第一章建筑結(jié)構(gòu)材料

1、1、了解鋼筋的品種、了解鋼筋的品種2、理解軟鋼和硬鋼的應(yīng)力、理解軟鋼和硬鋼的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系應(yīng)變關(guān)系3、掌握混凝土的強度和變形性能、掌握混凝土的強度和變形性能4、掌握鋼筋與混凝土的粘結(jié)性能、掌握鋼筋與混凝土的粘結(jié)性能 按外形分為：光圓鋼筋按外形分為：光圓鋼筋和帶肋鋼筋（人字紋、和帶肋鋼筋（人字紋、螺旋紋、月牙紋）螺旋紋、月牙紋）第一節(jié)第一節(jié) 鋼筋鋼筋 第一章第一章 建筑結(jié)構(gòu)材料建筑結(jié)構(gòu)材料按供貨形式分為：按供貨形式分為：盤圓和條狀供貨盤圓和條狀供貨低碳鋼熱軋圓盤條低碳鋼熱軋圓盤條低合金鋼熱軋帶肋鋼筋低合金鋼熱軋帶肋鋼筋一、鋼筋的種類一、鋼筋的種類光圓鋼筋光圓鋼筋目前鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼材主要有目前

2、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼材主要有鋼鋼筋、鋼絲、鋼絞線筋、鋼絲、鋼絞線三種三種一、鋼筋一、鋼筋 第一章第一章 建筑結(jié)構(gòu)材料建筑結(jié)構(gòu)材料預(yù)應(yīng)力鋼筋優(yōu)先采用鋼絞線和鋼絲，預(yù)應(yīng)力鋼筋優(yōu)先采用鋼絞線和鋼絲，也可采用熱處理鋼筋。也可采用熱處理鋼筋。 預(yù)應(yīng)力鋼絲外形有預(yù)應(yīng)力鋼絲外形有光面光面、螺旋肋螺旋肋、三面刻痕三面刻痕三種。三種。 三面刻痕鋼絲外形圖三面刻痕鋼絲外形圖預(yù)應(yīng)力螺旋肋鋼絲外形圖預(yù)應(yīng)力螺旋肋鋼絲外形圖預(yù)應(yīng)力螺旋肋鋼絲外形圖預(yù)應(yīng)力螺旋肋鋼絲外形圖鋼絞線鋼絞線第一節(jié)第一節(jié) 鋼筋鋼筋 第一章第一章 建筑結(jié)構(gòu)材料建筑結(jié)構(gòu)材料第一節(jié)第一節(jié) 鋼筋鋼筋 第一章第一章 建筑結(jié)構(gòu)材料建筑結(jié)構(gòu)材料二、建筑鋼材的力學性能

3、二、建筑鋼材的力學性能 第一章第一章 建筑結(jié)構(gòu)材料建筑結(jié)構(gòu)材料鋼材的化學成分鋼材的化學成分 按碳的含量，小于按碳的含量，小于0.25% 0.25% 的為低碳鋼，的為低碳鋼，大于大于0.25% 0.25% 而小于而小于0.6% 0.6% 的為中碳鋼，的為中碳鋼，大于大于0.6% 0.6% 的為高碳鋼。的為高碳鋼。 錳和硅是鋼中的有益元素，它們都是脫氧劑。它們可提高強度，又不錳和硅是鋼中的有益元素，它們都是脫氧劑。它們可提高強度，又不會過多降低塑性和沖擊韌性。會過多降低塑性和沖擊韌性。 釩、鈮、鈦是鋼中的合金元素，既可以提高鋼材強度，又可保持良好釩、鈮、鈦是鋼中的合金元素，既可以提高鋼材強度，又可

