材料力學(xué)性能及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理

1、材料力學(xué)性能及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第1頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)59分，星期四（一）鋼筋的力學(xué)性能1.鋼筋的分類(lèi)碳素鋼鋼筋合金鋼鋼筋（1）按化學(xué)元素第2頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)59分，星期四 鋼筋主要成分為鐵元素，還含有少量的碳、硅、錳、硫、磷等元素，力學(xué)性能主要與碳的含量有關(guān)： 鋼筋含碳量越高，則鋼筋的強(qiáng)度越高，質(zhì)地硬，但塑性變差。第3頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)59分，星期四鋼筋鋼絲鋼絞線(xiàn)熱軋鋼筋冷軋鋼筋（冷軋帶肋、冷軋扭鋼筋）冷拉鋼筋冷拔鋼筋消除應(yīng)力鋼絲熱處理鋼筋（2）按加工方式分第4頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)59分，星期四鋼筋按外

2、形分類(lèi)光面鋼筋變形鋼筋（3）按外形分第5頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)59分，星期四 1）普通鋼筋 2) 預(yù)應(yīng)力鋼筋 用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的熱軋鋼筋分為HPB235、 HRB335、HRB400和RRB400四個(gè) 級(jí)別。（4）按用途分第6頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)59分，星期四常用熱軋鋼筋第7頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)59分，星期四 HPB235級(jí)鋼筋：光圓鋼筋，公稱(chēng)直徑范圍為820mm。實(shí)際工程中只用作板、基礎(chǔ)和荷載不大的梁、柱的受力主筋、箍筋以及其他構(gòu)造鋼筋。 第8頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)59分，星期四HRB335 熱軋帶肋鋼筋H

3、RB335級(jí)鋼筋：月牙紋鋼筋，公稱(chēng)直徑范圍為650mm。實(shí)際工程中主要用作結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的受力主筋。第9頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)59分，星期四HRB400 熱軋帶肋鋼筋 HRB400級(jí)鋼筋：月牙紋鋼筋。實(shí)際工程中主要用作結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的受力主筋。第10頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)59分，星期四RRB400 余熱處理鋼筋 RRB400級(jí)鋼筋：月牙紋鋼筋，公稱(chēng)直徑范圍為840mm。強(qiáng)度雖高，但疲勞性能、冷彎性能以及可焊性均較差，其應(yīng)用受到一定限制。第11頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)59分，星期四 2）預(yù)應(yīng)力鋼筋 預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)優(yōu)先采用鋼絞線(xiàn)和鋼絲，也可采用熱處理

4、鋼筋。第12頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)59分，星期四2.鋼筋的強(qiáng)度和變形有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋無(wú)明顯屈服點(diǎn)的鋼筋第13頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)59分，星期四（1）有明顯屈服點(diǎn)鋼筋的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 比例極限 彈性極限 屈服上限 屈服下限 極限強(qiáng)度第14頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)59分，星期四反映鋼筋力學(xué)性能的基本指標(biāo)：屈服強(qiáng)度、延伸率、冷彎性能和屈強(qiáng)比第15頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)59分，星期四冷彎性能是反映鋼筋變形能力的另一個(gè)指標(biāo)第16頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)59分，星期四（2）無(wú)明顯屈服點(diǎn)鋼筋的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系條件屈

5、服點(diǎn)為殘余變形為0.2時(shí)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力第17頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)59分，星期四不同鋼筋應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的比較第18頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)59分，星期四鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值： 規(guī)范取國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的屈服強(qiáng)度廢品限制作為鋼筋強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值。鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值/材料性能 分項(xiàng)系數(shù)（約為1.15）鋼筋的彈性模量：ES第19頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)59分，星期四混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋的要求強(qiáng)度屈服強(qiáng)度塑性延伸率和冷彎性能具有較好的可焊性有較好的粘結(jié)力帶肋鋼筋第20頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)59分，星期四（二）混凝土的力學(xué)性能

6、混凝土材料是由水泥、砂、石子和水按一定比例組成，經(jīng)凝結(jié)和硬化形成的，屬于復(fù)合材料。第21頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)59分，星期四1. 混凝土的強(qiáng)度混凝土立方體抗壓強(qiáng)度混凝土軸心抗壓強(qiáng)度混凝土抗拉強(qiáng)度混凝土的強(qiáng)度等級(jí)是用立方體抗壓強(qiáng)度來(lái)劃分的?；炷翉?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 C15、C20、C25C80共劃分為14個(gè)強(qiáng)度等級(jí)C50以上為高強(qiáng)混凝土。第22頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)59分，星期四

