哈工大混凝土原理及楼板与砌体结构设计砼力学性能

主要内容（32学时绪论（1学主要内容（32学时绪论（1学时第1材料的力学性能（2学时钢筋混凝土构件裂缝及变形的验算（2第2第3第4第5第6第8时2008-10-3材料力学性参考2008-10-4材参考2008-10-4材料力学性第1材料的第1材料的力学性2008-10-5材料力学性混凝土的力学性混凝土的力学性1.1.1混凝土的组成结通常把混凝土的结构分为三种类型Ｃ.宏观结构：即砂浆和粗骨料两组分体系注意：1.骨料的分布及骨料与基相之间在界面的结力学性能有着极为重要的影响2008-10-6材料力学性1.1.2单轴应力状态下的混凝土强混凝土结1.1.2单轴应力状态下的混凝土强混凝土结构中主要是利用它的抗压强（1）单向受力状态下混凝土的强1）立方体抗压强度fcu：边长为150mm的混土立方体试件，在标准条件下（温度20±3℃，95%保证率的抗压强度极限值。2008-10-7材料力学性1C混凝C混凝15—立方体抗压强度的标准值为砼强度等级的选钢筋混凝土结构的混凝土强度等级堡应低于当采用HRB335级钢筋时,混凝土强度等级不宜低于当采用级和级钢筋以及承受重复荷载的构件时混凝土强度等级不得低于0。预应力混凝土结构的混凝土强度等级不应低于当采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于0。2008-10-8材料力学性2）轴心抗压强按标准方法制作2）轴心抗压强按标准方法制作的×300mm的棱柱体试件，在温度20土3℃和相对湿度为90％以上的件下养护28d，用标准试验方法测得的具有95％证率的抗压强。对于同一混凝土，棱柱体抗强度小于立方体抗压强度况，实际构件强度与试件强度之间存在差异2008-10-9 0.88k1k2fcu,k材料力学性3）轴心抗拉强3）轴心抗拉强F压a拉压F劈拉试验材料力学性2008-10- 《混凝土结构设计《混凝土结构设计规范》规定轴心抗拉强度标准值立方体抗压强度标准值的换算关系为2008-10-材料力学性 0.880.395f0.5511.6450.45 混凝土的变混凝土的变1、单轴受压应力-应变关混凝土单轴受力时的应力-应变关系反映了混凝土受力全程的重要力学特征是分析混凝土构件应力、建立承载力和变形计算理论的必要依据，也是利用计算机进行非线性分析的基应变关系曲线，常采用棱柱体试件来测定。在普通试验机上采用等应力速度加载，达到轴心抗压强度时，试验机中集聚的弹性应变能大于试件所能吸收的应变能，会导致试件产生突然脆性破坏，只能测得应力的上升段。采用等应变速度加载，或在试件旁附设高弹性元件与试件一同受压，以吸收试验机内集聚的应变能，可以测得应力应变曲线的下降段2008-10-材料力学性2008-10-材料力学性2008-10-材料力学性A到B点，内部一些CDA到B点，内部一些CDB裂缝相互 展已不稳定，横向变-.-土E(00.4)是0AcA.强混凝土达0.95fBc×10-246材料力学性802008-10-强度等级越高，强度等级越高，线弹陡不同强度混凝土的应力-应变关系曲2008-10-材料力学性《规范》应力-应变关fcc00cc0u1n2( 0.0020.5(fcu《规范》应力-应变关fcc00cc0u1n2( 0.0020.5(fcu50)0.0033( 0u《规范》混凝土应力-应变曲线参2n208-10-1.2性 2、混凝土的变形模弹性2、混凝土的变形模弹性模Ec变形模切线模Ec2008-10-材料力学性弹性模量测定方5~102008-10-材料力学性Ec 弹性模量测定方5~102008-10-材料力学性Ec 34.74(N/mm21.1.4混凝土的1.1.4混凝土的收缩和徐1、混凝土的收当这种自发的变形受到外部（支座）或内（钢筋）的约束时，将使混凝土中产生拉应力，至引起混凝土的开裂。混凝土收缩会使预应力混凝土构件产生预应力损失。2008-10-材料力学性影响因混凝土的收缩受结构周围的温度、湿度、构件断面形状及影响因混凝土的收缩受结构周围的温度、湿度、构件断面形状及尺寸、配合比、骨料性质、水泥性质、混凝土浇筑质量及养护条件等许多因素有关。水泥的品种：水泥强度等级越高，制成的混凝土收缩越大。水泥的用量：水泥用量多、水灰比越大，收缩越大骨料的性质：骨料弹性模量高、级配好，收缩就小养护条件：干燥失水及高温环境，收缩大混凝土制作方法：混凝土越密实，收缩越小使用环境：使用环境温度、湿度越大，收缩越小构件的体积与表面积比值：比值大时，收缩小2008-10-材料力学性2、混凝土的徐2、混凝土的徐徐变对混凝土结构和构件的工作性能有很影响。