建筑結(jié)構(gòu)基本理論-混凝土的選用及強度指標的查用

項目

建筑結(jié)構(gòu)基本理論任務(wù)三：混凝土的選用及強度指標的查用3.混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能

的要求2.鋼筋的力學性能1.鋼筋的品種（分類）任務(wù)一：鋼筋的選用及強度指標的查用4.鋼筋的選用鋼筋選用及強度指標的查用上堂課內(nèi)容回憶冷拉鋼筋冷拔鋼筋

熱軋鋼筋

按加工方法冷軋鋼筋

熱處理鋼筋一、鋼筋的品種（分類）二、鋼筋的力學性能（一）鋼筋的強度（二）鋼筋的塑性性能（三）鋼筋的冷彎性能

建筑鋼材的力學性能是衡量鋼材質(zhì)量的重要指標，它包括強度、塑性、冷彎性能、沖擊韌性。三、混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求較高的強度和適宜的屈強比1較好的塑性2與混凝土良好的粘結(jié)性3較好的可焊性4

寒冷地區(qū)，避免鋼筋低溫冷脆破壞5四、鋼筋的選用講解、分析、互動本節(jié)教學目標及重難點

掌握學習目標混凝土的強度指標與變形應(yīng)用混凝土型號選用聯(lián)系實際學習重點工程運用學習難點混凝土強度指標的查用本節(jié)知識混凝土的強度混凝土的變形性能混凝土的選用及強度指標的查用混凝土與鋼筋的粘結(jié)

任務(wù)三：混凝土的選用及強度指標的查用（一）鋼筋的品種（分類）一、混凝土的強度立方體抗壓強度fcuk軸心抗拉強度ftk混凝土基本強度指標軸心抗壓強度fck（一）混凝土的立方抗壓強度fcu及強度等級1.立方體抗壓強度fcu確定方法：用標準制作方式制成的150mm×150mm×150mm的立方體試塊，在20±3℃的溫度和相對濕度在90%以上的潮濕空氣中養(yǎng)護28天，用標準試驗方法（試件的承壓面不涂潤滑劑，加荷速度約每秒0.15～0.3N/mm2）測得具有95％保證率的抗壓強度。用符號fcu,k表示。砼立方體抗壓試驗2

(點擊播放視頻)常用等級：C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50

,C55，C60，C65，C70，C75，C80共14級。其中，C60~C80屬高強混凝土。2.混凝土強度等級：3.影響立方體強度的因素內(nèi)因：如強度與水泥標號、骨料品種、配合比等外因：試驗方法（箍套）、溫度、濕度、試件尺寸。由于尺寸效應(yīng)的影響：fcu(150)=0.95fcu(100)fcu(150)=1.05fcu(200)4.結(jié)構(gòu)混凝土強度等級的要求鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強度等級不應(yīng)低于Ｃ15；當采用HRB335級鋼筋時，混凝土強度等級不宜低于Ｃ20；當采用HRB400和RRB400級鋼筋以及承受重復荷載的構(gòu)件，混凝土強度等級不得低于Ｃ20。預應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強度等級不應(yīng)低于Ｃ30；當采用鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋作為預應(yīng)力鋼筋時，混凝土強度等級不宜低于Ｃ40。（二）軸心抗壓強度fc砼軸心抗壓試驗3

(點擊播放視頻)/jpkc/FZswf/index.html我國采用150×150×300mm棱柱體試件測得的強度作為混凝土的軸心抗壓強度?；炷恋妮S心抗壓強度標準值按下式計算：（2.1.1）式中—棱柱強度與立方強度之比，對C50及以下取=0.76，對C80取=0.82，中間按線形規(guī)律變化；

