工程结构第三章材料的力学性
10:41,CH.3 材料及性能,10:41,环球金融中心混凝土开浇,10:41,钢筋混凝土桩内部,10:41,10:41,10:41,6,一、钢筋的种类及选用,10:41,Fig. 我国常见钢筋外形,10:41,二、钢筋的力学性能,有明显屈服点（软钢）,oa弹性阶段 bc屈服阶段 cd硬化阶段 de颈缩阶段,条件屈服点 0.2 是残余应变为0.2%时的应力,c条件屈服强度0.2=0.85 fu,无明显屈服点（硬钢）,a比例极限fp c屈服强度fy d极限强度fu,1. 强度相关,是钢筋强度的设计依据,屈强比反映钢筋的强度储备，fy/fu=0.60.7。,10:41,冲击韧性：是对于钢结构使用钢材的特殊要求，是检验钢材对于冲击荷载的承受能力。,2. 塑性性能,伸长率：钢材拉断后的塑性变形量较钢材原始尺度的变化率，是衡量钢材变形能力的重要指标。,冷弯指标：是检验钢材冷加工性能的指标，对于钢筋与钢板，其冷弯指标是指在常温下被检验材料对于某一相对的半径（相对板材厚度与钢筋直径）的弯曲角度。,伸长率:, 越大, 钢筋延性或塑性越好,10:41,3. 钢材的加工性能,常见的建筑工程钢材加工有冷加工、热加工两类： 冷加工：板材、线材的冷弯；线材的冷拉、冷拔； 热加工：焊接。,冷拉后的钢筋没有明显的屈服阶段，如B图。 冷拉卸载后经过一段时间的停滞，再对其张拉，会重新恢复屈服阶段而呈现出屈服强度提高的应力应变图形；这种现象被称为冷做硬化现象； 冷拉仅提高钢筋的抗拉强度，不提高其抗压强度；,冷拉,10:41,冷拔是指将光圆钢筋以强力拉拽使其通过小直径的硬质合金模具，使其截面减小而长度增长； 冷拔后的钢筋的强度会大大提高； 冷拔后钢筋的塑性会降低； 冷拔后的钢筋与之前的钢筋不属于同一种钢筋。,冷拔,10:41,三、钢筋的计算指标,钢筋的强度标准值,钢筋的强度设计值,具有95%保证率的基本代表值。其中，热轧钢筋根据屈服强度确定，用 表示；预应力钢绞线、钢丝和热处理钢筋的强度根据极限抗拉强度确定，用 表示。,热轧钢筋强度设计值：,预应力钢筋强度设计值：,四、钢筋的截面面积,常规直径:d=6,8,10,12,14,16,18,20,22,25,28,32mm12种。,等于标准值除以分项系数。,10:41,混凝土,一、混凝土的强度,定义：,立方体抗压强度是指按照标准方法制作养护的边长为150mm的立方体试件，在28天龄期，用标准试验方法测得的抗压强度。,强度等级：,C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50C80共14级,C 混凝土 15立方体抗压强度的标准值为15N/mm2,10:41,定义：,折算：,轴心抗压强度是指按照标准方法制作养护的截面为150mm×150mm高300mm的棱柱体，在28天龄期，用标准试验方法测得的抗压强度。,轴心抗压强度与立方体抗压强度比值,高强混凝土脆性折减系数,0.88经验折减系数,10:41,轴心抗拉强度,混凝土的抗拉强度比抗压强度低得多，一般只有抗压强度的5%10%,10:41,二、混凝土的变形,OA弹性阶段 AB微裂缝开展 BC弹塑性，竖向裂缝形成 CD下降段,混凝土是弹塑性材料,收缩、徐变,受压混凝土一次短期加荷的应力-应变曲线,10:41,混凝土的变形模量 原点弹性模量 定义：过原点作切线的斜率 取值： 变形模量 定义：原点和任意点作割线的斜率。 关系： 弹性特征系数 切线模量：过任一点作切线的斜率为时的切线模量 剪切模量：根据弹性模量和泊松比确定：,10:41,混凝土的弹性模量测定,10:41,原因 ：水分蒸发,影响因素：配合比、养护、体表比,10:41,影响因素：配合比、养护、应力条件,10:41,建筑工程中，钢筋混凝土构件的混凝土强度等级不应低于C15; 当采用HRB335级钢筋时，不宜低于C20; 当采用HRB400和RRB400级钢筋以及承受重复荷载的构件，不得低于C20; 预应力混凝土结构不应低于C30; 采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力钢筋时，不宜低于C40.,三、混凝土的选用,10:41,第三节 钢筋与混凝土的相互作用-粘结力,1. 粘结力,若钢筋和混凝土有相对变形（滑移），就会在钢筋和混凝土交界面上产生沿钢筋轴线方向的相互作用力，这种力称为钢筋与混凝土的粘结力。,化学胶结力：混凝土凝结时，由于水泥的水化作用在钢筋与混凝土接触面上产生的化学吸附作用力 摩擦力：混凝土收缩后将钢筋紧紧地握裹住而产生的力 机械咬合力：钢筋表面凹凸不平与混凝土产生的机械咬合作用而产生的力 钢筋端部的锚固力：采取锚固措施后所造成的机械锚固力,2. 粘结力的组成,10:41,钢筋与混凝土的粘结强度通常采用拔出试验来测定,3. 粘结强度,钢筋与砼的粘结面上所能承受的平均剪应力的最大值。,10:41,4. 影响因素：,钢筋的表面形状、直径； 砼的强度等级、保护层厚度； 侧向压力及横向钢筋； 浇筑位置；等,5. 构造措施：,钢筋的搭接长度、锚固长度、保护层厚度、钢筋净距、受力光圆钢筋弯钩、配置箍筋等。,进行拔出试验时，受拉钢筋达到屈服的同时发生粘结破坏，该临界情况的锚固长度称为基本锚固长度，用 表示,知识回顾Knowledge Review,
