建筑結(jié)構(gòu)課件-建筑結(jié)構(gòu)材料

1、建筑結(jié)構(gòu)課件-建筑結(jié)構(gòu)材料第二篇 建筑結(jié)構(gòu)第六章 建筑結(jié)構(gòu)材料第六章 建筑結(jié)構(gòu)材料6.1 鋼 筋一、鋼筋的品種 熱軋鋼筋、中高強(qiáng)鋼絲和鋼絞線、熱處理鋼筋和冷加工鋼筋第六章 建筑結(jié)構(gòu)材料第六章 建筑結(jié)構(gòu)材料熱軋鋼筋HPB235級(jí)、HRB335級(jí)、HRB4700級(jí)、RRB400級(jí)HPBHot rolledPlainBarHRBHot rolledRolledBarRRBRolledRibbedBar屈服強(qiáng)度 fyk（標(biāo)準(zhǔn)值=鋼材廢品限值，保證率97.73%）HPB235級(jí)： fyk = 235 N/mm2HRB335級(jí)： fyk = 335 N/mm2HRB400級(jí)、RRB400級(jí)： fyk =

2、400 N/mm2第六章 建筑結(jié)構(gòu)材料 HPB235級(jí)(級(jí))鋼筋多為光面鋼筋，多作為現(xiàn)澆樓板的受力鋼筋和箍筋 HRB335級(jí)(級(jí))和 HRB400級(jí)(級(jí))鋼筋強(qiáng)度較高，多作為鋼筋混凝土構(gòu)件的受力鋼筋，尺寸較大的構(gòu)件，也有用級(jí)鋼筋作箍筋的為增強(qiáng)與混凝土的粘結(jié)，外形制作成月牙肋或等高肋的變形鋼筋。 級(jí)鋼筋強(qiáng)度太高，不適宜作為鋼筋混凝土構(gòu)件中的配筋，一般冷拉后作預(yù)應(yīng)力筋。 延伸率d5=25、16、14、10%，直徑840。第六章 建筑結(jié)構(gòu)材料鋼絲，中強(qiáng)鋼絲的強(qiáng)度為8001200MPa，高強(qiáng)鋼絲、鋼絞線的為 1470 1860MPa；延伸率d10=6%，d10c為屈服下限，即屈服強(qiáng)度 fycdcd為屈

3、服臺(tái)階efue為極限抗拉強(qiáng)度 fu fyfb第六章 建筑結(jié)構(gòu)材料幾個(gè)指標(biāo)：屈服強(qiáng)度：是鋼筋強(qiáng)度的設(shè)計(jì)依據(jù)，因?yàn)殇摻钋髮⒑艽蟮乃苄宰冃?，且卸載時(shí)這部分變形不可恢復(fù)，這會(huì)使鋼筋混凝土構(gòu)件產(chǎn)生很大的變形和不可閉合的裂縫。屈服上限與加載速度有關(guān)，不太穩(wěn)定，一般取屈服下限作為屈服強(qiáng)度。延 伸 率：鋼筋拉斷時(shí)的應(yīng)變，是反映鋼筋塑性性能的指標(biāo)。延伸率大的鋼筋，在拉斷前有足夠預(yù)兆，延性較好均勻延伸率dgt對(duì)應(yīng)最大應(yīng)力時(shí)應(yīng)變，包括了殘余應(yīng)變和彈性應(yīng)變，反映了鋼筋真實(shí)的變形能力(2.5%)屈 強(qiáng) 比反映鋼筋的強(qiáng)度儲(chǔ)備，fy/fu=0.60.7。第六章 建筑結(jié)構(gòu)材料有明顯屈服點(diǎn)鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系一般可采用雙線

4、性的理想彈塑性關(guān)系1Es第六章 建筑結(jié)構(gòu)材料無(wú)明顯屈服點(diǎn)的鋼筋a點(diǎn)：比例極限，約為0.65fua點(diǎn)前：應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為線彈性a點(diǎn)后：應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為非線性，有一定塑性變形，且沒(méi)有明顯的屈服點(diǎn)強(qiáng)度設(shè)計(jì)指標(biāo)條件屈服點(diǎn)殘余應(yīng)變?yōu)?.2%所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力規(guī)范取s0.2 =0.85 fu第六章 建筑結(jié)構(gòu)材料三、鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 按冶金鋼材質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值是取其出廠時(shí)的廢品限值，其數(shù)值相當(dāng)于fy,m-3s，具有97.73%的保證率，滿足建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值保證率95%的要求。第六章 建筑結(jié)構(gòu)材料第六章 建筑結(jié)構(gòu)材料6.2 混凝土一、混凝土的強(qiáng)度1、混凝土強(qiáng)度等級(jí)混凝土結(jié)構(gòu)中，主要是