—考慮C40以上混凝土脆性的折減系數(shù)，對C40取=1.0，對C80取=0.87，中間按線形規(guī)律變化。（三）軸心抗拉強度ft砼抗拉試驗4

(點擊播放視頻)混凝土的抗拉強度比抗壓強度小得多，為抗壓強度。直接測試方法間接測試方法(彎折，劈裂)混凝土軸心抗拉強度標準值按下式計算：

1.混凝土的強度混凝土的強度標準值應(yīng)具有不小于95%的保證率?；炷翉姸仍O(shè)計值：等于混凝土強度標準值除以混凝土材料分項系數(shù)（rc

=1.4)。各種強度等級的混凝土強度標準值、強度設(shè)計值規(guī)范規(guī)定采用。2.混凝土的彈性模量

（四）混凝土的設(shè)計指標軸心抗壓強度設(shè)計值軸心抗拉強度設(shè)計值標準值設(shè)計值——混凝土材料強度分項系數(shù)，取1.41.混凝土的強度但是，混凝土不是彈性材料，其應(yīng)力和應(yīng)變不呈線性關(guān)系，在不同應(yīng)力階段的變形模量（應(yīng)力與應(yīng)變之比）不同，原點切線很難準確地作出。實用中，采用應(yīng)力上限為（0.4~0.5）fc循環(huán)5~10次后的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，應(yīng)力為（0.4~0.5）fc時的割線模量作為混凝土的彈性模量的近似值?；炷恋氖芾蚴軌簭椥阅Ａ浚∟/mm2）的經(jīng)驗計算公式：

kcu,57.342.210fEc+=式中fcu,k—混凝土的立方抗壓強度標準值（N/mm2）。2.彈性模量k

c

0

0

c

ce

cph

原點彈性模量：

3.泊松比耐久性對混凝土質(zhì)量的主要要求如下：1.設(shè)計使用年限為50年的一般結(jié)構(gòu)混凝土：對于設(shè)計使用年限為50年的一般結(jié)構(gòu)，混凝土質(zhì)量應(yīng)符合規(guī)范的規(guī)定。

2.設(shè)計使用年限為100年的結(jié)構(gòu)混凝土：（1）結(jié)構(gòu)混凝土強度等級不應(yīng)低于C30；預應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的最低強度等級為C40。（2）混凝土中氯離子含量不得超過水泥重量的0.06%。（五）混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性規(guī)定（3）宜使用非堿活性骨料；當使用堿活性骨料時，混凝土中的堿含量不得超過3.0kg/m3。（4）混凝土保護層厚度應(yīng)按相應(yīng)的規(guī)定增加40%；當采取有效的表面防護措施時，厚度可適當減少。（5）在使用過程中應(yīng)有定期維護措施。對于設(shè)計壽命為100年且處于二類和三類環(huán)境中的混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)采取專門有效的措施。

3.臨時性結(jié)構(gòu)混凝土對臨時性混凝土結(jié)構(gòu)，可不考慮耐久性要求。

混凝土的強度混凝土的變形性能混凝土的選用及強度指標的查用混凝土與鋼筋的粘結(jié)

任務(wù)三：混凝土的選用及強度指標的查用（一）混凝土的受力變形1.混凝土一次短期加載的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系OA–––彈性階段

A:0.3fcAB–––彈塑性階段

:0.3fc～0.8fc裂縫穩(wěn)定階段BC–––裂縫不穩(wěn)定階段

:0.8fc～1.0fcCBDEfc

0

0???A

cu??二、混凝土的變形性能特征點：

0

–––對應(yīng)于峰值點應(yīng)變《規(guī)范》

0

=0.002

cu

–––混凝土極限壓應(yīng)變《規(guī)范》

cu

=0.0033fc–––軸心抗壓強度

2.混凝土在多次重復荷載下的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系?如果我們將混凝土棱柱體試塊加荷使其壓應(yīng)力達到某個數(shù)值σ，然后卸荷至零，并把這一循環(huán)多次重復下去，就稱為多次重復荷載。?我們通常把能使試件循環(huán)200萬次或次數(shù)稍多時發(fā)生破壞的壓應(yīng)力稱為混凝土的疲勞抗壓強度，用符號表示。3.混凝土的徐變混凝土在受到荷載作用后，在荷載(應(yīng)力)不變的情況下，變形(應(yīng)變)隨時間而不斷增長的現(xiàn)象。161284369121518212427?A

ce

cr徐變

ce彈性變形

ch收縮

ce

ae

erBCD

(10–4)t(月)0徐變：徐變性質(zhì)：線性徐變初應(yīng)力

c0.5fc徐變與初應(yīng)力呈正比非線性徐變

c>0.5fc當

c>0.8fc，徐變發(fā)展最終導致破壞徐變對結(jié)構(gòu)的影響：使構(gòu)件的變形增加；在截面中引起應(yīng)力重分布；在預應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中引起預應(yīng)力損失。

養(yǎng)護條件越好，周圍環(huán)境的濕度越大，構(gòu)件加載前混凝土的強度愈高，水泥用量愈少，混凝土越密實，集料含量越大，集料剛度越大，則徐變越小。

