混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理材性演示文稿

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理材性演示文稿1當(dāng)前1頁，總共37頁。優(yōu)選混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理材性當(dāng)前2頁，總共37頁。一、鋼筋的種類1、按化學(xué)成分分為碳素鋼及普通低合金鋼。含碳量越高強(qiáng)度越高，但是塑性和可焊性會降低。碳素鋼低碳鋼(含碳量＜0.25%)中碳鋼(含碳量0.25%

～0.6%)高碳鋼(含碳量0.6%

～1.4%)

3當(dāng)前3頁，總共37頁。普通低合金鋼--除碳素鋼中已有的成分外，再加入少量的合金元素如硅、錳、鈦、鉻等，可以有效地提高鋼材的強(qiáng)度和改善鋼材的其他性能。錳、硅元素：可提高強(qiáng)度，保持一定塑性。磷、硫元素：使塑性降低、焊接性能降低、冷脆（磷）或熱脆（硫）。4當(dāng)前4頁，總共37頁。2、根據(jù)鋼筋制作方法分類：

熱軋鋼筋、熱處理鋼筋和冷加工鋼筋A(yù)、熱軋鋼筋由低碳鋼、普通低合金鋼在高溫狀況下軋制而成熱軋鋼筋強(qiáng)度不是很高但塑性較好，一般鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的非預(yù)應(yīng)力普通鋼筋多用熱軋鋼筋。5當(dāng)前5頁，總共37頁。鋼筋的種類及符號說明熱軋鋼筋的符號說明HRBF335

hotrolledribbedbarRRB400

remainedheattreatmentribbedbarHPB300hotrolledPlainbarfinegrain6當(dāng)前6頁，總共37頁。7C、冷加工鋼筋是指在常溫下采用冷加工工藝對熱軋鋼筋進(jìn)行加工得到的鋼筋。以強(qiáng)度較低的鋼筋盤條經(jīng)冷拔、冷拉、冷扭后截面縮小、外形改變而形成的冷拉鋼筋、冷拔鋼絲、冷軋帶肋鋼筋、冷軋扭鋼筋統(tǒng)稱為冷加工鋼筋。冷加工鋼筋的設(shè)計強(qiáng)度提高，而延性大幅度下降。B、熱處理鋼筋又稱調(diào)質(zhì)鋼筋，是用中碳低合金帶肋鋼筋通過加熱、淬火和回火等調(diào)質(zhì)工藝處理的鋼筋。熱處理后，鋼筋強(qiáng)度能得到較大幅度提高，而塑性降低不多。當(dāng)前7頁，總共37頁。83.根據(jù)鋼筋在單調(diào)受拉時,應(yīng)力-應(yīng)變曲線屈服點的不同分類：

有物理屈服點的鋼筋（軟鋼）和

無物理屈服點的鋼筋（硬鋼）。有物理屈服點的鋼筋，如熱軋鋼筋、冷拉鋼筋；無物理屈服點的鋼筋，如鋼絲、鋼絞線及熱處理鋼筋。當(dāng)前8頁，總共37頁。二、鋼筋的形式1.普通鋼筋（1）光面(圓)鋼筋（2）變形鋼筋（麻面：月牙紋、螺紋及人字紋）光圓鋼筋螺紋鋼筋人字紋鋼筋月牙紋鋼筋9當(dāng)前9頁，總共37頁。102、勁性鋼筋

勁性鋼筋是由各種型鋼、鋼軌或者用型鋼與鋼筋焊成的骨架。勁性鋼筋本身剛度很大，施工時模板及混凝土的重力可以由勁性鋼筋本身來承擔(dān)，因此能加速并簡化支模工作，承載能力也比較大。當(dāng)前10頁，總共37頁。三、鋼絲和鋼絞線用作預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋：由直徑為4-10mm，捻制成鋼絞線后也不超過15mm。由2股、3股、7股鋼絲捻制而成，均可盤成卷狀。鋼絲（直徑≤φ5mm），鋼筋（直徑>φ5mm）11當(dāng)前11頁，總共37頁。預(yù)應(yīng)力鋼筋的符號說明鋼絞線S——Strand光面鋼絲P——Plain刻痕鋼絲I——Indented螺旋肋鋼絲H——Helix熱處理鋼筋HT——Heat-treated12當(dāng)前12頁，總共37頁。四、鋼筋的強(qiáng)度與變形

有物理屈服點的鋼筋應(yīng)力-應(yīng)變無物理屈服點的鋼筋應(yīng)力-應(yīng)變13當(dāng)前13頁，總共37頁。1.有物理屈服點的鋼筋14當(dāng)前14頁，總共37頁。有屈服點鋼筋σ--ε曲線可以分為五個階段：

(1)彈性階段(OA段)OA段材料處于純彈性，即:AB段有一定的塑性變形,但整個OB段卸載時，ε=0；E=206×103N/mm2OBCDAE當(dāng)前15頁，總共37頁。（2）彈塑性階段（AB)

該段很短,表現(xiàn)出鋼材的非彈性性質(zhì);

σB—屈服上限;σC—屈服下限(屈服點)（3）塑性階段（BC、CD)

該段σ基本保持不變（水平),ε急劇增大,稱為屈服臺階或流幅段,變形模量E=0OBCDAEBD段稱為屈服階段16當(dāng)前16頁，總共37頁。（4）強(qiáng)化階段(DE段)E點達(dá)到極限抗拉強(qiáng)度fu（5）頸縮（破壞）階段(EF段)隨荷載的增加σ緩慢增大,但ε增加較快OBCDAE17當(dāng)前17頁，總共37頁。a

