13鋼筋混凝土材料的力學性能56課件講解

1-3鋼筋混凝土材料的力學性能知識目標1.掌握混凝土強度等級分類2.掌握混凝土變形的特點技能目標1.能夠正確繪制混凝土受壓應力—應變曲線2.能夠準確陳述混凝土強度等級如何選用原則素質目標1.養(yǎng)成良好的職業(yè)品德和崗位素養(yǎng)2.養(yǎng)成嚴謹好學習慣教學目標鋼筋混凝土結構材料的力學性能鋼筋混凝土結構材料的力學性能

教學重點和難點教學重點1.混凝土強度等級分類2.混凝土強度等級如何選用教學難點1.混凝土的變形2.混凝土強度等級如何選用1.混凝土的強度混凝土的立方體抗壓強度是衡量混凝土強度大小的基本指標，是評價混凝土強度等級的標準。我國《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010—2010）（簡稱《規(guī)范》）規(guī)定，以邊長為150mm的立方體試件，按標準方法制作，鋼筋混凝土結構材料的力學性能1)立方體抗壓強度在標準條件［溫度為（20±3）℃，相對濕度≥90％］下養(yǎng)護28d后，按照標準試驗方法進行加載試壓，測得的具有95％保證率的抗壓強度作為混凝土的立方體抗壓強度標準值，用符號fcu,k表示，其單位為N/mm2。鋼筋混凝土結構材料的力學性能鋼筋混凝土結構材料的力學性能《規(guī)范》規(guī)定的混凝土強度等級是根據混凝土立方體抗壓強度標準值確定的，用符號C表示，共分為14個強度等級，分別用C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80表示。符號C后面的數字表示以N/mm2為單位的立方體抗壓強度標準值。例如，C30表示混凝土立方體抗壓強度的標準值

fcu,k=30N/mm2?！兑?guī)范》規(guī)定，鋼筋混凝土結構中混凝土強度等級不應低于C20；當采用強度等級為400MPa及以上的鋼筋時，混凝土強度等級不應低于C25。試驗方法對立方體抗壓強度有較大影響，如試件表面是否涂潤滑劑。不涂潤滑劑時強度高，其主要原因是墊板通過接觸面上的摩擦力約束混凝土試塊的橫向變形，產生“套箍”作用。而涂潤滑劑后試件與壓力板之間的摩擦力將大大減小，使抗壓強度降低，而且兩種情況的破壞形態(tài)也不一樣。鋼筋混凝土結構材料的力學性能注：說此PPT文字時，出動畫1，動畫盡量慢些，如果文字沒說完繼續(xù)，動畫定在最后34片段。鋼筋混凝土結構材料的力學性能2)軸心抗壓強度在實際工程中，鋼筋混凝土構件的長度常比其橫截面尺寸大得多。為了更好地反映混凝土在實際構件中的受力情況，可采用混凝土的棱柱體試件測定其軸心抗壓能力，所對應的抗壓強度稱為混凝土的軸心抗壓強度，也稱棱柱體抗壓強度，用符號fc表示。在鋼筋混凝土結構中進行受彎構件、受壓構件的承載力計算時，采用混凝土的軸心抗壓強度作為設計指標。鋼筋混凝土結構材料的力學性能軸心抗壓強度采用棱柱體試件測定，它比較接近實際構件中混凝土的受壓情況。棱柱體試件高寬比一般為h/b=2~3，我國通常取150mm×150mm×300mm的棱柱體試件，也常用100×100×300試件。對于同一強度等級混凝土，棱柱體抗壓強度小于立方體抗壓強度。棱柱體抗壓強度和立方體抗壓強度平均值之間的換算關系為:鋼筋混凝土結構材料的力學性能3)軸心抗拉強度軸心抗拉強度遠小于軸心抗壓強度，直接測定法采用尺寸為100mm×100mm×500mm的棱柱體試件，每端埋深150mm，直徑為16mm的鋼筋，采用試驗機夾住兩端鋼筋張拉，試件破壞時的截面平均應力為軸心抗拉強度。課堂討論并回答：1.請同學們查閱資料,請正確說出fcu.k、fc.k、ft.k、fc、a1、代表的含義？鋼筋混凝土結構材料的力學性能fcu.k——混凝土立方體抗壓強度標注值；fc.k——混凝土軸心抗壓強度標注值；ft.k——混凝土軸心抗拉強度標注值；fc——混凝土立方體抗壓強度設計值；ft——混凝土軸心抗拉強度設計值；a1——混凝土強度等級系數。鋼筋混凝土結構材料的力學性能2.混凝土的變形

混凝土在結硬過程中，由于水泥石的收縮、骨料下沉以及溫度變化等原因，在骨料和水泥石的界面上形成很多微裂縫，成為混凝土中的薄弱部位?；炷恋淖罱K破壞就是由于這些微裂縫的發(fā)展造成的。1)混凝土在一次短期荷載作用下的變形性能02468102030s(MPa)e×10-3BACED鋼筋混凝土結構材料的力學性能

