哈工大混凝土原理及樓板與砌體結構設計砼力學性能

主要內容（32學時緒論（1學主要內容（32學時緒論（1學時第1材料的力學性能（2學時鋼筋混凝土構件裂縫及變形的驗算（2第2第3第4第5第6第8時2008-10-3材料力學性參考2008-10-4材參考2008-10-4材料力學性第1材料的第1材料的力學性2008-10-5材料力學性混凝土的力學性混凝土的力學性1.1.1混凝土的組成結通常把混凝土的結構分為三種類型Ｃ.宏觀結構：即砂漿和粗骨料兩組分體系注意：1.骨料的分布及骨料與基相之間在界面的結力學性能有著極為重要的影響2008-10-6材料力學性1.1.2單軸應力狀態(tài)下的混凝土強混凝土結1.1.2單軸應力狀態(tài)下的混凝土強混凝土結構中主要是利用它的抗壓強（1）單向受力狀態(tài)下混凝土的強1）立方體抗壓強度fcu：邊長為150mm的混土立方體試件，在標準條件下（溫度20±3℃，95%保證率的抗壓強度極限值。2008-10-7材料力學性1C混凝C混凝15—立方體抗壓強度的標準值為砼強度等級的選鋼筋混凝土結構的混凝土強度等級堡應低于當采用HRB335級鋼筋時,混凝土強度等級不宜低于當采用級和級鋼筋以及承受重復荷載的構件時混凝土強度等級不得低于0。預應力混凝土結構的混凝土強度等級不應低于當采用鋼絞線、鋼絲、熱處理鋼筋作預應力鋼筋時，混凝土強度等級不宜低于0。2008-10-8材料力學性2）軸心抗壓強按標準方法制作2）軸心抗壓強按標準方法制作的×300mm的棱柱體試件，在溫度20土3℃和相對濕度為90％以上的件下養(yǎng)護28d，用標準試驗方法測得的具有95％證率的抗壓強。對于同一混凝土，棱柱體抗強度小于立方體抗壓強度況，實際構件強度與試件強度之間存在差異2008-10-9 0.88k1k2fcu,k材料力學性3）軸心抗拉強3）軸心抗拉強F壓a拉壓F劈拉試驗材料力學性2008-10- 《混凝土結構設計《混凝土結構設計規(guī)范》規(guī)定軸心抗拉強度標準值立方體抗壓強度標準值的換算關系為2008-10-材料力學性 0.880.395f0.5511.6450.45 混凝土的變混凝土的變1、單軸受壓應力-應變關混凝土單軸受力時的應力-應變關系反映了混凝土受力全程的重要力學特征是分析混凝土構件應力、建立承載力和變形計算理論的必要依據，也是利用計算機進行非線性分析的基應變關系曲線，常采用棱柱體試件來測定。在普通試驗機上采用等應力速度加載，達到軸心抗壓強度時，試驗機中集聚的彈性應變能大于試件所能吸收的應變能，會導致試件產生突然脆性破壞，只能測得應力的上升段。采用等應變速度加載，或在試件旁附設高彈性元件與試件一同受壓，以吸收試驗機內集聚的應變能，可以測得應力應變曲線的下降段2008-10-材料力學性2008-10-材料力學性2008-10-材料力學性A到B點，內部一些CDA到B點，內部一些CDB裂縫相互 展已不穩(wěn)定，橫向變-.-土E(00.4)是0AcA.強混凝土達0.95fBc×10-246材料力學性802008-10-強度等級越高，強度等級越高，線彈陡不同強度混凝土的應力-應變關系曲2008-10-材料力學性《規(guī)范》應力-應變關fcc00cc0u1n2( 0.0020.5(fcu《規(guī)范》應力-應變關fcc00cc0u1n2( 0.0020.5(fcu50)0.0033( 0u《規(guī)范》混凝土應力-應變曲線參2n208-10-1.2性 2、混凝土的變形模彈性2、混凝土的變形模彈性模Ec變形模切線模Ec2008-10-材料力學性彈性模量測定方5~102008-10-材料力學性Ec 彈性模量測定方5~102008-10-材料力學性Ec 34.74(N/mm21.1.4混凝土的1.1.4混凝土的收縮和徐1、混凝土的收當這種自發(fā)的變形受到外部（支座）或內（鋼筋）的約束時，將使混凝土中產生拉應力，至引起混凝土的開裂?；炷潦湛s會使預應力混凝土構件產生預應力損失。2008-10-材料力學性影響因混凝土的收縮受結構周圍的溫度、濕度、構件斷面形狀及影響因混凝土的收縮受結構周圍的溫度、濕度、構件斷面形狀及尺寸、配合比、骨料性質、水泥性質、混凝土澆筑質量及養(yǎng)護條件等許多因素有關。水泥的品種：水泥強度等級越高，制成的混凝土收縮越大。水泥的用量：水泥用量多、水灰比越大，收縮越大骨料的性質：骨料彈性模量高、級配好，收縮就小養(yǎng)護條件：干燥失水及高溫環(huán)境，收縮大混凝土制作方法：混凝土越密實，收縮越小使用環(huán)境：使用環(huán)境溫度、濕度越大，收縮越小構件的體積與表面積比值：比值大時，收縮小2008-10-材料力學性2、混凝土的徐2、混凝土的徐徐變對混凝土結構和構件的工作性能有很影響。