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1、建筑结构第一章钢筋混凝土结构的材料建筑结构第一章钢筋混凝土结构的材料 0289502895本文由颜凯 168 贡献ppt 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。颜凯三峡电力职业学院建筑工程系第一章 钢筋混凝土结构的材料知识目标： 知识目标： 了解钢筋的品种、级别。掌握钢筋力学性能和钢筋的 冷加工方法。 掌握混凝土的强度指标。 熟悉混凝土的变形、熟悉钢筋与混凝土之间的粘结力 能力目标 能正确选择钢筋和混凝土钢筋混凝土结构主要用钢筋和混凝土材料制作而成。 为了合理地进行混凝土结构设计，需要深入地了解 混凝土和钢筋的受力性能。对混凝土和钢筋力学性能、相互
2、作用和共同工作的 了解，是掌握混凝土结构构件性能并对其进行分析 与设计的基础。第一节 钢筋一 钢筋的成分与分类 钢筋的化学成分（ 1、钢筋的化学成分 碳素钢和普通低合金钢） ） 、按碳的含量我多少 碳素钢分为： 按碳的含量我多少， 1） 、按碳的含量我多少，碳素钢分为：小于0.25% 的为低碳钢，大于 0.25% 而小于 0.6% 的为中碳钢，大于 0.6% 的 为高碳钢。2） 、普通低合金钢：是在碳素钢的基础上加入少量 ） 、普通低合金钢： 普通低合金钢 的合金元素。 （锰、硅、钒、铌、钛、铬、镍等） 锰和硅是钢中的有益元素，它们都是脱氧剂。它们可 锰和硅 提高强度，又不会过多降低塑性和冲击
3、韧性。钒、铌、钛是钢中的合金元素，既可以提高钢材强 度，又可保持良好的塑性、韧性。 铝是强脱氧剂，用铝进行补充脱氧，能进一步减少 钢中的有害氧化物。 铬和镍是提高钢材强度的合金元素。 铬和镍 硫和磷是冶炼过程中留在钢中的杂质，是有害元素。 硫和磷 它们降低钢材的塑性、韧性、可焊性和疲劳强度。2、钢筋的品种和级别1.按加工工艺和力学性能不同分： 1.按加工工艺和力学性能不同分： 按加工工艺和力学性能不同分 热轧钢筋、冷拉钢筋、 、冷轧带肋钢筋和热处理钢筋四种。 ） 、热轧钢筋 热轧钢筋： 1） 、热轧钢筋：是钢厂用普通低碳钢(含碳量不大于 0.25)和普通 低合金钢(合金元素不大于 5)在高温下
4、轧制而成型。其常用种类、 HPB235 级 HRB335 级 代表符号和直径范围如表所示。 （HPB235 级、HRB335 级、HRB400 级 RRB400 级 HRB400 级、RRB400 级）HRB335 级(级)和 HRB400 级(级)钢筋强度较高， 多作为钢筋混凝土构件的受力钢筋，尺寸较大的 构件，也有用级钢筋作箍筋的为增强与混凝土 的粘结，外形制作成月牙肋或等高肋的变形钢筋。 级钢筋强度太高，不适宜作为钢筋混凝土构件 中的配筋，一般冷拉后作预应力筋2） 、冷拉钢筋冷拉钢筋是在热轧钢筋在常温下用机械强力拉伸而成 加拉的目的是为了提高钢筋的强度，节约钢材。 但经冷拉后，钢筋的延伸
5、率降低。 冷拉钢筋分为冷拉四个级别：、 其中：冷拉级钢筋可用于普通混凝土结构，冷拉、 、级钢筋主要用于预应力混凝土结构。3） 、冷轧带肋钢筋冷轧带肋钢筋： 冷轧带肋钢筋：是由热轧圆条经冷拉在其表面冷轧成带有斜肋的钢筋。 根据国家标准冷轧带肋钢筋（GB13788-2000）的 规定，冷轧带肋钢筋按抗拉强度最小值可分为三级牌 号，即 LL550、LL650、LL800， 其中 L、L 分别表示“冷轧”、 “带肋” ，后面的数字 表示钢筋抗拉强度最小数值。 LL650、LL800 级冷轧带肋钢筋可用于中小型构件的预 应力钢筋4） 、热处理钢筋是将级钢筋通过加热、淬火和回火等调质工艺处理，使强度 得到