A點以前，微裂縫沒有明顯發(fā)展，混凝土的變形主要彈性變形，應力-應變關系近似直線。A點應力隨混凝土強度的提高而增加，對普通強度混凝土sA約為

(0.3~0.4)fc，對高強混凝土sA可達(0.5~0.7)fc。02468102030s(MPa)e×10-3ABCED鋼筋混凝土結構材料的力學性能

A點以后，由于微裂縫處的應力集中，裂縫開始有所延伸發(fā)展，產生部分塑性變形，應變增長開始加快，應力-應變曲線逐漸偏離直線。微裂縫的發(fā)展導致混凝土的橫向變形增加。但該階段微裂縫的發(fā)展是穩(wěn)定的。02468102030s(MPa)e×10-3BACED

達到B點，內部一些微裂縫相互連通，裂縫發(fā)展已不穩(wěn)定，橫向變形突然增大，體積應變開始由壓縮轉為增加。在此應力的長期作用下，裂縫會持續(xù)發(fā)展最終導致破壞。取B點的應力作為混凝土的長期抗壓強度。普通強度混凝土sB約為0.8fc，高強強度混凝土sB可達0.95fc以上。02468102030s(MPa)e×10-3BACED鋼筋混凝土結構材料的力學性能

達到C點fc，內部微裂縫連通形成破壞面，應變增長速度明顯加快，C點的縱向應變值稱為峰值應變

e0，約為0.002?？v向應變發(fā)展達到D點，內部裂縫在試件表面出現第一條可見平行于受力方向的縱向裂縫。02468102030s(MPa)e×10-3BACED鋼筋混凝土結構材料的力學性能

隨應變增長，試件上相繼出現多條不連續(xù)的縱向裂縫，橫向變形急劇發(fā)展，承載力明顯下降?；炷凉橇吓c砂漿的粘結不斷遭到破，裂縫連通形成斜向破壞面。E點的應變e=(2~3)e0，應力s=(0.4~0.6)fc。02468102030s(MPa)e×10-3BACED鋼筋混凝土結構材料的力學性能

E點以后，縱向裂縫形成一斜向破壞面，此破壞面受正應力和剪應力的作用繼續(xù)擴展，形成一破壞帶。此時試件的強度由斜向破壞面上的骨料間的摩阻力提供。隨應變繼續(xù)發(fā)展，摩阻力和粘結力不斷下降，但即使在很大的應變下，骨料間仍有一定摩阻力，殘余強，約為(0.1~0.4)fc。02468102030s(MPa)e×10-3BACED鋼筋混凝土結構材料的力學性能

混凝土在不變荷載的長期作用下，其應變隨時間繼續(xù)增長的現象稱為混凝土的徐變。右圖所示為混凝土棱柱體試件加載至σ=0.5fc后維持荷載不變測得的徐變與時間的關系曲線。2)混凝土在長期荷載作用下的變形性能鋼筋混凝土結構材料的力學性能鋼筋混凝土結構材料的力學性能課堂討論并回答：1.大家查閱資料，回答影響混凝土徐變的因素有哪些？（1）應力的大小是最主要的因素，應力越大，徐變也越大。（2）水泥用量越多，水膠比越大，徐變越大。（3）養(yǎng)護溫度越高、濕度越大、時間越長，則徐變越小。（4）加載時混凝土的齡期越短徐變越大。加強養(yǎng)護使混凝土盡早結硬或采用蒸汽養(yǎng)護可減小徐變。（5）材料質量和級配越好，彈性模量越高，則徐變越小。（6）與水泥的品種有關，普通硅酸鹽水泥的混凝土較礦渣水泥、火山灰水泥的混凝土徐變相對要大。鋼筋混凝土結構材料的力學性能課堂討論并回答：1.大家查閱資料，回答混凝土結構中，混凝土強度等級如何選用？（1）素混凝土結構中混凝土強度等級不應低于C15。（2）鋼筋混凝土結構中混凝土強度等級不應低于C20。（3）當采用強度等級400MPa及以上鋼筋時，混凝土強度等級不應低于C25。（4）對于承受重復荷載構件，混凝土強度等級不應低于C30。（5）預應力混凝土結構的混凝土強度等級不宜低于C40，且不應低于C30。課堂任務1.能正確陳述鋼筋與混凝土共同工作的條件2.能正確掌握鋼筋混凝土結構的優(yōu)點和缺點3.能夠正確繪制簡支梁各階段破壞圖示4.能夠講解你知道的其它高層建筑和特點本節(jié)課小結1.混凝土結構的應用2.鋼筋與混凝土共同工作的條件3.混凝土結構的發(fā)展概況單元教學目標1.能夠正確掌握純扭構件的破壞形態(tài)種類和特點2.能夠準確掌握受扭構件的配筋構造要求3.能夠正確繪制出受扭構件的配筋構造圖4.能夠準確掌握矩