建筑结构材料混凝土基本构件学习PPT.ppt

建筑结构建筑结构 architectural construction 第三章第三章 混凝土基本构件混凝土基本构件 学习重点：学习重点： 混凝土结构用钢筋的品种和规格，钢筋的选用规定；混凝土结构用钢筋的品种和规格，钢筋的选用规定； 混凝土强度等级的概念及选用的规定，混凝土收缩和混凝土强度等级的概念及选用的规定，混凝土收缩和 徐变的概念；徐变的概念； 钢筋、混凝土设计参数的查用方法；钢筋、混凝土设计参数的查用方法； 耐久性对同质量的主要要求；耐久性对同质量的主要要求； 钢筋和混凝土共同工作的原因，钢筋的锚固和连接的钢筋和混凝土共同工作的原因，钢筋的锚固和连接的 要求；要求； 混凝土基本构件的构造要求，钢筋混凝土受弯构件、混凝土基本构件的构造要求，钢筋混凝土受弯构件、 受压构件的破坏特征及承载力急速那方法。受压构件的破坏特征及承载力急速那方法。 一、钢筋的品种 按成分划分：低碳钢、中碳钢、高碳钢 按外形划分：光圆钢筋、带肋钢筋 按直径尺寸、根数分：钢丝、钢筋、钢铰线、钢辊、钢丝绳 按生产工艺分：热轧钢筋、冷加工钢筋、热处理钢筋 按力学性能是否有明显屈服点分：软钢、硬钢 第一节 混凝土结构材料 一、钢筋 steel reinforcement 1.1 钢筋 一、钢筋的品种 热轧钢筋、冷加工钢筋、热处理钢筋、中高强钢丝和钢绞线 第一章 钢筋和混凝土的材料性能 1.1 钢 筋 1、热轧钢筋 hot rolled steel reinforcing bar hpb235级级、hrb335级级、 hrb400级、rrb400级级、hrb500级级 根数符号+直径： 用于标注梁中、柱中纵筋 用于标注梁、柱中箍筋和板中钢筋 第一章 钢筋和混凝土的材料性能 1.1 钢 筋 级(hpb235级)钢筋 多为光面钢筋（plain bar），多作为现浇楼板的受力钢筋 和箍筋。 级(hrb335级)和 级(hrb400级)钢筋 外形制作成月牙肋或等高肋的变形钢筋（deformed bar） 。强度较高，多作为钢筋混凝土构件的受力钢筋；尺寸较大的 构件，也有用级钢筋作箍筋的为增强与混凝土的粘结（bond ）。 级钢筋 强度太高，不适宜作为钢筋混凝土构件中的配筋，一般冷拉后 作预应力筋。 思考与讨论：钢筋强度高带来什么问题？ 其他种类钢筋 1.1 钢筋 钢丝 钢丝的直径39mm；外形有光面、刻痕和螺旋肋三种， 另有二股、三股和七股钢绞线，外接圆直径9.515.2 mm。 中强钢丝的强度为8001200mpa，高强钢丝、钢绞线的为 1470 1860mpa； 延伸率d10=6%，d100=3.54%； 中高强钢丝和钢绞线均用于预应力混凝土结构。 建筑钢材的力学性能 第一节 建筑结构材料 热处理钢筋包括40si2mn、48si2mn及45si2cr几种牌号， 以盘条形式供应。 钢材的化学成分 按碳的含量，小于0.25% 的为低碳钢， 大于0.25% 而小于0.6% 的为中碳钢， 大于0.6% 的为高碳钢。 锰和硅是钢中的有益元素，它们都是脱氧剂。它们可提高强度，又不 会过多降低塑性和冲击韧性。 钒、铌、钛是钢中的合金元素，既可以提高钢材强度，又可保持良好 的塑性、韧性。 铝是强脱氧剂，用铝进行补充脱氧，能进一步减少钢中的有害氧化物 。铬和镍是提高钢材强度的合金元素。 硫和磷是冶炼过程中留在钢中的杂质，是有害元素。它们降低钢材的 塑性、韧性、可焊性和疲劳强度。 建筑钢材的力学性能 有明显屈服点的钢材： 低碳钢和低合金钢 由于到达y后构件产生 较大变形，故把它取为计 算构件的强度标准；到达 u时构件开始断裂破坏， 故以u作为材料的强度储 备。 y u 建筑钢材的力学性能 无明显屈服点的钢材： 高强钢材（如热处理钢材） 对于无明显屈服点的钢材， 以残余变形为0.2%时的应力 作为名义屈服点，其值约为 极限强度的85% y u 建筑钢材的力学性能 塑性性能 冷弯性能 断裂前试件的永久变形与原标定长 度的百分比称为伸长率，它是衡量 钢材塑性的重要指标。 