結(jié)構(gòu)(jiégòu)材料的力學性能及選用第一頁，共43頁。（優(yōu)選）結(jié)構(gòu)(jiégòu)材料的力學性能及選用第二頁，共43頁。屈服強度：σB，是鋼筋關(guān)鍵性的強度指標。對于有明顯屈服點的鋼材，由于鋼材的屈服將產(chǎn)生明顯的、不可恢復的塑性變形，從而(cóngér)導致構(gòu)件可能在鋼材尚未進入強化階段就產(chǎn)生過大的變形和裂縫，因此在正常使用情況下，構(gòu)件中的鋼材應(yīng)力應(yīng)小于其屈服強度?？估瓘姸?qiángdù)：σD屈強比：屈服強度(qiángdù)與抗拉強度(qiángdù)的比值。不大于0.8，以保證強度(qiángdù)儲備和變形能力。第三頁，共43頁。無明顯(míngxiǎn)屈服點的鋼材0.2%0.2在鋼材屈服前，其受壓和受拉的應(yīng)力-應(yīng)變曲線(qūxiàn)幾乎相同。熱處理鋼筋(gāngjīn)、鋼絲、鋼絞線等條件屈服強度f0.2：殘余應(yīng)變?yōu)?.2%時所對應(yīng)的應(yīng)力。實際取抗拉強度fsu的0.85倍。抗拉強度fsu

：主要強度指標。第四頁，共43頁。鋼筋應(yīng)力-應(yīng)變(yìngbiàn)曲線的數(shù)學模型sss=Essys,hfysss=Essys,hfyfs,us,us,usss=Essyfys,hfs,u有明顯(míngxiǎn)屈服點的鋼筋無明顯(míngxiǎn)屈服點的鋼筋第五頁，共43頁。強度(qiángdù)指標的確定強度(qiángdù)隨機變量(suíjībiànliànɡ)強度標準值根據(jù)統(tǒng)計資料，運用數(shù)理統(tǒng)計方法確定的具有一定保證率（鋼筋為97.73%）的統(tǒng)計特征值：概率密度材料強度強度平均值強度標準值強度標準值=強度平均值-2×均方差第六頁，共43頁。2、塑性(sùxìng)指標伸長率：反映鋼材(gāngcái)塑性性能的指標。冷彎性能：反映(fǎnyìng)鋼材在常溫下的塑性加工性能的指標。用彎心直徑和彎曲角度來表示。伸長率越大，則鋼材的塑性越好。第七頁，共43頁。二、鋼材(gāngcái)的冷加工和熱處理冷拉BKZZ’K’殘余變形冷拉伸長率無時效經(jīng)時效合理(hélǐ)選擇K點：既提高強度，又保持一定的塑性。溫度的影響(yǐngxiǎng)：溫度達700oC時恢復到冷拉前的狀態(tài)，先焊后拉。特點：只能提高抗拉強度，不能提高抗壓強度；強度提高，塑性下降。第八頁，共43頁。冷拔經(jīng)過冷拔后，鋼筋強度提高，塑性顯著降低，沒有(méiyǒu)明顯的屈服點。冷拔既能提高(tígāo)抗拉強度，又能提高(tígāo)抗壓強度。第九頁，共43頁。熱處理對特定鋼號的鋼筋進行(jìnxíng)淬火和回火處理。強度(qiángdù)提高，塑性降低。不降低強度的前提下，消除(xiāochú)由淬火產(chǎn)生的內(nèi)力，改善塑性和韌性。第十頁，共43頁。三、建筑(jiànzhù)鋼材的品種按化學成分分類(fēnlèi)：碳素結(jié)構(gòu)鋼（鐵、碳、硅、錳、硫、磷等元素(yuánsù)）低碳鋼（含碳量<0.25%）中碳鋼（含碳量0.25~0.6%）高碳鋼（含碳量0.6~1.4%）普通低合金鋼（另加硅、錳、鈦、釩、鉻等）硅系硅釩系硅鈦系硅錳系硅鉻系第十一頁，共43頁。鋼筋(gāngjīn)熱軋鋼筋(gāngjīn)：光面鋼筋(gāngjīn)HPB235，帶肋鋼筋(gāngjīn)HRB335、HRB400、RRB400冷拉鋼筋：由熱軋(rèzhá)鋼筋在常溫下用機械拉伸而成。熱處理鋼筋：將HRB400、RRB400鋼筋通過加熱、淬火、回火而成。按加工工藝和力學性能分類：鋼絲碳素鋼絲：高碳鎮(zhèn)靜鋼通過多次冷拔、應(yīng)力消除、矯正、回火處理而成?？毯垆摻z：在鋼絲表面刻痕，增強其與混凝土間的粘結(jié)力。鋼絞線：六根相同直徑的鋼絲成螺旋狀鉸繞在一起。冷拔低碳鋼絲：由低碳鋼冷拔而成。第十二頁，共43頁。鋼結(jié)構(gòu)用型材——熱軋(rèzhá)型鋼品種規(guī)格用途普通工字鋼高×寬×腹板厚，10#～63#建筑結(jié)構(gòu)橋梁，作橫向受彎H型鋼和剖分T型鋼翼緣平行，寬W中M窄N樁PT型由H型對半剖分，高層普通槽鋼高×寬×腹板厚，5#～40#，鋼結(jié)構(gòu)車輛，軸力彎曲L型鋼高×寬×腹厚×面厚，25#～50#