4、保持良好的塑性、韌性。的塑性、韌性。鋁是強脫氧劑，用鋁進行補充脫氧，能進一步減少鋼中的有害氧化物。鋁是強脫氧劑，用鋁進行補充脫氧，能進一步減少鋼中的有害氧化物。鉻和鎳是提高鋼材強度的合金元素。鉻和鎳是提高鋼材強度的合金元素。 硫和磷是冶煉過程中留在鋼中的雜質(zhì)，是有害元素。它們降低鋼材的硫和磷是冶煉過程中留在鋼中的雜質(zhì)，是有害元素。它們降低鋼材的塑性、韌性、可焊性和疲勞強度。塑性、韌性、可焊性和疲勞強度。 二、建筑鋼材的力學性能二、建筑鋼材的力學性能 第一章第一章 建筑結(jié)構(gòu)材料建筑結(jié)構(gòu)材料有明顯屈服點的鋼材：有明顯屈服點的鋼材：低碳鋼和低合金鋼低碳鋼和低合金鋼由于到達由于到達 y后構(gòu)件產(chǎn)生后構(gòu)件

5、產(chǎn)生較大變形，故把它取為計較大變形，故把它取為計算構(gòu)件的強度標準；到達算構(gòu)件的強度標準；到達 u u時構(gòu)件開始斷裂破壞，時構(gòu)件開始斷裂破壞，故以故以 u u作為材料的強度儲作為材料的強度儲備。備。 yu二、建筑鋼材的力學性能二、建筑鋼材的力學性能 第一章第一章 建筑結(jié)構(gòu)材料建筑結(jié)構(gòu)材料無明顯屈服點的鋼材：無明顯屈服點的鋼材： 高強鋼材（如熱處理鋼材）高強鋼材（如熱處理鋼材） 對于無明顯屈服點的鋼材，對于無明顯屈服點的鋼材，以殘余變形為以殘余變形為0.2%0.2%時的應(yīng)力時的應(yīng)力作為名義屈服點，其值約為作為名義屈服點，其值約為極限強度的極限強度的85%85% yubs屈強比二、建筑鋼材的力學性能

6、二、建筑鋼材的力學性能 第一章第一章 建筑結(jié)構(gòu)材料建筑結(jié)構(gòu)材料塑性性能塑性性能 冷彎性能冷彎性能 斷裂前試件的永久變形與原標定長斷裂前試件的永久變形與原標定長度的百分比稱為伸長率，它是衡量度的百分比稱為伸長率，它是衡量鋼材塑性的重要指標。鋼材塑性的重要指標。 冷彎性能由冷彎試驗來確定，試驗冷彎性能由冷彎試驗來確定，試驗時按照規(guī)定的彎心直徑在試驗機上時按照規(guī)定的彎心直徑在試驗機上用沖頭加壓，使試件彎成用沖頭加壓，使試件彎成180180，如試件外表面不出現(xiàn)裂紋和分層，如試件外表面不出現(xiàn)裂紋和分層，即為合格。即為合格。 冷彎試驗冷彎試驗伸長率測試儀伸長率測試儀 二、建筑鋼材的力學性能二、建筑鋼材的力

7、學性能 第一章第一章 建筑結(jié)構(gòu)材料建筑結(jié)構(gòu)材料沖擊韌性沖擊韌性 韌性是鋼材抵抗沖擊荷載的能力。韌性是鋼材抵抗沖擊荷載的能力。韌性是鋼材強度和塑性的韌性是鋼材強度和塑性的綜合指標綜合指標。 沖擊韌性隨溫度的降低而下降沖擊韌性隨溫度的降低而下降。其規(guī)。其規(guī)律是開始下降緩慢，當達到一定溫度律是開始下降緩慢，當達到一定溫度范圍時，突然下降很多而呈脆性，這范圍時，突然下降很多而呈脆性，這種性質(zhì)稱為鋼材的種性質(zhì)稱為鋼材的冷脆性冷脆性。 沖擊韌性試驗機沖擊韌性試驗機鋼筋的強度及選擇鋼筋的強度及選擇 第一章第一章 建筑結(jié)構(gòu)材料建筑結(jié)構(gòu)材料用于混凝土結(jié)構(gòu)的用于混凝土結(jié)構(gòu)的普通鋼筋普通鋼筋，應(yīng)具有較高的，應(yīng)具有較

