建筑結(jié)構(gòu)模塊課件

建筑結(jié)構(gòu)

建筑結(jié)構(gòu)2

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2.2.1鋼筋

2.1.1鋼筋的種類及規(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σ(Mpa)ε0①熱軋光面鋼筋（HPB）②熱軋帶肋鋼筋（HRB）③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鋼筋2.1.1鋼筋的種類及規(guī)格1、熱軋鋼筋：熱軋2.1鋼筋

2.1.1鋼筋的種類及規(guī)格3、中強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絲：鋼絲經(jīng)冷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絞接而成。2.1鋼筋2.1.1鋼筋的種類及規(guī)格2.1鋼筋

2.1.1鋼筋的種類及規(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：一類是有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋，另一類是無明顯屈服點(diǎn)的鋼筋。

有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋習(xí)慣上稱為軟鋼，包括熱軋鋼筋和冷拉鋼筋。

無明顯屈服點(diǎn)的鋼筋習(xí)慣上稱為硬鋼，包括熱處理鋼筋、冷軋帶肋鋼筋、鋼絲及鋼絞線。2.1鋼筋2.1.1鋼筋的種類及規(guī)格建筑結(jié)構(gòu)中2.1鋼筋

2.1.2鋼筋的受力特點(diǎn)σ(Mpa)εabcde比例極限屈服強(qiáng)度極限強(qiáng)度流幅1、有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋對有明顯流幅的鋼筋，把屈服點(diǎn)所對應(yīng)的強(qiáng)度作為設(shè)計強(qiáng)度的依據(jù)。強(qiáng)度1.兩個強(qiáng)度指標(biāo)：屈服強(qiáng)度極限抗拉強(qiáng)度2.1鋼筋2.1.2鋼筋的受力特點(diǎn)σ(Mpa)εabc2.1鋼筋

2.1.2鋼筋的受力特點(diǎn)σ(Mpa)ε0.85σbσb0.2%2、無明顯屈服點(diǎn)的鋼筋對無明顯流幅的鋼筋，把殘余應(yīng)變?yōu)?.2%時所對應(yīng)的應(yīng)力作為條件屈服強(qiáng)度。強(qiáng)度1.一個強(qiáng)度指標(biāo)：極限抗拉強(qiáng)度2.1鋼筋2.1.2鋼筋的受力特點(diǎn)σ(Mpa)ε0.82.1鋼筋的性能及要求塑性變形2.

2.1.2鋼筋的受力特點(diǎn)伸長率是鋼筋拉斷后的伸長值與原長的比率，即×100%δ＝δ——伸長率(%)；l1——試件拉伸前的標(biāo)距長度，一般短試件l1＝5d，長試件l1＝10d，d為試件的直徑；l2——試件拉斷后的標(biāo)距長度。1、伸長率

伸長率越大的鋼筋塑性越好，即拉伸前有足夠的伸長，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鋼筋的性能及要求塑性變形2.2.1.2鋼筋的受力2.1鋼筋的性能及要求塑性變形2.

2.1.2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HPB235HRB335HRB400冷彎要求冷彎角度180018001800鋼筋的冷彎2.1鋼筋的性能及要求塑性變形2.2.1.2鋼筋的受力2.1鋼筋

2.1.3鋼筋的設(shè)計指標(biāo)牌號符號公稱直徑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)計值fy(N270/mm2)抗壓強(qiáng)度設(shè)計值fy＇(N/mm2)HPB300A6~22300420270270HRB335HRBF335BBF6~50335455300300HRB400HRBF400RRB400CCFCR6~50400540360360HRB500HRBF500DDF6~505006304354351、材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時使用2、材料強(qiáng)度設(shè)計值：進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時使用2.1鋼筋2.1.3鋼筋的設(shè)計指標(biāo)牌號符號公稱直徑d(2.1鋼筋

2.1.3鋼筋的設(shè)計指標(biāo)3、彈性模量鋼筋彈性階段的應(yīng)力與應(yīng)變的比值稱為鋼筋的彈性模量，用符號Es表示。牌號或種類彈性模量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鋼筋2.1.3鋼筋的設(shè)計指標(biāo)3、彈性模量牌號或種2.1鋼筋

2.1.4混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求（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鋼筋2.1.4混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求（1）有2.1鋼筋

