第六章 建筑結(jié)構(gòu)材料

第二篇建筑結(jié)構(gòu)第六章

建筑結(jié)構(gòu)材料第六章建筑結(jié)構(gòu)材料6.1鋼筋一、鋼筋的品種

熱軋鋼筋、中高強鋼絲和鋼絞線、熱處理鋼筋和冷加工鋼筋第六章建筑結(jié)構(gòu)材料第六章建筑結(jié)構(gòu)材料熱軋鋼筋HPB235級、HRB335級、HRB400級、RRB400級HPBHotrolledPlainBarHRBHotrolledRolledBarRRBRolledRibbedBar屈服強度fyk（標準值=鋼材廢品限值，保證率97.73%）HPB235級：fyk=235N/mm2HRB335級：fyk=335N/mm2HRB400級、RRB400級：fyk=400N/mm2第六章建筑結(jié)構(gòu)材料

HPB235級(Ⅰ級)鋼筋多為光面鋼筋，多作為現(xiàn)澆樓板的受力鋼筋和箍筋

HRB335級(Ⅱ級)和

HRB400級(Ⅲ級)鋼筋強度較高，多作為鋼筋混凝土構(gòu)件的受力鋼筋，尺寸較大的構(gòu)件，也有用Ⅱ級鋼筋作箍筋的為增強與混凝土的粘結(jié)，外形制作成月牙肋或等高肋的變形鋼筋。

Ⅳ級鋼筋強度太高，不適宜作為鋼筋混凝土構(gòu)件中的配筋，一般冷拉后作預應力筋。延伸率d5=25、16、14、10%，直徑8~40。第六章建筑結(jié)構(gòu)材料鋼絲，中強鋼絲的強度為800~1200MPa，高強鋼絲、鋼絞線的為1470~1860MPa；延伸率d10=6%，d100=3.5~4%；鋼絲的直徑3~9mm；外形有光面、刻痕和螺旋肋三種，另有二股、三股和七股鋼絞線，外接圓直徑9.5~15.2mm。中高強鋼絲和鋼絞線均用于預應力混凝土結(jié)構(gòu)。冷加工鋼筋是由熱軋鋼筋和盤條經(jīng)冷拉、冷拔、冷軋、冷扭加工后而成。冷加工的目的是為了提高鋼筋的強度，節(jié)約鋼材。但經(jīng)冷加工后，鋼筋的延伸率降低。近年來，冷加工鋼筋的品種很多，應根據(jù)專門規(guī)程使用。熱處理鋼筋是將Ⅳ級鋼筋通過加熱、淬火和回火等調(diào)質(zhì)工藝處理，使強度得到較大幅度的提高，而延伸率降低不多。用于預應力混凝土結(jié)構(gòu)。se第六章建筑結(jié)構(gòu)材料二、鋼筋的應力-應變關(guān)系

◆

有明顯屈服點的鋼筋a’為比例極限

s=Esea’a為彈性極限ade為強化段b為屈服上限c為屈服下限，即屈服強度

fycdcd為屈服臺階efue為極限抗拉強度

fu

fyfb第六章建筑結(jié)構(gòu)材料幾個指標：屈服強度：是鋼筋強度的設計依據(jù)，因為鋼筋屈服后將很大的塑性變形，且卸載時這部分變形不可恢復，這會使鋼筋混凝土構(gòu)件產(chǎn)生很大的變形和不可閉合的裂縫。屈服上限與加載速度有關(guān)，不太穩(wěn)定，一般取屈服下限作為屈服強度。延

伸

率：鋼筋拉斷時的應變，是反映鋼筋塑性性能的指標。延伸率大的鋼筋，在拉斷前有足夠預兆，延性較好均勻延伸率dgt對應最大應力時應變，包括了殘余應變和彈性應變，反映了鋼筋真實的變形能力(≥2.5%)屈

