[工学]工程结构 第三章 建筑结构材料特性 4.ppt

第三章 钢筋混凝土结构材料力学性能 本章主要内容 第一讲 教学目标： 3.1 钢筋混凝土的一般概念及特点 3.1.1 钢筋混凝土的一般概念 钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种力学性能完全不同的材料组成的结构材料。钢筋是一种抗拉和抗压能力都很强的材料，混凝土是一种抗压能力强而抗拉能力却相对较弱的脆性材料。 钢筋和混凝土这两种性质不同的材料之所以能有效地结合在一起而共同工作，主要是因为二者存有粘结力、混凝土保护层以及两种材料的温度线膨胀系数接近等因素。 3.2 钢筋 1）普通钢筋 普通钢筋指用于钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构中的非预应力钢筋。 用于钢筋混凝土结构的热轧钢筋分为HPB235、HRB335、HRB400和RRB400四个级别。 （HRB335指钢筋的屈服强度为335N/mm2) 《混凝土规范》规定，普通钢筋宜采用HRB400级和HRB335级钢筋。 HPB235级钢筋：光圆钢筋，公称直径范围为8~20mm，推荐直径为8、10、12、16、20mm。实际工程中只用作板、基础和荷载不大的梁、柱的受力主筋、箍筋以及其他构造钢筋。 HRB335级钢筋：月牙纹钢筋，公称直径范围为6~50mm，推荐直径为6、8、10、12、16、20、25、32、40和50mm。是混凝土结构的辅助钢筋，实际工程中也主要用作结构构件中的受力主筋。 HRB400级钢筋：月牙纹钢筋，公称直径和推荐直径同HRB335级钢筋。是混凝土结构的主导钢筋，实际工程中主要用作结构构件中的受力主筋。 RRB400级钢筋：月牙纹钢筋，公称直径范围为8~40mm，推荐直径为8、10、12、16、20、25、32和40mm。强度虽高，但疲劳性能、冷弯性能以及可焊性均较差，其应用受到一定限制。 2）预应力钢筋 预应力钢筋应优先采用钢绞线和钢丝，也可采用热处理钢筋。 钢绞线：有多跟高强钢丝绞织在一起而形成的，有3股和7股两种，多用于后张法大型构件。 预应力钢丝(直径小于6mm）：主要是消除应力钢丝，其外形有光面、螺旋肋、三面刻痕三种。 热处理钢筋：是Ⅳ级钢筋经过淬火和回火处理后制成。淬火后轻度大幅度提高，但塑性和韧性相应降低。包括硅锰系（40Si2Mn、 48Si2Mn）及硅铬系（45Si2Cr）几种牌号 3.2.2 钢筋的强度与变形 几个指标： 屈服强度：是钢筋强度的设计依据，因为钢筋屈服后将有很大的塑性变形，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。屈服上限和加载速度有关，不太稳定，一般取屈服下限作为屈服强度。 极限强度：这是钢筋所能达到的最大强度，而极限强度与屈服强度之比（强屈比）作为钢筋强度的安全储备。 延伸率：钢筋拉断时的应变，是反映钢筋塑性性能的指标。延伸率大的钢筋，在拉断前有明显预兆，延性较好。 冷弯性：是反映钢筋塑性性能的另一个指标。是将直径为d的钢筋绕某一规定直径为D的钢辊进行弯曲，在达到规定的冷弯角度（180）时钢筋不发生裂纹、鳞落或断裂，就表示合格 3.3 混凝土 3.3.1 混凝土的强度 2、混凝土轴心抗压强度 采用150mm×150mm×300mm棱柱体作为轴心抗压强度标准试件。 3、混凝土轴心抗拉强度 采用100×100×500mm3的棱柱体，两端设有螺纹钢筋。在试验机上受拉，当试件拉裂时测得的平均拉应力即为混凝土的轴心抗拉强度。混凝土的轴心抗拉强度是钢筋混凝土结构计算中计算抗裂度的重要指标。 混凝土的双向受力强度： 双向受拉：强度接近单向受力强度； 一拉一压：强度降低； 双向受压：强度比单向受压时有较大提高。并随侧向压力的增大而增大。 横向箍筋对柱混凝土起侧向约束作用。 3.3.2 混凝土的变形 3.4 混凝土与钢筋的粘结 3.4.1粘结的意义 1、粘结的意义 钢筋和混凝土能共同作用，除了二者具有相似的线膨胀系数以外，更主要的是由于混凝土硬化后，钢筋与混凝土之间产生了良好的粘结力。为了保证钢筋不被从混凝土中拔出或压出，还要求钢筋具有良好的锚固。粘结和锚固是钢筋和混凝土形成整体、共同作用的基础。 2、粘结应力 钢筋混凝土受力后会沿钢筋和混凝土接触面上产生剪应力，通常把这种剪应力称为粘结应力。根据受力性质的不同，钢筋与混凝土之间的粘结应力可分为裂缝间的局部粘结应力和钢筋端部的锚固粘结应力两种。 2、粘结应力 3.4.2 粘结力的组成 1、粘结力的组成 （1