8、高的強度強度和良好的和良好的塑性塑性，便于，便于加工加工和和焊接焊接，并應(yīng)與混凝土間具有足夠，并應(yīng)與混凝土間具有足夠粘接力粘接力。 熱軋鋼筋由熱軋鋼筋由低碳鋼低碳鋼或或低合金鋼低合金鋼熱軋而成熱軋而成 HPBHot rolled Plain Steel Bars熱軋光圓鋼筋；熱軋光圓鋼筋；HRBHot rolled Ribbed Steel Bars熱軋帶肋鋼筋；熱軋帶肋鋼筋；HRBF細細晶粒熱軋帶肋鋼筋晶粒熱軋帶肋鋼筋（F為為Fine的首字母）的首字母）；RRBRemained heat treatment Ribbed Steel Bars余熱處理帶肋鋼筋。余熱處理帶肋鋼筋。 鋼筋的強度標

9、準值和強度設(shè)計值鋼筋的強度標準值和強度設(shè)計值 sykyff 第第一一章章 建筑結(jié)構(gòu)材料建筑結(jié)構(gòu)材料強度標準值除以強度標準值除以材料分項系數(shù)材料分項系數(shù)即為材料強度設(shè)計值即為材料強度設(shè)計值 鋼筋的材料分項系數(shù)，熱軋鋼筋鋼筋的材料分項系數(shù)，熱軋鋼筋1.10，預(yù)應(yīng)力鋼筋，預(yù)應(yīng)力鋼筋1.20。s22N/mm7 .2721 . 1/300/ 1 . 1N/mm300003HPB sykysykfff，則，級鋼筋，如：強度標準值是指具有強度標準值是指具有95%保證率保證率的材料強度。的材料強度。冷拉鋼筋冷拉鋼筋 冷拔鋼筋冷拔鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求 第第一一章章 建筑結(jié)構(gòu)材

10、料建筑結(jié)構(gòu)材料1、適當?shù)?、適當?shù)膹姸葟姸群颓鼜姳群颓鼜姳?、足夠的塑性（伸長率和冷彎性能）、足夠的塑性（伸長率和冷彎性能）3、可焊性、可焊性4、耐久性和耐火性、耐久性和耐火性5、與混凝土具有良好的粘結(jié)、與混凝土具有良好的粘結(jié)鋼筋的選擇鋼筋的選擇 第第一一章章 建筑結(jié)構(gòu)材料建筑結(jié)構(gòu)材料注：由于已建或部分在建建筑設(shè)計時采用的是原有規(guī)范，故鋼筋種類及鋼筋注：由于已建或部分在建建筑設(shè)計時采用的是原有規(guī)范，故鋼筋種類及鋼筋選擇與現(xiàn)行規(guī)范存在不一致的地方，應(yīng)視具體情況進行處理選擇與現(xiàn)行規(guī)范存在不一致的地方，應(yīng)視具體情況進行處理第二節(jié)第二節(jié) 混凝土混凝土 第一章第一章 建筑結(jié)構(gòu)材料建筑結(jié)構(gòu)材料是按一定比例的

11、水泥、是按一定比例的水泥、砂、石和水，經(jīng)砂、石和水，經(jīng)拌合拌合、澆筑澆筑、振搗振搗、養(yǎng)護養(yǎng)護、逐步凝固硬化形成的逐步凝固硬化形成的人造石材。人造石材。商品混凝土運輸和澆筑設(shè)備商品混凝土運輸和澆筑設(shè)備三大強度：三大強度：立方抗壓強度立方抗壓強度fcu軸心抗壓強度軸心抗壓強度 fc軸心抗拉強度軸心抗拉強度ft 一、混凝一、混凝土的強度土的強度 第第一一章章 建筑結(jié)構(gòu)材料建筑結(jié)構(gòu)材料（左圖）試件表面無潤滑劑，產(chǎn)生套箍效（左圖）試件表面無潤滑劑，產(chǎn)生套箍效應(yīng)，工程中常采用這種方法。應(yīng)，工程中常采用這種方法。（右圖）試件表面涂有潤滑劑，摩擦阻力（右圖）試件表面涂有潤滑劑，摩擦阻力小，測得的抗壓強度小，工

