1、【回顧】,1.什么是結(jié)構(gòu)？建筑結(jié)構(gòu)是如何分類的？,2.結(jié)構(gòu)必須滿足哪些功能要求？,由若干構(gòu)件連接而成的能承受荷載和其他間接作用的體系，叫做建筑結(jié)構(gòu)。,安全性、適用性、耐久性,1.1 結(jié)構(gòu)材料的基本要求,以材料的力學(xué)性能指標(biāo)評定,CH.1 結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能及指標(biāo),a. 結(jié)構(gòu)材料要有足夠的、有一定環(huán)境適應(yīng)度的強(qiáng)度；,b. 結(jié)構(gòu)材料要有足夠的剛度；,c. 結(jié)構(gòu)材料要有相應(yīng)的重度；,d. 結(jié)構(gòu)材料要有相對低廉的價格；,e. 結(jié)構(gòu)材料要有良好的環(huán)保性能。,1.1.1 材料的基本力學(xué)指標(biāo),包括：強(qiáng)度、彈性、塑性、沖擊韌性與冷脆性、徐變和松弛,a. 強(qiáng)度,材料抵抗破壞能力的指標(biāo),包括：抗壓、抗拉、抗剪、抗

2、扭、疲勞強(qiáng)度,oa彈性階段 bc屈服階段 cd硬化階段 de頸縮階段,a彈性極限fp c屈服強(qiáng)度fy d極限強(qiáng)度fb,某些無明顯屈服點(diǎn)的材料，以殘余變形0.2%對應(yīng)應(yīng)力作為名義屈服強(qiáng)度。,b. 彈性與塑性,材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力除去后能完全恢復(fù)到原始形狀的性質(zhì)，稱為彈性。,彈性模量：,材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力除去后，部分變形恢復(fù)的性質(zhì)，稱為塑性。,c. 沖擊韌性,d. 徐變和應(yīng)力松弛,混凝土的徐變是指混凝土在長期的、不變的、較高的荷載作用下，其變形隨時間的增長而增加的現(xiàn)象，稱為徐變。,在恒定溫度和應(yīng)變條件下，構(gòu)件或材料的應(yīng)力隨時間而見小的現(xiàn)象，稱為應(yīng)力松弛。容易引起預(yù)應(yīng)力損失

3、。,沖擊韌性是指材料抗沖擊而不破壞的能力。,1.1.2 其他指標(biāo),協(xié)同工作的能力 耐久性 可加工性 取材便宜，價格合理，經(jīng)濟(jì)實用,一、基本概念,是鋼筋和砼按一定方式組成的能共同工作的建筑材料。,鋼筋混凝土：,二、共同工作原理,1.1.3 混凝土結(jié)構(gòu),以混凝土為主要材料制作的結(jié)構(gòu)。,素混凝土梁,鋼筋混凝土梁：受拉區(qū)配220鋼筋,F=13.4KN 截面開裂并破壞,Fcr=15 KN 截面開裂;,Fu=87KN 截面破壞。,梁的承載力大大提高，梁的受力性能改善。,【回顧】,1. 結(jié)構(gòu)基本要求？,3. 什么是混凝土結(jié)構(gòu)？什么是鋼筋混凝土？,2. 材料的基本力學(xué)指標(biāo)有哪些？,以混凝土為主要材料制作的結(jié)構(gòu)

4、。,結(jié)構(gòu)材料要有足夠的、有一定環(huán)境適應(yīng)度的強(qiáng)度；,結(jié)構(gòu)材料要有足夠的剛度；,結(jié)構(gòu)材料要有相對低廉的價格。,包括：強(qiáng)度、彈性、塑性、沖擊韌性與冷脆性、徐變和松弛。,是鋼筋和砼按一定方式組成的能共同工作的建筑材料。,1. 2 鋼筋,、鋼筋的化學(xué)成分，種類和等級： 1. 99是Fe，但鐵的強(qiáng)度很低，需要加入其他化學(xué)元素來改善其性能 2.碳素鋼：FeC ，分低碳鋼C0.25; 中C0.250.6; 高C0.61.4 建筑中常用中、低碳鋼。 3.低合金鋼：FeC其他元素（Mn, Si ,Ti ,V ）在鋼材中加入少量 Mn , Si 元素可提高其強(qiáng)度，并能保持一定的塑性 4.有利元素：C , Mn ,

