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1、建 筑 结 构,2 混凝土结构材料及其力学性能,钢筋,2.1,混凝土,2.2,2.3,混凝土结构的耐久性,2.4,钢筋与混凝土之间的粘结,2.1 钢筋,1、热轧钢筋：热轧钢筋是在高温状态下轧制成型的。,热轧光面钢筋（HPB） 热轧带肋钢筋（HRB） 细晶粒热轧带肋钢筋（HRBF）,2、余热处理钢筋：余热处理钢筋是钢筋热轧后穿水冷却，利用芯部余热自身完成回火处理而成的带肋钢筋 。,图1 月牙纹钢筋,2.1 钢筋,3、中强度预应力钢丝：钢丝经冷加工或冷加工后热处理制成。 4、预应力螺纹钢筋：表面为螺旋纹。 5、消除应力钢丝：由高碳镇静钢轧制成光面盘条钢筋，经冷拔和回火处理消除残余应力后制成。 6、
2、钢绞线：多股消除应力钢丝围绕一根直径较粗的钢丝用绞盘绞接而成。,2.1 钢筋,建筑结构中所用的钢筋，按其应力应变曲线特性的不同分为两类：一类是有明显屈服点的钢筋，另一类是无明显屈服点的钢筋。 有明显屈服点的钢筋习惯上称为软钢，包括热轧钢筋和冷拉钢筋。 无明显屈服点的钢筋习惯上称为硬钢，包括热处理钢筋、冷轧带肋钢筋、钢丝及钢绞线。,2.1 钢筋,a,b,c,d,e,1、有明显屈服点的钢筋 对有明显流幅的钢筋，把屈服点所对应的强度作为设计强度的依据。,两个强度指标： 屈服强度 极限抗拉强度,2.1 钢筋,0.85b,b,0.2%,2、无明显屈服点的钢筋 对无明显流幅的钢筋，把残余应变为0.2%时所
3、对应的应力作为条件屈服强度。,一个强度指标： 极限抗拉强度,2.1 钢筋的性能及要求,伸长率是钢筋拉断后的伸长值与原长的比率，即,100%,伸长率( %)； l1试件拉伸前的标距长度，一般短试件 l1 5d，长试件l1 10d，d为试件的直径； l2试件拉断后的标距长度。,1、伸长率,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。,2.1 钢筋的性能及要求,2、冷弯性能,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时钢筋不发生裂纹、鳞落或断裂，就表示合格。,表1-1 各种钢筋冷弯试验要求,钢筋的冷弯,2.1 钢
4、筋,1、材料强度标准值：进行正常使用极限状态设计时使用 2、材料强度设计值：进行承载能力极限状态设计时使用,2.1 钢筋,3、弹性模量 钢筋弹性阶段的应力与应变的比值称为钢筋的弹性模量，用符号Es表示。,2.1 钢筋,2.1 钢筋,对于混凝土结构的钢筋，混凝土结构设计规范（GB 500102010）规定如下： （1）纵向受力普通钢筋宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500钢筋，也可采用HPB300、HRB335、HRBF335、RRB400钢筋。 （2）梁、柱纵向受力普通钢筋应采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500钢筋。 （3）箍筋宜采用HRB4
5、00、HRBF400、HPB300、HRB500、HRBF500钢筋，也可采用HRB335、HRBF335钢筋。 （4）预应力筋宜采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋。,2.2 混凝土,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0.150.25N/mm2/s，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
6、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。C50以上为高强混凝土。,2.2 混凝土,实际工程中，一般的受压构件不是立方体而是棱柱体，即构件的高度要比截面的尺寸大。一般用h/b=34的棱柱体抗压强度来代表混凝土单向均匀受压时的抗压强度。轴心抗压强度采用棱柱体试件测定，用符号fc表示，它比较接近实际构件中混凝土的受压情况，我国通常取150mm150mm450mm的棱柱体试件，也常用100100300试件。 对于同一混凝土，棱柱体抗压强度小于立方体抗压强度。棱柱体抗压强度和立方体抗压强度的换算关系为
