建筑結構第三章

第三章結構材料的力學性能制作：南寧學院主編：肖湘第一節(jié)建筑鋼材一、鋼材的力學性能

(一)應力-應變曲線在鋼筋混凝土結構、預應力混凝土結構以及鋼結構中所用的鋼材可分為兩類，即有明顯屈服點的鋼材和無明顯屈服點的鋼材。第一節(jié)建筑鋼材(二)強度鋼材的強度指標包括屈服強度和抗拉強度兩項。

(三)塑性塑性是指鋼材破壞前產生變形的能力。第一節(jié)建筑鋼材(四)彈性模量

鋼材在彈性階段的應力和相應應變的比值為常量，該比值即鋼材的彈性模量。式中σs——屈服前的鋼材應力，N／mm2；εs——相應的鋼材應變。第一節(jié)建筑鋼材二、鋼材的冷加工

(一)鋼筋的冷拉

冷拉是將鋼筋拉伸至超過其屈服強度的某一應力，然后卸荷，以提高鋼筋強度的方法。

(二)鋼筋的冷拔

冷拔是用強力將鋼筋拔過比其直徑略小的硬質合金拔絲模，鋼筋受到縱向拉力和橫向擠壓力的作用，截面變小而長度伸長，內部結構發(fā)生變化。第一節(jié)建筑鋼材三、建筑鋼材的品種我國目前常用的鋼材由碳素結構鋼及普通低合金鋼制造。(一)鋼筋按照生產加工工藝和力學性能的不同，用于建筑工程中的鋼筋有熱軋鋼筋、冷拉鋼筋、預應力鋼筋以及鋼絲、鋼絞線等。其中熱軋鋼筋和冷拉鋼筋屬于有明顯屈服點的鋼筋，鋼絲、鋼絞線等屬于無明顯屈服點的鋼筋。第一節(jié)建筑鋼材熱軋鋼筋又分為熱軋光圓鋼筋(牌號HPB-系列)和熱軋帶肋鋼筋(牌號HRB-系列及HRBF-系列)(圖3—6)。其中，靠控溫軋制而具有一定延性的HRBF-系列鋼筋稱為細晶粒熱軋帶肋鋼筋，具有節(jié)約合金資源，降低價格的效果。第一節(jié)建筑鋼材(二)型鋼和鋼板鋼結構構件一般直接選用型鋼，當構件尺寸很大或型鋼不合適時則用鋼板制作。型鋼有角鋼(包括等邊角鋼和不等邊角鋼)、槽鋼、工字鋼等(圖3—7)；鋼板有厚板(厚度4．5～60mm)和薄板(厚度0．35～4mm)之分。第一節(jié)建筑鋼材四、鋼材的選用

(一)鋼筋

1．混凝土結構對鋼筋性能的要求在混凝土結構中，鋼筋和混凝土共同工作，鋼筋按一定的排列順序和位置布置于混凝土中。鋼筋和混凝土之所以能夠共同工作，是因為：①混凝土結硬后，能與鋼筋牢固地粘結，互相傳遞應力、共同變形，兩者間的粘結力是鋼筋和混凝土共同工作的基礎。②鋼筋和混凝土具有相近的溫度線膨脹系數：鋼為1．2×10-5／℃，混凝土為(1．0～1．5)×10-5／℃。當溫度變化時，混凝土和鋼筋之間不致產生過大的相對變形和溫度應力。第一節(jié)建筑鋼材③混凝土提供的堿性環(huán)境可以保護鋼筋免遭銹蝕。混凝土結構對鋼筋性能的主要要求是：

(1)強度。強度是指鋼筋的屈服強度和極限強度。

(2)塑性。要求鋼筋在斷裂前有足夠的變形，能夠在破壞前給人們預兆，因此應保證鋼筋的伸長率和冷彎性能合格。第一節(jié)建筑鋼材

(3)可焊性。在很多情形下，鋼筋的接長和鋼筋之間的連接(或鋼筋與其他鋼材的連接)需要通過焊接來完成，因此要求在一定工藝條件下鋼筋焊接后不產生裂紋和過大的變形，保證焊接后的接頭性能良好。

