混凝土结构设计原理(沈蒲生)课件第一章材料性能

1、混凝土结构设计原理中南林业科技大学土木工程与力学学院混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理.第一章中南林业科技大学&第一章 砼结构用材料（Chapter 1 Materials of Concrete Structures）混凝土结构设计原理.第一章中南林业科技大学F钢筋v建筑用钢筋的种类热轧钢筋种 类符号 d(mm) fyk(N/mm2)HPB300(Q300)822300HRB335(20MnSi)650335HRB400(20MnSiV, 20MnSiNb,20MnTi)650400RRB400(K20MnSi)650400 HPB 热轧光面钢筋，桥规用R表示。（Hot-rolle

2、d Plain Steel Bar）。 HRB 热轧带肋钢筋，(Hot -rolled Ribbed -steel Bar ),HRBF为细晶粒热轧钢筋，牌号在热轧带肋钢筋的英文缩写后加“细”的英文（Fine）首位字母。 RRB 余热处理钢，桥规用KL表示。 (Remained heat treatment ribbed steel bars)。HRB500混凝土结构设计原理.第一章中南林业科技大学Mn 锰，Si 硅，V 钒，N 铌，Ti 钛， C 碳20MnSiV0混凝土结构设计原理.第一章中南林业科技大学中强：800MPa1370MPa高强：1470MPa1860MPa中、高强钢丝、钢铰线

3、%45 . 3100%做预应力筋用预应力螺纹钢筋冷加工钢筋大直径，高强度，用于预应力构件。冷加工工艺：冷拉、冷拔、冷轧、冷轧扭。目的：提高强度，节约钢材。但塑性减小。0%冷拉钢筋仍有屈服台阶。混凝土结构设计原理.第一章中南林业科技大学0ybv砼结构对钢筋性能的要求砼结构对钢筋性能的要求强度高热轧钢筋热轧钢筋屈服屈服点点钢丝、钢铰线、各种冷加工钢筋钢丝、钢铰线、各种冷加工钢筋残余应残余应变变0.2%强度愈高愈省钢材强度愈高愈省钢材 条件屈条件屈服服 点点0b0.2混凝土结构设计原理.第一章中南林业科技大学塑性好1.伸长率v断口两侧伸长率mm100105%1001001051ldldllll% 1

4、.同一根钢筋 2.上述伸长率只反映断口附近残留变形大小， 不反映钢筋总伸长率情况。105dll1混凝土结构设计原理.第一章中南林业科技大学v均匀伸长率钢筋弹性模量实测钢筋拉断强度50mm2d0l断口处钢筋伸长率0量测 计算gt0b残余伸长00lll s0bE已回复弹性应变+=混凝土结构设计原理.第一章中南林业科技大学=90,180 ,反复弯曲要求：冷弯过程中无裂缝、 鳞落或断裂。D 愈小，要求愈高。反复次数愈高，要求愈高。2.冷弯% 冷弯是检验钢筋局部变形能力的指标。 钢筋塑性愈好，构件破坏前预兆愈明显。 混凝土结构设计原理.第一章中南林业科技大学可加工性好与砼粘接锚固性好% 变形钢筋比光面钢

5、筋好（光面）（变形）（焊接）（弯折）混凝土结构设计原理.第一章中南林业科技大学d=6mm50mm常用： 6，6.5，8，8.2，10，12，14，16，18，20，22，25，28，32，36，40，50v钢筋的直径v钢筋的选用 普通钢筋：宜用HRB500、HRB400和HRB335 可用HPB300和RRB400、冷加工钢筋 预应力筋：宜用钢铰线、钢丝、预应力螺纹钢筋 可用热处理钢筋和冷加工钢筋混凝土结构设计原理.第一章中南林业科技大学主要材料：水泥、水、砂、石 特点: 1）固、液、气三相体； 2）水化过程长，性能要很长时 间才稳定； 3）水泥石收缩可形成微裂缝； 4）受制作、养护、使用条件

6、影 响大。 F砼v组成及特点混凝土结构设计原理.第一章中南林业科技大学v砼强度 立方体抗压强度（强度等级） 1.标准尺寸：150150150mm 2.养护条件：203，湿度90%；28d 3.加荷方法：加荷速度0.150.25MPa/s， 垫板不涂油或垫橡胶板。 4.强度保证率：95% ，f = -1.645 5.非标准试块强度换算系数： 200200200mm: 1.05；100100100mm:0.95 612圆柱体：1.20 （1=2.54cm） 612棱柱体：1.32 6.分级：C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50, C55,C60,C65,C70,C75,C

