工程結(jié)構(gòu)第三章材料的力學(xué)性

CH.3材料及性能4/12/20241.環(huán)球金融中心混凝土開澆4/12/20242.鋼筋混凝土樁內(nèi)部4/12/20243.4/12/20244.4/12/20245.一、鋼筋的種類及選用強(qiáng)度高，塑性低強(qiáng)度高，粘結(jié)性好強(qiáng)度高預(yù)應(yīng)力鋼筋鋼筋熱軋鋼筋鋼絲鋼絞線熱處理鋼筋HPB235HRB335HRB400RRB400光圓鋼筋變形鋼筋變形鋼筋變形鋼筋非預(yù)應(yīng)力鋼筋強(qiáng)度塑性弱強(qiáng)高低4/12/20246.Fig.我國常見鋼筋外形4/12/20247.二、鋼筋的力學(xué)性能有明顯屈服點(diǎn)（軟鋼）0

dabce

oa—彈性階段bc—屈服階段cd—硬化階段de—頸縮階段d0

條件屈服點(diǎn)

0.2

是殘余應(yīng)變?yōu)?.2%時的應(yīng)力c—條件屈服強(qiáng)度0.2=0.85fu無明顯屈服點(diǎn)（硬鋼）c

0.20.2%a—比例極限fp

c—屈服強(qiáng)度fy

d—極限強(qiáng)度fu

1.強(qiáng)度相關(guān)→是鋼筋強(qiáng)度的設(shè)計(jì)依據(jù)屈強(qiáng)比反映鋼筋的強(qiáng)度儲備，fy/fu=0.6~0.7。Es4/12/20248.沖擊韌性：是對于鋼結(jié)構(gòu)使用鋼材的特殊要求，是檢驗(yàn)鋼材對于沖擊荷載的承受能力。2.塑性性能伸長率：鋼材拉斷后的塑性變形量較鋼材原始尺度的變化率，是衡量鋼材變形能力的重要指標(biāo)。冷彎指標(biāo)：是檢驗(yàn)鋼材冷加工性能的指標(biāo)，對于鋼筋與鋼板，其冷彎指標(biāo)是指在常溫下被檢驗(yàn)材料對于某一相對的半徑（相對板材厚度與鋼筋直徑）的彎曲角度。伸長率:d0

越大,鋼筋延性或塑性越好4/12/20249.3.鋼材的加工性能常見的建筑工程鋼材加工有冷加工、熱加工兩類：冷加工：板材、線材的冷彎；線材的冷拉、冷拔；熱加工：焊接。冷拉后的鋼筋沒有明顯的屈服階段，如B圖。冷拉卸載后經(jīng)過一段時間的停滯，再對其張拉，會重新恢復(fù)屈服階段而呈現(xiàn)出屈服強(qiáng)度提高的應(yīng)力應(yīng)變圖形；這種現(xiàn)象被稱為冷做硬化現(xiàn)象；冷拉僅提高鋼筋的抗拉強(qiáng)度，不提高其抗壓強(qiáng)度；0σεAB冷拉4/12/202410.冷拔是指將光圓鋼筋以強(qiáng)力拉拽使其通過小直徑的硬質(zhì)合金模具，使其截面減小而長度增長；冷拔后的鋼筋的強(qiáng)度會大大提高；冷拔后鋼筋的塑性會降低；冷拔后的鋼筋與之前的鋼筋不屬于同一種鋼筋。0σε冷拔4/12/202411.三、鋼筋的計(jì)算指標(biāo)鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值鋼筋的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值具有95%保證率的基本代表值。其中，熱軋鋼筋根據(jù)屈服強(qiáng)度確定，用表示；預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼絲和熱處理鋼筋的強(qiáng)度根據(jù)極限抗拉強(qiáng)度確定，用表示。熱軋鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：預(yù)應(yīng)力鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：四、鋼筋的截面面積常規(guī)直徑:d=6,8,10,12,14,16,18,20,22,25,28,32mm12種?！扔跇?biāo)準(zhǔn)值除以分項(xiàng)系數(shù)。4/12/202412.混凝土一、混凝土的強(qiáng)度定義：水泥膠體(水泥結(jié)晶體和水泥膠塊)彈性骨架（混凝土）水泥+水石子、沙子立方體抗壓強(qiáng)度是指按照標(biāo)準(zhǔn)方法制作養(yǎng)護(hù)的邊長為150mm的立方體試件，在28天齡期，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測得的抗壓強(qiáng)度。砼強(qiáng)度等級立方體抗壓強(qiáng)度150mm150mm150mm強(qiáng)度等級：C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50~C80共14級C—混凝土15—立方體抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值為15N/mm24/12/202413.定義：折算：軸心抗壓強(qiáng)度是指按照標(biāo)準(zhǔn)方法制作養(yǎng)護(hù)的截面為150mm×150mm高300mm的棱柱體，在28天齡期，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測得的抗壓強(qiáng)度。軸心抗壓強(qiáng)度（棱柱體抗壓強(qiáng)度）—軸心抗壓強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度比值—高強(qiáng)混凝土脆性折減系數(shù)0.88—經(jīng)驗(yàn)折減系數(shù)150mm300mm4/12/202414.軸心抗拉強(qiáng)度混凝土的抗拉強(qiáng)度比抗壓強(qiáng)度低得多，一般只有抗壓強(qiáng)度的5%~10%4/12/202415.二、混凝土的變形