(4)與混凝土的粘結力。為了保證鋼筋和混凝土共同工作，要采取一定的措施保證鋼筋與混凝土之間的粘結力。帶肋鋼筋與混凝土的粘結要優(yōu)于光圓鋼筋。第一節(jié)建筑鋼材2．鋼筋的選用原則

(1)縱向受力普通鋼筋宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500、HPB300、RRB400鋼筋，也可采用HRB335、HRBF335鋼筋。

(2)預應力筋宜采用預應力鋼絲、鋼絞線和預應力螺紋鋼筋(規(guī)格見附錄)。第一節(jié)建筑鋼材

(3)箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HPB300、HRB500、HRBF500鋼筋，也可采用HRB335、HPB235鋼筋。

(4)余熱處理鋼筋(RRB-系列)是由軋制的鋼筋經高溫淬火，余熱處理后制成的，目的是提高強度。

(5)低強度的HPB235級鋼筋即將淘汰，代之以HPB300級光圓鋼筋。第一節(jié)建筑鋼材(二)鋼結構中的鋼材

在選用鋼材時，應根據結構的重要性、荷載特征、連接方法、工作溫度等不同情況選擇鋼號和材質第二節(jié)混凝土一、混凝土的強度

(一)混凝土的抗壓強度混凝土在結構構件中主要承受壓力，其抗壓強度是最主要的性能指標。

1．立方體抗壓強度和立方體抗壓強度標準值

《規(guī)范》規(guī)定，用邊長150mm的立方體試塊，在標準養(yǎng)護條件(溫度20±3℃，相對濕度≥90％的潮濕空氣中)養(yǎng)護28天，用標準試驗方法(試塊表面不涂潤滑劑、全截面受壓、加荷速度0.15～0．25N,／(mm2?s))加壓至試件破壞時測得的最大壓應力作為混凝土的立方體抗壓強度。混凝土立方體抗壓強度是用來確定混凝土強度等級的標準，也是決定混凝土其他力學性能的主要參數。第二節(jié)混凝土2．軸心抗壓強度。在實際結構中，受壓構件是棱柱體而不是立方體，因此棱柱體的抗壓強度可作為以受壓為主的混凝土結構構件的混凝土抗壓強度，稱為軸心抗壓強度或棱柱強度。

第二節(jié)混凝土(二)混凝土抗拉強度

混凝土的抗拉性能很差，抗拉強度標準值ftk大體是軸心抗壓強度標準值的，強度越高，其差別越大。。第二節(jié)混凝土二、混凝土的變形

(一)混凝土短期加荷下的應力-應變關系

1．應力-應變曲線

2．混凝土的變形模量

(二)混凝土在荷載長期作用下的變形——徐變

(三)混凝土的收縮第二節(jié)混凝土三、混凝土強度等級的選用原則

《規(guī)范》將混凝土結構用混凝土強度分為14個等級，從C15～C80，每級相差5N／mm2。鋼筋混凝土結構的混凝土強度等級不應低于C20；采用HRB400、HRBF400、HRB500、HRBF500級鋼筋時混凝土強度等級不宜低于C25。承受重復荷載的鋼筋混凝土構件，混凝土強度等級不應低于C30。預應力混凝土結構的混凝土強度等級不宜低于C40，且不應低于C30。素混凝土結構的強度等級不應低于C15；墊層、地面混凝土及填充用混凝土可采用C10。第三節(jié)鋼筋與混凝土的相互作用——粘結力一、粘結力的概念鋼筋和混凝土共同工作的基礎是粘結力。粘結力是存在于鋼筋與混凝土界面上的作用力。粘結強度的測定通常采甩拔出試驗方法(圖3—12)第三節(jié)鋼筋與混凝土的相互作用——粘結力二、保證鋼筋和混凝土之間粘結力的措施

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