由于混凝土的徐變，會使構件的變形混凝土的徐變特性主要與時間參數有關2008-10-材料力學性在應力（≤0.5fc）作在應力（≤0.5fc）作用瞬間，首先產生瞬時彈性應變si/Ec(t0)，t0加荷時的齡期）隨荷載作用時間的延續(xù)，變形不斷增長，前4個月徐變長較快，6個月可達最終徐變的（70～80）%，以后增長逐緩慢，2～3年后趨于穩(wěn)定2008-10-材料力學性影響因影響因大2008-10-材料力學性鋼筋的力學性2.2.1鋼筋的品種和級鋼筋的力學性2.2.1鋼筋的品種和級2-12008-10-材料力學性鋼筋的種類及選強塑光圓鋼變形鋼弱高熱軋鋼變形鋼強低變形鋼鋼鋼絲強度高，塑性筋鋼絞強鋼筋的種類及選強塑光圓鋼變形鋼弱高熱軋鋼變形鋼強低變形鋼鋼鋼絲強度高，塑性筋鋼絞強度高，粘結性熱處理鋼強度材料力學性2008-10-熱軋鋼筋的分HPB235級熱軋鋼筋的分HPB235級:(HotrolledPlaainSteelbars)HRB335級(HotrolledRibbedSteelbars)HRB400級:(HotrolledRibbedSteelbars)RRB400級(RemainedheattreatmentRibbedSteelfyk（標準值=鋼材廢品限值，保證屈服強97.73%）HPB235級fyk235HRB335級fyk335HRB400級、RRB400級fyk4002008-10-材料力學性HPB235級鋼筋為光面鋼筋，多作為HPB235級鋼筋為光面鋼筋，多作為現澆樓板的力鋼筋和箍筋HRB335級HRB400級鋼筋強度較高，多作為鋼混凝土構件的受力鋼筋，尺寸較大的構件，也可RRB400級強度太高，不適宜作為鋼筋混凝土構中的配筋，一般冷拉后作預應力筋延伸=25、16、14、10%，直徑8～40mm2008-10-材料力學性鋼絲，中強鋼絲，中強鋼絲的強度為800~1200MPa，高強鋼絲、鋼絞三股和七股鋼絞線，外接圓直徑9.5~15.2mm。中高強鋼絲和冷加工鋼筋是由熱軋鋼筋和盤條經冷拉、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、淬火和回火等調質工藝處理，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構。2008-10-材料力學性鋼筋的強度與變有明顯屈服點的鋼e鋼筋的強度與變有明顯屈服點的鋼efbacdef為頸縮階2008-10-材料力學性幾個指標屈服強度：是鋼筋強度的設計依據，因為鋼筋屈服后將發(fā)生很大的塑性變形，且卸載時這部分變形不可恢復，這會使鋼筋混凝土構件產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，不太穩(wěn)定，一般取屈服下限作為屈服強度。延伸率：鋼筋幾個指標屈服強度：是鋼筋強度的設計依據，因為鋼筋屈服后將發(fā)生很大的塑性變形，且卸載時這部分變形不可恢復，這會使鋼筋混凝土構件產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，不太穩(wěn)定，一般取屈服下限作為屈服強度。延伸率：鋼筋拉斷后的伸長值與原長的比率，是反映筋塑性性能的指標。延伸率大鋼筋，在拉反映鋼筋的強度儲2008-10-材料力學性 ll05or10 0有明顯屈服點鋼筋的應力-應變關一般可采用雙線性有明顯屈服點鋼筋的應力-應變關一般可采用雙線性的理想彈塑性關12008-10-材料力學性 HPB235級鋼HRB335級鋼筋、HRB400級鋼筋、RRB400級鋼筋、消除應力鋼絲、螺旋肋鋼絲、刻痕鋼鋼絞 f 無明顯屈服點的鋼a點：比例極限，約為無明顯屈服點的鋼a點：比例極限，約為a點后：應力-應變關系為非線性，有一定塑性變形，且《規(guī)范》材料力學性2008-10-a混凝土結構對混凝土結構對鋼筋性能的要強度：要求鋼筋有足夠的強度和適宜的強屈比(極限強度與屈服強度的比值)。例如，對抗震等級為一、二級的框架結構，其縱向受塑性：要求鋼筋應有足夠的變形能力2008-10-材料力學性混凝土與鋼筋的粘粘結混凝土與鋼筋的粘粘結的意粘結和錨固是鋼筋和混凝土形成整體、同工作的基鋼筋與混凝土之間粘結應力示意（a）錨固粘結應（b）裂縫間的局部粘結應2008-10-材料力學性粘結力的形光粘結力的形光圓鋼筋與變形鋼筋具有不同的粘結機理，（膠結力）。一般很小，僅在受力階段的局無滑移區(qū)域起作用，當接觸面發(fā)生相對滑３）鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間產生的機咬合作用力（咬合力）。對于光圓鋼筋，這咬合力來自于表面的粗糙不平2008-10-材料力學性變形鋼筋與混凝土變形鋼筋與混凝土之間的機械咬合作用主要由于變形鋼筋肋間嵌入混凝土而產生的2008-10-材料力學性影響粘結的因影響粘結的因影響鋼筋與混凝土粘結強度的因素很多，主要混凝土強度、保護層厚度及鋼筋凈間距、橫向配筋及側向壓應力，以及澆筑混凝土時鋼筋的位置等。Ｂ.變形鋼筋能夠提高粘結強度Ｃ.鋼筋間的凈距對粘結強度也有重要影響2008-10-材料力學性2008-10-材料力學性◆鋼筋的錨固與◆鋼筋的錨固與搭(5)對大深度混凝土構件應分層澆筑或二次澆搗(6)一般除重銹鋼筋外，可不必除銹2008-10-材料力學性◆ll◆ll式中，ζ為受拉鋼筋搭接長度修正系數，它同一連接區(qū)內搭接鋼筋的截面面積有關，詳《規(guī)范》2008-10-材