等邊、不等邊角鋼等2#～20#，不等2.5#～20#軸力、支撐、連接件第十三頁，共43頁。第十四頁，共43頁。冷彎薄壁型鋼(xínggāng)結(jié)構(gòu)用冷彎閉口型鋼方型F2.5～16#，矩形J5～20#壁厚1.2～8mm通用冷彎開口型鋼等邊不等邊角鋼，槽鋼，Z字鋼，內(nèi)外卷邊共8種第十五頁，共43頁。四、混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能(xìngnéng)的要求1、強度要求(yāoqiú)：屈服強度、極限強度、屈強比；2、塑性(sùxìng)要求：伸長率和冷彎性能要求；3、可焊性4、與混凝土的粘結(jié)性鋼筋的選用原則：普通鋼筋：HRB400，HRB335，HPB235，RRB400HPB235（φ）級——荷載較小的板或小型構(gòu)件的受力主筋、構(gòu)造鋼筋、箍筋。預(yù)應(yīng)力鋼筋：鋼絞線，鋼絲，熱處理鋼筋第十六頁，共43頁。第二節(jié)

混凝土立方體抗壓強度(kànɡyāqiánɡdù)承壓板試塊摩擦力不涂潤滑劑涂潤滑劑強度大于我國規(guī)范(guīfàn)的方法：不涂潤滑劑壓力試件裂縫發(fā)展(fāzhǎn)擴張整個體系解體，喪失承載力。影響強度的因素還有：齡期、加載速率、試塊尺寸等1.單軸受力狀態(tài)下混凝土的抗壓強度一、混凝土的強度第十七頁，共43頁。立方體抗壓強度(kànɡyāqiánɡdù)標準值fcuk標準(biāozhǔn)試塊：150×150×150mm非標準試塊：100×100×100，換算(huànsuàn)系數(shù)：0.95200×200×200，換算(huànsuàn)系數(shù)：1.05立方體抗壓強度標準值是確定混凝土強度等級的標準。我國規(guī)范的混凝土強度等級有：C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80。表示混凝土Concrete立方體抗壓強度標準值fcukC××第十八頁，共43頁。軸心(zhóuxīn)（棱柱體）抗壓強度標準值fck承壓板試塊標準(biāozhǔn)試塊：150×150×300mmc1：軸心抗壓強度與立方體抗壓強度的比值(bǐzhí)?！蹸50，c1=0.76；C80，c1=0.82；中間按線性規(guī)律變化。c2：混凝土脆性折減系數(shù)?！蹸40，c1=1.0；C80，c1=0.87；中間按線性規(guī)律變化。GB50010-2002：第十九頁，共43頁。2.單軸受力狀態(tài)(zhuàngtài)下混凝土的抗拉強度軸心(zhóuxīn)抗拉強度標準值ftk：其中(qízhōng)為變異系數(shù)，由統(tǒng)計調(diào)查分析確定。第二十頁，共43頁。3.復合受力狀態(tài)(zhuàngtài)下混凝土的強度雙軸應(yīng)力(yìnglì)下的強度1.01.01.21.2-0.2-0.22/fc1/fc拉壓雙向正應(yīng)力(yìnglì)下的強度曲線第二十一頁，共43頁。三向受壓時的混凝土強度(qiángdù)1=fcc’1=fcc’2=3=fLfL----側(cè)向約束壓應(yīng)力（加液壓）圓柱體試驗(shìyàn)有側(cè)向約束(yuēshù)時的抗壓強度無側(cè)向約束時圓柱體的單軸抗壓強度第二十二頁，共43頁。二、混凝土的變形(biànxíng)(MPa)fco0(10-3)abcd225201510546810混凝土強度提高加載速度減慢單軸受壓時的應(yīng)力(yìnglì)-應(yīng)變關(guān)系作用：峰值應(yīng)力后，吸收試驗機的變形能，測出下降段。第二十三頁，共43頁。單軸受壓時應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系(guānxì)的數(shù)學模型----中國規(guī)范u0ocfcc第二十四頁，共43頁。第二十三頁，共43頁。養(yǎng)護條件越好，周圍環(huán)境越潮濕，徐變越?。坏诙捻?，共43頁。光圓(ɡuānɡyuán)鋼筋粘結(jié)(zhānjié)機理復合受力狀態(tài)(zhuàngtài)下混凝土的強度徐變：s，c按加工工藝和力學性能分類：二、鋼材(gāngcái)的冷加工和熱處理實際取抗拉強度fsu的0.對特定鋼號的鋼筋進行(jìnxíng)淬火和回火處理。強度標準值=強度平均值-2×均方差裂縫出現(xiàn)(chūxiàn)后的粘結(jié)作用鋼結(jié)構(gòu)用型材——熱軋(rèzhá)型鋼單軸受壓時應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系(guānxì)的數(shù)學模型----中國規(guī)范第四十一頁，共43頁。側(cè)向(cèxiànɡ)受約束時混凝土的變形特點cu約束混凝土非約束混凝土ccfccfcEsecEc

