建筑結(jié)構(gòu)模塊2

1、 2 2 混凝土結(jié)構(gòu)材料及其力學(xué)性能混凝土結(jié)構(gòu)材料及其力學(xué)性能 鋼筋 2.1 混凝土 2.2 2.3 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性 2.4 鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)2.1 2.1 鋼筋鋼筋 2.1.12.1.1鋼筋的種類(lèi)及規(guī)格1、熱軋鋼筋：熱軋鋼筋是在高溫狀態(tài)下軋制成型的。 HPB235HRB335HRB400高強(qiáng)鋼絲(Mpa)0熱軋光面鋼筋（HPB）熱軋帶肋鋼筋（HRB）細(xì)晶粒熱軋帶肋鋼筋（HRBF）2、余熱處理鋼筋：余熱處理鋼筋是鋼筋熱軋后穿水冷卻，利用芯部余熱自身完成回火處理而成的帶肋鋼筋 。圖1 月牙紋鋼筋2.1 2.1 鋼筋鋼筋 2.1.12.1.1鋼筋的種類(lèi)及規(guī)格3、中強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絲：鋼絲經(jīng)冷

2、加工或冷加工后熱處理制成。4、預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋：表面為螺旋紋。5、消除應(yīng)力鋼絲：由高碳鎮(zhèn)靜鋼軋制成光面盤(pán)條鋼筋，經(jīng)冷拔和回火處理消除殘余應(yīng)力后制成。6、鋼絞線：多股消除應(yīng)力鋼絲圍繞一根直徑較粗的鋼絲用絞盤(pán)絞接而成。2.1 2.1 鋼筋鋼筋 2.1.12.1.1鋼筋的種類(lèi)及規(guī)格 建筑結(jié)構(gòu)中所用的鋼筋，按其應(yīng)力應(yīng)變曲線特性的不同分為兩類(lèi)：一類(lèi)是有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋，另一類(lèi)是無(wú)明顯屈服點(diǎn)的鋼筋。 有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋習(xí)慣上稱(chēng)為軟鋼，包括熱軋鋼筋和冷拉鋼筋。 無(wú)明顯屈服點(diǎn)的鋼筋習(xí)慣上稱(chēng)為硬鋼，包括熱處理鋼筋、冷軋帶肋鋼筋、鋼絲及鋼絞線。2.1 2.1 鋼筋鋼筋 2.1.22.1.2鋼筋的受力特點(diǎn)(Mpa)a

3、bcde比例極限屈服強(qiáng)度極限強(qiáng)度流幅1、有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋 對(duì)有明顯流幅的鋼筋，把屈服點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的依據(jù)。強(qiáng)度強(qiáng)度1.兩個(gè)強(qiáng)度指標(biāo)：屈服強(qiáng)度極限抗拉強(qiáng)度2.1 2.1 鋼筋鋼筋 2.1.22.1.2鋼筋的受力特點(diǎn)(Mpa)0.85b b 0.2%2、無(wú)明顯屈服點(diǎn)的鋼筋 對(duì)無(wú)明顯流幅的鋼筋，把殘余應(yīng)變?yōu)?.2%時(shí)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力作為條件屈服強(qiáng)度。強(qiáng)度強(qiáng)度1.一個(gè)強(qiáng)度指標(biāo)：極限抗拉強(qiáng)度2.1 2.1 鋼筋的性能及要求鋼筋的性能及要求塑性塑性變形變形2. 2.1.22.1.2鋼筋的受力特點(diǎn)伸長(zhǎng)率是鋼筋拉斷后的伸長(zhǎng)值與原長(zhǎng)的比率，即211lll100% 伸長(zhǎng)率( %)； l1試件拉伸前的標(biāo)距

