混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理(沈蒲生)課件第一章材料性能

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理(FundamentalsforDesignofConcreteStructures)中南林業(yè)科技大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第一章砼結(jié)構(gòu)用材料

（Chapter1MaterialsofConcreteStructures）鋼筋建筑用鋼筋的種類熱軋鋼筋種類符號d(mm)fyk(N/mm2)HPB300(Q300)8~22300HRB335(20MnSi)6~50335HRB400(20MnSiV,20MnSiNb,20MnTi)6~50400RRB400(K20MnSi)6~50400

HPB—熱軋光面鋼筋，橋規(guī)用R表示。（Hot-rolledPlainSteelBar）。

HRB—熱軋帶肋鋼筋，(Hot-rolledRibbed-steelBar),HRBF為細晶粒熱軋鋼筋，牌號在熱軋帶肋鋼筋的英文縮寫后加“細”的英文（Fine）首位字母。

RRB—余熱處理鋼，橋規(guī)用KL表示。(Remainedheattreatmentribbedsteelbars)。HRB500Mn—錳，Si—硅，V—釩，

N—鈮，Ti—鈦，C—碳低碳：c<0.25%中碳：c=0.25~0.6%高碳：c>0.6%20MnSiV含碳萬分數(shù)含錳、硅、釩的百分數(shù)，取整。HRB400,RRB400HRB335HPB300中強：800MPa~1370MPa高強：1470MPa~1860MPa中、高強鋼絲、鋼鉸線做預(yù)應(yīng)力筋用預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋冷加工鋼筋大直徑，高強度，用于預(yù)應(yīng)力構(gòu)件。冷加工工藝：冷拉、冷拔、冷軋、冷軋扭。目的：提高強度，節(jié)約鋼材。但塑性減小。冷拉鋼筋仍有屈服臺階。砼結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求強度高熱軋鋼筋屈服點鋼絲、鋼鉸線、各種冷加工鋼筋殘余應(yīng)變0.2%強度愈高愈省鋼材

條件屈服點塑性好1.伸長率斷口兩側(cè)伸長率1.同一根鋼筋

2.上述伸長率只反映斷口附近殘留變形大小，不反映鋼筋總伸長率情況。dll1均勻伸長率鋼筋彈性模量實測鋼筋拉斷強度≥50mm≥2d斷口處鋼筋伸長率量測計算殘余伸長已回復(fù)彈性應(yīng)變+==90°,180°,反復(fù)彎曲要求：冷彎過程中無裂縫、鱗落或斷裂。D

愈小，要求愈高。反復(fù)次數(shù)愈高，要求愈高。2.冷彎

冷彎是檢驗鋼筋局部變形能力的指標。鋼筋塑性愈好，構(gòu)件破壞前預(yù)兆愈明顯?？杉庸ば院门c砼粘接錨固性好

變形鋼筋比光面鋼筋好（光面）（變形）（焊接）（彎折）d=6mm~50mm常用：6，6.5，8，8.2，10，12，14，16，18，20，22，25，28，32，36，40，50鋼筋的直徑鋼筋的選用

普通鋼筋：宜用HRB500、HRB400和HRB335

可用HPB300和RRB400、冷加工鋼筋預(yù)應(yīng)力筋：宜用鋼鉸線、鋼絲、預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋可用熱處理鋼筋和冷加工鋼筋主要材料：水泥、水、砂、石

特點:1）固、液、氣三相體；

2）水化過程長，性能要很長時間才穩(wěn)定；

3）水泥石收縮可形成微裂縫；

4）受制作、養(yǎng)護、使用條件影響大。

砼組成及特點砼強度

立方體抗壓強度（強度等級）

1.標準尺寸：150×150×150mm2.養(yǎng)護條件：20°±3℃，濕度≥90%；28d3.加荷方法：加荷速度0.15～0.25MPa/s，墊板不涂油或墊橡膠板。

