材料力学指标的几何级变化使得我们难以用统一的标准来衡量其性能。钢筋的强度、混凝土的抗压以及抗拉强度均存在显著的差异,这种差异使得我们在进行结构设计时需要考虑更多的因素。混凝土力学指标的离散性较大,不同批次、不同龄期的混凝土性能可能存在较大差异,这无疑增加了结构设计的难度。Zui后,混凝土材料的蠕变性能也是影响其性能稳定性的重要因素之一。在钢筋混凝土结构的设计中,我们需要充分考虑这些因素的影响,以确保结构的安全性和稳定性。
第一个特性揭示了钢筋混凝土构件之强大,是因为它巧妙地融合了混凝土的抗压强度和钢筋的抗拉强度。当构件的承载力主要由钢筋的抗拉强度决定时,由于其优异的延伸性能,构件往往展现出延性破坏的特征,这种破坏方式能够给予结构足够的预警时间,避免突然断裂的风险。如果缺乏足够的钢筋支持,构件则可能表现出脆性破坏的特性,如同抗弯适筋梁和超筋梁,以及大小偏心受压等情形,这些破坏方式往往更为突然,给结构安全带来巨大威胁。
而在抗剪构件中,其受力模式与桁架相似,其强度并非简单的正比关系,而是表现为一种双线性的特性。在适筋的情况下,其延性表现往往不如抗弯适筋梁那般优越。这也正是为何在概念设计中,我们强调“强剪弱弯”的原则,以确保结构在受到剪切力作用时,能够表现出足够的延性,从而保障整体结构的稳定性。
第二个特性则是其离散性较大,这意味着是相同材料和工艺的构件,其强度也会存在一定的差异。为了满足相同的安全度要求,我们必须在设计时考虑到这种离散性,为构件预留更大的强度富裕。在旧有的规范中,这种富裕度是通过安全系数K来体现的,例如抗弯的安全系数为1.4,而抗压和抗剪的安全系数则为1.55。在新规范中,这些具体的安全系数已经不再直接体现在公式中,但我们仍然可以从背景材料的统计回归中找到其影响。