由于混凝土的徐变，会使构件的变形混凝土的徐变特性主要与时间参数有关2008-10-材料力学性在应力（≤0.5fc）作在应力（≤0.5fc）作用瞬间，首先产生瞬时弹性应变si/Ec(t0)，t0加荷时的龄期）随荷载作用时间的延续，变形不断增长，前4个月徐变长较快，6个月可达最终徐变的（70～80）%，以后增长逐缓慢，2～3年后趋于稳定2008-10-材料力学性影响因影响因大2008-10-材料力学性钢筋的力学性2.2.1钢筋的品种和级钢筋的力学性2.2.1钢筋的品种和级2-12008-10-材料力学性钢筋的种类及选强塑光圆钢变形钢弱高热轧钢变形钢强低变形钢钢钢丝强度高，塑性筋钢绞强钢筋的种类及选强塑光圆钢变形钢弱高热轧钢变形钢强低变形钢钢钢丝强度高，塑性筋钢绞强度高，粘结性热处理钢强度材料力学性2008-10-热轧钢筋的分HPB235级热轧钢筋的分HPB235级:(HotrolledPlaainSteelbars)HRB335级(HotrolledRibbedSteelbars)HRB400级:(HotrolledRibbedSteelbars)RRB400级(RemainedheattreatmentRibbedSteelfyk（标准值=钢材废品限值，保证屈服强97.73%）HPB235级fyk235HRB335级fyk335HRB400级、RRB400级fyk4002008-10-材料力学性HPB235级钢筋为光面钢筋，多作为HPB235级钢筋为光面钢筋，多作为现浇楼板的力钢筋和箍筋HRB335级HRB400级钢筋强度较高，多作为钢混凝土构件的受力钢筋，尺寸较大的构件，也可RRB400级强度太高，不适宜作为钢筋混凝土构中的配筋，一般冷拉后作预应力筋延伸=25、16、14、10%，直径8～40mm2008-10-材料力学性钢丝，中强钢丝，中强钢丝的强度为800~1200MPa，高强钢丝、钢绞三股和七股钢绞线，外接圆直径9.5~15.2mm。中高强钢丝和冷加工钢筋是由热轧钢筋和盘条经冷拉、冷拔、冷轧、冷扭加工后而成。冷加工的目的是为了提高钢筋的强度，节约钢材。但经冷加工后，钢筋的延伸率降低。近年来，冷加工钢筋的品种很多，应根据专门规程使用。热处理钢筋是将Ⅳ级钢筋通过加热、淬火和回火等调质工艺处理，使强度得到较大幅度的提高，而延伸率降低不多。用于预应力混凝土结构。2008-10-材料力学性钢筋的强度与变有明显屈服点的钢e钢筋的强度与变有明显屈服点的钢efbacdef为颈缩阶2008-10-材料力学性几个指标屈服强度：是钢筋强度的设计依据，因为钢筋屈服后将发生很大的塑性变形，且卸载时这部分变形不可恢复，这会使钢筋混凝土构件产生很大的变形和不可闭合的裂缝。屈服上限与加载速度有关，不太稳定，一般取屈服下限作为屈服强度。延伸率：钢筋几个指标屈服强度：是钢筋强度的设计依据，因为钢筋屈服后将发生很大的塑性变形，且卸载时这部分变形不可恢复，这会使钢筋混凝土构件产生很大的变形和不可闭合的裂缝。屈服上限与加载速度有关，不太稳定，一般取屈服下限作为屈服强度。延伸率：钢筋拉断后的伸长值与原长的比率，是反映筋塑性性能的指标。延伸率大钢筋，在拉反映钢筋的强度储2008-10-材料力学性 ll05or10 0有明显屈服点钢筋的应力-应变关一般可采用双线性有明显屈服点钢筋的应力-应变关一般可采用双线性的理想弹塑性关12008-10-材料力学性 HPB235级钢HRB335级钢筋、HRB400级钢筋、RRB400级钢筋、消除应力钢丝、螺旋肋钢丝、刻痕钢钢绞 f 无明显屈服点的钢a点：比例极限，约为无明显屈服点的钢a点：比例极限，约为a点后：应力-应变关系为非线性，有一定塑性变形，且《规范》材料力学性2008-10-a混凝土结构对混凝土结构对钢筋性能的要强度：要求钢筋有足够的强度和适宜的强屈比(极限强度与屈服强度的比值)。例如，对抗震等级为一、二级的框架结构，其纵向受塑性：要求钢筋应有足够的变形能力2008-10-材料力学性混凝土与钢筋的粘粘结混凝土与钢筋的粘粘结的意粘结和锚固是钢筋和混凝土形成整体、同工作的基钢筋与混凝土之间粘结应力示意（a）锚固粘结应（b）裂缝间的局部粘结应2008-10-材料力学性粘结力的形光粘结力的形光圆钢筋与变形钢筋具有不同的粘结机理，（胶结力）。一般很小，仅在受力阶段的局无滑移区域起作用，当接触面发生相对滑３）钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机咬合作用力（咬合力）。对于光圆钢筋，这咬合力来自于表面的粗糙不平2008-10-材料力学性变形钢筋与混凝土变形钢筋与混凝土之间的机械咬合作用主要由于变形钢筋肋间嵌入混凝土而产生的2008-10-材料力学性影响粘结的因影响粘结的因影响钢筋与混凝土粘结强度的因素很多，主要混凝土强度、保护层厚度及钢筋净间距、横向配筋及侧向压应力，以及浇筑混凝土时钢筋的位置等。Ｂ.变形钢筋能够提高粘结强度Ｃ.钢筋间的净距对粘结强度也有重要影响2008-10-材料力学性2008-10-材料力学性◆钢筋的锚固与◆钢筋的锚固与搭(5)对大深度混凝土构件应分层浇筑或二次浇捣(6)一般除重锈钢筋外，可不必除锈2008-10-材料力学性◆ll◆ll式中，ζ为受拉钢筋搭接长度修正系数，它同一连接区内搭接钢筋的截面面积有关，详《规范》2008-10-材