混凝土結(jié)構(gòu)講義一三

第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.1鋼筋

SteelReinforcement一、鋼筋的品種(Reinforcementtypes)熱軋鋼筋、中高強(qiáng)鋼絲和鋼絞線、熱處理鋼筋和冷加工鋼筋第二章鋼筋和混凝土的材料性能熱軋鋼筋

HotRolledSteelReinforcingBarHPB235級(jí)、HRB335級(jí)、HRB400級(jí)、RRB400級(jí)HPBHotrolledPlainBarHRBHotrolledRolledBarRRBRolledRibbedBar屈服強(qiáng)度fyk（標(biāo)準(zhǔn)值=鋼材廢品限值，保證率97.73%）HPB235級(jí)：fyk=235N/mm2HRB335級(jí)：fyk=335N/mm2HRB400級(jí)、RRB400級(jí)：fyk=400N/mm2第二章鋼筋和混凝土的材料性能HPB235級(jí)(Ⅰ級(jí))鋼筋多為光面鋼筋（PlainBar），多作為現(xiàn)澆樓板的受力鋼筋和箍筋HRB335級(jí)(Ⅱ級(jí))和

HRB400級(jí)(Ⅲ級(jí))鋼筋強(qiáng)度較高，多作為鋼筋混凝土構(gòu)件的受力鋼筋，尺寸較大的構(gòu)件，也有用Ⅱ級(jí)鋼筋作箍筋的為增強(qiáng)與混凝土的粘結(jié)（Bond），外形制作成月牙肋或等高肋的變形鋼筋（DeformedBar）。Ⅳ級(jí)鋼筋強(qiáng)度太高，不適宜作為鋼筋混凝土構(gòu)件中的配筋，一般冷拉后作預(yù)應(yīng)力筋延伸率（Percentageofelongation）：d5=25、16、14、10%，直徑8~40。第二章鋼筋和混凝土的材料性能鋼絲Wire：中強(qiáng)鋼絲的強(qiáng)度為800~1200MPa，高強(qiáng)鋼絲、鋼絞線(StrandorTendon)的為1470~1860MPa；延伸率d10=6%，d100=3.5~4%；鋼絲的直徑3~9mm；外形有光面、刻痕和螺旋肋三種，另有二股、三股和七股鋼絞線，外接圓直徑9.5~15.2mm。中高強(qiáng)鋼絲和鋼絞線均用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。冷加工鋼筋Coldworkingrebar：是由熱軋鋼筋和盤條經(jīng)冷拉、冷拔、冷軋、冷扭加工后而成。冷加工的目的是為了提高鋼筋的強(qiáng)度，節(jié)約鋼材。但經(jīng)冷加工后，鋼筋的延伸率降低。近年來，冷加工鋼筋的品種很多，應(yīng)根據(jù)專門規(guī)程使用。熱處理鋼筋Heattreatment

：是將Ⅳ級(jí)鋼筋通過加熱、淬火和回火等調(diào)質(zhì)工藝處理，使強(qiáng)度得到較大幅度的提高，而延伸率降低不多。用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。se第二章鋼筋和混凝土的材料性能二、鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系Stress-StrainRelation

◆有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋Rebarwithyieldpointa’為比例極限proportionallimit

s=Esea’a為彈性極限elasticlimitade為強(qiáng)化段strainhardeningstagebb為屈服上限upperyieldstrengthc為屈服下限，即屈服強(qiáng)度fyloweryieldstrengthcdcd為屈服臺(tái)階yieldplateauefue為極限抗拉強(qiáng)度fu