徐變的影響因素：混凝土的級配、水灰比、初始加載齡期、初應(yīng)力大小，養(yǎng)護使用條件等。收縮：混凝土在空氣中結(jié)硬體積減小的現(xiàn)象。膨脹：混凝土在水中結(jié)硬體積變大的現(xiàn)象。注：收縮值越大，對結(jié)構(gòu)越不利；而膨脹數(shù)值小，且對結(jié)構(gòu)有利。蒸汽養(yǎng)護常溫養(yǎng)護051015200.10.20.30.4收縮(10–3)時間(月)（二）混凝土的體積變形1.混凝土的收縮和膨脹收縮的性質(zhì)自由收縮約束收縮來自內(nèi)部的鋼筋約束來自支座的外部約束收縮對結(jié)構(gòu)的影響自由收縮一般不會引起拉應(yīng)力，故不會開裂約束收縮產(chǎn)生收縮應(yīng)力甚至開裂混凝土的強度混凝土的變形性能混凝土的選用及強度指標的查用混凝土與鋼筋的粘結(jié)

任務(wù)三：混凝土的選用及強度指標的查用三、混凝土與鋼筋的粘結(jié)（一）粘結(jié)的意義

粘結(jié)和錨固是鋼筋和混凝土形成整體、共同工作的基礎(chǔ)。鋼筋與混凝土之間粘結(jié)應(yīng)力示意圖（a）錨固粘結(jié)應(yīng)力（b）裂縫間的局部粘結(jié)應(yīng)力（二）粘結(jié)力的形成◆光圓鋼筋與變形鋼筋具有不同的粘結(jié)機理，其粘結(jié)作用主要由三部分組成：（１）鋼筋與混凝土接觸面上的化學吸附作用力（膠結(jié)力）。一般很小，僅在受力階段的局部無滑移區(qū)域起作用，當接觸面發(fā)生相對滑移時，該力即消失。（２）混凝土收縮握裹鋼筋而產(chǎn)生的摩阻力。（３）鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間產(chǎn)生的機械咬合作用力（咬合力）。對于光圓鋼筋，這種咬合力來自于表面的粗糙不平?！糇冃武摻钆c混凝土之間的機械咬合作用主要是由于變形鋼筋肋間嵌入混凝土而產(chǎn)生的。變形鋼筋和混凝土的機械咬合作用（三）粘結(jié)強度◆1.測試砼粘結(jié)強度試驗7

(點擊播放視頻)/jpkc/FZswf/index.html◆2.計算公式

式中N—鋼筋的拉力；ｄ—鋼筋的直徑；

L—粘結(jié)的長度?！?.不同強度混凝土的粘結(jié)應(yīng)力和相對滑移的關(guān)系（四）影響粘結(jié)的因素影響鋼筋與混凝土粘結(jié)強度的因素很多，主要有混凝土強度、保護層厚度及鋼筋凈間距、橫向配筋及側(cè)向壓應(yīng)力，以及澆筑混凝土時鋼筋的位置等。Ａ.光圓鋼筋及變形鋼筋的粘結(jié)強度都隨混凝土強度等級的提高而提高，但不與立方體強度成正比。Ｂ.變形鋼筋能夠提高粘結(jié)強度。Ｃ.鋼筋間的凈距對粘結(jié)強度也有重要影響。2.3混凝土與鋼筋的粘結(jié)Ｄ.橫向鋼筋可以限制混凝土內(nèi)部裂縫的發(fā)展，提高粘結(jié)強度。Ｅ.在直接支撐的支座處，橫向壓應(yīng)力約束了混凝土的橫向變形，可以提高粘結(jié)強度。Ｆ.澆筑混凝土時鋼筋所處的位置也會影響粘結(jié)強度。

（五）鋼筋的錨固與搭接◆1.保證粘結(jié)的構(gòu)造措施(1)對不同等級的混凝土和鋼筋，要保證最小搭接長度和錨固長度；(2)為了保證混凝土與鋼筋之間有足夠的粘結(jié)，必須滿足鋼筋最小間距和混凝土保護層最小厚度的要求；(3)在鋼筋的搭接接頭內(nèi)應(yīng)加密箍筋；(4)為了保證足夠的粘結(jié)在鋼筋端部應(yīng)設(shè)置彎鉤；(5)對大深度混凝土構(gòu)件應(yīng)分層澆筑或二次澆搗；(6)一般除重銹鋼筋外，可不必除銹?！?.鋼筋的搭接鋼筋搭接的原則是：接頭應(yīng)設(shè)置在受力較小處，同一根鋼筋上應(yīng)盡量少設(shè)接頭，機械連接接頭能產(chǎn)生較牢固的連接