《建筑结构与识图 教学课件 ppt 作者 刘英明 主编 第二章 混凝土基本构件2 1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《建筑结构与识图 教学课件 ppt 作者 刘英明 主编 第二章 混凝土基本构件2 1（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一节 混凝土结构材料,第二章 混凝土基本构件,一、建筑钢材 （一）建筑钢材的品种 建筑钢材是指建筑工程中所使用的各种钢材。按所含的化学成份建筑钢材可分为碳素结构钢及普通低合金钢两种，其中碳素结构钢又分为低碳钢（普通碳素钢）、中碳钢和高碳钢，这种钢材随含碳量的增加，其强度提高，但塑性降低；在低碳钢中加入硅、锰、钒、钛、铌、铬等少量合金元素，成为普通低合金钢，普通低合金钢的性能较碳素结构钢有显著的改善。按钢材的用途又可分为钢筋混凝土结构用的钢筋及钢结构用的型钢和钢板两大类。,1.钢筋 按照生产加工工艺和力学性能的不同，用于建筑工程中的钢筋有热轧钢筋、冷拉钢筋。 热处理钢筋以及钢丝、钢绞线等。其中
2、热轧钢筋和冷拉钢筋属于塑性较好的钢筋，钢丝、钢绞线等属于无明显屈服点的钢筋。 热轧钢筋又分为HPB235、HRB335、HRB400及RRB400等四个级别，并分别用符号A、B、C、CR表示。,钢筋按其外形特征，可分为光面钢筋和带肋钢筋两类。HPB235级钢筋是光面钢筋，其余热轧钢筋及热处理钢筋都是带月牙纹和螺纹的带肋钢筋，如图2-1所示。热轧钢筋的公称直径见表2-1。,2.型钢和钢板 钢结构构件一般直接选用型钢，当构件尺寸很大或型钢不合适时则用钢板制作。 型钢有等边角钢和不等边的角钢、槽钢、工字钢等；钢板有厚度大于4mm厚的厚板和0.354mm厚的薄板之分。,根据规范规定，用于钢结构的钢材牌
3、号为碳素结构钢中的Q235钢和低合金结构钢中的Q345钢（16Mn）、Q390钢（15MnV）和Q420钢（15MnV）四种，其屈服点在钢材厚度小于或等于16mm时分别为235、345、390和420Nmm2。 （二）钢筋的选用 用于混凝土结构的钢筋，应具有较高的强度、良好的塑性和焊接性以及与混凝土有足够的粘结力，特别是用于预应力混凝土结构的预应力钢筋应具有很高的强度。,普通钢筋宜采用HRB400级和HRB335级钢筋，也可采用HPB235级和RRB400级钢筋；预应力钢筋应优先采用钢绞线和钢丝，也可采用热处理钢筋。其中HPB235级钢筋因其强度低且锚固性能差，一般用于板和墙的受力筋、梁和柱中
4、的箍筋以及构造钢筋；HRB335和HRB400级钢筋的强度高、延性和锚固性能好，工程中主要用作结构构件的受力筋；RRB400级钢筋是高强度的低合金钢，但疲劳性能、冷弯性能以及可焊性均较差，其应用受到一定限制。,（三）钢筋的设计参数 对于钢筋，按同一标准不同时生产的各批钢筋，以及同一炉钢轧制的钢筋，其强度是有差异。因此，在结构设计中采用正常情况下可能出现的最小材料强度值作为基本代表值，该值称为材料强度标准值，该值应具有不小于95的保证率。普通钢筋的强度标准值见表2-2。,二、混凝土 （一）混凝土的强度 混凝土是混凝土结构中的主要受力材料之一，对混凝土结构的性能有重大影响。在工程中常用的混凝土强度
