钢筋砼结构及砌体结构按新规范

关于钢筋砼结构及砌体结构按新规范12

第一章 钢筋和混凝土材料的力学性能第一节钢筋一、钢筋的品种和等级1.普通钢筋牌号、强度等级及表示符号HPB300级—HRB335级—、HRBF335级—FHRB400级—、HRBF400级—F、RRB400级—RHRB500级—D

、HRBF500级—DF外形：HPB300级钢筋为光圆，其余均为月牙纹变形钢筋。

（a）光圆钢筋；（b）月牙纹钢筋工程应用：钢筋混凝土结构或预应力混凝土结构中的非预应力钢筋。第2页,共35页，2024年2月25日，星期天3

第一章 钢筋和混凝土材料的力学性能2.预应力筋抗拉强度、外形及表示符号中强度预应力钢丝：极限抗拉强度标准值为800MPa~1270MPa；外形光圆符号φPM，外形螺旋肋符号φHM，用于中、小跨度的预应力混凝土构件。消除应力钢丝：极限抗拉强度标准值为1470MPa~1860MPa,外形光圆符号φP，外形螺旋肋符号φH。钢绞线：多股高强钢丝绞织而成，极限抗拉强度标准值为1570MPa~1960MPa,符号φS。第3页,共35页，2024年2月25日，星期天4

第一章 钢筋和混凝土材料的力学性能

预应力螺纹钢筋（又称精轧螺纹粗钢筋）：极限抗拉强度标准值为980MPa~1230MPa,符号φS，可用螺丝套筒连接和螺帽锚固。螺旋肋钢丝和钢绞线外形：

（c）螺旋肋钢丝；（d）钢绞线

二、钢筋的强度和变形按钢筋受拉应力－应变关系：有明显屈服点钢筋，例如热轧钢筋。无明显屈服点钢筋，例如高强钢丝。第4页,共35页，2024年2月25日，星期天5

第一章 钢筋和混凝土材料的力学性能1.有明显屈服点钢筋（1）受拉应力－应变曲线

a点应力称为比例极限，a点之前钢筋处于弹性阶段。

b点应力称为屈服强度fy

，b点到c点的水平段称为流幅或屈服阶段，钢筋应力保持不变，应变急剧增加。d点应力称为极限强度fu，cd段称为强化阶段；d点后，试件产生颈缩现象，断面减小，变形迅速增大，应力明显降低，直至e点试件断裂。第5页,共35页，2024年2月25日，星期天6

第一章 钢筋和混凝土材料的力学性能（2）钢筋强度设计取值的依据原因：钢筋的应力达到屈服强度后，引起构件产生很大的变形与不可闭合的裂缝。依据：屈服强度作为钢筋强度设计取值的依据。（3）钢筋塑性性能

①断后伸长率和均匀伸长率（表1-1）。伸长率越大，塑性越好，破坏前预兆越明显，属于延性破坏；

②冷弯。弯芯直径D越小，弯曲角度越大，塑性越好，可加工性好。第6页,共35页，2024年2月25日，星期天7

第一章 钢筋和混凝土材料的力学性能（4）钢筋质量检验的主要力学技术指标屈服强度、极限抗拉强度、伸长率、冷弯性能。说明：钢筋受压应力~应变曲线在屈服阶段之前与钢筋受拉基本相同。2.无明显屈服点钢筋（1）受拉应力—应变曲线钢筋无屈服阶段，强度较高，最大拉应力σb称为极限抗拉强度，伸长率小，塑性变形较差。（2）钢筋强度设计取值的依据取条件屈服强度：残余应变0.2%时的应力σ0.2。预应力钢丝、钢绞线一般取条件屈服强度为0.85σb。（3）钢筋质量检验的主要力学技术指标极限抗拉强度、伸长率、冷弯性能。第7页,共35页，2024年2月25日，星期天8

第一章 钢筋和混凝土材料的力学性能3.钢筋的弹性模量

工程设计采用的钢筋弹性模量Es见表2-1。三、钢筋的冷加工1.冷加工钢筋概念目的：提高钢筋的强度，节约钢材。方法：常温下对热轧钢筋通过机械拉伸。2.冷加工钢筋品种及性能（1）冷拉钢筋

