钢筋性能PDF文件

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1、,2005年9月,目 录,0绪论,1.钢筋混凝土的一般概念及材料的主要力学性能,2.钢筋混凝土结构计算的基本原理,3.受弯构件承载力计算与构造,4.钢筋混凝土构件的变形与裂缝计算,5.钢筋混凝土受压构件承载力计算,8.预应力混凝土构件,6.钢筋混凝土受扭构件承载力计算,目 录,9.钢筋混凝土梁板结构,11.多层及高层房屋结构概论,13.砌体材料及其力学性能,14.砌体结构构件的承载力计算,15.混合结构房屋墙、柱设计 15.1房屋结构布置方案,绪论,0.1建筑结构的分类及应用,基本建筑构件：板、梁、柱、墙、基础等建筑结构：由基本建筑构件组成的建筑物承重骨架建筑结构的要求：安全性、实用性、耐久性

2、,绪论,0.2建筑结构的发展简况,材料方面 古代：砖、木结构 近代：钢筋混凝土结构和钢结构计算理论 古代：近似计算 近代： 20世纪40年代：考虑砼塑性性能的破坏阶段计算方法，采用了单一的安全系数； 50年代：极限状态计算，规定了极限状态，有三个系数，荷载、材料系数和工作条件系数（1966年规范）。 近来：以概率论为基础的极限状态计算法，89年规范及新规范（GBI10-89、GB500102002）,绪论,施工工艺方面 向着工业化、定型化、标准化方向发展。施工技术方面 大模板滑模施工、预应力混凝土平板楼盖等。总之：高强度、高性能的材料的应用；计算理论的更加科学合理；重量更轻、跨度更大；安全性、

3、耐久性更好；施工更方便快捷是今后的发展方向。,绪论,0.3本课程内容特点及要求,内容： 钢筋混凝土结构（基本结构和房屋结构）、砌体结构特点： 本课程所述材料的力学性能与材料力学所学内容有许多相似之处，但也有不同之处。主要在均质和非均质、弹性和弹塑性等之分。 建筑结构的计算方法，绝大部分是建立在实验的基础上。目前尚无完善的理论，应十分注重试验和各公式的使用条件和范围。 内力分析和变形计算的理论来自结构力学，但，考虑到结构的实际，又建立了一套自身的计算方法，应注意他们的联系和区别。 本课程除了进行构件的强度和变形计算外，还要解决,绪论,结构设计问题（包括结构方案、构件选型、材料选择和构造要求等），

4、综合性和实践性很强。 构造要求和结构计算同样重要，我们专业更应注重构造要求。要求： 在本课程学习的同时，要熟悉和重视国家最新颁布的建筑结构规范，对现行各种规范的条款要理会、熟悉并学会应用。 本课程涉及的众多构造要求是非常重要的，要充分重视对构造要求的学习，并加深理解其中的道理。 本课程是一门实践性很强的课程，学好本课程的关键，实践性环节在其中起着十分重要的作用。在理论学习的过程中，要注重联系实际，多到施工现场及预制构件厂去实习、观摩、参观，多动手、勤思考、重理解、会分析。结合施工图的识读，积累实践经验。,钢筋混凝土的一般概念及材料的主要力学性能 1.1,P1,P2,(a),钢筋混凝土的一般概念

5、和特点,概念： 由钢筋和混凝土结合在一起共同工作的材料，该材料可充分利用混凝土的抗压性能和钢筋的抗拉性能。特点： 与砖木结构相比强度高； 钢材用量少； 耐久性好； 耐火性好；,可模性好； 整体性好； 材料来源广泛,图1.1素混凝土和钢筋混凝土波怀情况对比,软刚和硬刚钢筋的强度和变形性能主要由单向拉伸测得的应力 应变曲线来表征。试验表明，钢筋的拉伸应力 应变曲线可分为两类：有明显的流幅的钢筋（也称为软钢）见图1.2，没有明显流幅的钢筋（也称为硬钢）见图1.3。,比例极限 有明显流幅的钢筋应力 应变曲线，轴向拉伸时，在达到比例极限a点之前，材料处于弹性阶段，软钢应力与应变的比值为常数，即为钢筋的弹