6、较大幅度的提高，而延伸率降低不多。用于预应力混凝土 结构。5） 、钢丝 钢丝 钢丝的直径 39mm；外形有光面、刻痕和螺旋肋三种，另有二 股、三股和七股钢绞线，外接圆直径 9.515.2 mm。中高强钢 丝和钢绞线均用于预应力混凝土结构。2、按钢筋表明形状分 、软钢” 1） 、光面钢筋： “软钢” ） 、光面钢筋： 光面钢筋 HPB235 级(级)钢筋多为热轧光面钢筋，多作为现浇 钢筋多为热轧光面钢筋 钢筋多为热轧光面钢筋， 楼板的受力钢筋和箍筋2） 、变形钢筋（带肋钢筋） ） 、变形钢筋（ ） 、变形钢筋HRB335 和 HRB400 是热轧变形钢筋， 普通钢筋， “软钢” （人字纹、 螺旋
7、纹、月牙纹） 钢筋表面形状的选择取决于钢筋 的强度。 为了使钢筋的强度能够充分地利 用，强度越高的钢筋要求与混凝 土粘结的强度越大。 提高粘结强度的办法是将钢筋表 面轧成有规律的凸出花纹，称为 变形钢筋。变形钢筋的表面形状，我国以往长期采用螺旋纹和人 字纹两种 表面花纹由两条纵助和螺旋形横助或人字形横肋组成。二、钢筋的力学性能1、钢筋的强度 钢筋按其的应力-应变曲线 特性不同分为两种 （有明 显屈服点的钢筋和无明显 屈服点的钢筋） ） 、有明显屈服点的钢 1） 、有明显屈服点的钢 称软钢 筋 称软钢 热轧钢筋具有明显的屈服 点和屈服台阶(图 1-2)。 四个阶段：根据热轧钢筋应力应变曲线的基本
8、特征，在建立 钢筋混凝土构件截面承载力计算理论时作了如下两点 下两点 简化： 简化： 忽略从比例极限到屈服点之间钢筋微小的塑性应变， A、忽略 即假设钢筋应力不大于屈服点时应力-应变关系-直服 从胡克定律，处于理想弹性阶段； B.不利用 不利用应力强化阶段，假设钢筋混凝土构件截面达 B.不利用 fy 到破坏时，钢筋拉应力保持为屈服点应力，应变则处 Es 于流幅以内。1y经上述简化后，热轧钢筋的应力-应变关系可简化为 图 1-3 所示的曲线(图中 fy 为钢筋抗拉强度设计值)。热轧钢筋力学性能的几个指标 几个指标弹性模量： 弹性模量：钢筋的应力应变曲线呈直线变化，应力、 应变的比值成直线变化钢筋
9、的弹性模量(N/mm2) 类种HPB235 级钢筋 HRB335 级钢筋、HRB400 级钢筋、RRB400 级钢筋、 热处理钢筋 消除应力钢丝、螺旋肋钢丝、刻痕钢丝 钢绞线Es 2.1105 2.0105 2.05105 1.95105屈服强度： 屈服强度：是钢筋强度的设计依据，因为钢筋屈服后 将很大的塑性变形，且卸载时这部分变形不可恢复， 这会使钢筋混凝土构件产生很大的变形和不可闭合的 裂缝。 屈服上限与加载速度有关，不太稳定，一般取屈服下 限作为屈服强度。 s=Ps/A 与钢筋的等级有关抗拉强度：是钢筋的最高强度值， 抗拉强度：b=Pb/A热轧钢筋的强度以屈服点应力为依据。 热轧钢筋的强
10、度以屈服点应力为依据。 为什么不采用极限抗拉强度为依据？这是因为钢筋 应力超过屈眼点后将产生过大的应变，导致混凝土 的裂缝将过宽。 但是作为一种安全储备，钢筋的极限抗拉强度仍有 重要意义。即通常希望构件的某个(或某些)截面已 经破坏时，钢筋仍不致被拉断而造成整个结构倒塌。 要求钢筋的屈服应力不低于规定值。 而且“屈服应力极限抗拉强度”值(通常称为“屈 强比”)不宜过大。伸长率：钢筋拉断时的应变，在拉断前有足够预兆， 伸长率是衡量钢筋塑性性能的一个指标，伸长率越大， 塑性越好。 伸长率试件断裂前的永久变形与原标定长度的百分 比.伸长率用 表示，l ?l = 100% l式中 l钢筋拉伸试验试件的
11、应变量测标距； l试件经拉断并重新拼合后量测断口两侧的标距，即产生残留伸 长后的标距。2）无明显屈服点的钢筋： 无明显屈服点的钢筋：对于无明显屈服点的钢材，以 残余变形为 0.2%时的应力作为 名义屈服点，其值约为极限强 度的 85% 强度设计指标条件屈服点 残余应变为 0.2%所对应的应力 规范取 0.2 =0.85 倍的 抗拉强度中、高强钢丝和钢绞线均无明显的屈眼点和屈服台 阶，也称为“硬钢” ， 无明显屈服强度的钢筋塑性差、伸长率小，采用其 配筋的钢筋混凝土构件，受拉破坏时，突然断裂， 破坏前没有明显的预兆。 各种钢筋强度标准值、设计值见表 12、表 13、 表 14、表 152、钢筋的