5、有立方抗压强度、轴心抗压强度、轴心抗拉强度等。其中立方抗压强度是衡量混凝土强度大小的基本指标。,1.混凝土的立方抗压强度 混凝土规范规定，用边长为150mm的标准立方体试件，在标准养护条件下（温度203，相对湿度不小于90）养护28d后，按照标准试验方法（试件的承压面不涂润滑剂，全截面受压，加荷速度约每秒 0.150.3Nmm2）测得的具有95保证率的抗压强度，作为混凝土的立方抗压强度标准值，用符号fcu,k表示。 根据立方体抗压强度标准值fcu,k的大小，混凝土强度等级分C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80共14级。,
6、2.混凝土的轴心抗压强度 轴心抗压强度是构件承载力计算的强度指标。我国采用 150mm150mm300mm棱柱体试件测得的强度作为混凝土的轴心抗压强度。 混凝土规范中混凝土的轴心抗压强度标准值按下式计算： 式中c1轴心抗压强度与立方抗压强度之比，对C50及以下取0.76，对C80取0.82，中间值按直线规律变化； c2C40以上混凝土考虑脆性的折减系数，对C40 取1.0，对C80取0.87，中间值按直线规律变化。,3.轴心抗拉强 混凝性能土的抗拉很差，抗拉强度标准值ftk大致是轴心抗压强度标准值的1/101/20且强度越高差别越大。ft,k可用下式表达： 式中 变异系数，由统计调查结果得出。
7、 按式（2-2）得出的结果见表2-3中的ft,k值。,（二）混凝土的变形 1.混凝土的徐变 混凝土在长期不变荷载作用下，应变随时间继续增长，这种现象称为混凝土的徐变。 徐变在开始时发展较快，尔后逐渐减慢，当施加的初始应力较小时（c0.5fc时），徐变经24年的时间后趋于稳定，但相当部分的徐变变形在卸荷后是不可恢复的。混凝土的徐变将增大混凝土构件的变形，在预应力混凝土构件中还会引起预应力损失等。,混凝土的徐变除与构件截面的应力大小和时间长短有关外，还与混凝土所处环境条件和混凝土的组成有关。改善养护条件越好，周围环境的湿度越大，徐变越小；构件加载前混凝土的强度越高，徐变越小；水泥用量越小，徐变越小
8、；混凝土越密实，徐变越小；集料含量越大，集料刚度越大，徐变越小。 2.混凝土的收缩 混凝土在空气中结硬时体积变小的现象称为收缩。收缩变形可延续2年以上，但主要发生在初期：2周可完成全部收缩量的25，1个月约完成50。,当构件受到约束时，混凝土的收缩就会使构件中产生收缩应力，收缩应力过大，就会使构件产生裂缝，以致影响结构的正常使用；在预应力混凝土构件中混凝土收缩将引起钢筋预应力值损失。 混凝土的收缩主要与下列因素有关：水泥用量愈多，水灰比愈大，收缩愈大；强度等级越高的水泥制成的混凝土收缩越大；集料的弹性模量大，收缩小；在结硬过程中，周围温度、湿度大，收缩小；混凝土越密实，收缩越小；使用环境温度、
9、湿度大，收缩小。,3.混凝土的选用原则 混凝土规范规定，钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C15；当采用HRB335级钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C20；当采用HRB400和RRB400级钢筋以及承受重复荷载的构件，混凝土强度等级不得低于C20。预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C30；当采用预应力钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C40。 目前，混凝土构件设计时可按下列范围选用混凝土强度等级：受弯构件C20C30，受压构件C30C40，预应力构件C30C50，高层建筑底层柱C50或以上。,三、钢筋与混凝土共同作用 （一）钢筋与混凝土共同工作的原因 钢筋
