項(xiàng)目一混凝土材料

混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)模塊一鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

0.新課導(dǎo)入

項(xiàng)目1.混凝土材料的選擇項(xiàng)目2.肋梁樓蓋設(shè)計(jì)（重點(diǎn)）項(xiàng)目3.鋼筋混凝土柱設(shè)計(jì)（重點(diǎn)）項(xiàng)目4.混凝土結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性和耐久性目錄——第一學(xué)期混凝土材料的選擇任務(wù)1：混凝土強(qiáng)度確定任務(wù)2：鋼筋的選擇任務(wù)3：混凝土與鋼筋的共同工作項(xiàng)目一任務(wù)1：混凝土強(qiáng)度確定是按一定比例的水泥、砂、石和水，經(jīng)拌合、澆筑、振搗、養(yǎng)護(hù)、逐步凝固硬化形成的人造石材。商品混凝土運(yùn)輸和澆筑設(shè)備三大強(qiáng)度：立方體抗壓強(qiáng)度fcu

軸心抗壓強(qiáng)度fc軸心抗拉強(qiáng)度ft任務(wù)1一、混凝土的強(qiáng)度

1、砼立方體抗壓強(qiáng)度（fcu）

試塊尺寸：150×150×150mm3

養(yǎng)護(hù)時(shí)間：28天

養(yǎng)護(hù)條件：溫度20±3℃，相對(duì)濕度≥90%

加荷速度：每秒0.3~0.8N/mm2

混凝土按立方體抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值（fcu,k）的

大小，分為14等級(jí)，它們是C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80。

任務(wù)1試驗(yàn)方法對(duì)立方體抗壓強(qiáng)度有較大影響（左圖）試件表面無潤滑劑，產(chǎn)生套箍效應(yīng)，工程中常采用這種方法。（右圖）試件表面涂有潤滑劑，摩擦阻力小，測得的抗壓強(qiáng)度小，工程中一般不采用。立方體混凝土試塊加載速度及試塊的尺寸對(duì)混凝土立方體抗壓強(qiáng)度也有影響。1、下列哪種測得的混凝土立方體抗壓強(qiáng)度高？

A加載速度快B加載速度慢

C試驗(yàn)時(shí)不涂潤滑劑D試驗(yàn)時(shí)涂潤滑劑2、下列哪種測得的混凝土立方體抗壓強(qiáng)度最高？

A試件尺寸為邊長150的立方體B試件尺寸為邊長100的立方體

C試件尺寸為邊長200的立方體任務(wù)1

2、砼軸心抗壓強(qiáng)度（fc）

試塊尺寸：150×150×300mm3

養(yǎng)護(hù)時(shí)間：28天

養(yǎng)護(hù)條件：溫度20±3℃，相對(duì)濕度≥90%

fck=0.88αc1αc2fcu.k=0.67fcu.kαc1:棱柱強(qiáng)度與立方強(qiáng)度之比(0.76/0.82)αc2:考慮C40以上混凝土脆性的折減系數(shù)(1.00/0.87)

任務(wù)1直接受拉試驗(yàn)ft100100150150500試驗(yàn)結(jié)果：ft=0.26fcu2/3考慮到構(gòu)件和試件的區(qū)別，尺寸效應(yīng)，加荷速度等的影響，取ft=0.23fcu2/3

3、砼軸心抗拉強(qiáng)度（ft）混凝土為脆性材料，內(nèi)部存在許多細(xì)小孔隙，因此其抗拉強(qiáng)度很低。任務(wù)1試驗(yàn)方法：國內(nèi)外多采用圓柱體或立方體的劈裂試驗(yàn)來間接測定。混凝土的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于抗壓強(qiáng)度，只有抗壓強(qiáng)度的1/10～1/18

任務(wù)1砼立方體抗壓強(qiáng)度用于確定砼強(qiáng)度等級(jí)砼軸心抗壓強(qiáng)度受彎，受壓及偏心受拉構(gòu)件的承載力計(jì)算時(shí)采用其作為設(shè)計(jì)指標(biāo)砼軸心抗拉強(qiáng)度抗裂度和裂縫寬度及構(gòu)件斜截面承載力時(shí)的主要強(qiáng)度指標(biāo)任務(wù)11.混凝土的受力變形1）單軸受壓時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系作用是：峰值應(yīng)力后，吸收試驗(yàn)機(jī)的變形能，測出下降段