4、長(zhǎng)度，一般短試件 l1 5d，長(zhǎng)試件l1 10d，d為試件的直徑； l2試件拉斷后的標(biāo)距長(zhǎng)度。1、伸長(zhǎng)率 伸長(zhǎng)率越大的鋼筋塑性越好，即拉伸前有足夠的伸長(zhǎng)，使構(gòu)件的破壞有預(yù)兆；反之構(gòu)件的破壞具有突發(fā)性而呈現(xiàn)脆性。 2.1 2.1 鋼筋的性能及要求鋼筋的性能及要求塑性塑性變形變形2. 2.1.22.1.2鋼筋的受力特點(diǎn)2、冷彎性能 將直徑為d的鋼筋繞某一規(guī)定直徑為D的鋼輥進(jìn)行彎曲，在達(dá)到規(guī)定的冷彎角度時(shí)鋼筋不發(fā)生裂紋、鱗落或斷裂，就表示合格。表1-1 各種鋼筋冷彎試驗(yàn)要求鋼筋種類(lèi)HPB235HRB335HRB400冷彎要求冷彎角度180018001800鋼筋的冷彎2.1 2.1 鋼筋鋼筋 2.1.

5、32.1.3鋼筋的設(shè)計(jì)指標(biāo)牌號(hào)符號(hào)公稱(chēng)直徑d(mm)屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fyk(N/mm2)極限強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fstk(N/mm2)抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy(N270/mm2)抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy(N/mm2)HPB300A622300420270270HRB335HRBF335BBF650335455300300HRB400HRBF400RRB400CCFCR650400540360360HRB500HRBF500DDF6505006304354351、材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)使用2、材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)使用2.1 2.1 鋼筋鋼筋 2.1.32.1.3鋼筋的設(shè)計(jì)指標(biāo)3

6、、彈性模量 鋼筋彈性階段的應(yīng)力與應(yīng)變的比值稱(chēng)為鋼筋的彈性模量，用符號(hào)Es表示。牌號(hào)或種類(lèi)彈性模量ESHPB300鋼筋2.10HRB335、HRB400、HRB500鋼筋HRBF335、 HRBF400、 HRBF500鋼筋RRB400鋼筋預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋、中強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼筋2.00消除應(yīng)力鋼絲2.05鋼絞線1.952.1 2.1 鋼筋鋼筋 2.1.42.1.4混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋性能的要求（1）有較高的強(qiáng)度和適宜的屈強(qiáng)比。（3）具有較好的焊接性能。（2）有較好的塑性。（4）與混凝土之間有良好的黏結(jié)力。2.1 2.1 鋼筋鋼筋 2.1.52.1.5鋼筋的選用 對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（G

7、B 500102010）規(guī)定如下： （1）縱向受力普通鋼筋宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500鋼筋，也可采用HPB300、HRB335、HRBF335、RRB400鋼筋。 （2）梁、柱縱向受力普通鋼筋應(yīng)采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500鋼筋。 （3）箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HPB300、HRB500、HRBF500鋼筋，也可采用HRB335、HRBF335鋼筋。 （4）預(yù)應(yīng)力筋宜采用預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線和預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋。2.2 2.2 混凝土混凝土 2.2.12.2.1混凝土的強(qiáng)度混凝土立方體抗壓強(qiáng)度（混凝土立方體抗壓強(qiáng)度（

8、fcufcu）及強(qiáng)度等級(jí)）及強(qiáng)度等級(jí)1. 混凝土結(jié)構(gòu)中，主要是利用它的抗壓強(qiáng)度。因此抗壓強(qiáng)度是混凝土力學(xué)性能中最主要和最基本的指標(biāo)?；炷恋膹?qiáng)度等級(jí)是用抗壓強(qiáng)度來(lái)劃分的 混凝土強(qiáng)度等級(jí)：邊長(zhǎng)150mm立方體標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件下（203，90%濕度）養(yǎng)護(hù)28天，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（加載速度0.150.25N/mm2/s，兩端不涂潤(rùn)滑劑）測(cè)得的具有95%保證率的立方體抗壓強(qiáng)度，用符號(hào)C表示，C30表示fcu,k=30N/mm2 ， fcu,k混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，注意： fcu與fcu,k的區(qū)別在于是否具有95%的保證率。 根據(jù)規(guī)范強(qiáng)度范圍，從C15C80共劃分為14個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，級(jí)差為5N/mm2。C5