4.強度保證率：95%

，f=-1.645

5.非標準試塊強度換算系數(shù)：

200×200×200mm:1.05；100×100×100mm:0.956〞×12〞圓柱體：1.20

（1〞=2.54cm）

6〞×12〞棱柱體：1.326.分級：C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50,

C55,C60,C65,C70,C75,C80(高強混凝土），共14個等級

C——Concrete,單位：N/mm2或MPa軸心抗壓強度要求h/b≥3砼強度與試塊砼強度的修正系數(shù)脆性影響系數(shù)棱柱體強度與立方體強度之比值砼強度等級≤C40C45C45C45C45C45C45C45C4510.760.760.760.770.780.790.800.810.8221.000.9840.9680.9510.9350.9190.9030.8870.87軸心抗拉強度100×100×

500mm軸心抗拉強度與立方體抗壓強度的折算系數(shù)試驗離散性的影響系數(shù)試驗離散性系數(shù)16復(fù)雜應(yīng)力下的強度雙向受力ft*,ft*—砼單軸抗拉、抗壓強度f1,f2,f3—砼的多軸強度,f1≥f2≥f3此圖說明：

壓——壓：強度提高；拉——拉：強度不變；拉——壓：抗拉和抗壓強度都降低。拉-剪：抗拉、抗剪強度都降低；壓-剪：當(dāng)時，抗剪強度隨壓應(yīng)力提高而增大；當(dāng)時，內(nèi)部裂縫增加，抗剪抗壓強度均降低。

剪力存在時三向受力影響砼強度的主要因素

1.原材料的品質(zhì)

2.水灰比及水泥用量

3.齡期三向受壓時，強度增加，最大增加5倍一次加載砼的變形0→A:近似彈性A→B:非線性B→C:體積增大C→D:破壞普通砼：0=0.002cu=0.0033高強砼：↗，↘多次重復(fù)加載（疲勞fcf=0.5fc）彈性模量割線模量。棱柱體試件。受壓：受拉：Ec′=0.5Ec剪切模量：Gc=0.4Ec

泊桑比=橫向應(yīng)變/縱向應(yīng)變

=0.2定義：在荷載保持不變的情況下，變形隨時間繼續(xù)增大的現(xiàn)象。

特點：早期發(fā)展快，但可以延續(xù)數(shù)年。

影響因數(shù)：加載時的砼齡期；持續(xù)壓力大小；砼的組成材料及配合比；砼的制作養(yǎng)護條件。徐變

徐變對結(jié)構(gòu)的影響：使構(gòu)件變形增大；在軸壓構(gòu)件中，使鋼筋應(yīng)力增加，砼應(yīng)力減??；在預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中，使預(yù)應(yīng)力發(fā)生損失；在超靜定結(jié)構(gòu)中，使內(nèi)力發(fā)生重分布。

定義：砼在空氣中結(jié)硬時體積減小的現(xiàn)象。收縮率：3×10-4。收縮=凝縮+干縮

特點：早期快，可延續(xù)1～2年。

影響因素：砼的組成及配合比，尤其是水灰比；養(yǎng)護條件；使用時的溫度與濕度。收縮收縮對結(jié)構(gòu)的影響：當(dāng)收縮受約束時，引起構(gòu)件開裂。

減少收縮的措施：限制水泥用量；減小水灰比；加強振搗和養(yǎng)護；構(gòu)造鋼筋數(shù)量加強；設(shè)置變形縫；摻膨脹劑。砼的選用原則鋼筋砼結(jié)構(gòu)中：砼強度等級不應(yīng)低于C15。用HRB335級鋼筋時，不宜低于C20；用HRB400和RRB400級鋼筋時，不得低于C20。預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)中：砼強度等級不應(yīng)低于C30。當(dāng)采用鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋時，不宜低于C40。砼與鋼筋共同工作1、粘結(jié)力的定義與粘結(jié)應(yīng)力分布規(guī)律；2、粘結(jié)力的組成；3、光面鋼筋與變形鋼筋的粘結(jié)性能；4、保證粘結(jié)的措施。砼與鋼筋共同工作粘結(jié)錨固長度

平均粘結(jié)應(yīng)力

光面鋼筋變形鋼筋由和鋼