5、Si , Ti , V . 5.不利元素：S ,P , N , O . 6.鋼筋的種類： （1）鋼絲：35 細(xì)鋼筋：610 中粗鋼筋：1220 粗鋼筋 20 （2）光面鋼筋： 12 變形鋼筋： 12 （3）熱軋鋼筋 ，余熱處理鋼筋 ，熱處理鋼筋 ，冷軋帶肋鋼筋 ， （4）光面鋼絲 ，刻痕鋼絲 ，鋼絞線 ，冷拉鋼筋 ，冷拔 。,熱軋鋼筋 HPB300級、HRB335級、HRB400級、RRB400級,HPB,HRB,RRB,屈服強(qiáng)度 fyk（標(biāo)準(zhǔn)值=鋼材廢品限值，保證率97.73%）HPB300級： fyk = 300 N/mm2 HRB335級： fyk = 335 N/mm2 HRB400級

6、、RRB400級： fyk = 400 N/mm2,二、鋼筋的種類及選用,Fig. 我國常見鋼筋外形,HPB300級(級)鋼筋多為光面鋼筋，多作為現(xiàn)澆樓板的受力鋼筋和箍筋 HRB335級(級)和 HRB400級(級)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，也有用級鋼筋作箍筋的為增強(qiáng)與混凝土的粘結(jié)，外形制作成月牙肋或等高肋的變形鋼筋。 級鋼筋強(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d5=25、16、14、10%，直徑840。,鋼絲，中強(qiáng)鋼絲的強(qiáng)度為8001200MPa，高強(qiáng)鋼絲、鋼絞線的為 1470 1860MPa；延伸率d10=6%，d1

7、00=3.54%；鋼絲的直徑39mm；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9.515.2 mm。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。 熱處理鋼筋是將級鋼筋通過加熱、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)。,三、鋼筋的力學(xué)性能,有明顯屈服點(diǎn)（軟鋼）,oa彈性階段 bc屈服階段 cd硬化階段 de頸縮階段,條件屈服點(diǎn) 0

8、.2 是殘余應(yīng)變?yōu)?.2%時的應(yīng)力,c條件屈服強(qiáng)度0.2=0.85 fu,無明顯屈服點(diǎn)（硬鋼）,a比例極限fp c屈服強(qiáng)度fy d極限強(qiáng)度fu,1. 強(qiáng)度相關(guān),是鋼筋強(qiáng)度的設(shè)計依據(jù),屈強(qiáng)比反映鋼筋的強(qiáng)度儲備，fy/fu=0.60.7。,沖擊韌性：是對于鋼結(jié)構(gòu)使用鋼材的特殊要求，是檢驗鋼材對于沖擊荷載的承受能力。,2. 塑性性能,延伸率：鋼材拉斷后的塑性變形量較鋼材原始尺度的變化率，是衡量鋼材變形能力的重要指標(biāo)。,冷彎指標(biāo)：是檢驗鋼材冷加工性能的指標(biāo)，對于鋼筋與鋼板，其冷彎指標(biāo)是指在常溫下被檢驗材料對于某一相對的半徑（相對板材厚度與鋼筋直徑）的彎曲角度。,延伸率:, 越大, 鋼筋延性或塑性越好,

