度变化等。载荷在一般意义上定义为：以包括任一负载或相关的内部效应，例如力矩，剪切力和轴向力。 因此，对于经受例如力矩，剪切力和轴向载荷的构件，具体来说：

(1.5a)

(1.5a)

(1.5a)

其中下标n分别表示弯曲，剪切和轴向载荷的标准强度，下标u表示经载荷系数计算后的力矩，剪切力和轴向载荷。 在计算右侧的载荷系数效应时，可以将载荷系数应用于做功载荷自身或应用于从做功载荷计算的内部载荷效应。

表1.2 在ACI规范中确定计算强度U的载荷系数组合

a其中以下表示由所列因素产生的载荷或相关内部力矩或力：D =静载; E =地震; F =流体载荷; H =土壤的重量或压力; L =活荷载; =屋顶活荷载; R = 雨载; S =雪载; T =温度，蠕变，收缩和微分沉降等造成的累积效应; W =风载。

b ACI规范包括负载组合中的F或H载荷。 1.2D 1.6L的“基本”承载条件反映了这样的事实，即大多数建筑物不存在F和H载荷，并且1.4D很少用于设计。

ACI规范中规定的载荷系数，适用于计算的静载荷以及相应规范或标准中规定的活动和环境载荷，总结在表1.2中。这些与第1.4节中介绍的概念以及SEI / ASCE7，《建筑物和其他结构的最小设计荷载》（参考文献1. 1）相一致，并允许使用钢结构和钢筋混凝土的组合设计复合结构。对于单个荷载，较低的系数用于已知的具有较大确定性的载荷，例如，静载荷，与具有较大变化性的载荷，例如活载荷。此外，对于负载组合，例如恒载加活载荷加风力，减小施加到一个载荷或另一载荷，反映过大的活荷载与异常高的风载一致的不可能性。这些因素还以一般方式反映了不确定性，其中内部荷载效应根据系统中的外部荷载计算，该系统中复杂的高度不确定性，无弹性的钢筋混凝土结构，此外，由可变截面构件组成（由于张力破裂，不连续增强等）。最后，载荷系数还在两种情况之间进行区分，特别是当除了重力之外存在水平力时，即，所有同时荷载的影响是加和的，与其中各种载荷效应彼此抵消的情况不同。例如，在挡土墙中，土压力产生扭转力矩，并且重力产生抵消的稳定力矩。

在表1.2的所有情况下，控制方程给出的是最大载荷系数效应U的控制方程。

ACI代码中的强度折减系数根据已知状态给出了不同的值，即，可以计算各种强度的精确度。因此，弯曲的值高于剪切或轴向的值。 此外，值的大小反映特定情况下的可能重要性，结构的使用寿命、以及可实现的可控质量的可能重要性。 由于这些原因，对于柱的使用比对于梁使用的值更低。 表1.3给出了ACI规范中规定的值。

强度折减系数（表1.3）和载荷系数（表1.2）的联合应用旨在得到低于1/100与1/1000的量级强度乘积的近似概率。即为导致结构失效的概率为1 / 100,000的量级。

除了表1.3中给出的值外，ACI规范附录B“强化和预应力混凝土抗弯和压缩部分的替代规定”允许使用之前版本的ACI规范的载荷系数和强度折减系数。 ACI规范附录B的载荷系数和强度折减系数与附录的详细要求一起进行校准。 因此，它们不得与“守则”主体的规定互换。

表1.3 ACI规范中的强度折减系数

a 第3章讨论了张力和压缩控制截面之间的线性变化。第8章讨论了允许增加螺旋钢筋的条件。

b trut-and-tie模型在第10章中描述。

1.8 增强混凝土性能的基本假设

结构工程师的主要任务是结构的设计。设计是确定特定结构的一般形状和所有特定尺寸，使得其将执行其创建的功能，并且将安全地承受将在其使用寿命上作用于其的影响。这些影响主要是它将承受的载荷和其它力，以及其它有害物质，例如温度波动，基础沉降和腐蚀性影响。结构力学是这个设计过程中的主要工具之一。如这里所理解的，科学知识的主体允许以良好程度的确定性预测给定形状和尺寸的结构在被已知力或其它机械影响作用时如何表现。具有实际意义的行为的主要项目是（1）结构的强度，即将导致结构失效的给定分布的载荷的大小，以及（2）结构的变形，例如偏转和范围的开裂都是结构在工作条件下加载时所需要承受的。

钢筋混凝土力学基础的基本命题如下：

1、在构件的任何截面处的内力，例如弯矩，剪切力，以及法向应力和剪切应力，都与在该截面处的外部载荷的影响平衡。 这个命题并不是一个假设，而是一个事实，因为任一构件或其任何部分只有在作用于它的所有力处于平衡时才能保持静止状态。