加工工艺：拉伸热轧钢筋超过屈服阶段，然后卸荷至零。

力学性能：抗拉强度有提高，抗压强度不变，伸长率减少，塑性降低。

第8页,共35页，2024年2月25日，星期天9第一章 钢筋和混凝土材料的力学性能（2）冷拔钢丝

加工工艺：将热轧钢筋用拔过比其直径小的硬质合金拔丝模。

力学性能：多次冷拔后，抗拉强度和抗压强度大幅度提高，伸长率显著减小。（3）冷轧钢筋

加工工艺：指以热轧圆盘条为母材，经冷拉或冷拔减径后，在其表面轧制具有两面或三面月牙纹横肋的冷轧带肋钢筋。

力学性能：与冷拔钢丝的强度基本接近，但塑性较好。（4）冷轧扭钢筋

加工工艺：热轧圆盘条经专用冷轧扭机加工，形成符合规定截面形状和节距的连续螺旋状钢筋。

力学性能：抗拉强度比母材提高，伸长率减少。新品种钢筋：环氧树脂涂层钢筋等。第9页,共35页，2024年2月25日，星期天10

第一章 钢筋和混凝土材料的力学性能四、结构对钢筋性能的要求1.选用强度较高的钢筋目的：①减少构件的配筋量，节约钢材。②避免配筋密集给设计、施工造成困难。③减少钢筋的运输、加工、现场绑扎等工作量。要求：①纵向受力普通钢筋宜采用HRB400级、HRB500级、HRBF400级和HRBF500级，也可采用HPB300级、HRB335级、HRBF335级和RRB400级；②梁、柱的纵向受力普通钢筋应采用HRB400级、HRB500级、HRBF400级和HRBF500级；③箍筋宜采用HRB400级、HRBF400级、HPB300级、HRB500级和HRBF500级，也可采用HRB335级和HRBF335级。第10页,共35页，2024年2月25日，星期天11第一章 钢筋和混凝土材料的力学性能2.有足够大的塑性变形能力目的：①便于钢筋施工制作。②提高结构构件延性，增强结构抗震性能。要求：伸长率、冷弯符合质量规定3.与混凝土的粘结好目的：保证钢筋和混凝土有效地共同工作。要求：表面轧制月牙纹横肋、螺旋肋等。4.良好的可焊性能目的：保证钢筋焊接后的质量。钢筋的可焊性：HRB400级、HRB500级、HRBF400级和HRBF500级主导钢筋焊接性能较好，RRB400级钢筋焊接后强度可能降低。

注意：严寒地区尚应考虑对钢筋低温性能要求。第11页,共35页，2024年2月25日，星期天12第一章 钢筋和混凝土材料的力学性能第二节混凝土一、混凝土的强度

立方体抗压强度、轴心抗压强度、抗拉强度。

1.立方体抗压强度立方体抗压强度标准值：标准方法制作（振动台振捣、人工振捣）；标准立方体试件（边长为150mm）；标准养护（20℃±2℃、相对湿度为95%以上；28d或设计规定龄期）；标准试验方法；具有95%保证率的抗压强度，以fcu,k表示，单位N/mm2(也可记作MPa)。混凝土强度等级：C15~C80。C60级以上的混凝土为高强度混凝土。非标准立方体试件强度换算：边长100mm，μ=0.95；边长200mm，μ=1.05。第12页,共35页，2024年2月25日，星期天13

第一章 钢筋和混凝土材料的力学性能2.轴心抗压强度棱柱体试件（100×100×300mm或150×150×450mm），按测定立方体抗压强度的条件和方法测得的抗压强度，称为棱柱体抗压强度或轴心抗压强度。棱柱体抗压强度能较好地反映实际工程中混凝土的实际受压强度。棱柱体抗压强度因受摩擦力的横向约束影响较小，故较立方体强度小。

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第一章 钢筋和混凝土材料的力学性能3.轴心抗拉强度轴心抗拉强度：反映混凝土构件抗裂度和变形等的重要力学指标。（1）轴心拉伸试验法

（2）劈拉试验法第14页,共35页，2024年2月25日，星期天15

第一章 钢筋和混凝土材料的力学性能

4.混凝土强度等级的选择素混凝土结构不应低于C15；钢筋混凝土结构不应低于C20；采用强度等级400MPa及以上的钢筋时，不应低于C25。预应力混凝土结构不宜低于C40，且不应低于C30。承受重复荷载不应低于C30。二、混凝土的变形混凝土变形受力变形：由荷载作用产生。体积变形：温湿度变化引起。第15页,共35页，2024年2月25日，星期天16第一章 钢筋和混凝土材料的力学性能