12、程中一般不采小，測得的抗壓強度小，工程中一般不采用。用。立方體混凝土試塊立方體混凝土試塊一、一、混凝土的強度混凝土的強度 第一章第一章 建筑結(jié)構(gòu)材料建筑結(jié)構(gòu)材料 2 2、砼軸心抗壓強度砼軸心抗壓強度（fc）試塊尺寸：）試塊尺寸：150150150150300300mm3養(yǎng)護時間：養(yǎng)護時間：2828天天養(yǎng)護條件：溫度養(yǎng)護條件：溫度202033，相對濕度，相對濕度90%90%kcu,21kc,88.0ff棱柱強度與立方強度之比棱柱強度與立方強度之比 考慮考慮C40以上混凝土以上混凝土脆性的折減系數(shù)脆性的折減系數(shù) 一、一、混凝土混凝土的強度的強度 第一章第一章 建筑結(jié)構(gòu)材料建筑結(jié)構(gòu)材料 3 3、砼、

13、砼軸心抗拉軸心抗拉強度（強度（ft）混凝土為脆性材料，內(nèi)部存在許多細小混凝土為脆性材料，內(nèi)部存在許多細小孔隙，因此其抗拉強度很低。孔隙，因此其抗拉強度很低。試驗方法：試驗方法：國內(nèi)外多采用國內(nèi)外多采用圓柱體或立方圓柱體或立方體的劈裂試驗體的劈裂試驗來間接測定。來間接測定?；炷恋目估瓘姸冗h小于抗壓強度，混凝土的抗拉強度遠小于抗壓強度，只有只有抗壓強度抗壓強度的的1/101/101/181/18 一、一、混凝土的強度混凝土的強度 第一章第一章 建筑結(jié)構(gòu)材料建筑結(jié)構(gòu)材料一、一、 混凝土的強度混凝土的強度 第一章第一章 建筑結(jié)構(gòu)材料建筑結(jié)構(gòu)材料 雙向正應(yīng)力作用雙向正應(yīng)力作用(如圖如圖)第2章一、一、

14、 混凝土的強度混凝土的強度 第一章第一章 建筑結(jié)構(gòu)材料建筑結(jié)構(gòu)材料第2章6 .04 .02 .00 .12 .18 .04 .02 .06 .08 .00 .12 .12112c2/ fc1/ fc227.1f1c22c1c25 .12fc127.1maxfc15 .0f01 .0 三軸受壓：三軸受壓：(如圖如圖)rckff0c0c :抗壓強度提高工程應(yīng)用：約束混凝土工程應(yīng)用：約束混凝土鋼管砼密配螺旋箍筋密配螺旋箍筋152003= 50N/mm235N/mm213 310N/mm21501005005101520251 ()一、一、混凝土的強度混凝土的強度 第一章第一章 建筑結(jié)構(gòu)材料建筑結(jié)構(gòu)材