9、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,3. 鋼材的加工性能,常見的建筑工程鋼材加工有冷加工、熱加工兩類： 冷加工：板材、線材的冷彎；線材的冷拉、冷拔； 熱加工：焊接。,冷拉后的鋼筋沒有明顯的屈服階段，如B圖。 冷拉卸載后經(jīng)過一段時間的停滯，再對其張拉，會重新恢復(fù)屈服階段而呈現(xiàn)出屈服強(qiáng)度提高的應(yīng)力應(yīng)變圖形；這種現(xiàn)象被稱為冷做硬化現(xiàn)象； 冷拉僅提高鋼筋的抗拉強(qiáng)度，不提高其抗壓強(qiáng)度； 冷拉工藝不改變鋼筋的強(qiáng)度級別 。,冷拉,冷拔是指將光圓鋼筋以強(qiáng)力拉拽使其通過小直徑的硬質(zhì)合金模具，使其截面減小而長度增長； 冷拔后的鋼筋的強(qiáng)度會大大提高； 冷拔后鋼筋的塑性會降低； 冷拔后

10、的鋼筋與之前的鋼筋不屬于同一種鋼筋。,冷拔,四、鋼筋的計算指標(biāo),鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值,鋼筋的強(qiáng)度設(shè)計值,具有95%保證率的基本代表值。其中，熱軋鋼筋根據(jù)屈服強(qiáng)度確定，用 表示；預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼絲和熱處理鋼筋的強(qiáng)度根據(jù)極限抗拉強(qiáng)度確定，用 表示。,熱軋鋼筋強(qiáng)度設(shè)計值：,預(yù)應(yīng)力鋼筋強(qiáng)度設(shè)計值：,四、鋼筋的截面面積,常規(guī)直徑:d=6,8,10,12,14,16,18,20,22,25,28,32mm12種。,等于標(biāo)準(zhǔn)值除以分項系數(shù)。,鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 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)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)

11、值保證率95%的要求。,1.3 混凝土,一、混凝土的強(qiáng)度,定義：,立方體抗壓強(qiáng)度是指按照標(biāo)準(zhǔn)方法制作養(yǎng)護(hù)的邊長為150mm的立方體試件，在28天齡期，用標(biāo)準(zhǔn)試驗方法測得的抗壓強(qiáng)度。,強(qiáng)度等級：,C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50C80共14級,C 混凝土 15立方體抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值為15N/mm2,定義：,折算：,軸心抗壓強(qiáng)度是指按照標(biāo)準(zhǔn)方法制作養(yǎng)護(hù)的截面為150mm150mm高300mm的棱柱體，在28天齡期，用標(biāo)準(zhǔn)試驗方法測得的抗壓強(qiáng)度。,軸心抗壓強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度比值0.76-0.82,高強(qiáng)混凝土脆性折減系數(shù)1.00-0.87,0.88經(jīng)驗折減系數(shù),軸心抗拉

12、強(qiáng)度,混凝土的抗拉強(qiáng)度比抗壓強(qiáng)度低得多，一般只有抗壓強(qiáng)度的5%10%,4. 混凝土在復(fù)合應(yīng)力作用下的強(qiáng)度,a. 混凝土的雙向受力強(qiáng)度,雙向受拉：強(qiáng)度接近單向受拉強(qiáng)度,雙向受壓：抗壓強(qiáng)度和極限壓應(yīng)變均有所提高,一拉一壓：強(qiáng)度降低,b. 混凝土的三向受壓強(qiáng)度,三向受壓時，混凝土的抗壓強(qiáng)度和極限變形都有較大提高,在有剪應(yīng)力作用時，混凝土的抗壓強(qiáng)度將低于單軸抗壓強(qiáng)度,c. 混凝土在正應(yīng)力和剪應(yīng)力作用下的復(fù)合強(qiáng)度,二、混凝土的變形,OA彈性階段 AB微裂縫開展 BC彈塑性，豎向裂縫形成 CD下降段,混凝土是彈塑性材料,收縮、徐變,受壓混凝土一次短期加荷的應(yīng)力-應(yīng)變曲線,混凝土的彈性模量測定,具體見表,原