9、0以上為高強(qiáng)混凝土。2.2 2.2 混凝土混凝土混凝土軸心抗壓強(qiáng)度混凝土軸心抗壓強(qiáng)度2. 實(shí)際工程中，一般的受壓構(gòu)件不是立方體而是棱柱體，即構(gòu)件的高度要比截面的尺寸大。一般用h/b=34的棱柱體抗壓強(qiáng)度來(lái)代表混凝土單向均勻受壓時(shí)的抗壓強(qiáng)度。軸心抗壓強(qiáng)度采用棱柱體試件測(cè)定，用符號(hào)fc表示，它比較接近實(shí)際構(gòu)件中混凝土的受壓情況，我國(guó)通常取150mm150mm450mm的棱柱體試件，也常用100100300試件。對(duì)于同一混凝土，棱柱體抗壓強(qiáng)度小于立方體抗壓強(qiáng)度。棱柱體抗壓強(qiáng)度和立方體抗壓強(qiáng)度的換算關(guān)系為： k ,cu2C1Cckf88. 0f混凝土的軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度：fc=fck/c2.2 2.2

10、混凝土混凝土混凝土軸心抗拉強(qiáng)度混凝土軸心抗拉強(qiáng)度3. 混凝土軸心抗拉強(qiáng)度f(wàn)t是采用100mm100mm500mm的棱柱體，兩端設(shè)有螺紋鋼筋(如圖)，在實(shí)驗(yàn)機(jī)上受拉來(lái)測(cè)定的。當(dāng)試件拉裂時(shí)測(cè)得的平均拉應(yīng)力即為混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)表明，混凝土的抗拉強(qiáng)度比抗壓強(qiáng)度低得多，混凝土軸心抗拉強(qiáng)度只是混凝土立方體抗壓強(qiáng)度的1/191/9倍,而且隨混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提高而減小。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，新規(guī)范按下式計(jì)算： 500 150 15010016軸心受拉試驗(yàn)245.055.0,)645.11(395.088.0ckcutkffctktff/2.2 2.2 混凝土混凝土 2.2.22.2.2混凝土的變形混凝土在一次短

11、期荷載作用下的變形混凝土在一次短期荷載作用下的變形1. 混凝土在單向短期加荷作用下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線是其最基本的力學(xué)性能，曲線的特征是研究鋼筋混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度、變形、延性（承受變形的能力）和進(jìn)行受力全過(guò)程分析的依據(jù)。圖2-4 混凝土棱柱體試件在受壓時(shí)的應(yīng)力2.2 2.2 混凝土混凝土 上升段Oc。上升段Oc大致可分為以下三段： 曲線Oa段（c0.3fc）。此時(shí)混凝土受到的壓應(yīng)力較小，基本處于彈性階段，應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系呈直線，卸載后應(yīng)變可恢復(fù)到零。 曲線ab段（0.3fcc0.8fc）。隨著混凝土受到的壓應(yīng)力繼續(xù)增大，應(yīng)變?cè)黾拥乃俣缺葢?yīng)力快，混凝土呈現(xiàn)塑性性質(zhì)，應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系偏離直線；此階段混凝土內(nèi)

12、部的微裂縫開(kāi)始延伸、擴(kuò)展。 下降段ce。當(dāng)壓應(yīng)力達(dá)到c點(diǎn)峰值應(yīng)力后，曲線開(kāi)始下降，試件的承載力逐漸降低，應(yīng)變繼續(xù)增大，并在d點(diǎn)出現(xiàn)拐點(diǎn)，d點(diǎn)相應(yīng)的應(yīng)變稱(chēng)為混凝土的極限壓應(yīng)變cu（一般為0.003 3）。cu值越大，說(shuō)明混凝土的塑性變形能力越強(qiáng)，即材料的延性越好，抗震性能越好。 2.2.22.2.2混凝土的變形混凝土在一次短期荷載作用下的變形混凝土在一次短期荷載作用下的變形1.2.2 2.2 混凝土混凝土 混凝土的應(yīng)力與其彈性應(yīng)變之比稱(chēng)為混凝土的彈性模量，用符號(hào)Ec表示。根據(jù)大量試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 500102010）采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算混凝土的彈性模量，即 2.2.22.2.2