ultimatetensilestrengthfyf第二章鋼筋和混凝土的材料性能幾個(gè)指標(biāo)(Index)：屈服強(qiáng)度yieldstrength：是鋼筋強(qiáng)度的設(shè)計(jì)依據(jù)，因?yàn)殇摻钋髮⒑艽蟮乃苄宰冃?，且卸載時(shí)這部分變形不可恢復(fù)，這會(huì)使鋼筋混凝土構(gòu)件產(chǎn)生很大的變形和不可閉合的裂縫。屈服上限與加載速度有關(guān)，不太穩(wěn)定，一般取屈服下限作為屈服強(qiáng)度。延伸率elongationstrain：鋼筋拉斷時(shí)的應(yīng)變，是反映鋼筋塑性性能的指標(biāo)。延伸率大的鋼筋，在拉斷前有足夠預(yù)兆，延性較好屈強(qiáng)比反映鋼筋的強(qiáng)度儲(chǔ)備，fy/fu=0.6~0.7。均勻延伸率dgt對(duì)應(yīng)最大應(yīng)力時(shí)應(yīng)變，包括了殘余應(yīng)變和彈性應(yīng)變，反映了鋼筋真實(shí)的變形能力(≥2.5%)第二章鋼筋和混凝土的材料性能有明顯屈服點(diǎn)鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系一般可采用雙線性的理想彈塑性關(guān)系