13、因 ：水分蒸發(fā),影響因素：配合比、養(yǎng)護(hù)、體表比,影響因素：配合比、養(yǎng)護(hù)、應(yīng)力條件,1. 4 鋼筋與混凝土的粘結(jié)與錨固,1. 粘結(jié)力,若鋼筋和混凝土有相對變形（滑移），就會在鋼筋和混凝土交界面上產(chǎn)生沿鋼筋軸線方向的相互作用力，這種力稱為鋼筋與混凝土的粘結(jié)力。,化學(xué)膠結(jié)力：混凝土凝結(jié)時，由于水泥的水化作用在鋼筋與混凝土接觸面上產(chǎn)生的化學(xué)吸附作用力 摩擦力：混凝土收縮后將鋼筋緊緊地握裹住而產(chǎn)生的力 機(jī)械咬合力：鋼筋表面凹凸不平與混凝土產(chǎn)生的機(jī)械咬合作用而產(chǎn)生的力 鋼筋端部的錨固力：采取錨固措施后所造成的機(jī)械錨固力,2. 粘結(jié)力的組成,鋼筋與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度通常采用拔出試驗來測定,3. 粘結(jié)強(qiáng)度,鋼筋

14、與砼的粘結(jié)面上所能承受的平均剪應(yīng)力的最大值。,圓鋼： 肋鋼：,4. 影響因素：,鋼筋的表面形狀、直徑； 砼的強(qiáng)度等級、保護(hù)層厚度； 側(cè)向壓力及橫向鋼筋； 澆筑位置。,5. 構(gòu)造措施：,鋼筋的搭接長度、錨固長度、保護(hù)層厚度、鋼筋凈距、受力光圓鋼筋彎鉤等。,搭結(jié)長度 1.受拉筋：LaLab 且 La200 修正系數(shù)見教材 2.受壓筋：Lcl 0.7 La,基本錨固長度，用 表示,當(dāng)鋼筋處于極限平衡時，作用在鋼筋上的外力應(yīng)等于鋼筋與混凝土間在Lab 長度范圍內(nèi)粘結(jié)強(qiáng)度總和。,6.1.基本錨固長度,6.鋼筋錨固長度,6.2.鋼筋錨固長度,6.3 彎鉤和機(jī)械錨固 彎鉤 焊接 機(jī)械錨固,1.確定混凝土強(qiáng)度

15、的依據(jù)是混凝土的立方體強(qiáng)度，標(biāo)準(zhǔn)試件的尺寸為150150150；在28天齡期，用標(biāo)準(zhǔn)試驗方法測得的具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度。 2. 混凝土的立方體強(qiáng)度等級有（C10）C15、C15+5-C80十四級；C10用于混凝土基礎(chǔ)墊層。 3.熱處理鋼筋、鋼絲屬于無明顯的屈服點(diǎn)的鋼筋。 4.對于硬鋼，通常取相應(yīng)于殘余應(yīng)變?yōu)?.2%時的對應(yīng)值作為屈服強(qiáng)度。 5.有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值是根據(jù)屈服強(qiáng)度（下屈服點(diǎn)）確定的。 6.冷拉級鋼筋不宜作預(yù)應(yīng)力的鋼筋。 7.熱軋鋼筋分為、四個級別.熱軋鋼筋、冷拉鋼筋屬于有明顯的屈服點(diǎn)的鋼筋。,8.混凝土保護(hù)層的厚度與構(gòu)件類型、工作環(huán)境及混凝土級別有關(guān) 環(huán)境類別板墻

16、殼 梁 柱 C20 C25-45 45 C20C25-4545 C20C25-4545 一 20 15 15 30 25 25 3030 30 二 20 20 30 2530 30 二 25 20 35 2535 30 三 30 25 40 3540 35 分布鋼筋、箍筋上值減10，但1015 9.結(jié)構(gòu)的規(guī)定時間內(nèi)在規(guī)定的條件下的功能的能力稱為可靠性 10.混凝土帶有堿性，對鋼筋有防銹作用 11.混凝土水灰比越大，水泥用量越多，收縮和徐變越大 12.混凝土熱膨脹系數(shù)與鋼筋相近 13.混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值是混凝土強(qiáng)度等級的依據(jù),14.普通混凝土養(yǎng)護(hù)一周所達(dá)到的強(qiáng)度相當(dāng)于4周后強(qiáng)度的1/2