7、80 (高强混凝土），共14个等级 CConcrete,单位：N/mm2或MPa混凝土结构设计原理.第一章中南林业科技大学轴心抗压强度要求h/b3kcu,21ck88.0ff砼强度与试块砼强度的修正系数脆性影响系数 棱柱体强度与立方体强度之比值混凝土结构设计原理.第一章中南林业科技大学砼强度等 级C40C45C45C45C45C45C45C45C45 10.76 0.760.760.770.780.790.800.810.82 21.00 0.984 0.968 0.951 0.935 0.919 0.903 0.887 0.87轴心抗拉强度100100 500mm45. 00.55kcu,2

8、tk)645. 11 (395. 088. 0ff0.55kcu,395. 0f45. 0)645. 11 (轴心抗拉强度与立方体抗压强度的折算系数 试验离散性的影响系数 试验离散性系数 16混凝土结构设计原理.第一章中南林业科技大学复杂应力下的强度双向受力ft*, ft*砼单轴抗拉、抗压强度f1 ,f2,f3砼的多轴强度,f1f2f3此图说明： 压压：强度提高； 拉拉：强度不变； 拉压：抗拉和抗压强度都 降低。混凝土结构设计原理.第一章中南林业科技大学拉-剪：抗拉、抗剪强度都降低；压-剪：当 时，抗剪强度随压应力提 高而增大； 当 时，内部裂缝增加，抗剪 抗压强度均降低。 剪力存在时6.0/

9、cf6 .0/cf混凝土结构设计原理.第一章中南林业科技大学三向受力影响砼强度的主要因素 1.原材料的品质 2.水灰比及水泥用量 3.龄期%三向受压时，强度增加，最大增加5倍混凝土结构设计原理.第一章中南林业科技大学一次加载v砼的变形0A:近似弹性 AB:非线性 BC:体积增大 CD:破坏 普通砼：0=0.002 cu=0.0033高强砼： ， 0cu混凝土结构设计原理.第一章中南林业科技大学多次重复加载（疲劳fcf=0.5fc）混凝土结构设计原理.第一章中南林业科技大学弹性模量割线模量。棱柱体试件。受压：受拉：Ec=0.5 Ec剪切模量：Gc=0.4 Ec 泊桑比 =横向应变/纵向应变 =0

10、.2cu5c7 .342 . 210ftgE混凝土结构设计原理.第一章中南林业科技大学 定义：在荷载保持不变的情况下，变形随时间继续 增大的现象。 特点：早期发展快，但可以延续数年。 影响因数：加载时的砼龄期； 持续压力大小； 砼的组成材料及配合比； 砼的制作养护条件。徐变 徐变对结构的影响：l 使构件变形增大；l 在轴压构件中，使钢筋应力增加，砼应力减小；l 在预应力构件中，使预应力发生损失；l 在超静定结构中，使内力发生重分布。 混凝土结构设计原理.第一章中南林业科技大学 定义：砼在空气中结硬时体积减小的现象。 收缩率：310-4。收缩=凝缩+干缩 特点：早期快，可延续12年。 影响因素：

11、砼的组成及配合比，尤其是水灰比； 养护条件；使用时的温度与湿度。收缩收缩对结构的影响：当收缩受约束时，引起构件开裂。 减少收缩的措施： 限制水泥用量；减小水灰比；加强振捣和养护； 构造钢筋数量加强；设置变形缝；掺膨胀剂。混凝土结构设计原理.第一章中南林业科技大学v砼的选用原则钢筋砼结构中： 砼强度等级不应低于C15。 用HRB335级钢筋时，不宜低于C20； 用HRB400和RRB400级钢筋时，不得低于C20。预应力砼结构中 ： 砼强度等级不应低于C30。 当采用钢丝、钢绞线、热处理钢筋时，不宜低于C40。 混凝土结构设计原理.第一章中南林业科技大学F砼与钢筋共同工作1、粘结力的定义与粘结应力分布规律；2、粘结力的组成；3、光面钢筋与变形钢筋的粘结性能；4、保证粘结的措施。 混凝土结构设计原理.第一章中南林业科技大学F砼与钢筋共同工作v粘结锚固长度 平均粘结应力 amdlF光面钢筋 变形钢筋 2mN/mm5 . 35 . 12mN/mm0 . 65 . 2由 和钢筋强度可推算出锚固长度 mal混凝土结构设计原理.第一章中南林业科技大学普通钢筋基本锚固长度 按下列公式计算：abldffltyab钢筋抗拉强度设计值 钢筋外形系数 钢筋直径 混凝土轴心抗拉强度设计值 钢筋类型光面钢筋带肋钢筋0.160.14混凝土结构设计原理.第一章中南林业科技大学v保证粘结锚固的措施 钢筋间距、