(MPa)fco

0

(

10-3)abcd225201510546810混凝土強(qiáng)度提高加載速度減慢二、混凝土的變形任務(wù)1強(qiáng)度等級(jí)越高，線彈性段越長，峰值應(yīng)變也有所增大。但高強(qiáng)混凝土中，砂漿與骨料的粘結(jié)很強(qiáng)，密實(shí)性好，微裂縫很少，最后的破壞往往是骨料破壞，破壞時(shí)脆性越顯著，下降段越陡。不同強(qiáng)度混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線任務(wù)12）重復(fù)荷載下混凝土的變形性能

p

e

混凝土的疲勞強(qiáng)度：

采用100×100×300mm3或著150×150×450mm3的棱柱體，把棱柱體試件承受200萬次或其以上循環(huán)荷載而發(fā)生破壞的壓應(yīng)力值稱為混凝土的疲勞抗壓強(qiáng)度?！粲绊懸蛩?/p>

施加荷載時(shí)的應(yīng)力大小是影響應(yīng)力-應(yīng)變曲線不同的發(fā)展和變化的關(guān)鍵因素，即混凝土的疲勞強(qiáng)度與重復(fù)作用時(shí)應(yīng)力變化的幅度有關(guān)。

在相同的重復(fù)次數(shù)下，疲勞強(qiáng)度隨著疲勞應(yīng)力比值的增大而增大。任務(wù)1長期荷載作用下混凝土的變形性能應(yīng)力：

c<0.5fc，徐變變形與應(yīng)力成正比----線性徐變

0.5fc<

c<0.8fc，非線性徐變

c>0.8fc，造成混凝土破壞，不穩(wěn)定加荷時(shí)混凝土的齡期，越早，徐變越大水泥用量越多，水灰比越大，徐變越大骨料越硬，徐變越小3）徐變影響徐變的因素任務(wù)1任務(wù)14）混凝土的彈性模量

c

c

c

c

e

p

0

1原點(diǎn)切線模量（彈性模量）：拉壓相同變形模量（割線模量、彈塑性模量）切線模量受壓時(shí)，為0.4~1.0；受拉破壞時(shí)，為1.0任務(wù)12、混凝土的收縮結(jié)硬過程中混凝土體積縮小的性質(zhì)

水泥品種：等級(jí)越高，收縮越大水泥用量：水泥用量越多，水灰比越大，收縮越大骨料：骨料越硬，收縮越小養(yǎng)護(hù)條件、制作方法、使用環(huán)境、體積與表面積的比值等影響收縮的因素半個(gè)月大約可完成全部收縮的25％，一個(gè)月可完成約50％，兩個(gè)月可完成約75％，其后發(fā)展趨緩，一年左右即漸穩(wěn)定。任務(wù)1混凝土的變形——練習(xí)1.小王在施工時(shí)，發(fā)現(xiàn)在第7天后加載與第28天后加載的梁的變形不是一樣，請問是什么原因造成的？（）哪根梁變形大些？A.砼收縮B.砼膨脹C.砼徐變D.疲勞破壞2.砼的收縮是在（）中結(jié)硬過程發(fā)生的，砼的膨脹又是在（）中結(jié)硬過程發(fā)生的。A.空氣B.水3.砼徐變與收縮變形影響一致的因素有哪些？A.水泥用量B.應(yīng)力的大小C.養(yǎng)護(hù)條件D.水泥品種E.骨料選擇F.使用環(huán)境任務(wù)1任務(wù)2：鋼筋的選擇一、鋼筋的種類目前我國鋼筋砼結(jié)構(gòu)及預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)中采用的鋼筋按生產(chǎn)加工工藝的不同，可分為熱軋鋼筋，鋼絲，鋼絞線和熱處理鋼筋等。提問：在鋼筋砼結(jié)構(gòu)中使用的鋼筋為哪種？在預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)中使用的鋼筋為哪種？鋼筋砼結(jié)構(gòu)中使用的鋼筋，按外形可分為光面鋼筋（圓鋼）和變形鋼筋（帶肋鋼筋，如人字紋、螺旋紋、月牙紋等）兩類。供貨形式分為：盤圓和條狀供貨低合金鋼熱軋帶肋鋼筋低碳鋼熱軋圓盤條變形鋼筋圖片

（帶肋鋼筋，如人字紋、螺旋紋、月牙紋等）任務(wù)2預(yù)應(yīng)力鋼筋優(yōu)先采用鋼絲、預(yù)應(yīng)力螺紋鋼和鋼絞線。預(yù)應(yīng)力鋼絲外形有光面、螺旋肋、三面刻痕三種。三面刻痕鋼絲外形圖預(yù)應(yīng)力螺旋肋鋼絲外形圖任務(wù)2二、鋼筋的力學(xué)性能有明顯屈服點(diǎn)的鋼材：