2.1.5鋼筋的選用

對于混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋，《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010—2010）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。2.1鋼筋2.1.5鋼筋的選用對于混凝土結(jié)2.2混凝土

2.2.1混凝土的強(qiáng)度混凝土立方體抗壓強(qiáng)度（fcu）及強(qiáng)度等級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)。混凝土的強(qiáng)度等級是用抗壓強(qiáng)度來劃分的混凝土強(qiáng)度等級：邊長150mm立方體標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件下（20±3℃，≥90%濕度）養(yǎng)護(hù)28天，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（加載速度0.15~0.25N/mm2/s，兩端不涂潤滑劑）測得的具有95%保證率的立方體抗壓強(qiáng)度，用符號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C15~C80共劃分為14個強(qiáng)度等級，級差為5N/mm2。C50以上為高強(qiáng)混凝土。2.2混凝土2.2.1混凝土的強(qiáng)度混凝土立方體抗壓強(qiáng)度2.2混凝土混凝土軸心抗壓強(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=3～4的棱柱體抗壓強(qiáng)度來代表混凝土單向均勻受壓時的抗壓強(qiáng)度。軸心抗壓強(qiáng)度采用棱柱體試件測定，用符號fc表示，它比較接近實(shí)際構(gòu)件中混凝土的受壓情況，我國通常取150mm×150mm×450mm的棱柱體試件，也常用100×100×300試件。對于同一混凝土，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：混凝土的軸心抗壓設(shè)計強(qiáng)度：fc=fck/γc2.2混凝土混凝土軸心抗壓強(qiáng)度2.實(shí)際工2.2混凝土混凝土軸心抗拉強(qiáng)度3.混凝土軸心抗拉強(qiáng)度ft是采用100mm×100mm×500mm的棱柱體，兩端設(shè)有螺紋鋼筋(如圖)，在實(shí)驗(yàn)機(jī)上受拉來測定的。當(dāng)試件拉裂時測得的平均拉應(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1/19～1/9倍,而且隨混凝土強(qiáng)度等級的提高而減小。通過實(shí)驗(yàn)，新規(guī)范按下式計算：2.2混凝土混凝土軸心抗拉強(qiáng)度3.混凝土軸心抗2.2混凝土

2.2.2混凝土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)行受力全過程分析的依據(jù)。圖2-4混凝土棱柱體試件在受壓時的應(yīng)力2.2混凝土2.2.2混凝土的變形混凝土在一次短期荷載2.2混凝土

①上升段Oc。上升段Oc大致可分為以下三段：曲線Oa段（σc≤0.3fc）。此時混凝土受到的壓應(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（0.3fc＜σc≤0.8fc）。隨著混凝土受到的壓應(yīng)力繼續(xù)增大，應(yīng)變增加的速度比應(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)部的微裂縫開始延伸、擴(kuò)展。

②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)變稱為混凝土的極限壓應(yīng)變εcu（一般為0.0033）。εcu值越大，說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。

2.2.2混凝土的變形混凝土在一次短期荷載作用下的變形1.2.2混凝土①上升段Oc。上升段Oc大致可分2.2混凝土

混凝土的應(yīng)力與其彈性應(yīng)變之比稱為混凝土的彈性模量，用符號Ec表示。根據(jù)大量試驗(yàn)統(tǒng)計結(jié)果，《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010—2010）采用經(jīng)驗(yàn)公式計算混凝土的彈性模量，即

2.2.2混凝土的變形混凝土的彈性模量、變形模量2.

①混凝土的彈性模量2.2混凝土混凝土的應(yīng)力與其彈性應(yīng)變之2.2混凝土

混凝土的應(yīng)力與其彈塑性總應(yīng)變之比稱為混凝土的變形模量，用符號E′c表示。該值小于混凝土的彈性模量Ec。混凝土的變形模量E′c與彈性模量Ec的關(guān)系為

2.2.2混凝土的變形混凝土的彈性模量、變形模量2.②混凝土的變形模量2.2混凝土混凝土的應(yīng)力與其彈塑性總應(yīng)變2.2混凝土混凝土在荷載長期作用下的變形—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)力和加載時混凝土的齡期，這是影響徐變的最主要因素。（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)和使用時的溫度與濕度。

2.2.2混凝土的變形2.2混凝土混凝土在荷載長期作用下的變形—徐變3.(3)2.2混凝土混凝土的收縮變形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、級配好、彈性模量大，則收縮量?。换炷猎矫軐?shí)，收縮量就越小。(1)(2)（2）環(huán)境影響?；炷猎陴B(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，收縮量減小。

2.2.2混凝土的變形2.2混凝土混凝土的收縮變形4.（1）內(nèi)在因素。水泥強(qiáng)度2.2混凝土混凝土的溫度變形5.