12、冷弯性能冷弯性能由冷弯试验来确定， 试验时按照规定的弯心直径 在试验机上用冲头加压，使 试件弯成 180，如试件外 表面不出现裂纹和分层，即 为合格。 冷弯试验。冷弯试验是检验 钢筋塑性的另-种方法。 伸长率一般不能反映钢材脆 化的倾向。三、钢筋的冷加工冷加工钢筋是指在常温下采用某种工艺对热轧钢筋进 冷加工钢筋 行加工得到的钢筋。 常用的加工工艺有冷拉、冷拔、冷轧和冷轧扭四种。 常用的加工工艺 目的： 目的：充分发挥材料的效用、提高钢筋的设计强度， 节约钢材和满足预应力钢筋要求，检验焊接接头质量 的重要途径 经冷加工后钢筋在强度提高的同时，延伸率显著降低 除冷拉钢筋仍具有明显的屈服点外，其余冷
13、加工钢筋 均无明显屈服点和屈服台阶。1、冷拉钢筋在常温下，以超过钢筋屈服点的拉应力拉伸钢筋， 使钢筋产生塑性变形，以提高强度，节约钢材。 钢筋的冷拉不仅能提高钢筋强度，还具有调直钢 筋、除锈工作，但降低了钢筋的塑性。 适用于级钢筋。钢筋冷拉原理如图所示 图 变形硬化K 点的屈服强 变形硬化 度高于冷拉前的屈报强度 时效硬化K点为当钢 时效硬化 筋冷拉后停放一段时间再 拉的应力值。 时效不仅提高屈服强度而 且提高钢筋的抗拉强度。2、冷拔钢筋 、冷拔是使 68 的光圆钢筋通过钨合金的拔丝模进行 强力冷拔，使钢筋产生塑性变形，以改变其物理 力学性能。这时钢筋受到纵向拉力 和横向压力的作用，内 部结构
14、发生变化，截面 变小而长度增加。 经过几次冷拔，钢筋强 度比原来的有很大提高， 但塑性则显著降低。且 没有明显的屈服点(图 110)。 冷拔可以同时提高钢筋 的抗拉强度和抗压强度四、混凝土结构对钢筋性能的要求 混凝土结构对钢筋性能的要求1、钢筋应具有一定的强度 采用较高强度的钢筋可以节省钢材，获得较好 的经济效益。 2、钢筋应具有良好的塑性 要求钢筋在断裂前有足够的变形，能给人以破 坏的预兆。 因此，应保证钢筋的伸长率和冷弯性能合格。3、钢筋应具有良好的可焊性 在很多情况下，钢筋的接长和钢筋之间的连接需通 过焊接。钢筋焊接后不产生裂纹及过大的变形，保 证焊接后的接头性能良好。 4、钢筋与混凝土
15、的粘结锚固性能好 为了使钢筋的强度能够充分被利用和保证钢筋与混 凝土共同工作，二者之间应有足够的粘结力。在寒 冷地区，对钢筋的低温性能也有一定的要求。五、钢筋的选用原则1、钢筋混凝土结构中 钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构 中的非预应力钢筋宜优先采用 HRB400 级和 HRB335 级钢筋，以节省钢筋用量，改善我国建筑结构的 质量。 除此之外，也可以采用 HPB235 级和 RRB400 级热轧 钢筋以及强度级别较低的冷拔、冷轧和冷轧扭钢 筋。2、预应力钢筋宜采用预应力钢绞线、中高强钢丝， 预应力钢筋宜采用预应 也可以采用热处理钢筋。除此之外，还可以采用 冷拉钢筋和强度级别较高的冷拔
16、低碳钢丝和冷轧 扭钢筋。 公路桥涵工程中还可以选用精制螺纹钢筋第二节混凝土混凝土：是按一定比例的水泥、砂、石和水，经拌合、浇筑、 振捣、养护、逐步凝固硬化形成的人造石材。混凝土构造复杂、 具有各向异性、抗拉强度低（易开裂） ，是一种弹塑性材料。一、混凝土的强度混凝土的强度与水泥强度、水灰比、骨料品种、混凝土配合比、硬化条件和龄期等有很大关系。此外，试件的尺寸及形状、试 验方法和加载时间的不同，所测得的强度也不同。 混凝土的强度指标有： 混凝土的强度指标有 立方抗压强度 fcu.k、轴心抗压强度 fck、轴心抗拉强度 ftk fcu.k、 f1、混凝土的立方体抗压强度标准值（ fcu.k ）与强度等级 混凝土的立方体抗压强度标准值（以边长为 150mm 的立方体在 20 以边长为 150mm 的立方体在203?C 的温度和相对湿度 在 90%以上的潮湿空气中养护 28 天，依照标准试验方 90%以上的潮湿空气中养护 28 天，依照标准试验方 法