常稱為軟鋼，如熱軋鋼筋

由于到達(dá)?y后構(gòu)件產(chǎn)生較大變形，故把它取為計(jì)算構(gòu)件的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)；到達(dá)?u時(shí)構(gòu)件開始斷裂破壞，故以?u作為材料的強(qiáng)度儲(chǔ)備。?y?u任務(wù)2無明顯屈服點(diǎn)的鋼材：

亦稱硬鋼，工程中的高強(qiáng)鋼材（如熱處理鋼筋，鋼絲，鋼絞線）均屬于此種鋼材

對(duì)于無明顯屈服點(diǎn)的鋼材，

以殘余變形為0.2%時(shí)的應(yīng)力

作為名義屈服點(diǎn)，其值約為

極限強(qiáng)度的85%

?y?u任務(wù)2塑性性能冷彎性能斷裂前試件的永久變形與原標(biāo)定長度的百分比稱為伸長率，它是衡量鋼材塑性的重要指標(biāo)。冷彎性能由冷彎試驗(yàn)來確定，試驗(yàn)時(shí)按照規(guī)定的彎心直徑在試驗(yàn)機(jī)上用沖頭加壓，使試件彎成180°，如試件外表面不出現(xiàn)裂紋和分層，即為合格。冷彎試驗(yàn)伸長率測試儀任務(wù)2鋼筋的冷加工1.冷拉：將有屈服點(diǎn)的鋼筋在常溫下進(jìn)行拉伸。只能提高鋼筋的抗拉強(qiáng)度，故不宜作受壓鋼筋。2.冷拔：用強(qiáng)力將熱軋鋼筋拔過比其直徑小的硬質(zhì)合金錐形拔絲孔?？赏瑫r(shí)提高鋼筋的抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度。3.冷軋：冷軋鋼筋是用熱軋盤條經(jīng)多道冷軋減徑，一道壓肋并經(jīng)消除內(nèi)應(yīng)力后形成的一種帶有肋紋的鋼筋。冷軋帶肋鋼筋在預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中，是冷拔低碳鋼絲的更新?lián)Q代產(chǎn)品，在現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)中，則可代換Ⅰ級(jí)鋼筋，以節(jié)約鋼材，是同類冷加工鋼材中較好的一種。

任務(wù)2三、普通鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值任務(wù)2普通熱軋鋼筋HRB335HRB400HRB500細(xì)晶粒熱軋鋼筋HRBF335HRBF400HRBF500熱軋光圓鋼筋HPB300任務(wù)2四、砼結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋性能的要求用于混凝土結(jié)構(gòu)的普通鋼筋，應(yīng)具有較高的強(qiáng)度和良好的

塑性，便于加工和焊接，并應(yīng)與混凝土間具有足夠粘接力。

小結(jié)1.掌握砼的三種強(qiáng)度及其用途：立方體抗壓強(qiáng)度，軸心抗壓強(qiáng)度，軸心抗拉強(qiáng)度。2.了解砼的變形中的徐變及收縮的特點(diǎn)與影響因素。3.了解砼的設(shè)計(jì)指標(biāo)4.掌握砼耐久性的兩個(gè)影響因素5.掌握鋼筋的種類，級(jí)別，符號(hào)及用途。6.了解鋼筋的設(shè)計(jì)指標(biāo)任務(wù)2任務(wù)3：混凝土與鋼筋的共同工作一、粘結(jié)的作用及產(chǎn)生原因粘結(jié)應(yīng)力：鋼筋與混凝土接觸面單位截面面積上的剪應(yīng)力。鋼筋與混凝土的粘結(jié)力由三部分組成：一是鋼筋與混凝土接觸布的化學(xué)吸附作用力，也稱為膠結(jié)力；二是混凝土收縮將混凝土緊緊握裹而產(chǎn)生的摩阻力；三是鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間產(chǎn)生的機(jī)械咬合力，簡稱為咬合力。光面鋼筋的粘結(jié)力以摩阻力為主，變形鋼筋以機(jī)械咬合力為主。任務(wù)3二、粘結(jié)強(qiáng)度及影響因素粘結(jié)強(qiáng)度通常采用拔出試驗(yàn)來測定。為保證鋼筋受力后有可靠的粘結(jié)，不產(chǎn)生滑移，鋼筋在混凝土中應(yīng)有足夠的錨固長度，即保證有足夠長度來傳遞鋼筋的粘結(jié)應(yīng)力。粘結(jié)強(qiáng)度的影響因素：

1.混凝土強(qiáng)度

2.鋼筋表面形狀

3.混凝土的保護(hù)層厚度和鋼筋的凈距.

4.澆筑混凝土?xí)r鋼筋所處的位置.