混凝土隨溫度的升降會產(chǎn)生脹縮，這種現(xiàn)象稱為溫度變形?；炷恋臏囟染€膨脹系數(shù)αc為（1.0～1.5）×10-5/℃，《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010—2010）取為1.0×10-5/℃，它與鋼筋的線膨脹系數(shù)1.2×10-5/℃相近。因此，當(dāng)溫度發(fā)生變化時，在混凝土和鋼筋之間引起的內(nèi)應(yīng)力很小，不會影響到鋼筋與混凝土之間的黏結(jié)。但對結(jié)構(gòu)構(gòu)件來說，當(dāng)溫度應(yīng)力過大時，則可能造成混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。

2.2.2混凝土的變形2.2混凝土混凝土的溫度變形5.混凝土2.2混凝土混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值1.

2.2.3混凝土的設(shè)計指標(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混凝土混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值1.2.2.3混凝土的設(shè)計2.2混凝土混凝土強(qiáng)度設(shè)計值2.

2.2.3混凝土的設(shè)計指標(biāo)fc混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值 ft混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計值 2.2混凝土混凝土強(qiáng)度設(shè)計值2.2.2.3混凝土的設(shè)計2.2混凝土混凝土彈性模量Ec3.

2.2.3混凝土的設(shè)計指標(biāo)混凝土強(qiáng)度等級C15C20C25C30C35C40C45EC2.202.552.803.003.153.253.35混凝土強(qiáng)度等級C50C55C60C65C70C75C80EC3.453.553.603.653.703.753.80表：混凝土彈性模量（×104N/mm2）2.2混凝土混凝土彈性模量Ec3.2.2.3混凝土的設(shè)2.3

混凝土結(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。為了保證混凝土的耐久性，根據(jù)建筑物所處環(huán)境條件的類別，滿足不同的控制要求。環(huán)境條件劃分為五個類別:環(huán)境類別條件一室內(nèi)干燥環(huán)境；無侵蝕性靜水浸沒環(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2.3混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性混凝土的耐久性，與其抗?jié)B2.4

鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)

2.4.1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。2.4鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)2.4.1鋼筋與混凝土共同2.4

鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)

2.4.2鋼筋的錨固1.鋼筋的錨固長度鋼筋的錨固是指通過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)計時應(yīng)該使鋼筋在混凝土中有足夠的錨固長度?；炷两Y(jié)構(gòu)中縱向受拉鋼筋的基本錨固長度為：——受拉鋼筋的基本錨固長度；——普通鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計值；——混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計值，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級高于C60時，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。2.4鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)2.4.2鋼筋的錨固1.鋼2.4

鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)

2.4.2鋼筋的錨固

受拉鋼筋的錨固長度應(yīng)根據(jù)具體錨固條件按下式計算，且不應(yīng)小于200mm：——受拉鋼筋的錨固長度；——錨固長度修正系數(shù)。鋼筋類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α0.160.140.190.130.160.17表

鋼筋的外形系數(shù)α2.4鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)2.4.2鋼筋的錨固受2.4

鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)

2.4.2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)要求應(yīng)符合下圖規(guī)定。2.4鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)2.4.2鋼筋的錨固鋼筋彎2.4

鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)

2.4.3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，同一根鋼筋上宜少設(shè)接頭。

①綁扎搭接縱向受拉鋼筋綁扎搭接接頭的搭接長度，應(yīng)根據(jù)位于同一連接區(qū)段內(nèi)的鋼筋搭接接頭面積百分率按下式計算，且不應(yīng)小于300mm。式中l(wèi)l——受拉鋼筋的搭接長度；

la——受拉鋼筋的錨固長度，按前面公式計算；

ζ——縱向受拉鋼筋搭接長度修正系數(shù)，按下表規(guī)定取用。2.4鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)2.4.3鋼筋的連接2.4

鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)

2.4.3鋼筋的連接1.3llll同一區(qū)段內(nèi)縱向鋼筋綁扎搭接接頭縱向鋼筋搭接接頭面積（%）（在1.3ll的搭接區(qū)段內(nèi)）≤2550100ζ1.21.41.6縱向鋼筋搭接長度修正系數(shù)2.4鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)2.4.3鋼筋的連接1.32.4

鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)

2.4.3鋼筋的連接機(jī)械連接是指通過連接件用機(jī)械的方法把鋼筋連接在一起?？v向受力鋼筋的機(jī)械連接接頭應(yīng)相互錯開，鋼筋機(jī)械連接區(qū)段的長度為35d，d為連接鋼筋的較小直徑。位于同一連接區(qū)段內(nèi)的縱向受拉鋼筋接頭面積百分率均不應(yīng)大于50%，受壓鋼筋可不受限制。連接件的保護(hù)層厚度不應(yīng)小于縱向受力鋼筋最小保護(hù)層厚度，連接件的橫向凈間距不應(yīng)小于25mm。②機(jī)械連接2.4鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)2.4.3鋼筋的連接2.4

鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)

2.4.3鋼筋的連接③焊接連接縱向受力鋼筋的焊接接頭應(yīng)相互錯開，鋼筋焊接接頭連接區(qū)段的長度為35d且不小于500mm，d為連接鋼筋的較小直徑。位于同一連接區(qū)段內(nèi)的縱向受拉鋼筋接頭面積百分率均不應(yīng)大于50%，受壓鋼筋可不受限制。2.4鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)2.4.3鋼筋的連接③焊接THANKYOUTHANKYOU建筑結(jié)構(gòu)

建筑結(jié)構(gòu)2

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2.2.1鋼筋

2.1.1鋼筋的種類及規(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σ(Mpa)ε0①熱軋光面鋼筋（HPB）②熱軋帶肋鋼筋（HRB）③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鋼筋2.1.1鋼筋的種類及規(guī)格1、熱軋鋼筋：熱軋2.1鋼筋

2.1.1鋼筋的種類及規(guī)格3、中強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絲：鋼絲經(jīng)冷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絞接而成。2.1鋼筋2.1.1鋼筋的種類及規(guī)格2.1鋼筋

2.1.1鋼筋的種類及規(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：一類是有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋，另一類是無明顯屈服點(diǎn)的鋼筋。

有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋習(xí)慣上稱為軟鋼，包括熱軋鋼筋和冷拉鋼筋。

無明顯屈服點(diǎn)的鋼筋習(xí)慣上稱為硬鋼，包括熱處理鋼筋、冷軋帶肋鋼筋、鋼絲及鋼絞線。2.1鋼筋2.1.1鋼筋的種類及規(guī)格建筑結(jié)構(gòu)中2.1鋼筋

2.1.2鋼筋的受力特點(diǎn)σ(Mpa)εabcde比例極限屈服強(qiáng)度極限強(qiáng)度流幅1、有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋對有明顯流幅的鋼筋，把屈服點(diǎn)所對應(yīng)的強(qiáng)度作為設(shè)計強(qiáng)度的依據(jù)。強(qiáng)度1.兩個強(qiáng)度指標(biāo)：屈服強(qiáng)度極限抗拉強(qiáng)度2.1鋼筋2.1.2鋼筋的受力特點(diǎn)σ(Mpa)εabc2.1鋼筋

2.1.2鋼筋的受力特點(diǎn)σ(Mpa)ε0.85σbσb0.2%2、無明顯屈服點(diǎn)的鋼筋對無明顯流幅的鋼筋，把殘余應(yīng)變?yōu)?.2%時所對應(yīng)的應(yīng)力作為條件屈服強(qiáng)度。強(qiáng)度1.一個強(qiáng)度指標(biāo)：極限抗拉強(qiáng)度2.1鋼筋2.1.2鋼筋的受力特點(diǎn)σ(Mpa)ε0.82.1鋼筋的性能及要求塑性變形2.