13、混凝土的變形混凝土的彈性模量、變形模量混凝土的彈性模量、變形模量2.kcu,5c7 .342 . 210fE 混凝土的彈性模量2.2 2.2 混凝土混凝土 混凝土的應(yīng)力與其彈塑性總應(yīng)變之比稱(chēng)為混凝土的變形模量，用符號(hào)Ec表示。該值小于混凝土的彈性模量Ec?；炷恋淖冃文Ａ縀c與彈性模量Ec的關(guān)系為ccvEE 2.2.22.2.2混凝土的變形混凝土的彈性模量、變形模量混凝土的彈性模量、變形模量2. 混凝土的變形模量2.2 2.2 混凝土混凝土混凝土在荷載長(zhǎng)期作用下的變形混凝土在荷載長(zhǎng)期作用下的變形徐變徐變3.(3)環(huán)境因素應(yīng)力條件是指混凝土初始加荷應(yīng)力和加載時(shí)混凝土的齡期，這是影響徐變的最主要因

14、素。（2）內(nèi)在因素（1）應(yīng)力條件 內(nèi)在因素是指混凝土的組成成分和配比。環(huán)境因素是指養(yǎng)護(hù)和使用時(shí)的溫度與濕度。 2.2.22.2.2混凝土的變形2.2 2.2 混凝土混凝土混凝土的收縮變形混凝土的收縮變形4.（1）內(nèi)在因素。水泥強(qiáng)度高、用量多、水灰比大，則收縮量大；骨料粒徑大、級(jí)配好、彈性模量大，則收縮量??；混凝土越密實(shí)，收縮量就越小。（2）環(huán)境影響。混凝土在養(yǎng)護(hù)和使用期間的環(huán)境濕度大，則收縮量??；采用高溫蒸汽養(yǎng)護(hù)時(shí)，收縮量減小。 2.2.22.2.2混凝土的變形2.2 2.2 混凝土混凝土混凝土的溫度變形混凝土的溫度變形5. 混凝土隨溫度的升降會(huì)產(chǎn)生脹縮，這種現(xiàn)象稱(chēng)為溫度變形?；炷恋臏囟染€膨

15、脹系數(shù)c為（1.01.5）10-5/，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 500102010）取為1.010-5/，它與鋼筋的線膨脹系數(shù)1.210-5/相近。因此，當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，在混凝土和鋼筋之間引起的內(nèi)應(yīng)力很小，不會(huì)影響到鋼筋與混凝土之間的黏結(jié)。但對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件來(lái)說(shuō)，當(dāng)溫度應(yīng)力過(guò)大時(shí)，則可能造成混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。 2.2.22.2.2混凝土的變形2.2 2.2 混凝土混凝土混凝土混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值1. 2.2.32.2.3混凝土的設(shè)計(jì)指標(biāo)fck 混凝土軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ftk 混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值2.2 2.2 混凝土混凝土混凝土混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值強(qiáng)度設(shè)計(jì)值2. 2.2.32.2.3混凝土

16、的設(shè)計(jì)指標(biāo)fc 混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ft 混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值2.2 2.2 混凝土混凝土混凝土混凝土彈性模量彈性模量EcEc3. 2.2.32.2.3混凝土的設(shè)計(jì)指標(biāo)混凝土強(qiáng)度等級(jí)混凝土強(qiáng)度等級(jí)C15C20C25C30C35C40C45EC2.202.552.803.003.153.253.35混凝土強(qiáng)度等級(jí)混凝土強(qiáng)度等級(jí)C50C55C60C65C70C75C80EC3.453.553.603.653.703.753.80表：混凝土彈性模量（104N/mm2）2.2.3 3 混凝土混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性結(jié)構(gòu)的耐久性 混凝土的耐久性，與其抗?jié)B、抗凍、抗沖刷、抗碳化和抗腐蝕等性能有密切關(guān)系。

