建筑結(jié)構(gòu)第三章

第三章結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能制作：南寧學(xué)院主編：肖湘第一節(jié)建筑鋼材一、鋼材的力學(xué)性能

(一)應(yīng)力-應(yīng)變曲線在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)以及鋼結(jié)構(gòu)中所用的鋼材可分為兩類，即有明顯屈服點(diǎn)的鋼材和無明顯屈服點(diǎn)的鋼材。第一節(jié)建筑鋼材(二)強(qiáng)度鋼材的強(qiáng)度指標(biāo)包括屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度兩項(xiàng)。

(三)塑性塑性是指鋼材破壞前產(chǎn)生變形的能力。第一節(jié)建筑鋼材(四)彈性模量

鋼材在彈性階段的應(yīng)力和相應(yīng)應(yīng)變的比值為常量，該比值即鋼材的彈性模量。式中σs——屈服前的鋼材應(yīng)力，N／mm2；εs——相應(yīng)的鋼材應(yīng)變。第一節(jié)建筑鋼材二、鋼材的冷加工

(一)鋼筋的冷拉

冷拉是將鋼筋拉伸至超過其屈服強(qiáng)度的某一應(yīng)力，然后卸荷，以提高鋼筋強(qiáng)度的方法。

(二)鋼筋的冷拔

冷拔是用強(qiáng)力將鋼筋拔過比其直徑略小的硬質(zhì)合金拔絲模，鋼筋受到縱向拉力和橫向擠壓力的作用，截面變小而長度伸長，內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。第一節(jié)建筑鋼材三、建筑鋼材的品種我國目前常用的鋼材由碳素結(jié)構(gòu)鋼及普通低合金鋼制造。(一)鋼筋按照生產(chǎn)加工工藝和力學(xué)性能的不同，用于建筑工程中的鋼筋有熱軋鋼筋、冷拉鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼筋以及鋼絲、鋼絞線等。其中熱軋鋼筋和冷拉鋼筋屬于有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋，鋼絲、鋼絞線等屬于無明顯屈服點(diǎn)的鋼筋。第一節(jié)建筑鋼材熱軋鋼筋又分為熱軋光圓鋼筋(牌號HPB-系列)和熱軋帶肋鋼筋(牌號HRB-系列及HRBF-系列)(圖3—6)。其中，靠控溫軋制而具有一定延性的HRBF-系列鋼筋稱為細(xì)晶粒熱軋帶肋鋼筋，具有節(jié)約合金資源，降低價格的效果。第一節(jié)建筑鋼材(二)型鋼和鋼板鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件一般直接選用型鋼，當(dāng)構(gòu)件尺寸很大或型鋼不合適時則用鋼板制作。型鋼有角鋼(包括等邊角鋼和不等邊角鋼)、槽鋼、工字鋼等(圖3—7)；鋼板有厚板(厚度4．5～60mm)和薄板(厚度0．35～4mm)之分。第一節(jié)建筑鋼材四、鋼材的選用

(一)鋼筋

1．混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求在混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼筋和混凝土共同工作，鋼筋按一定的排列順序和位置布置于混凝土中。鋼筋和混凝土之所以能夠共同工作，是因?yàn)椋孩倩炷两Y(jié)硬后，能與鋼筋牢固地粘結(jié)，互相傳遞應(yīng)力、共同變形，兩者間的粘結(jié)力是鋼筋和混凝土共同工作的基礎(chǔ)。②鋼筋和混凝土具有相近的溫度線膨脹系數(shù)：鋼為1．2×10-5／℃，混凝土為(1．0～1．5)×10-5／℃。當(dāng)溫度變化時，混凝土和鋼筋之間不致產(chǎn)生過大的相對變形和溫度應(yīng)力。第一節(jié)建筑鋼材③混凝土提供的堿性環(huán)境可以保護(hù)鋼筋免遭銹蝕。混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的主要要求是：

(1)強(qiáng)度。強(qiáng)度是指鋼筋的屈服強(qiáng)度和極限強(qiáng)度。

(2)塑性。要求鋼筋在斷裂前有足夠的變形，能夠在破壞前給人們預(yù)兆，因此應(yīng)保證鋼筋的伸長率和冷彎性能合格。第一節(jié)建筑鋼材

(3)可焊性。在很多情形下，鋼筋的接長和鋼筋之間的連接(或鋼筋與其他鋼材的連接)需要通過焊接來完成，因此要求在一定工藝條件下鋼筋焊接后不產(chǎn)生裂紋和過大的變形，保證焊接后的接頭性能良好。