c02c0

sp

cco環(huán)箍斷裂第二十五頁，共43頁。軸向受拉時混凝土的應(yīng)力(yìnglì)應(yīng)變關(guān)系tto

t0

tu

ftt(MPa)0

(mm)cr=0.00012試件：7619305mmfc=44MPa43210.010.020.030.040.050.06標距＝83mm理論(lǐlùn)模型?。。〉诙?，共43頁。重復(chóngfù)荷載下混凝土的變形性能pe包絡(luò)線與一次性加載時的應(yīng)力-應(yīng)變曲線相似第二十七頁，共43頁?；炷恋膹椥阅Ａ?tánxìnɡm(xù)óliànɡ)ccccep01原點切線模量（彈性模量(tánxìnɡm(xù)óliànɡ)）：拉壓相同變形(biànxíng)模量（割線模量、彈塑性模量）切線模量受壓時，為0.4~1.0；受拉破壞時，為1.0第二十八頁，共43頁?；炷恋膹椥阅Ａ?tánxìnɡm(xù)óliànɡ)的試驗方法（150×150×300標準(biāozhǔn)試件）c/fcc0.55~10次此線和原點切線基本平行，取其斜率作為Ec第二十九頁，共43頁。長期荷載作用下混凝土的變形(biànxíng)性能徐變0.51.01.52.02.505101520253035(×10-3)(月)c<0.5fc，線性徐變c<0.8fc，非線性徐變cree’e’’cr’P原因(yuányīn)之一，膠凝體的粘性流動；原因之二，混凝土內(nèi)部微裂縫(lièfèng)的不斷發(fā)展。第三十頁，共43頁。影響(yǐngxiǎng)徐變的因素應(yīng)力(yìnglì)：c<0.5fc，徐變變形與應(yīng)力(yìnglì)成正比----線性徐變；0.5fc<c<0.8fc，非線性徐變；c>0.8fc，造成混凝土破壞，不穩(wěn)定；加荷時混凝土的齡期(línɡqī)，越早，徐變越大；水泥用量越多，水灰比越大，徐變越大；養(yǎng)護條件越好，周圍環(huán)境越潮濕，徐變越??；骨料越硬，級配越好，徐變越小。第三十一頁，共43頁。PAsPAss1c1Ps2Ass2P撤去，鋼筋(gāngjīn)回彈，混凝土受拉，可能會引起混凝土開裂徐變：s，c徐變對混凝土結(jié)構(gòu)(jiégòu)的影響第三十二頁，共43頁?；炷恋氖湛s(shōusuō)硬化過程(guòchéng)中混凝土體積縮小的性質(zhì)水泥品種(pǐnzhǒng)：強度等級越高，收縮越大；水泥用量：水泥用量越多，水灰比越大，收縮越大；骨料：骨料越硬，級配越好，收縮越??；養(yǎng)護條件、制作方法、使用環(huán)境、體積與表面積的比值等第三十三頁，共43頁。收縮對混凝土結(jié)構(gòu)(jiégòu)的影響AssAss收縮(shōusuō)：鋼筋受壓，混凝土受拉As第三十四頁，共43頁。第三節(jié)鋼筋(gāngjīn)與混凝土的粘結(jié)裂縫出現(xiàn)前的粘結(jié)作用：使鋼筋(gāngjīn)和混凝土互相傳遞應(yīng)力、共同受力、共同變形。1.粘結(jié)的意義鋼筋與混凝土共同工作的基礎(chǔ)：（1）二者具有(jùyǒu)相近的溫度線膨脹系數(shù)；（2）二者間具有(jùyǒu)良好的粘結(jié)力。第三十五頁，共43頁。PP裂縫出現(xiàn)(chūxiàn)后的粘結(jié)作用T兩種粘結(jié)作用錨固粘結(jié)(zhānjié)保證鋼筋(gā