6、性模量Es ，a为应力应变成比例的极限状态，它所对应的应力称为比例极限。,钢筋的主要力学性能1.2.1,a,b,c,d,e,屈服极限 当应力达到b点后，材料开始屈服，b点称屈服的上限点，过点后，应力与应变曲线出现上下波动，形成一个明显的屈服台阶，屈服台阶的下限c点所对应的应力称为“屈服强度。,钢筋的主要力学性能,钢筋的强度和变形,极限强度当钢筋屈服塑流到一定程度，即到达点以后，应力 应变曲线又开始上升，抗拉能力有所提高，随着曲线上升到最高点d，相应的应力称为钢筋的极限强度，cd段称为钢筋的强化阶段。过了d点以后，钢筋在薄弱处的断面将显着缩小，发生局部颈缩现象，变形迅速增加，应力随之下降，直到过

7、点时试件被拉断 。,图,钢筋的主要力学性能,0.85 b,b,0.2%,条件屈服强度（硬刚） 高碳钢与低碳钢不同，见图1.3，它没有明显的屈服台阶，塑性变形小，延伸率亦小，但极限强度高。通常用残余应变为0.2%的应力，约0.85b作为假想屈服点(或称条件屈服点)，用0.2表示， 0.85b 作为条件屈服强度。 b 极限抗拉强度值。,图,钢筋的伸长率 除强度指标外，钢筋还应具有一定的塑性变形能力。反映钢筋塑性性能的基本指标是伸长率和冷弯性能。所谓伸长率即钢筋拉断后的伸长值与原长的比率：,钢筋的主要力学性能,1-1,式中： 伸长率（%） L-试件受力前的标距长度（有5d、10d、100d） L1-

8、试件拉断后的标距长度 伸长率越大的钢筋塑性越好，即拉伸前有足够的伸长，使构件的破坏有预兆；反之构件的破坏具有突发性而呈现脆性。,钢筋的主要力学性能,钢筋的冷弯性能 为了使钢筋在加工成型时不发生断裂，要求钢筋具有一定的冷弯性能。冷弯是将直径为d的钢筋绕某一规定直径为D的钢辊进行弯曲，在达到规定的冷弯角度（1800）时钢筋不发生裂纹、鳞落或断裂，就表示合格。见表1-1,表1-1 各种钢筋伸长率及冷弯试验要求,5 _表示试件长度为5d的钢筋的伸长率,钢筋的主要力学性能1.2.2,钢筋的成分、分类、级别、品种,成分： 钢筋的主要成分为铁、还有少量的碳、锰、硅、钒、钛及一些有害元素如磷、硫等。刚材的强度

9、随含碳量的增加而增加，但其塑性性能及可焊性随之降低。锰、硅、钒、钛等少量合金元素可是钢材的强度、塑性等综合性能提高。,分类： 我国建筑工程中采用的钢筋，按化学成分可分为碳素钢和普通低合金钢两大类。 含碳量小于0.25%的碳素钢称为低碳钢或软钢，含碳量为0.6%1.4%的碳素钢称为高碳钢或硬钢。 在碳素钢的元素中加入少量的合金元素，就成为普通低合金钢。如20MnSi、20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi等。,钢筋的主要力学性能,级别及品种： 我国建筑工程中采用的钢筋，国产普通钢筋有以下4级： 热轧光面235级热轧带肋335级,HRB400(20MnSiV、 20MnSiNb、 20Mn

10、Ti):热轧带肋400级RRB400(K20MnSi):余热处理钢筋400级（用HRB335(20MnSi) 穿水热处理而成），各级别 性能见图1-4 20表示含碳量为0.2%，其余合金元素的含量在1.5%以下， k为控制的意思。,图,钢筋的主要力学性能,表1-2普通钢筋强度标准值及设计值(N/mm2),注：1.当d大于40mm时，应有可靠的工程经验。 2. fyk钢筋的标准强度，具有95%以上的保证率，由屈服极限确定。 3. fy钢筋的抗拉强度设计值，fy钢筋的抗压强度设计值。,钢筋的主要力学性能,表1-3预应力钢筋强度标准值及设计值(N/mm2),钢筋的主要力学性能,表1-4钢筋 弹性模量

11、（105N/mm2）,注：必要时钢铰线可采用实测的弹性模量,钢筋的主要力学性能,热处理钢筋 上面所述为普通钢筋，而预应力钢筋采用热处理钢筋。由40Si2Mn(d=6)、48Si2Mn(d=8.2)和45Si2Cr(d=10)等通过加热、淬火和回火等调质工艺处理制成的。热处理钢筋又称调质钢筋。,钢丝钢丝主要用于预应力混凝土结构中，有消除应力的光面钢丝、螺旋肋钢丝和三面刻痕钢丝三种。 冷拔低碳钢丝由低碳热轧钢筋经冷拔制成，分为两个级别：甲级和乙级。冷拔低碳钢丝的延性较差，新规范中也未列入。若在建筑工程中采用时，应遵守专门规程的规定。 钢丝(直径在5mm以内)可以是单根的，也可以编成钢绞线或钢丝束。