1.混凝土一次短期荷载下的变形棱柱体试件一次短期压力荷载应力－应变曲线。（1）上升段OC。

1）σ≤0.3fc的OA段，基本为直线，弹性性质；混凝土中的骨料和水泥结晶体的弹性变形起决定因素。

2）σ接近0.8fc，即B点时，应变增加更快；表现塑性性质。主要是混凝土内部微裂缝的扩展延伸和水泥凝胶体的粘性流动所致。

3）σ达到最大值fc，即C

点时，内部微裂缝不断产生，并相互贯通，试件表面出现纵向裂缝而开始破坏。最大压应力值fc的应变ε0一般为0.002。（2）下降段CE。

1）C点后，缓慢卸荷，应力逐渐减小，应变持续增加，D点出现反弯点，相应的应变称为混凝土的极限压应变εcu。εcu值越大，塑性变形能力越大，构件的延性越好，抗震能力较强。εcu值一般可取0.0033。

2）反弯点D之后，因试件压碎后各块体间存在咬合力或摩擦力，故曲线仍能继续延伸。。第16页,共35页，2024年2月25日，星期天17第一章 钢筋和混凝土材料的力学性能

（3）影响受压应力与应变曲线的因素。

1)混凝土的强度越高，曲线越陡，εcu越小。

2）受侧向约束的混凝土，随约束作用增大，混凝土强度有较大提高，εcu亦增大。第17页,共35页，2024年2月25日，星期天18第一章 钢筋和混凝土材料的力学性能

2.混凝土的弹性模量计算混凝土构件的变形、预应力混凝土构件的预应力以及超静定结构的内力等时，需要确定混凝土的弹性模量。确定混凝土受压变形模量方法：原点切线模量.

Ec=tanα0

2）割线模量.

E’c=υEc

υ受压弹性系数，一般在0.5~1.0之间变化。第18页,共35页，2024年2月25日，星期天19第一章 钢筋和混凝土材料的力学性能

3）切线模量。

《规范》采用对棱柱体试件重复加、卸荷后的直线斜率作为混凝土的受压弹性模量Ec，通过试验统计分析得出：

(MPa)

混凝土受压弹性模量Ec值见表1-3。受拉弹性模量取值同受压弹性模量。混凝土的剪变模量Gc取0.4Ec。

第19页,共35页，2024年2月25日，星期天20第一章 钢筋和混凝土材料的力学性能3.混凝土的徐变（1）徐变的定义。混凝土在荷载长期作用下，应力不变，应变随时间不断增长的现象称为混凝土的徐变。（2）徐变应变εcr与时间t的变化曲线。混凝土棱柱体试件在荷载长期作用下，应变ε与时间t的变化曲线。徐变在初期发展较快，经过很长时间后趋于稳定。徐变应变εcr与弹性应变εce的比值可达2～4。第20页,共35页，2024年2月25日，星期天21

第一章 钢筋和混凝土材料的力学性能（3）徐变的分类。当σ≤0.5fc时，εcr与σ成正比，称为线性徐变；当σ＞0.5fc时，εcr较σ增长更快，称为非线性徐变。当σ>0.8fc时，徐变变形将导致试件破坏，因此σ=0.8fc可作为混凝土的长期抗压强度。（4）徐变产生的主要原因。混凝土中水泥凝胶体的粘性流动和内部微裂缝的发展所致。第21页,共35页，2024年2月25日，星期天22

第一章 钢筋和混凝土材料的力学性能（5）影响徐变的因素。

※加荷应力越大，徐变越大；

※水泥用量多或水灰比大，徐变就增大；

※骨料的弹性模量大，徐变就小；

※养护条件好，龄期长，则徐变就小；

※使用环境干燥、高温，则徐变就较大。（6）徐变对结构的影响。

★使混凝土结构的变形增大；

★在预应力混凝土构件中产生较大的预应力损失；

★可引起构件的截面应力重分布。第22页,共35页，2024年2月25日，星期天23第一章 钢筋和混凝土材料的力学性能

4.混凝土的收缩和温度变形（1）混凝土的收缩。定义：混凝土在空气中结硬体积缩小称为收缩。特点：早期发展快，逐渐减慢，长时间后趋于稳定。当收缩受到约束，可导致混凝土构件开裂或使预应力混凝土构件产生预应力损失。减小收缩措施：增加混凝土密实度、加强早期养护或设置施工缝等。