Bilinearelasto-plasticrelation1Es第二章鋼筋和混凝土的材料性能◆無明顯屈服點(diǎn)的鋼筋Rebarwithoutyieldpointa點(diǎn)：比例極限，約為0.65fua點(diǎn)前：應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為線彈性a點(diǎn)后：應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為非線性，有一定塑性變形，且沒有明顯的屈服點(diǎn)強(qiáng)度設(shè)計(jì)指標(biāo)——條件屈服點(diǎn)(Equivalentyieldpoint)殘余應(yīng)變?yōu)?.2%所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力《規(guī)范》取s0.2=0.85fu第二章鋼筋和混凝土的材料性能三、鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(CharacteristicorUnfactoredStrength)按冶金鋼材質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值是取其出廠時(shí)的廢品限值，其數(shù)值相當(dāng)于fy,m-3s，具有97.73%的保證率，滿足《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值保證率95%的要求。第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.2混凝土2.2.1混凝土的強(qiáng)度混凝土的抗壓強(qiáng)度度立方體抗壓強(qiáng)度軸心抗壓強(qiáng)度混凝土的抗拉強(qiáng)強(qiáng)度混凝土在復(fù)合應(yīng)應(yīng)力作用下的強(qiáng)強(qiáng)度混凝土立方體抗抗壓強(qiáng)度以邊長為150mm的立方體在20±3?C的溫度和相對(duì)濕濕度在90%以上的潮濕空氣氣中養(yǎng)護(hù)28天，依照標(biāo)準(zhǔn)試試驗(yàn)方法測(cè)得的的具有95%保證率的抗壓強(qiáng)強(qiáng)度（以N/mm2計(jì)）作為混凝土土的強(qiáng)度等級(jí)，，并用符號(hào)表示混凝土的強(qiáng)度等等級(jí)一般可劃分分為：C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60C65C70C75C80混凝土立方體的的破壞情況“箍套”作用混凝土軸心抗壓壓強(qiáng)度采用150mmx150mmx300mm棱柱體作為軸心心抗壓強(qiáng)度的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)試件軸心抗壓強(qiáng)度與與立方體抗壓強(qiáng)強(qiáng)度的關(guān)系為：：混凝土抗拉強(qiáng)度度混凝土的抗拉強(qiáng)強(qiáng)度比抗壓強(qiáng)度低低得多，一般只有有抗壓強(qiáng)度的5%~10%混凝土在復(fù)合應(yīng)應(yīng)力作用下的強(qiáng)強(qiáng)度混凝土的雙向受力強(qiáng)度雙向受拉：強(qiáng)度接近單向向受拉強(qiáng)度雙向受壓：抗壓強(qiáng)度和極極限壓應(yīng)變變均有所提高高一拉一壓：強(qiáng)度降低混凝土在正應(yīng)力力和剪應(yīng)力作用用下的復(fù)合強(qiáng)度度在有剪應(yīng)力作用用時(shí)，混凝土的的抗壓強(qiáng)度將低低于單軸抗壓強(qiáng)強(qiáng)度混凝土的三向受受壓強(qiáng)度三向受壓時(shí)，混混凝土的抗壓強(qiáng)強(qiáng)度和極限變形形都有較大提高高2.2.2混凝土的變形混凝土的變形分分為兩類：混凝土的受力變變形混凝土的非受力力變形混凝土的受力變變形受壓混凝土一次次短期加荷的應(yīng)應(yīng)力—應(yīng)變曲線混凝土的變形模模量混凝土的彈性模模量測(cè)定混凝土的徐變——在荷載保持不變變的情況下隨時(shí)時(shí)間而增長的變變形影響徐變因素及及減小徐變措施施混凝土的非受力力變形混凝土的收縮與與膨脹混凝土在水中或或處于飽和濕度度情況下硬結(jié)時(shí)時(shí)體積增大的現(xiàn)現(xiàn)象稱為膨脹混凝土在空氣中中結(jié)硬時(shí)體積減減小的現(xiàn)象稱為為收縮混凝土的溫度變變形當(dāng)溫度變化時(shí)，，混凝土也隨之之熱脹冷縮影響混凝土收縮縮的原因減小混凝土收縮縮和溫變影響的的措施2.2.3混凝土的選用原原則建筑工程中，鋼鋼筋混凝土構(gòu)件件的混凝土強(qiáng)度度等級(jí)不應(yīng)低于C15當(dāng)采用HRB335級(jí)鋼筋時(shí)，不宜低于C20當(dāng)采用HRB400和RRB400級(jí)鋼筋以及承受受重復(fù)荷載的構(gòu)構(gòu)件，不得低于C20預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)不應(yīng)低于C30采用鋼鋼絞線線、鋼鋼絲、、熱處處理鋼鋼筋作作預(yù)應(yīng)應(yīng)力鋼鋼筋時(shí)時(shí)，不宜低于C402.3鋼筋與與混凝凝土之之間的的粘結(jié)結(jié)與錨錨固鋼筋與與混凝凝土之之間的的粘結(jié)結(jié)是這這兩種種材料料共同同工作作的保保證，，使之之能共共同承承受外外力、、共同同變形形、抵抵抗相相互之之間的的滑移移鋼筋能能否可可靠地地錨固固在混混凝土土中則則直接接影響響到這這兩種種材料料的共共同工工作，，從而而關(guān)系系到結(jié)結(jié)構(gòu)和和構(gòu)件件的安安全和和材料料強(qiáng)度度的充充分利利用2.3.1粘結(jié)力力的定定義及及組成成粘結(jié)力力的定定義——若鋼筋筋和混混凝土土有相相對(duì)變變形（（滑移移），，就會(huì)會(huì)在鋼鋼筋和和混凝凝土交交界面面上產(chǎn)產(chǎn)生沿沿鋼筋筋軸線線方向向的相相互作作用力力，這這種力力稱為為鋼筋筋與混混凝土土的粘粘結(jié)力力粘結(jié)力的組組成1化學(xué)膠結(jié)力力：混凝土土凝結(jié)時(shí)，，由于水泥泥的水化作作用在鋼筋筋與混凝土土接觸面上上產(chǎn)生的化化學(xué)吸附作作用力2摩擦力：混混凝土收縮縮后將鋼筋筋緊緊地握握裹住而產(chǎn)產(chǎn)生的力3機(jī)械咬合力力：鋼筋表表面凹凸不不平與混凝凝土產(chǎn)生的的機(jī)械咬合合作用而產(chǎn)產(chǎn)生的力4鋼筋端部的的錨固力：：采取錨固固措施后所所造成的機(jī)機(jī)械錨固力力2.3.2粘結(jié)強(qiáng)度鋼筋與混凝土土的粘結(jié)強(qiáng)度通常采用拔出出試驗(yàn)來測(cè)定。設(shè)拔出出力為F，則以粘結(jié)破壞（鋼筋拔出或混凝凝土劈裂）時(shí)鋼筋與混混凝土截面上的最大平平均粘結(jié)應(yīng)力作為粘結(jié)結(jié)強(qiáng)度2.3.3影響粘結(jié)強(qiáng)度的因因素混凝土強(qiáng)度混凝土保護(hù)層厚度度和鋼筋凈距橫向配筋鋼筋表表面和外形特征受力情況錨固