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1、建筑结构基础与识图,2009年10月,机械工业出版社,目 录,第2章 建筑结构材料,2-1 结构材料的性质,钢筋的种类, 2-2 钢筋,常见钢筋外形,1.按加工方法分： 热轧钢筋、热处理钢筋、中高强钢丝、钢绞线、冷加工钢筋 2.按使用用途分：普通钢筋、预应力钢筋 3.按化学成分分：低碳钢钢筋、普通低合金钢钢筋 4.按力学性能分：有明显屈服点钢筋（“软钢”）、无明显屈服点钢筋（“硬钢”） 5.按钢筋表明形状分：光面钢筋、变形钢筋,钢筋的分类,二、钢筋的应力-应变关系 有明显屈服点的钢筋,a为比例极限 s =Ese,a为弹性极限,de为强化段,b为屈服上限,c为屈服下限，即屈服强度 fy,cd为屈
2、服台阶,e为极限抗拉强度 fu,重要指标 屈服强度：是钢筋强度的设计依据，钢筋屈服后将产生很大的塑性变形，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，取屈服下限作为屈服强度。 延 伸 率：钢筋拉断时的应变，是反映钢筋塑性性能的指标。延伸率大破坏有足够预兆。,屈 强 比反映钢筋的强度储备，fy/fu=0.60.7。,无明显屈服点的钢筋,a点：比例极限，约为0.65fu a点前：应力-应变关系为线弹性 a点后：应力-应变关系为非线性，有一定塑性变形，且没有明显的屈服点 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s0.2 =0.85 fu,钢筋
3、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：,见书中表2-2,见表2-3,钢筋的常用直径,d=6mm,8mm,10mm,12mm,14mm,16mm,18mm,20mm,22mm,25mm,28mm,32mm,等于标准值除以分项系数。,钢筋的弹性模量（N/mm2）,表2-1,表2-2,预应力钢筋强度的标准值和设计值（N/mm2) 表2-3,钢筋的冷加工,对有明显屈服点的钢筋进行机械冷加工，可以使钢材内部组织
4、结构发生变化，从而提高钢材的强度，具体方法有冷拉、冷拔、冷轧等。,所谓冷拉是指利用有明显屈服点的热轧钢筋“屈服强度/极限抗拉强度”比值（称屈强比）低的特性，在常温条件下把钢筋应力拉到超过其原有的屈服点，然后完全放松，若钢筋再次受拉，则能获得较高屈服强度的一种加工方法。,2-3 混凝土,混凝土的强度,定义：,强度等级：C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50C80共14级,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。,如C20中C混凝土;20立方体抗压强度的标准值为20N/mm2,砼强度等级,1.立方体抗
5、压强度,定义：,换算：,轴心抗压强度是指按照标准方法制作养护的截面为150mm150mm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。,2.轴心抗压强度,（棱柱体抗压强度）,抗压强度随试件高度增大而降低,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,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 1/18-1/9 。,混凝土的材料分项系数c取1.4,轴心抗拉强度设计值,混凝土强度设计值,轴心抗压强度设计值,表2-5 混凝土强度标准值和设计值/Nmm-2,受压混凝土一次短期加荷的应力应变曲线,割线,切线,变形模量,切线
6、模量,混凝土的弹性模量,混凝土的弹性模量测定,标准尺寸150mm150mm300mm的棱柱体试件，先加载至c=0.5fc，然后卸载至零，再重复加载、卸载510次。 由于混凝土不是弹性材料，每次卸载至应力为零时，存在残余变形，随着加载次数增加，应力应变曲线渐趋稳定并基本上趋于直线。该直线的斜率即定为混凝土的弹性模量。,表2-6 混凝土的弹性模量(104/Nmm-2),混凝土的强度等级,收缩原因 ：水分蒸发,影响收缩的因素：配合比、养护、体表比等,对构件影响：,1)构件产生裂缝； 2)引起预应力损失,砼的收缩,砼在空气中硬化体积减小的现象,在某一不变荷载的长期作用下，其 应变随时间而增长的现象,砼
7、的徐变,原因：,a.水泥石由结晶体和凝胶体组成，在外力长期持续作用下，凝胶体具有粘性流动的特性，产生持续变形； b.混凝土内部的微裂缝在外力的作用下不断扩展，导致应变的增加。,减小徐变的措施：加强养护、减小水泥用量及水灰比、增加混凝土的密实度等,2-4 钢筋与混凝土的粘结,粘结机理,a.钢筋和砼之间的胶结力 b.砼收缩和钢筋之间的摩擦力 c.钢筋表面凸凹不平或弯钩和砼之间的机械咬合力,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,构造措施：,钢筋的搭接长度、锚固长度、保护层厚度、钢筋净距、受力光圆钢筋弯钩等。,钢筋与混凝土的粘结强度 通常采
8、用拔出试 验来测定。 设拔出力为F，则以粘结 破坏 (钢筋拔出或混凝土 劈裂)时钢筋与混凝 土截 面上的最大平均粘结应力 作为粘结强度。,dl,F,b,p,t,钢筋拔出试验,锚固长度,普通钢筋：,预应力钢筋：,la 受拉钢筋的锚固长度； fy ,fpy 普通钢筋、预应力钢筋的抗拉强度设计值；, 混凝土轴心抗拉强度设计值； d 钢筋的公称直径；, 钢筋的外形系数，按照表2-7采用。,式中：,因钢筋的供货的条件的限制，钢筋常需要连接，钢筋的连接可分为几类：绑扎搭接和焊接或机械连接。钢筋搭接的原则是：接头应设置在受力较小处，同一根钢筋上应尽量少设接头，机械连接接头能产生较牢固的连接力，所以应优先采用机械连接。,搭接长度,受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度ll按下式计算：, 受拉钢筋搭接长度修正系数，它与同一连接区 段内搭接钢筋的截面面积有关，取值见表2-8； la 受拉钢筋的锚固长度。,式中：,本章小结,一、知识点 1.钢筋的种类、力学性能和变形性能； 2.混凝土的分类、力学性能和变形性能； 3.钢筋和混凝土共同工作的基础； 4.保证钢筋和混凝土粘结的构造措施等。 二、重点内容 1.混凝土强度等级的划分及混凝土立方抗压强度、轴心抗压强度和抗拉强度等的确定方法； 2.钢筋的力学性能和变形性能； 3.理解钢筋和混凝土粘结的机理；,The End,