強

比反映鋼筋的強度儲備，fy/fu=0.6~0.7。第六章建筑結(jié)構(gòu)材料有明顯屈服點鋼筋的應力-應變關(guān)系一般可采用雙線性的理想彈塑性關(guān)系1Es第六章建建筑筑結(jié)構(gòu)材材料◆無明顯屈屈服點的的鋼筋a點：比例例極限，，約為0.65fua點前：應應力-應變關(guān)系系為線彈彈性a點后：應應力-應變關(guān)系系為非線線性，有有一定塑塑性變形形，且沒沒有明顯顯的屈服服點強度設計計指標——條件件屈服點點殘余應變變?yōu)?.2%所對應的的應力《規(guī)范》》取s0.2=0.85fu第六章建建筑筑結(jié)構(gòu)材材料三、鋼筋筋的強度度標準值值按冶金鋼材質(zhì)質(zhì)量控制標準準，鋼筋的強強度標準值是是取其出廠時時的廢品限值值，其數(shù)值相相當于fy,m-3s，具有97.73%的保證率，滿滿足《建筑結(jié)結(jié)構(gòu)設計統(tǒng)一一標準》材料料強度標準值值保證率95%的要求。第六章建建筑結(jié)構(gòu)材料料第六章建建筑結(jié)構(gòu)材料料6.2混凝凝土一、混凝土的的強度1、混凝土強度度等級混凝土結(jié)構(gòu)中中，主要是利用它它的抗壓強度。因此抗壓強強度是混凝土土力學性能中中最主要和最最基本的指標標?；炷恋膹姸榷鹊燃壥怯每箍箟簭姸葋韯潉澐值幕炷翉姸鹊鹊燃墸哼呴L150mm立方體標準試試件，在標準準條件下（20±3℃，≥90%濕度）養(yǎng)護28天，用標準試試驗方法（加加載速度0.15~0.3N/mm2/sec，兩端不涂潤潤滑劑）測得得的具有95%保證率的立方體抗壓壓強度，用符符號C表示，C30表示fcu,k=30N/mm2《規(guī)范》根據(jù)據(jù)強度范圍，，從C15~C80共劃分為14個強度等級，級差為5N/mm2。與原《規(guī)范范GBJ10-89》相比，混凝凝土強度等級級范圍由C60提高到C80，C50以上為高強混凝土，有關(guān)指標和和計算公式在在C50與原《規(guī)范GBJ10-89》銜接。第六章建建筑結(jié)構(gòu)材料料100mm立方體強度與與標準立方體體強度之間的的換算關(guān)系小于C50的混凝土，修修正系數(shù)m=0.95。隨混凝土強強度的提高，，修正系數(shù)m值有所降低。。當fcu100=100N/mm2時，換算系數(shù)數(shù)m約為0.9美國、日本、、加拿大等國國家，采用圓圓柱體（直徑徑150mm，高300mm）標準試件測測定的抗壓強強度來劃分強強度等級，符符號記為fc'。圓柱體強度與與我國標準立立方體抗壓強強度的換算關(guān)關(guān)系為，立方體和圓柱柱體抗壓試驗驗都不能代表表混凝土在實實際構(gòu)件中的的受力狀態(tài)，，只是用來在在同一標準條條件下比較混混凝土強度水水平和品質(zhì)的的標準（制作作、測試方便便）。第六章建建筑結(jié)構(gòu)材料料2、軸心抗壓強強度軸心抗壓強度度采用棱柱體體試件測定，，用符號fc表示，它比較較接近實際構(gòu)構(gòu)件中混凝土土的受壓情況況。棱柱體試試件高寬比一一般為h/b=3~4，我國通常取取150mm×150mm×450mm的棱柱體試件件，也常用100×100×300試件。對于同一混凝凝土，棱柱體抗壓強強度小于立方方體抗壓強度度。棱柱體抗壓壓強度和立方方體抗壓強度度的換算關(guān)系系為，《規(guī)范》對小小于C50級的混凝土取取k=0.76，對C80取k=0.82，其間按線性插插值第六章建建筑結(jié)構(gòu)材料料3、軸心抗拉強強度也是其基本力力學性能，用用符號ft表示?；炷镣翗?gòu)件開裂、、裂縫、變形形，以及受剪剪、受扭、受受沖切等的承承載力均與抗抗拉強度有關(guān)關(guān)。第六章建建筑結(jié)構(gòu)材料料劈拉試驗PaP拉壓壓由于軸心受拉拉試驗對中困困難，也常常常采用立方體體或圓柱體劈劈拉試驗測定定混凝土的抗抗拉強度第六章建建筑結(jié)構(gòu)材料料4、混凝土強度度的標準值《規(guī)范》規(guī)定定材料強度的的標準值fk應具有不小于于95%的保證率立方體強度標標準值即為混混凝土強度等等級fcu。《規(guī)范》在在確定混凝土土軸心抗壓強強度和軸心抗抗拉強度標準準值時，假定定它們的變異異系數(shù)與立方方體強度的變變異系數(shù)相同同，利用與立立方體強度平平均值的換算算關(guān)系，便可可按上式計算算得到。同時，《規(guī)范范》考慮到試試件與實際結(jié)結(jié)構(gòu)的差異以以及高強混凝凝土的脆性特特征，對軸心心抗壓強度和和軸心抗拉強強度，還采用用了以下兩個個折減系數(shù)：⑴結(jié)構(gòu)中混混凝土強度與與混凝土試件件強度的比值值，取0.88；⑵脆性折減減系數(shù)，對C40取1.0，對C80取0.87，中間按線線性規(guī)律變變化。