7、軸心抗壓強(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。第23頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)59分，星期四對(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。 軸心抗拉強(qiáng)度也是混凝土的基本力學(xué)性能，用符號(hào) ft 表示。第24頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)59分，星期四混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值規(guī)范規(guī)定材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值 fk 應(yīng)具有不小于95%的保證率混凝土的收縮和徐變混凝土在空氣中硬化時(shí)體積會(huì)縮小，這種現(xiàn)象稱(chēng)為混凝土的收縮， 收縮是混凝土在不受外力情況下體積變化產(chǎn)生的變形。 混凝土在長(zhǎng)期不變荷載的作用下，其變形隨時(shí)間而不斷增長(zhǎng)的現(xiàn)象稱(chēng)為

8、徐變。第25頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)59分，星期四混凝土收縮包括凝縮和干縮兩部分，凝縮是由于水泥結(jié)晶體比原材料的體積??；干縮是混凝土內(nèi)自由水分蒸發(fā)引起的。第26頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)59分，星期四鋼筋錨固長(zhǎng)度 鋼筋達(dá)到屈服強(qiáng)度而不發(fā)生粘結(jié)錨固破壞的最短長(zhǎng)度。鋼筋的彎鉤、錨固與連接第27頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)59分，星期四二、建筑結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法（一）結(jié)構(gòu)的功能要求1.結(jié)構(gòu)的安全等級(jí) 根據(jù)破壞后果的嚴(yán)重程度，建筑結(jié)構(gòu)劃分為三個(gè)安全等級(jí)。 第28頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)59分，星期四建筑結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)安全等級(jí)破壞后果建筑

9、物類(lèi)型一級(jí)很?chē)?yán)重重要的房屋二級(jí)嚴(yán)重一般的房屋三級(jí)不嚴(yán)重次要的房屋第29頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)59分，星期四2.結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限：類(lèi)別 設(shè) 計(jì) 使 用 年限（年） 示 例 15臨時(shí)性結(jié)構(gòu)225易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件350普通房屋和構(gòu)筑物4100紀(jì)念性建筑和特別重要的建筑結(jié)構(gòu)第30頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)59分，星期四3.結(jié)構(gòu)的功能要求 功能要求適用性耐久性安全性第31頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)59分，星期四4. 結(jié)構(gòu)的可靠性和可靠度的概念結(jié)構(gòu)可靠性結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性的總 稱(chēng)。結(jié)構(gòu)可靠度結(jié)構(gòu)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定條件下，完成預(yù)定功能的概率

10、。第32頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)59分，星期四（二）結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)極限狀態(tài)承載力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)第33頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)59分，星期四當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時(shí)，即認(rèn)為超過(guò)了承載能力極限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因材料強(qiáng)度不夠而破壞；整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡（如傾覆等）；結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系；結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定（如柱子被壓曲等）。第34頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)59分，星期四 當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時(shí)，即認(rèn)為超過(guò)了正常使用極限狀態(tài)： 影響正常使用或外觀(guān)的變形； 影響正常使用或耐久性能的局部損壞（包括裂縫）； 影響正常使用的振動(dòng)； 影響正常使用的其他特定狀態(tài)等。第35頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)59分，星期四3.作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力的概念 作用效應(yīng) 結(jié)構(gòu)上的各種作用，在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)力（軸力、彎矩、剪力、扭矩等）和變形（如撓度、轉(zhuǎn)角、裂縫等）的總稱(chēng)，用S 表示。由直接作用產(chǎn)生的效應(yīng)，通常稱(chēng)為荷載效應(yīng)。第36頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)59分，星期四結(jié)構(gòu)抗力 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受作用效應(yīng)的能力，如構(gòu)件的承載力、剛度、抗裂度等，用R表示。結(jié)構(gòu)抗力是結(jié)構(gòu)內(nèi)部固有的，其大小主要取決于材料性能、構(gòu)件幾何參數(shù)及計(jì)算模式的精確性等。第37頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)