7、：,混凝土的轴心抗压设计强度：fc=fck/c,2.2 混凝土,混凝土轴心抗拉强度ft是采用100mm100mm500mm的棱柱体，两端设有螺纹钢筋(如图)，在实验机上受拉来测定的。当试件拉裂时测得的平均拉应力即为混凝土的轴心抗拉强度。实验表明，混凝土的抗拉强度比抗压强度低得多，混凝土轴心抗拉强度只是混凝土立方体抗压强度的1/191/9倍,而且随混凝土强度等级的提高而减小。通过实验，新规范按下式计算：,2.2 混凝土,图2-4 混凝土棱柱体试件在受压时的应力,2.2 混凝土,上升段Oc。上升段Oc大致可分为以下三段： 曲线Oa段（c0.3fc）。此时混凝土受到的压应力较小，基本处于弹性阶段，应
8、力-应变关系呈直线，卸载后应变可恢复到零。 曲线ab段（0.3fcc0.8fc）。随着混凝土受到的压应力继续增大，应变增加的速度比应力快，混凝土呈现塑性性质，应力-应变关系偏离直线；此阶段混凝土内部的微裂缝开始延伸、扩展。 下降段ce。当压应力达到c点峰值应力后，曲线开始下降，试件的承载力逐渐降低，应变继续增大，并在d点出现拐点，d点相应的应变称为混凝土的极限压应变cu（一般为0.003 3）。cu值越大，说明混凝土的塑性变形能力越强，即材料的延性越好，抗震性能越好。,2.2 混凝土,混凝土的应力与其弹性应变之比称为混凝土的弹性模量，用符号Ec表示。根据大量试验统计结果，混凝土结构设计规范（G
9、B 500102010）采用经验公式计算混凝土的弹性模量，即,混凝土的弹性模量,2.2 混凝土,混凝土的应力与其弹塑性总应变之比称为混凝土的变形模量，用符号Ec表示。该值小于混凝土的弹性模量Ec。混凝土的变形模量Ec与弹性模量Ec的关系为,混凝土的变形模量,2.2 混凝土,2.2 混凝土,2.2 混凝土,混凝土随温度的升降会产生胀缩，这种现象称为温度变形。混凝土的温度线膨胀系数c为（1.01.5）10-5/，混凝土结构设计规范（GB 500102010）取为1.010-5/，它与钢筋的线膨胀系数1.210-5/相近。因此，当温度发生变化时，在混凝土和钢筋之间引起的内应力很小，不会影响到钢筋与混
10、凝土之间的黏结。但对结构构件来说，当温度应力过大时，则可能造成混凝土结构出现裂缝。,2.2 混凝土,fck 混凝土轴心抗压强度标准值 ftk 混凝土轴心抗拉强度标准值,2.2 混凝土,fc 混凝土轴心抗压强度设计值 ft 混凝土轴心抗拉强度设计值,2.2 混凝土,表：混凝土弹性模量（104N/mm2）,2.3 混凝土结构的耐久性,混凝土的耐久性，与其抗渗、抗冻、抗冲刷、抗碳化和抗腐蚀等性能有密切关系。为了保证混凝土的耐久性，根据建筑物所处环境条件的类别，满足不同的控制要求。环境条件划分为五个类别:,2.4 钢筋与混凝土之间的粘结,2.4 钢筋与混凝土之间的粘结,1.钢筋的锚固长度 钢筋的锚固是
11、指通过混凝土中钢筋埋置段将钢筋所受的力传给混凝土，使钢筋锚固于混凝土而不滑出。 为了保证钢筋在混凝土中锚固可靠，设计时应该使钢筋在混凝土中有足够的锚固长度。混凝土结构中纵向受拉钢筋的基本锚固长度为：,受拉钢筋的基本锚固长度；,普通钢筋、预应力筋的抗拉强度设计值；,混凝土轴心抗拉强度设计值，当混凝土强度等级高于C60时，按C60取值；,锚固钢筋的直径；,锚固钢筋的外形系数，按表取用。,2.4 钢筋与混凝土之间的粘结,受拉钢筋的锚固长度应根据具体锚固条件按下式计算，且不应小于200mm：,受拉钢筋的锚固长度；,锚固长度修正系数。,表 钢筋的外形系数,2.4 钢筋与混凝土之间的粘结,钢筋弯钩和机械锚
12、固的形式和技术要求,钢筋弯钩和机械锚固的形式和技术要求应符合下图规定。,2.4 钢筋与混凝土之间的粘结,钢筋的接头可分为三种：绑扎搭接、机械连接或焊接。接头宜设在受力较小处，同一根钢筋上宜少设接头。,绑扎搭接,纵向受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度，应根据位于同一连接区段内的钢筋搭接接头面积百分率按下式计算，且不应小于300mm。,式中 ll 受拉钢筋的搭接长度； la 受拉钢筋的锚固长度，按前面公式计算； 纵向受拉钢筋搭接长度修正系数，按下表规定取用。,2.4 钢筋与混凝土之间的粘结,纵向钢筋搭接长度修正系数,2.4 钢筋与混凝土之间的粘结,机械连接是指通过连接件用机械的方法把钢筋连接在一起。 纵向受力钢筋的机械连接接头应相互错开，钢筋机械连接区段的长度为35d，d为连接钢筋的较小直径。 位于同一连接区段内的纵向受拉钢筋接头面积百分率均不应大于50%，受压钢筋可不受限制。 连接件的保护层厚度不应小于纵向受力钢筋最小保护层厚度，连接件的横向净间距不应小于25mm。,机械连接,2.4 钢筋与混凝土之间的粘结,焊接连接,纵向受力钢筋的焊接接头应相互错开，钢筋焊接接头连接区段的长度为35d且不小于500mm，d为连接钢筋的较小直径。 位于同一连接区段内的纵向受拉钢筋接头面积百分率均不应大于50%，受压钢筋可不受限制。,THANK YOU,