第六章建建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)材料二、混凝土土的變形1、單軸（單單調(diào)）受壓壓應力-應變關(guān)系混凝土單軸軸受力時的的應力-應變關(guān)系反反映了混凝凝土受力全全過程的重重要力學特特征是分析混凝凝土構(gòu)件應應力、建立立承載力和和變形計算算理論的必必要依據(jù)，，也是利用用計算機進進行非線性性分析的基基礎。混凝土單軸軸受壓應力力-應變關(guān)系曲曲線，常采采用棱柱體體試件來測測定。在普通試驗驗機上采用用等應力速度度加載，達到到軸心抗壓壓強度fc時，試驗機機中集聚的的彈性應變變能大于試試件所能吸吸收的應變變能，會導導致試件產(chǎn)產(chǎn)生突然脆脆性破壞，，只能測得得應力-應變曲線的的上升段。采用等應變速度度加載，或在在試件旁附附設高彈性性元件與試試件一同受受壓，以吸吸收試驗機機內(nèi)集聚的的應變能，，可以測得得應力-應變曲線的的下降段。第六章建建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)材料強度等級越越高，線彈彈性段越長長，峰值應應變也有所所增大。但但高強混凝凝土中，砂砂漿與骨料料的粘結(jié)很很強，密實實性好，微微裂縫很少少，最后的的破壞往往往是骨料破破壞，破壞壞時脆性越越顯著，下下降段越陡陡。第六章建建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)材料◆《規(guī)范》應應力-應變關(guān)系上升段：下降段：第六章建建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)材料2、混凝土土的彈性模模量原點切線模模量割線模量切線模量彈性系數(shù)n隨應力增大大而減小n=1~0.5第六章建建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)材料3、混凝土土受拉應力力-應變關(guān)關(guān)系第六章建建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)材料三、混凝土土的收縮和和徐變1、混凝土的的收縮混凝土在空空氣中硬化化時體積會會縮小，這這種現(xiàn)象稱稱為混凝土土的收縮。。收縮是混凝凝土在不受受外力情況況下體積變變化產(chǎn)生的的變形。當這種自發(fā)發(fā)的變形受受到外部（（支座）或或內(nèi)部（鋼鋼筋）的約約束時，將使混凝土土中產(chǎn)生拉拉應力，甚甚至引起混混凝土的開開裂?；炷潦湛s會會使預應力力混凝土構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生預預應力損失失。某些對跨度比較較敏感的超超靜定結(jié)構(gòu)構(gòu)（如拱結(jié)構(gòu)構(gòu)），收縮縮也會引起起不利的內(nèi)內(nèi)力。墻板干燥收收縮裂縫與與邊框架的的變形第六章建建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)材料混凝土的收收縮是隨時時間而增長長的變形，，早期收縮變變形發(fā)展較較快，兩周周可完成全全部收縮的的25%，一個月可可完成50%，以后變形形發(fā)展逐漸漸減慢，整整個收縮過過程可延續(xù)續(xù)兩年以上上。一般情況下下，最終收收縮應變值值約為(2~5)×10-4混凝土開裂裂應變?yōu)?0.5~2.7)×10-4第六章建建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)材料◆影響因素混凝土的收收縮受結(jié)構(gòu)構(gòu)周圍的溫溫度、濕度度、構(gòu)件斷斷面形狀及及尺寸、配配合比、骨骨料性質(zhì)、、水泥性質(zhì)質(zhì)、混凝土土澆筑質(zhì)量量及養(yǎng)護條條件等許多多因素有關(guān)關(guān)。水泥用量多多、水灰比比越大，收收縮越大。。骨料彈性模模量高、級級配好，收收縮就小。。干燥失水及及高溫環(huán)境境，收縮大大。小尺寸構(gòu)件件收縮大，，大尺寸構(gòu)構(gòu)件收縮小小。高強混凝土收縮縮大。影響收縮的因素素多且復雜，要要精確計算尚有有一定的困難。。在實際工程中，，要采取一定措措施減小收縮應應力的不利影響響——施工縫。第六章建筑筑結(jié)構(gòu)材料2、混凝土的徐徐變混凝土在荷載的的長期作用下，，其變形隨時間間而不斷增長的的現(xiàn)象稱為徐變變。徐變會使結(jié)構(gòu)（（構(gòu)件）的（撓撓度）變形增大大，引