17、15.水灰比是水和水泥的重量比 16.受力鋼筋的接頭宜優(yōu)先采用焊接接頭，無條件時可采用綁扎接頭。 但軸心受拉構(gòu)件及小偏心受拉構(gòu)件的受力鋼筋不得采用綁扎接頭。 17.鋼筋的連接分兩類：綁扎搭接、機(jī)械連接或焊接。 18.縱向受拉鋼筋綁扎搭接長度=錨固長度 縱筋接頭面積百分率2550100 1.2 1.4 1.6 19.受壓鋼筋搭接長度是受拉鋼筋搭接長度的0.7倍，但200。,20. 普通碳素鋼按爐種分平爐、氧氣轉(zhuǎn)爐、空氣轉(zhuǎn)爐鋼三種。 21.按脫氧程度分為沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼。 22.建筑常用的鋼材一般分為普通碳素鋼、普通低合金鋼和優(yōu)質(zhì)碳素鋼三類。 23.鋼材隨鋼號增加，強(qiáng)度提高，伸長率則降低。

18、 24. 鋼筋混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C15；二、三級鋼筋應(yīng)C20； 預(yù)應(yīng)力 C30；鋼絲線熱處理鋼C40 25.軸心受拉和小偏心受拉fy300N/mm2時仍按300N/mm2取。 26.結(jié)構(gòu)混凝土耐久性的基本要求 環(huán)境類別最大水灰比最小水泥用量kg/m3最小強(qiáng)度 一 0.65 225 C20 二 0.60 250 C25 二 0.55 275 C30 三 0.50 300 C30 素混凝土水泥用量可減少25%； 預(yù)應(yīng)力混凝土強(qiáng)度應(yīng)提高兩個等級； 對臨時性混凝土可不考慮耐久性。,練習(xí),一、 單項選擇題 1. 混凝土強(qiáng)度等級是根據(jù) （ ） 確定的。 A、軸心抗壓強(qiáng)度fc； B、軸心抗拉強(qiáng)度ft；

19、C、立方體抗壓強(qiáng)度fcu。 D、立方體抗拉強(qiáng)度ftu 2. 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)當(dāng)HRB335級鋼筋時，混凝土強(qiáng)度等級不宜低于 （ ）。 A、C15； B、C20； C、C30； D、C40。 3. 通過冷拔方法（ ） A、可以提高鋼筋的抗拉強(qiáng)度而降低其塑性 B、可以提高鋼筋的抗壓強(qiáng)度而降低其塑性 C、可以提高鋼筋的抗拉和抗壓強(qiáng)度，但降低了它的塑性 D、可以提高鋼筋的抗拉和抗壓強(qiáng)度，且改善它的塑性 4. 高碳鋼的強(qiáng)度指標(biāo)取為（ ） A、屈服強(qiáng)度B、極限強(qiáng)度 C、殘余應(yīng)變?yōu)?.2%的應(yīng)力值D、應(yīng)變?yōu)?.2%的應(yīng)力值 5. 我國規(guī)范測定混凝土軸心抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)試塊是（ ） A、立方體試塊B、棱柱體試塊C、圓柱體試塊D、六棱體試塊 6. 混凝土強(qiáng)度的基本指標(biāo)是( )。 A立方體抗壓強(qiáng)度B圓柱體抗壓強(qiáng)度 C棱柱體抗壓強(qiáng)度 D立方體抗拉強(qiáng)度 7. 對于有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋，取其( )作為設(shè)計強(qiáng)度的依據(jù)。 A極限強(qiáng)度B屈服強(qiáng)度C條件屈服強(qiáng)度 D斷裂強(qiáng)度 8. 鋼筋45Si2MnTi，其中45表示( )。 A含F(xiàn)e量 B含C量 C含Si量D含Mn量,9. 混凝土材料的基本特點(diǎn)是混凝土的( )。 A抗