5、利用它的抗壓強(qiáng)度。因此抗壓強(qiáng)度是混凝土力學(xué)性能中最主要和最基本的指標(biāo)?；炷恋膹?qiáng)度等級(jí)是用抗壓強(qiáng)度來(lái)劃分的混凝土強(qiáng)度等級(jí)：邊長(zhǎng)150mm立方體標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件下（203，90%濕度）養(yǎng)護(hù)28天，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（加載速度0.150.3N/mm2/sec，兩端不涂潤(rùn)滑劑）測(cè)得的具有95%保證率的立方體抗壓強(qiáng)度，用符號(hào)C表示，C30表示fcu,k=30N/mm2 規(guī)范根據(jù)強(qiáng)度范圍，從C15C80共劃分為14個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，級(jí)差為5N/mm2。與原規(guī)范GBJ10-89相比，混凝土強(qiáng)度等級(jí)范圍由C60提高到C80，C50以上為高強(qiáng)混凝土，有關(guān)指標(biāo)和計(jì)算公式在C50與原規(guī)范GBJ10-89銜接。第六章 建

6、筑結(jié)構(gòu)材料100mm立方體強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)立方體強(qiáng)度之間的換算關(guān)系小于C50的混凝土，修正系數(shù)m =0.95。隨混凝土強(qiáng)度的提高，修正系數(shù)m 值有所降低。當(dāng)fcu100=100N/mm2時(shí)，換算系數(shù)m 約為0.9美國(guó)、日本、加拿大等國(guó)家，采用圓柱體（直徑150mm，高300 mm）標(biāo)準(zhǔn)試件測(cè)定的抗壓強(qiáng)度來(lái)劃分強(qiáng)度等級(jí)，符號(hào)記為 fc。圓柱體強(qiáng)度與我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)立方體抗壓強(qiáng)度的換算關(guān)系為，立方體和圓柱體抗壓試驗(yàn)都不能代表混凝土在實(shí)際構(gòu)件中的受力狀態(tài)，只是用來(lái)在同一標(biāo)準(zhǔn)條件下比較混凝土強(qiáng)度水平和品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)（制作、測(cè)試方便）。第六章 建筑結(jié)構(gòu)材料2、軸心抗壓強(qiáng)度 軸心抗壓強(qiáng)度采用棱柱體試件測(cè)定，用符號(hào)fc表示，

7、它比較接近實(shí)際構(gòu)件中混凝土的受壓情況。棱柱體試件高寬比一般為h/b=34，我國(guó)通常取150mm150mm450mm的棱柱體試件，也常用100100300試件。對(duì)于同一混凝土，棱柱體抗壓強(qiáng)度小于立方體抗壓強(qiáng)度。棱柱體抗壓強(qiáng)度和立方體抗壓強(qiáng)度的換算關(guān)系為，規(guī)范對(duì)小于C50級(jí)的混凝土取k=0.76，對(duì)C80取k=0.82，其間按線性插值第六章 建筑結(jié)構(gòu)材料3、軸心抗拉強(qiáng)度也是其基本力學(xué)性能，用符號(hào) ft 表示?；炷翗?gòu)件開(kāi)裂、裂縫、變形，以及受剪、受扭、受沖切等的承載力均與抗拉強(qiáng)度有關(guān)。第六章 建筑結(jié)構(gòu)材料劈拉試驗(yàn)PaP拉壓壓由于軸心受拉試驗(yàn)對(duì)中困難，也常常采用立方體或圓柱體劈拉試驗(yàn)測(cè)定混凝土的抗拉

8、強(qiáng)度第六章 建筑結(jié)構(gòu)材料4、混凝土強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值規(guī)范規(guī)定材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值 fk 應(yīng)具有不小于95%的保證率立方體強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值即為混凝土強(qiáng)度等級(jí)fcu。規(guī)范在確定混凝土軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，假定它們的變異系數(shù)與立方體強(qiáng)度的變異系數(shù)相同，利用與立方體強(qiáng)度平均值的換算關(guān)系，便可按上式計(jì)算得到。同時(shí)，規(guī)范考慮到試件與實(shí)際結(jié)構(gòu)的差異以及高強(qiáng)混凝土的脆性特征，對(duì)軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度，還采用了以下兩個(gè)折減系數(shù)：結(jié)構(gòu)中混凝土強(qiáng)度與混凝土試件強(qiáng)度的比值，取0.88；脆性折減系數(shù)，對(duì)C40取1.0，對(duì)C80取0.87，中間按線性規(guī)律變化。第六章 建筑結(jié)構(gòu)材料二、混凝土的變形1、單軸（單調(diào)）受壓應(yīng)力