15、料第2章第2章鋼管砼鋼管砼 混凝土的變形分為兩類，一類試由于受力而混凝土的變形分為兩類，一類試由于受力而產(chǎn)生的變形；另一類是由收縮和溫濕度變化而產(chǎn)產(chǎn)生的變形；另一類是由收縮和溫濕度變化而產(chǎn)生的變形。生的變形。二、二、混凝土的變形混凝土的變形 第一章第一章 建筑結(jié)構(gòu)材料建筑結(jié)構(gòu)材料1 1、混凝土在一次短期加荷時的變形性能混凝土在一次短期加荷時的變形性能2 2、混凝土在長期荷載作用下的變形性能混凝土在長期荷載作用下的變形性能徐變徐變3 3、混凝土在重復(fù)荷載作用下的變形性能（了解）混凝土在重復(fù)荷載作用下的變形性能（了解）第2章（1） 我國采用棱柱體試件受壓時的應(yīng)力我國采用棱柱體試件受壓時的應(yīng)力應(yīng)變曲

16、線反映混應(yīng)變曲線反映混凝土在一次短期荷載下的變形性能，如下圖凝土在一次短期荷載下的變形性能，如下圖混凝土一次短期荷載下受壓時的應(yīng)力混凝土一次短期荷載下受壓時的應(yīng)力應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線 混凝土在一次短期荷載下的破壞可分為四個階段混凝土在一次短期荷載下的破壞可分為四個階段1） 混凝土在一次短期加荷時的變形性能混凝土在一次短期加荷時的變形性能 二、二、混凝土的變形混凝土的變形：OA 彈性階段彈性階段 A : 0.3fc：AB 彈塑性階段彈塑性階段 : 0.3fc 0.8fc 裂縫穩(wěn)定階段裂縫穩(wěn)定階段：BC 裂縫不穩(wěn)定階段裂縫不穩(wěn)定階段 : 0.8 fc 1.0 fc ：CD 連續(xù)連續(xù)裂縫迅速發(fā)展階段裂縫

17、迅速發(fā)展階段特征點：特征點： 0 對應(yīng)于峰值點應(yīng)變對應(yīng)于峰值點應(yīng)變 規(guī)范規(guī)范 0 = 0.002 cu 混凝土極限壓應(yīng)變混凝土極限壓應(yīng)變規(guī)范規(guī)范 cu = 0.0033fc 軸心抗壓強度軸心抗壓強度 0c0cu =f 1-(1- )ccc0n我國規(guī)范所采用的混凝土我國規(guī)范所采用的混凝土-曲線曲線 為了結(jié)構(gòu)構(gòu)件正截面設(shè)計的需要，為了結(jié)構(gòu)構(gòu)件正截面設(shè)計的需要，規(guī)范規(guī)范采用簡化的混凝采用簡化的混凝土應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線（土應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線（-曲線）如圖曲線）如圖3.6所示所示 1） 混凝土在一次短期加荷時的變形性能混凝土在一次短期加荷時的變形性能 二、混凝土的變形二、混凝土的變形第2章1） 混凝土在一次

18、短期加荷時的變形性能混凝土在一次短期加荷時的變形性能 二、二、混凝土的變形混凝土的變形（2）混凝土受壓時縱向應(yīng)變與橫向應(yīng)變的關(guān)系）混凝土受壓時縱向應(yīng)變與橫向應(yīng)變的關(guān)系 橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變的比值稱為橫向變形系數(shù)，橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變的比值稱為橫向變形系數(shù)， 又稱為泊松比又稱為泊松比c000.50.20.5ccccff當時，當時，應(yīng)力愈高，愈大第2章（3）混凝土的彈性模量、變形模量和剪變模量）混凝土的彈性模量、變形模量和剪變模量 1） 混凝土在一次短期加荷時的變形性能混凝土在一次短期加荷時的變形性能 二、二、混凝土的變形混凝土的變形第2章kcc 0 cecp 0 h cee0ctgE)N/mm(7