10、和混凝土是两种物理力学性质不同的材料，在钢筋混凝土结构中之所以能够共同工作，主要有以下三方面原因： 1.钢筋表面与混凝土之间存在粘结作用，它是钢筋与混凝土共同工作的基础。 2.钢筋和混凝土的温度线膨胀系数几乎相同（钢筋为1.2105/，混凝土为1.01051.5105/），在温度变化时，二者的变形基本相等，不致破坏混凝土结构的整体性。 3.钢筋被混凝土包裹着，从而使钢筋不会因大气的侵蚀而生锈变质。,（二）保证钢筋与混凝土之间粘结力的措施 1.足够的锚固长度 钢筋混凝土构件中，受力钢筋若要发挥其在某个截面的强度，则必须从该截面向前延伸一定长度，以借助在该长度上钢筋与混凝土的粘结力把钢筋锚固在混凝
11、土中，这一长度称为锚固长度。钢筋的锚固长度与钢筋强度、混凝土标号及钢筋外形有关。 （1）受拉锚固长度la 规范规定，当计算中充分利用钢筋的抗拉强度时，其锚固长度不应小于受拉钢筋的锚固长度la。,受拉钢筋的锚固长度la按下式计算： 式中 fy锚固钢筋的抗拉强度设计值； ft锚固区混凝土轴心抗拉强度设计值，按表2-2采用。当混凝土强度等级高 于C40时，按C40取值； d锚固钢筋的公称直径； 锚固钢筋的外形系数，按表2-4采用。,按公式（2-3）计算的锚固长度应按下列规定进行修正，但经修正后的锚固长度不应小于计算值的0.7倍，且不应小于250mm： 1）带肋钢筋当直径大于 25mm时，钢筋的外形系
12、数应再乘以1.1，在锚固区的混凝土保护层厚度大于钢筋直径的3倍且配有箍筋时乘以系数0.8； 2）环氧树脂涂层带肋钢筋的外形系数应乘以修正系数1.25；,3）当钢筋在混凝土施工中易受扰动（如滑模施工）时乘以系数1.1； 4）除构造需要的锚固长度外，当纵向受力钢筋的实际配筋面积大于其设计计算面积时，如有充分依据和可靠措施，其锚固长度可乘以设计计算面积与实际配筋面积的比值（有抗震设防要求及直接承受动力荷载的构件除外）。 带肋钢筋末端采用机械锚固措施时（如图2-2所示），包括附加锚固端头在内的锚固长度可取为按式（2-3）计算的锚固长度的0.7倍。,（2）受压锚固长度 当计算中充分利用钢筋的抗压强度时，
13、其锚固长度不应小于按式（2-3）计算的锚固长度的0.7倍。 2.一定的搭接长度 （1）连接形式 在施工中，钢筋连接是常见的，其形式主要有绑扎搭接连接、焊接连接和机械连接等三种形式。,（2）绑扎搭接接头 同一构件中相邻钢筋的搭接接头宜相互错开，不在同一连接区段内的绑扎搭接钢筋接头中心间距不应小于1.3倍的搭接长度，即绑扎搭接钢筋端部间距不应小于0.3搭接长度，如图2-3所示。位于同一连接范围内的受拉钢筋接头百分率不超过25，受压钢筋则不宜超过50。,纵向受拉钢筋绑扎搭接长度ll与搭接接头面积百分率有关：当同一连接区段内的搭接接头面积不大于25及为50或100时，ll分别为1.2 la、1.4 la和1.6 la，但均不小于300mm。 受压钢筋采用搭接连接时，其搭接接头百分率不宜超过50，其搭接长度不宜小于0.7ll，且不小于200mm。 （3）混凝土应有足够的厚度 钢筋周围的混凝土应有足够厚度（包括混凝土保护层厚度和钢筋间的净距），以保证粘结力的传递；同时为了减小使用时的裂缝宽度，在同样钢筋截面面积的前提下，应选择直径较小的钢筋以及带肋钢筋。,（4）钢筋末端应做弯钩 光面钢筋的粘结性能较差，绑扎骨架中的光面钢筋的末端均应做180弯钩，其基本尺寸如图2-4所示。 （5）配置箍筋 在锚固区或受力钢筋搭接长度范围内应配置箍筋以改善钢筋与混凝土的粘结性能。,