9、-應(yīng)變關(guān)系 混凝土單軸受力時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系反映了混凝土受力全過(guò)程的重要力學(xué)特征 是分析混凝土構(gòu)件應(yīng)力、建立承載力和變形計(jì)算理論的必要依據(jù)，也是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行非線性分析的基礎(chǔ)。 混凝土單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線，常采用棱柱體試件來(lái)測(cè)定。 在普通試驗(yàn)機(jī)上采用等應(yīng)力速度加載，達(dá)到軸心抗壓強(qiáng)度f(wàn)c時(shí)，試驗(yàn)機(jī)中集聚的彈性應(yīng)變能大于試件所能吸收的應(yīng)變能，會(huì)導(dǎo)致試件產(chǎn)生突然脆性破壞，只能測(cè)得應(yīng)力-應(yīng)變曲線的上升段。 采用等應(yīng)變速度加載，或在試件旁附設(shè)高彈性元件與試件一同受壓，以吸收試驗(yàn)機(jī)內(nèi)集聚的應(yīng)變能，可以測(cè)得應(yīng)力-應(yīng)變曲線的下降段。第六章 建筑結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度等級(jí)越高，線彈性段越長(zhǎng)，峰值應(yīng)變也有所增大。但高

10、強(qiáng)混凝土中，砂漿與骨料的粘結(jié)很強(qiáng)，密實(shí)性好，微裂縫很少，最后的破壞往往是骨料破壞，破壞時(shí)脆性越顯著，下降段越陡。第六章 建筑結(jié)構(gòu)材料規(guī)范應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系上升段：下降段：第六章 建筑結(jié)構(gòu)材料2、混凝土的彈性模量原點(diǎn)切線模量割線模量切線模量彈性系數(shù)n 隨應(yīng)力增大而減小n =10.5第六章 建筑結(jié)構(gòu)材料3、混凝土受拉應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系第六章 建筑結(jié)構(gòu)材料三、混凝土的收縮和徐變1、混凝土的收縮 混凝土在空氣中硬化時(shí)體積會(huì)縮小，這種現(xiàn)象稱為混凝土的收縮。 收縮是混凝土在不受外力情況下體積變化產(chǎn)生的變形。 當(dāng)這種自發(fā)的變形受到外部（支座）或內(nèi)部（鋼筋）的約束時(shí)，將使混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，甚至引起混凝土的開(kāi)裂。混凝

11、土收縮會(huì)使預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失。 某些對(duì)跨度比較敏感的超靜定結(jié)構(gòu)（如拱結(jié)構(gòu)），收縮也會(huì)引起不利的內(nèi)力。墻板干燥收縮裂縫與邊框架的變形第六章 建筑結(jié)構(gòu)材料混凝土的收縮是隨時(shí)間而增長(zhǎng)的變形，早期收縮變形發(fā)展較快，兩周可完成全部收縮的25%，一個(gè)月可完成50%，以后變形發(fā)展逐漸減慢，整個(gè)收縮過(guò)程可延續(xù)兩年以上。一般情況下，最終收縮應(yīng)變值約為(25)10-4 混凝土開(kāi)裂應(yīng)變?yōu)?0.52.7)10-4第六章 建筑結(jié)構(gòu)材料 影響因素 混凝土的收縮受結(jié)構(gòu)周?chē)臏囟?、濕度、?gòu)件斷面形狀及尺寸、配合比、骨料性質(zhì)、水泥性質(zhì)、混凝土澆筑質(zhì)量及養(yǎng)護(hù)條件等許多因素有關(guān)。 水泥用量多、水灰比越大，收縮越大。 骨料彈性模量高、級(jí)配好，收縮就小。 干燥失水及高溫環(huán)境，收縮大。 小尺寸構(gòu)件收縮大，大尺寸構(gòu)件收縮小。 高強(qiáng)混凝土收縮大。 影響收縮的因素多且復(fù)雜，要精確計(jì)算尚有一定的困難。 在實(shí)際工程中，要采取一定措施減小收縮應(yīng)力的不利影響施工縫。第六章 建筑結(jié)構(gòu)材料2、混凝土的徐變 混凝土在荷載的長(zhǎng)期作用下，其變形隨時(shí)間而不斷增長(zhǎng)的現(xiàn)象稱為徐變。 徐變會(huì)使結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）的（撓度）變形增大，引起預(yù)應(yīng)力損失，在長(zhǎng)期高應(yīng)力