19、.342 . 2102cu5cfEccpcecececcpceccccEtgE 彈性特征系數(shù)彈性特征系數(shù)01.0cccddtgE c = ce + cp（3）混凝土的彈性模量、變形模量和剪變模量）混凝土的彈性模量、變形模量和剪變模量 1） 混凝土在一次短期加荷時的變形性能混凝土在一次短期加荷時的變形性能 G = 0.4Ec 1612843691215182124 270t (月)ABCD 2）混凝土在荷載長期作用下的變形混凝土在荷載長期作用下的變形 徐變徐變 混凝土在受到荷載作用后，在荷載混凝土在受到荷載作用后，在荷載(應(yīng)力應(yīng)力) 不變的情況下，不變的情況下，變形變形(應(yīng)變應(yīng)變)隨時間而不斷增

20、長的現(xiàn)象。隨時間而不斷增長的現(xiàn)象。cr徐變ce彈性變形ch收縮二、二、混凝土的變形混凝土的變形 2）混凝土在荷載長期作用下的變形混凝土在荷載長期作用下的變形 徐變徐變二、二、混凝土的變形混凝土的變形0.51.01.52.02.505101520253035(10-3)(月)c0.5fc，線性徐變c0.8fc，非線性徐變creeecr 2）混凝土在荷載長期作用下的變形混凝土在荷載長期作用下的變形 徐變徐變二、二、混凝土的變形混凝土的變形徐變的原因：徐變的原因： （1）水泥石的粘性流動）水泥石的粘性流動 （2）混凝土內(nèi)部微裂縫的開展）混凝土內(nèi)部微裂縫的開展徐變的影響因素：徐變的影響因素： （1）初

21、應(yīng)力大?。┏鯌?yīng)力大小 （2）混凝土的組成成分）混凝土的組成成分 （3）加荷齡期）加荷齡期 （4）養(yǎng)護時的溫濕度）養(yǎng)護時的溫濕度 （5）構(gòu)件單位體積的表面積大?。?gòu)件單位體積的表面積大小 3）混凝土重復(fù)荷載作用下的變形混凝土重復(fù)荷載作用下的變形二、二、混凝土的變形混凝土的變形破壞重復(fù)荷載下的應(yīng)力重復(fù)荷載下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線fcf的確定原則：的確定原則：100100 300或或150150 450 的的棱柱體試塊承受棱柱體試塊承受200萬次（或以上）循萬次（或以上）循環(huán)荷載時發(fā)生破壞環(huán)荷載時發(fā)生破壞的最大壓應(yīng)力值的最大壓應(yīng)力值fcf321疲勞強度fc4）混凝土的收縮、膨脹和溫度變形）混凝土的

22、收縮、膨脹和溫度變形二、二、混凝土的變形混凝土的變形收縮的收縮的性質(zhì)性質(zhì)自由收縮自由收縮約束收縮約束收縮來自內(nèi)部的鋼筋約束來自內(nèi)部的鋼筋約束來自支座的外部約束來自支座的外部約束收縮對結(jié)收縮對結(jié)構(gòu)的影響構(gòu)的影響自由收縮一般不會引起拉應(yīng)力，自由收縮一般不會引起拉應(yīng)力，故不會開裂故不會開裂約束收縮產(chǎn)生收縮應(yīng)力甚至開裂約束收縮產(chǎn)生收縮應(yīng)力甚至開裂4）混凝土的收縮、膨脹和溫度變形）混凝土的收縮、膨脹和溫度變形二、二、混凝土的變形混凝土的變形 水泥品種：等級越高，收縮越大水泥品種：等級越高，收縮越大 水泥用量：水泥用量越多，水灰比越大，收縮越水泥用量：水泥用量越多，水灰比越大，收縮越 大大 骨料：骨料越硬，收縮越小骨料：骨料越硬，收縮越小 養(yǎng)護條件、制作方法、使用環(huán)境、體積與表面積養(yǎng)護條件、制作方法、使用環(huán)境、體積與表面積 的比值等的比值等影響混凝土收縮的因素：影響混凝土收縮的因素：一是混凝土結(jié)硬時體積收縮，將一是混凝土結(jié)硬時體積收縮，將鋼筋緊緊握住而產(chǎn)生的鋼筋緊緊握住而產(chǎn)生的摩擦力