冷弯性能由冷弯试验来确定，试验 时按照规定的弯心直径在试验机上 用冲头加压，使试件弯成180， 如试件外表面不出现裂纹和分层， 即为合格。 冷弯试验 伸长率测试仪 冲击韧性 韧性是钢材抵抗冲击荷载的能力。 韧性是钢材强度和塑性的综合指标。 冲击韧性随温度的降低而下降。其规 律是开始下降缓慢，当达到一定温度 范围时，突然下降很多而呈脆性，这 种性质称为钢材的冷脆性。 冲击韧性试验机 钢筋的强度标准值和强度设计值 强度标准值除以材料分项系数即为材料强度设计值 钢筋的材料分项系数 热轧钢筋1.10，预应力钢筋1.20。 二、 混凝土 是按一定比例的水泥、 砂、石和水，经拌合、 浇筑、振捣、养护、 逐步凝固硬化形成的 人造石材。 商品混凝土运输和浇筑设备 三大强度： 立方抗压强度fcu 轴心抗压强度 fc 轴心抗拉强度ft （一）、 混凝土的强度 1、砼立方体抗压强度（fcu） 试块尺寸：150150150mm3 养护时间：28天 养护条件：温度203，相对湿度90% 加荷速度：每秒0.30.8n/mm2 混凝土按立方体抗压强度的标准值（fcu,k）的 大小，分为14等级，它们是c15、c20、c25、c30、 c35、c40、c45、c50、c55、c60、c65、c70、 c75、c80。 （左图）试件表面无润滑剂，产生套箍效 应，工程中常采用这种方法。 （右图）试件表面涂有润滑剂，摩擦阻力 小，测得的抗压强度小，工程中一般不采 用。 立方体混凝土试块 2、砼轴心抗压强度（fc）试块尺寸： 150150300mm3 养护时间：28天 养护条件：温度203，相对湿度90% 棱柱强度与立方强度之比 考虑c40以上混凝土 脆性的折减系数 3、砼轴心抗拉强度（ft） 混凝土为脆性材料，内部存在许多细小 孔隙，因此其抗拉强度很低。 试验方法： 国内外多采用 圆柱体或立方 体的劈裂试验 来间接测定。 混凝土的抗拉强度远小于抗压强度， 只有抗压强度的1/101/18 （二）、混凝土的变形 1.混凝土的徐变 混凝土在持续荷载作用下，除产生瞬间的弹性变形和塑性变形外，还 会产生随时间增长的变形，称为徐变。 徐变对结构物的影响 有利影响：可消除钢筋混凝土内的应力集中，使应力重新 分配，从而使混凝土构件中局部应力得到缓和。 对大体 积混凝土则能消除一部分由于温度变形所产生的破坏应力 。 不利影响：使钢筋的预加应力受到损失（预应力减小）， 使构件强度减小。 影响徐变因素 混凝土的徐变是由于在长期荷载作用下，水泥石中的凝胶 体产生粘性流动，向毛细孔内迁移所致。影响混凝土徐变 的因素有水灰比、水泥用量、骨料种类、应力等。 砼内 毛细孔数量越多，徐变越大 ；加荷龄期越长，徐变越小 ；水泥用量和水灰比越小，徐变越小；所用骨料弹性模量 越大，徐变越小；所受应力越大，徐变越大。 1.混凝土的收缩 混凝土在空气中结硬时体积会缩小，而在水中结硬时体积会增大。前 者称为收缩，后者称为膨胀。 混凝土收缩的影响因素 水泥用量越多，水灰比愈大，收缩越大； 强度等级越高的水泥制成的混凝土收缩越大； 集料的弹性模量越大收缩越小； 在结硬过程中，周围温度、湿度大，收缩小； 混凝土越密实，收缩越小； 使用环境温度、湿度大，收缩小 （三） 混凝土的选用 混凝土规范规定，素混凝土结构的混凝土强度等级不应低于c15； 钢筋的混凝土强度等级不应低于c20； 采用强度等级为400mpa及以上的钢筋时，强度等级不应低于c25; 预应力混凝土强度等级不宜低于c40，且不应低于c30. 承受重复荷载的钢筋混凝土构件，混凝土强度等级不应低于c30. （四） 混凝土的设计参数 1、强度标准值和设计值 2、弹性模量 结构的使用环境是影响混凝土结构耐久性的 最重要的因素。使用环境类别按下表划分。 注：严寒地区指最冷月平均温度-10，日平均温度不高于5的天数145d的地区；寒冷地区指最冷月 平均温度-100