2.1.2鋼筋的受力特點(diǎn)伸長率是鋼筋拉斷后的伸長值與原長的比率，即×100%δ＝δ——伸長率(%)；l1——試件拉伸前的標(biāo)距長度，一般短試件l1＝5d，長試件l1＝10d，d為試件的直徑；l2——試件拉斷后的標(biāo)距長度。1、伸長率

伸長率越大的鋼筋塑性越好，即拉伸前有足夠的伸長，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鋼筋的性能及要求塑性變形2.2.1.2鋼筋的受力2.1鋼筋的性能及要求塑性變形2.

2.1.2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HPB235HRB335HRB400冷彎要求冷彎角度180018001800鋼筋的冷彎2.1鋼筋的性能及要求塑性變形2.2.1.2鋼筋的受力2.1鋼筋

2.1.3鋼筋的設(shè)計指標(biāo)牌號符號公稱直徑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)計值fy(N270/mm2)抗壓強(qiáng)度設(shè)計值fy＇(N/mm2)HPB300A6~22300420270270HRB335HRBF335BBF6~50335455300300HRB400HRBF400RRB400CCFCR6~50400540360360HRB500HRBF500DDF6~505006304354351、材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時使用2、材料強(qiáng)度設(shè)計值：進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時使用2.1鋼筋2.1.3鋼筋的設(shè)計指標(biāo)牌號符號公稱直徑d(2.1鋼筋

2.1.3鋼筋的設(shè)計指標(biāo)3、彈性模量鋼筋彈性階段的應(yīng)力與應(yīng)變的比值稱為鋼筋的彈性模量，用符號Es表示。牌號或種類彈性模量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鋼筋2.1.3鋼筋的設(shè)計指標(biāo)3、彈性模量牌號或種2.1鋼筋

2.1.4混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求（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鋼筋2.1.4混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求（1）有2.1鋼筋

2.1.5鋼筋的選用

對于混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋，《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010—2010）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。2.1鋼筋2.1.5鋼筋的選用對于混凝土結(jié)2.2混凝土

2.2.1混凝土的強(qiáng)度混凝土立方體抗壓強(qiáng)度（fcu）及強(qiáng)度等級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)度等級是用抗壓強(qiáng)度來劃分的混凝土強(qiáng)度等級：邊長150mm立方體標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件下（20±3℃，≥90%濕度）養(yǎng)護(hù)28天，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（加載速度0.15~0.25N/mm2/s，兩端不涂潤滑劑）測得的具有95%保證率的立方體抗壓強(qiáng)度，用符號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C15~C80共劃分為14個強(qiáng)度等級，級差為5N/mm2。C50以上為高強(qiáng)混凝土。2.2混凝土2.2.1混凝土的強(qiáng)度混凝土立方體抗壓強(qiáng)度2.2混凝土混凝土軸心抗壓強(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=3～4的棱柱體抗壓強(qiáng)度來代表混凝土單向均勻受壓時的抗壓強(qiáng)度。軸心抗壓強(qiáng)度采用棱柱體試件測定，用符號fc表示，它比較接近實(shí)際構(gòu)件中混凝土的受壓情況，我國通常取150mm×150mm×450mm的棱柱體試件，也常用100×100×300試件。對于同一混凝土，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：混凝土的軸心抗壓設(shè)計強(qiáng)度：fc=fck/γc2.2混凝土混凝土軸心抗壓強(qiáng)度2.實(shí)際工2.2混凝土混凝土軸心抗拉強(qiáng)度3.混凝土軸心抗拉強(qiáng)度ft是采用100mm×100mm×500mm的棱柱體，兩端設(shè)有螺紋鋼筋(如圖)，在實(shí)驗(yàn)機(jī)上受拉來測定的。當(dāng)試件拉裂時測得的平均拉應(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1/19～1/9倍,而且隨混凝土強(qiáng)度等級的提高而減小。通過實(shí)驗(yàn)，新規(guī)范按下式計算：2.2混凝土混凝土軸心抗拉強(qiáng)度3.混凝土軸心抗2.2混凝土

2.2.2混凝土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)行受力全過程分析的依據(jù)。圖2-4混凝土棱柱體試件在受壓時的應(yīng)力2.2混凝土2.2.2混凝土的變形混凝土在一次短期荷載2.2混凝土