第23页,共35页，2024年2月25日，星期天24第一章 钢筋和混凝土材料的力学性能（2）混凝土的温度变形。混凝土在温度变化时，体积热胀冷缩，称为温度变形。混凝土温度线膨胀系数一般可取1×10-5/℃。混凝土温度变形受约束时，可使结构产生裂缝。故可采取在结构的适当部位设置伸缩缝等措施减小温度变形的不利影响。伸缩缝的最大间距见《规范》所列.第24页,共35页，2024年2月25日，星期天25第一章 钢筋和混凝土材料的力学性能第三节钢筋与混凝土的粘结一、粘结的作用及产生的原因

1.粘结的作用保证混凝土与钢筋共同受力变形的最基本条件。

2.粘结产生的原因及组成

1）混凝土中水泥凝胶与钢筋表面之间的胶结力。

2）混凝土收缩，将钢筋紧紧握裹而产生的摩擦力。

3）钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合力。机械咬合力较大，约占总粘结力的50%以上。光圆钢筋的机械咬合力较变形钢筋小。第25页,共35页，2024年2月25日，星期天26

第一章 钢筋和混凝土材料的力学性能二、粘结强度的测定及影响因素

1.粘结强度的测定拔出试验测定如图示。

2.粘结应力的分布粘结应力分布曲线如图示。

3.影响粘结强度的因素变形钢筋的粘结强度高；混凝土的强度等级高，则粘结强度也高；钢筋周围的混凝土越厚，则粘结强度也越高；实际工程中为保证钢筋与混凝土能够共同工作，必须采取可靠的工程构造措施。第26页,共35页，2024年2月25日，星期天27第一章 钢筋和混凝土材料的力学性能三、保证粘结的构造措施

1.钢筋的锚固长度（1）基本锚固长度。定义：指钢筋的拉应力σs达到屈服强度fy时，尚未产生粘结破坏所需的锚固长度。计算：当计算中充分利用钢筋的抗拉强度时（如悬壁梁的上部受力钢筋），受拉钢筋的基本锚固长度lab为对普通钢筋：

对预应力钢筋：

式中α——锚固钢筋的外形系数，按表1-4采用。第27页,共35页，2024年2月25日，星期天28第一章 钢筋和混凝土材料的力学性能（2）实际锚固长度la。

1）按下式计算，且不应小于200mm：

式中——锚固长度修正系数，对普通钢筋可按《规范》或教材取用，当多余一项时，可连乘计算，但不应小于0.6；对预应力筋可取1.0。第28页,共35页，2024年2月25日，星期天29第一章 钢筋和混凝土材料的力学性能2）当纵向受拉普通钢筋末端采用弯钩或机械锚固措施时，包括弯钩或锚固端头在内的锚固长度可取基本锚固长度lab的0.60倍。弯钩或机械锚固的形式和技术要求应符合表1-5及图1-14的规定。

图1-14钢筋弯钩或机械锚固的形式和技术要求（a）900弯钩；（b）1350弯钩；（c）一侧贴焊锚筋；（d）两侧贴焊锚筋；（e）穿孔塞焊锚板；（f）螺栓锚头第29页,共35页，2024年2月25日，星期天30

第一章 钢筋和混凝土材料的力学性能

3）对纵向受压钢筋，当计算中充分利用其抗压强度时，锚固长度不应小于相应受拉锚固长度的0.7倍。

4）对受拉或受压钢筋，当锚固钢筋的保护层厚度不大于5d时，锚固长度范围内应配置横向构造钢筋，其直径不应小于d/4,间距不应大于5d，且不大于100mm（d锚固钢筋的直径）。2.钢筋的连接（讲授要点，自学讨论）

1）连接接头类型：绑扎搭接接头、机械连接接头、焊接接头。

2）受力钢筋接头设置在受力较小的部位。

3）接头宜相互错开。第30页,共35页，2024年2月25日，星期天31

第一