5.橫向壓力

6.橫向鋼筋

任務(wù)3三、保證鋼筋與混凝土粘結(jié)的措施

1、保證足夠的混凝土保護(hù)層厚度和鋼筋間距，保證受力鋼筋有足夠的錨固長度。

2、光面鋼筋端部設(shè)置彎鉤。

3、綁扎鋼筋的接頭保證足夠的搭接長度，并且在搭接范圍內(nèi)加密箍筋等。任務(wù)31、鋼筋的錨固長度1）錨固長度的計(jì)算普通受拉鋼筋的基本錨固長度lab計(jì)算式：錨固鋼筋的外形系數(shù)α鋼筋

類型光面

鋼筋帶肋

鋼筋刻痕

鋼絲螺旋肋

鋼絲三股鋼絞線七股

鋼絞線α0.160.140.190.130.160.17任務(wù)32、錨固長度的修正：按前式計(jì)算得的錨固長度，應(yīng)按下列規(guī)定進(jìn)行修正，但經(jīng)修正后的錨固長度不應(yīng)小于計(jì)算值的0.7倍，且不應(yīng)小于250mm：①對(duì)HRB335、HRB400和RRB400級(jí)鋼筋，當(dāng)直徑大于25mm時(shí)乘以系數(shù)1.1，在錨固區(qū)的混凝土保護(hù)層厚度大于鋼筋直徑的3倍且配有箍筋時(shí)乘以系數(shù)0.8；②對(duì)HRB335、HRB400和RRB400級(jí)的環(huán)氧樹脂鋼筋乘以系數(shù)1.25；③當(dāng)鋼筋在混凝土施工中易受擾動(dòng)（如滑模施工）時(shí)乘以系數(shù)1.1；任務(wù)3平法中板的錨固任務(wù)3平法中梁的錨固任務(wù)3錨固圖片任務(wù)3錨固圖片任務(wù)3三、機(jī)械錨固：當(dāng)HRB335、HRB400和RRB400級(jí)縱筋末端采用機(jī)械錨固措施時(shí)，包括附加錨固端頭在內(nèi)的錨固長度可取乘0.7的系數(shù)。鋼筋機(jī)械錨固的形式及構(gòu)造要求(a)末端帶135o彎鉤；(b)末端與鋼板穿孔塞焊；(c)末端與短鋼筋雙面貼焊任務(wù)3受拉鋼筋的基本錨固長度

任務(wù)3任務(wù)3任務(wù)3鋼筋的錨固長度的計(jì)算1.城建教室內(nèi)鋼筋混凝土現(xiàn)澆板內(nèi)設(shè)鋼筋為一級(jí)鋼，直徑為10，砼為C20，試求其錨固長度。2.城建辦公樓鋼筋混凝土梁內(nèi)內(nèi)設(shè)受拉鋼筋為二級(jí)鋼，直徑為20，砼為C25，試求其錨固長度。任務(wù)3二、鋼筋的搭接長度

1、鋼筋的連接形式鋼筋的連接形式有：綁扎搭接；機(jī)械連接或焊接。軸心受拉及小偏心受拉構(gòu)件的縱向受力鋼筋不得采用綁扎搭接接頭；直徑大于28mm的受拉鋼筋及直徑大于32mm的受壓鋼筋不宜采用綁扎搭接接頭。焊接后的鋼筋接頭機(jī)械連接任務(wù)32、綁扎連接的構(gòu)造要求1）接頭宜相互錯(cuò)開，位于同一連接區(qū)段內(nèi)的受拉鋼筋搭接接頭面積百分率：對(duì)梁類、板類及墻類構(gòu)件，不宜大于25%；對(duì)于柱類構(gòu)件，不宜大于50%；確時(shí)需要時(shí)，梁類構(gòu)件不應(yīng)大于50%；板類及墻類構(gòu)件可根據(jù)實(shí)際情況放寬。2）搭接接頭長度受拉鋼筋的搭接長度：ll=ζla≥300mm受壓鋼筋的搭接長度：0.7ll≥200mm任務(wù)33、搭接接頭連接區(qū)段鋼筋綁扎搭接接頭連接區(qū)段的長度為1.3倍搭接長度，凡搭接接頭中點(diǎn)位于該長度范圍內(nèi)的搭接接頭均屬同一連接區(qū)段↑受拉鋼筋搭接處箍筋加密思考：在工地上施工員或監(jiān)理工程師是如何檢查搭接接頭連接區(qū)段是否滿足位于同一連接區(qū)段內(nèi)的受拉鋼筋搭接接頭面積百分率任務(wù)3搭接圖片任務(wù)3搭接長度計(jì)算實(shí)例1.上圖中鋼筋為直徑10的一級(jí)鋼筋，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25，試求其搭接長度。ll＝ξｌａ＝1