(4)與混凝土的粘結(jié)力。為了保證鋼筋和混凝土共同工作，要采取一定的措施保證鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力。帶肋鋼筋與混凝土的粘結(jié)要優(yōu)于光圓鋼筋。第一節(jié)建筑鋼材2．鋼筋的選用原則

(1)縱向受力普通鋼筋宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500、HPB300、RRB400鋼筋，也可采用HRB335、HRBF335鋼筋。

(2)預(yù)應(yīng)力筋宜采用預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線和預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋(規(guī)格見附錄)。第一節(jié)建筑鋼材

(3)箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HPB300、HRB500、HRBF500鋼筋，也可采用HRB335、HPB235鋼筋。

(4)余熱處理鋼筋(RRB-系列)是由軋制的鋼筋經(jīng)高溫淬火，余熱處理后制成的，目的是提高強(qiáng)度。

(5)低強(qiáng)度的HPB235級鋼筋即將淘汰，代之以HPB300級光圓鋼筋。第一節(jié)建筑鋼材(二)鋼結(jié)構(gòu)中的鋼材

在選用鋼材時，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性、荷載特征、連接方法、工作溫度等不同情況選擇鋼號和材質(zhì)第二節(jié)混凝土一、混凝土的強(qiáng)度

(一)混凝土的抗壓強(qiáng)度混凝土在結(jié)構(gòu)構(gòu)件中主要承受壓力，其抗壓強(qiáng)度是最主要的性能指標(biāo)。

1．立方體抗壓強(qiáng)度和立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值

《規(guī)范》規(guī)定，用邊長150mm的立方體試塊，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件(溫度20±3℃，相對濕度≥90％的潮濕空氣中)養(yǎng)護(hù)28天，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法(試塊表面不涂潤滑劑、全截面受壓、加荷速度0.15～0．25N,／(mm2?s))加壓至試件破壞時測得的最大壓應(yīng)力作為混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度?；炷亮⒎襟w抗壓強(qiáng)度是用來確定混凝土強(qiáng)度等級的標(biāo)準(zhǔn)，也是決定混凝土其他力學(xué)性能的主要參數(shù)。第二節(jié)混凝土2．軸心抗壓強(qiáng)度。在實(shí)際結(jié)構(gòu)中，受壓構(gòu)件是棱柱體而不是立方體，因此棱柱體的抗壓強(qiáng)度可作為以受壓為主的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的混凝土抗壓強(qiáng)度，稱為軸心抗壓強(qiáng)度或棱柱強(qiáng)度。

第二節(jié)混凝土(二)混凝土抗拉強(qiáng)度

混凝土的抗拉性能很差，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ftk大體是軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的，強(qiáng)度越高，其差別越大。。第二節(jié)混凝土二、混凝土的變形

(一)混凝土短期加荷下的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系

1．應(yīng)力-應(yīng)變曲線

2．混凝土的變形模量

(二)混凝土在荷載長期作用下的變形——徐變

(三)混凝土的收縮第二節(jié)混凝土三、混凝土強(qiáng)度等級的選用原則

《規(guī)范》將混凝土結(jié)構(gòu)用混凝土強(qiáng)度分為14個等級，從C15～C80，每級相差5N／mm2。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C20；采用HRB400、HRBF400、HRB500、HRBF500級鋼筋時混凝土強(qiáng)度等級不宜低于C25。承受重復(fù)荷載的鋼筋混凝土構(gòu)件，混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C30。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級不宜低于C40，且不應(yīng)低于C30。素混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C15；墊層、地面混凝土及填充用混凝土可采用C10。第三節(jié)鋼筋與混凝土的相互作用——粘結(jié)力一、粘結(jié)力的概念鋼筋和混凝土共同工作的基礎(chǔ)是粘結(jié)力。粘結(jié)力是存在于鋼筋與混凝土界面上的作用力。粘結(jié)強(qiáng)度的測定通常采甩拔出試驗(yàn)方法(圖3—12)第三節(jié)鋼筋與混凝土的相互作用——粘結(jié)力二、保證鋼筋和混凝土之間粘結(jié)力的措施

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