cu

c

c0ABCDfc

0殘余變形彈性變形OA—彈性階段AB—微裂縫開展BC—彈塑性，豎向裂縫形成CD—下降段混凝土是彈塑性材料——收縮、徐變受壓混凝土一次短期加荷的應(yīng)力-應(yīng)變曲線4/12/202416.混凝土的變形模量

原點(diǎn)彈性模量

定義：過原點(diǎn)作切線的斜率

取值：

變形模量

定義：原點(diǎn)和任意點(diǎn)作割線的斜率。

關(guān)系：彈性特征系數(shù)

切線模量：過任一點(diǎn)作切線的斜率為時的切線模量

剪切模量：根據(jù)彈性模量和泊松比確定：4/12/202417.混凝土的彈性模量測定4/12/202418.原因：水分蒸發(fā)影響因素：配合比、養(yǎng)護(hù)、體表比對構(gòu)件影響：構(gòu)件產(chǎn)生裂縫；引起預(yù)應(yīng)力損失收縮——砼在空氣中硬化體積減小的現(xiàn)象4/12/202419.影響因素：配合比、養(yǎng)護(hù)、應(yīng)力條件對構(gòu)件影響：增大變形；引起內(nèi)力重分布；引起預(yù)應(yīng)力損失徐變——砼在長期荷載作用下隨時間而增長的變形原因：水泥膠凝體的流動性及內(nèi)部微裂縫開展4/12/202420.建筑工程中，鋼筋混凝土構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C15;當(dāng)采用HRB335級鋼筋時，不宜低于C20;當(dāng)采用HRB400和RRB400級鋼筋以及承受重復(fù)荷載的構(gòu)件，不得低于C20;預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)不應(yīng)低于C30;采用鋼絞線、鋼絲、熱處理鋼筋作預(yù)應(yīng)力鋼筋時，不宜低于C40.三、混凝土的選用4/12/202421.第三節(jié)鋼筋與混凝土的相互作用-粘結(jié)力1.粘結(jié)力——若鋼筋和混凝土有相對變形（滑移），就會在鋼筋和混凝土交界面上產(chǎn)生沿鋼筋軸線方向的相互作用力，這種力稱為鋼筋與混凝土的粘結(jié)力?；瘜W(xué)膠結(jié)力：混凝土凝結(jié)時，由于水泥的水化作用在鋼筋與混凝土接觸面上產(chǎn)生的化學(xué)吸附作用力摩擦力：混凝土收縮后將鋼筋緊緊地握裹住而產(chǎn)生的力機(jī)械咬合力：鋼筋表面凹凸不平與混凝土產(chǎn)生的機(jī)械咬合作用而產(chǎn)生的力鋼筋端部的錨固力：采取錨固措施后所造成的機(jī)械錨固力2.粘結(jié)力的組成4/12/202422.鋼筋與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度通常采用拔出試驗(yàn)來測定3.粘結(jié)強(qiáng)度——鋼筋與砼的粘結(jié)面上所能承受的平均剪應(yīng)力的最大值。4/12/202423.4.影響因素：鋼筋的表面形狀、直徑；砼的