17、為了保證混凝土的耐久性，根據(jù)建筑物所處環(huán)境條件的類(lèi)別，滿足不同的控制要求。環(huán)境條件劃分為五個(gè)類(lèi)別:環(huán)境類(lèi)別環(huán)境類(lèi)別條件條件一室內(nèi)干燥環(huán)境；無(wú)侵蝕性靜水浸沒(méi)環(huán)境二a室內(nèi)潮濕環(huán)境；非嚴(yán)寒和非寒冷地區(qū)的露天環(huán)境；非嚴(yán)寒和非寒冷地區(qū)與無(wú)侵蝕性的水或土壤直接接觸的環(huán)境；嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)的冰凍線以下與無(wú)侵蝕性的水或土壤直接接觸的環(huán)境二b干濕交替環(huán)境；水位頻繁變動(dòng)環(huán)境；嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)的露天環(huán)境；嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)冰凍線以上與無(wú)侵蝕性的水或土壤直接接觸的環(huán)境三a嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)冬季水位變動(dòng)區(qū)環(huán)境；受除冰鹽影響環(huán)境；海風(fēng)環(huán)境三b鹽漬土環(huán)境；受除冰鹽作用環(huán)境；海岸環(huán)境四海水環(huán)境五受人為或自然的侵蝕性物質(zhì)影響的環(huán)境2.2.

18、4 4 鋼筋與混凝土之間的鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)粘結(jié) 2.4.12.4.1鋼筋與混凝土共同作用的基礎(chǔ)(3)環(huán)境因素因水泥顆粒的水化作用形成的凝膠體對(duì)鋼筋表面產(chǎn)生的膠結(jié)力。（2）內(nèi)在因素（1）膠結(jié)力。 因混凝土結(jié)硬時(shí)體積收縮，將鋼筋緊緊握裹而產(chǎn)生的摩擦力。由于鋼筋表面的凹凸不平而與混凝土之間產(chǎn)生的機(jī)械咬合力。2.2.4 4 鋼筋與混凝土之間的鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)粘結(jié) 2.4.22.4.2鋼筋的錨固yabtfldfablyftfd1.1.鋼筋的錨固長(zhǎng)度鋼筋的錨固長(zhǎng)度鋼筋的錨固是指通過(guò)混凝土中鋼筋埋置段將鋼筋所受的力傳給混凝土，使鋼筋錨固于混凝土而不滑出。為了保證鋼筋在混凝土中錨固可靠，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該

19、使鋼筋在混凝土中有足夠的錨固長(zhǎng)度?；炷两Y(jié)構(gòu)中縱向受拉鋼筋的基本錨固長(zhǎng)度基本錨固長(zhǎng)度為：受拉鋼筋的基本錨固長(zhǎng)度；普通鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)高于C60時(shí)，按C60取值；錨固鋼筋的直徑；錨固鋼筋的外形系數(shù)，按表取用。2.2.4 4 鋼筋與混凝土之間的鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)粘結(jié) 2.4.22.4.2鋼筋的錨固aa abllala 受拉鋼筋的錨固長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)具體錨固條件按下式計(jì)算，且不應(yīng)小于200mm：受拉鋼筋的錨固長(zhǎng)度；錨固長(zhǎng)度修正系數(shù)。鋼筋類(lèi)型光面鋼筋帶肋鋼筋刻痕鋼筋螺旋肋鋼筋三股鋼絞線七股鋼絞線0.160.140.190.130.160.17表 鋼筋的外形系數(shù)2.2.4 4 鋼筋與混凝土之間的鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)粘結(jié) 2.4.22.4.2鋼筋的錨固鋼筋彎鉤和機(jī)械錨固的形式和技術(shù)要求鋼筋彎鉤和機(jī)械錨固的形式和技術(shù)要求 鋼筋彎鉤和機(jī)械錨固的形式和技術(shù)要求應(yīng)符合下圖規(guī)定。 2.2.4 4 鋼筋與混凝土之間的鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)粘結(jié) 2.4.32.4.3鋼筋的連接 鋼筋的接頭可分為三種：綁扎搭接、機(jī)械連接或焊接。接頭宜設(shè)在受力較小處，同一根