2、作用于钢筋（单位伸长或压缩的量）的应变与周围混凝土的应变相同。 换句话说，假设在截面处混凝土和钢筋之间存在着完美的结合，使得在两种材料之间不会发生滑移。 因此，当一个变形时，另一个随之变化。 对于现代变形钢筋（见第2.14节）而言，除了自然表面附着力外，还提供了高度的机械互锁的能力，因此这种假设非常接近正确。

3、在加载之前构件的横截面在负载下保持不变。精确的测量表明，当钢筋混凝土构件被加载接近失效时，这种假设不是绝对准确的。然而，偏差通常较小，基于该假设的理论结果良好地检查广泛的测试信息。

4、考虑到混凝土的抗拉强度仅仅是其抗压强度的一小部分（见第2.9节），在拉伸构件的部分区域混凝土通常是开裂的。虽然这些裂纹在设计良好的构件中通常很狭窄以至于几乎不可见（它们被称为发丝裂纹），但它们明显地使有裂缝的混凝土不能抵抗拉伸应力。相应地，假设混凝土不能抵抗任何拉应力。这个假设显然是实际情况的简化，因为事实上，在开裂之前的混凝土以及位于裂缝之间的混凝土可以抵抗小尺寸的拉伸应力。稍后在讨论钢筋混凝土梁对剪切的阻力时，显而易见的是，在某些条件下，省去了这种特定的假设，并且利用了混凝土可以产生的适度的抗拉强度。

5、该理论基于两种构成材料的实际应力 - 应变关系和强度性质（参见第2.8和2.14节）或其一些合理的等效简化。非弹性行为反映在现代理论中的事实，即假定混凝土在张力方面是无效的，并且考虑到两种材料的联合作用考虑了分析方法的结果，所述分析方法相当复杂并且更具挑战性，适用于由单一的、基本上弹性的材料制成的构件。

这五个假设仅允许在一些简单的情况下通过计算来预测钢筋混凝土构件的性能。实际上，作为混凝土和钢材的两种材料的联合作用是非常复杂的，它们还没有用于纯粹的分析处理方法。 因此，在使用这些假设的同时，设计和分析的方法在很大程度上基于广泛和持续的实验研究的结果。 随着其他测试数据的出现，它们将进一步被修改和改进。

1.9 构件承受轴向载荷下的特性

有关钢筋混凝土特性的许多基本原理，通过从零到最大承受范围内的加载，构件在承受简单的轴向拉伸或压缩过程中清楚的表现出来。 这里阐述的基本概念将在对梁，板，偏心负载柱以及其它承受更复杂载荷构件的分析和设计中的章节中被识别。

A、轴向压缩

在主要或完全承受轴向压缩载荷的构件（例如建筑柱）中，使用混凝土来承受大部分载荷是非常经济划算的。 然而，由于各种原因总是需要用到一些钢筋。 一方面，只有极少的构件是真正的轴向受压; 钢筋对于抵抗可能存在的弯曲变形是很有必要的。 另一方面，如果总载荷的一部分由具有更大强度的钢筋来承受，则构件的横截面尺寸就可以减小，钢筋的强度越大，所能承受的载荷就越多。

钢筋混凝土柱的两种主要形式如图1所示。 1.15。 在方柱中，四个纵向杆用作主要加强构件。它们通过横向箍筋固定在适当位置，防止主杆在施工操作期间移位，并且抵消压缩承载杆通过破裂薄外盖而从混凝土中翘曲的任何趋势。在左边示出了具有八个主钢筋的圆柱结构。 它们被紧密间隔的螺旋箍筋所围绕，其起到与间隔较宽的连接相同的目的，但也用于将混凝土限制在其内，从而增加其对轴向压缩的阻力。 以下讨论适用于加有箍筋的钢混柱。

当施加轴向载荷时，在整个横截面上的压缩应变是相同的，并且考虑到混凝土和钢结构之间的粘结，在两种材料中是相同的（参见第1.8节中的命题2和3）。为了说明这种构件在施加载荷时的特性变化，图1.16给出了两种典型的应力-应变曲线，一种用于具有抗压强度= 4000Psi的混凝土，另一种用于具有屈服应力 = 60,000Psi的钢结构。两种材料的曲线绘制在同一图上，该图使用两种不同的垂直应力标度。曲线b是在混凝土柱体试验中获得的形状。大多数结构中的增加载荷的速度比圆柱试验中的速度慢得多，这影响曲线的形状。因此，曲线c被描绘为在慢负载下混凝土的性能的特征。在这些条件下，试验表明，钢筋混凝土的最大可靠抗压强度约为0.85，如图所示。

弹性行为 在缓慢加载下，应力达到/2时，混凝土可以看成弹性材料，即应力和应变非常接

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