①上升段Oc。上升段Oc大致可分為以下三段：曲線Oa段（σc≤0.3fc）。此時混凝土受到的壓應(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（0.3fc＜σc≤0.8fc）。隨著混凝土受到的壓應(yīng)力繼續(xù)增大，應(yīng)變增加的速度比應(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)部的微裂縫開始延伸、擴(kuò)展。

②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)變稱為混凝土的極限壓應(yīng)變εcu（一般為0.0033）。εcu值越大，說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。

2.2.2混凝土的變形混凝土在一次短期荷載作用下的變形1.2.2混凝土①上升段Oc。上升段Oc大致可分2.2混凝土

混凝土的應(yīng)力與其彈性應(yīng)變之比稱為混凝土的彈性模量，用符號Ec表示。根據(jù)大量試驗(yàn)統(tǒng)計結(jié)果，《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010—2010）采用經(jīng)驗(yàn)公式計算混凝土的彈性模量，即

2.2.2混凝土的變形混凝土的彈性模量、變形模量2.

①混凝土的彈性模量2.2混凝土混凝土的應(yīng)力與其彈性應(yīng)變之2.2混凝土

混凝土的應(yīng)力與其彈塑性總應(yīng)變之比稱為混凝土的變形模量，用符號E′c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

2.2.2混凝土的變形混凝土的彈性模量、變形模量2.②混凝土的變形模量2.2混凝土混凝土的應(yīng)力與其彈塑性總應(yīng)變2.2混凝土混凝土在荷載長期作用下的變形—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)力和加載時混凝土的齡期，這是影響徐變的最主要因素。（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)和使用時的溫度與濕度。

2.2.2混凝土的變形2.2混凝土混凝土在荷載長期作用下的變形—徐變3.(3)2.2混凝土混凝土的收縮變形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、級配好、彈性模量大，則收縮量?。换炷猎矫軐?shí)，收縮量就越小。(1)(2)（2）環(huán)境影響?；炷猎陴B(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，收縮量減小。

2.2.2混凝土的變形2.2混凝土混凝土的收縮變形4.（1）內(nèi)在因素。水泥強(qiáng)度2.2混凝土混凝土的溫度變形5.

混凝土隨溫度的升降會產(chǎn)生脹縮，這種現(xiàn)象稱為溫度變形。混凝土的溫度線膨脹系數(shù)αc為（1.0～1.5）×10-5/℃，《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010—2010）取為1.0×10-5/℃，它與鋼筋的線膨脹系數(shù)1.2×10-5/℃相近。因此，當(dāng)溫度發(fā)生變化時，在混凝土和鋼筋之間引起的內(nèi)應(yīng)力很小，不會影響到鋼筋與混凝土之間的黏結(jié)。但對結(jié)構(gòu)構(gòu)件來說，當(dāng)溫度應(yīng)力過大時，則可能造成混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。

2.2.2混凝土的變形2.2混凝土混凝土的溫度變形5.混凝土2.2混凝土混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值1.

2.2.3混凝土的設(shè)計指標(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混凝土混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值1.2.2.3混凝土的設(shè)計2.2混凝土混凝土強(qiáng)度設(shè)計值2.

2.2.3混凝土的設(shè)計指標(biāo)fc混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值 ft混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計值 2.2混凝土混凝土強(qiáng)度設(shè)計值2.2.2.3混凝土的設(shè)計2.2混凝土混凝土彈性模量Ec3.

2.2.3混凝土的設(shè)計指標(biāo)混凝土強(qiáng)度等級C15C20C25C30C35C40C45EC2.202.552.803.003.153.253.35混凝土強(qiáng)度等級C50C55C60C65C70C75C80EC3.453.553.603.653.703.753.80表：混凝土彈性模量（×104N/mm2）2.2混凝土混凝土彈性模量Ec3.2.2.3混凝土的設(shè)2.3

混凝土結(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。為了保證混凝土的耐久性，根據(jù)建筑物所處環(huán)境條件的類別，滿足不同的控制要求。環(huán)境條件劃分為五個類別:環(huán)境類別條件一室內(nèi)干燥環(huán)境；無侵蝕性靜水浸沒環(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2.3混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性混凝土的耐久性，與其抗?jié)B2.4

鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)

2.4.1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)硬時體積收縮，將鋼筋緊緊握裹而產(chǎn)