12、,钢筋的主要力学性能,钢绞线钢绞线是由多根高强钢丝在绞丝机上绞合，再经低温回火制成。按其股数可分为3股和7股两种，高强钢丝、钢绞线的强度可达1700Nmm2以上。,钢筋的主要力学性能1.2.3,钢筋的冷拉和冷拔,(1)冷拉 冷拉是将钢筋拉到超过钢筋屈服强度的某一应力值，以提高钢筋的抗拉强度，达到节约钢材的目的。冷拉能提高钢筋抗拉强度，但不能提高抗压强度。冷拉能使钢筋伸长，能节省钢材，调直钢筋，自动除锈，检查焊接质量的作用。(2)冷拔 冷拔是将68的HPB235级钢筋，用强力从直径较小的硬质合金拔丝模拔出使它产生塑性变形，拔成较细直径的钢丝，以提高其强度的冷加工方法。冷拔后钢筋的强度得到了较大的

13、提高，但塑性却有较大的降低。经过冷拔加工的低碳钢丝，须逐盘检验，分为甲、乙两级，甲级用作预应力钢筋，乙级用作非预应力钢筋。,1.2钢筋的主要力学性能,k,k,l,k,k,d,e,1.2钢筋的主要力学性能,冷拉只能提高钢筋的抗拉强度，故不宜用作受压钢筋；而冷拔可同时提高抗拉和抗压强度。 必须指出，上述冷加工钢筋以大幅度牺牲延性来换取强度的有限提高，终究不是提高结构性能的有效途径，近年来，强度高、性能好的钢筋（钢丝、钢绞丝）在我国已可充分供应，故冷拉钢筋和冷拔钢丝不在列入新混凝土规范，但并不是不允许使用这些钢筋。当应用这些钢筋时，应符合专门规程的规定。,1.2钢筋的主要力学性能1.2.4,1.2.

14、4钢筋的形式,(b),(a),(c),(d),光面钢筋 (a):HPB235 带肋钢筋 (b)_(d): (b)螺纹钢筋 (c)人字纹钢筋 (d) 月牙形钢筋 我国带肋钢筋的外形目前生产的是月牙形。HRB335表面有阿拉伯数字“2”， HRB400表面有阿拉伯数字“3”。,1.2钢筋的主要力学性能1.2.5,1.2.5建筑结构对钢筋的要求及选择原则,要 求强度要求、塑性要求、可焊性要求、与混凝土的粘结力选择的原则 在实际工程应用中，基于混凝土对钢筋性能的要求，确定的选用原则为： 钢筋混凝土结构以HRB400级热轧带肋钢筋为主导钢筋； 实际工程中，普通钢筋宜采用HRB400级和HRB335级钢筋

15、，也可采用HPB235级及RRB400级钢筋。 预应力混凝土结构以高强、低松弛钢丝、钢绞线为主导钢筋；预应力钢筋宜采用预应力钢丝、钢绞线，也可采用热处理钢筋。 各种形式的冷加工钢筋应整顿市场、加强管理、保证质量、提高性能，通过市场竞争优化或淘汰。购买钢筋应要求厂家提供三项力学性能（抗拉强度、屈服强度、伸长率）、两项化学性能（磷、硫含量）,1.3混凝土的主要力学性能1.3.1,1.3 混凝土的主要力学性能1.3.1混凝土的强度（1）、混凝土的立方体抗压强（fcu）度及强度等级 混凝土结构中，主要是利用它的抗压强度。因此抗压强度是混凝土力学性能中最主要和最基本的指标。混凝土的强度等级是用抗压强度来划分的混凝土强度等级：边长150mm立方体标准试件，在标准条件下（203，90%湿度）养护28天，用标准试验方法（加载速度0.150.3N/mm2/sec，两端不涂润滑剂）测得的具有95%保证率的立方体抗压强度，用符号C表示，C30表示fcu,k=30N/mm2 ， fcu,k混凝土强度标准值，注意： fcu与fcu,k的区别在于是否具有95%的保证率根据规范强度范围，从C15C80共划分为14个强度等级，级差为5N/mm2。与原规范GBJ10-89相比，混凝土强度等级范围由C60提高到C80，C50以上为高强混凝土。,