——比例極限b

——彈性極限oa

——彈性階段d

——極限抗拉強(qiáng)度bc

——屈服階段cd

——強(qiáng)化階段de

——破壞階段e

——極限應(yīng)變18當(dāng)前18頁，總共37頁。屈服強(qiáng)度fy(yieldstrength)：是鋼筋設(shè)計強(qiáng)度取值的依

據(jù)，一般取屈服下限作為屈服強(qiáng)度。這是因為鋼筋屈服后將產(chǎn)生很大的塑性變形，而且屈服上限與加載速度有關(guān)，不穩(wěn)定。兩個強(qiáng)度指標(biāo)19極限強(qiáng)度

fu(ultimatedstrength)：一般用作鋼筋的實際破壞強(qiáng)度。當(dāng)前19頁，總共37頁。2.無物理屈服點的鋼筋該種鋼材在拉伸過程中沒有屈服階段，塑性變形小，破壞突然。設(shè)計時取相當(dāng)于殘余變形為0.2%

時所對應(yīng)的應(yīng)力作為屈服點—‘條件屈服點’fy=f0.20.2%fuεp當(dāng)前20頁，總共37頁。各級鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變曲線

21當(dāng)前21頁，總共37頁。22五、鋼筋的本構(gòu)關(guān)系當(dāng)前22頁，總共37頁。當(dāng)時，當(dāng)時，

()①完全彈塑性的雙直線模型雙直線模型

當(dāng)前23頁，總共37頁。當(dāng)時，當(dāng)時，當(dāng)時，

()②完全彈塑性加硬化的三折線模型三折線模型

當(dāng)前24頁，總共37頁。當(dāng)時，當(dāng)時，

（）③彈塑性的雙斜線模型雙斜線模型

當(dāng)前25頁，總共37頁。伸長率(elongationrate)：指鋼筋試件上標(biāo)距為10d、5d（d為鋼筋的試件直徑）或100mm范圍內(nèi)的極限伸長率，記為伸長率越大，鋼筋的塑性和變形能力越好。伸長率要求：d5≥25%(Ⅰ級)、16%(Ⅱ級)、14%(Ⅲ級)

、10%(Ⅳ級)。26衡量鋼筋塑性的兩個指標(biāo)：當(dāng)前26頁，總共37頁。冷彎：為了使鋼筋在加工成型時不發(fā)生斷裂，加工時不至于脆斷，還要求鋼筋具有一定的冷彎性能。冷彎性能是指將鋼筋圍繞某個規(guī)定的直徑D（D規(guī)定為1d、2d、3d等）的輥軸彎曲成一定的角度（90°

或180°），彎曲后的鋼筋應(yīng)無裂紋或斷裂現(xiàn)象。彎芯直徑越小，彎轉(zhuǎn)度越大，冷彎性能越好，即塑性越好。D27當(dāng)前27頁，總共37頁。六、鋼筋的松弛和疲勞鋼筋受力后，長度保持不變，鋼筋應(yīng)力隨時間增長而降低的現(xiàn)象稱為松弛。1.鋼筋的松弛在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉后長度基本保持不變，鋼筋會出現(xiàn)松弛，故而引起預(yù)應(yīng)力損失。28當(dāng)前28頁，總共37頁。2.鋼筋的疲勞鋼筋的疲勞是指鋼筋在承受重復(fù)、周期性的動荷載作用下，經(jīng)過一定次數(shù)后，突然脆性斷裂的現(xiàn)象。

鋼筋的疲勞強(qiáng)度是指在某一規(guī)定應(yīng)力幅度內(nèi)，經(jīng)受一定次數(shù)循環(huán)荷載后發(fā)生疲勞破壞的最大應(yīng)力值。

確定疲勞應(yīng)力幅度限值時，循環(huán)次數(shù)為200萬次，即對不同的疲勞應(yīng)力比值滿足循環(huán)次數(shù)為200萬次條件下的鋼筋最大應(yīng)力值為鋼筋的疲勞強(qiáng)度。29當(dāng)前29頁，總共37頁。七、設(shè)計對鋼筋性能的要求1.《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》對鋼筋的強(qiáng)度指標(biāo)的規(guī)定鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值由于材料性能的離散性，實測鋼筋屈服強(qiáng)度的概率分布曲線符合正態(tài)分布，材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值可取其概率分布的0.05分位值確定，即材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)具有不小于95%的保證率。普通鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（N/mm2）30當(dāng)前30頁，總共37頁。31當(dāng)前31頁，總共37頁。2.鋼筋的強(qiáng)度設(shè)計值鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計值是鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以鋼筋的材料分項系數(shù)得到的。即式中：32當(dāng)前32頁，總共37頁。33當(dāng)前33頁，總共37頁。八、設(shè)計對鋼筋性能的選擇1.鋼筋的規(guī)格種類的選擇普通縱向受力鋼筋宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500鋼筋，也可采用HRB335、HRBF335、HPB300和RRB400鋼筋；預(yù)應(yīng)力鋼筋宜采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼絲和預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋；普通箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HRB500、HRBF500鋼筋；也可采用HRB335、HRBF335和HPB300鋼筋。34當(dāng)前34頁，總共37頁?！菊f明】根據(jù)鋼筋產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的修改，不再限制鋼筋材料的化學(xué)成分，而按性能確定鋼筋的牌號和強(qiáng)度級別。根據(jù)節(jié)材、減耗及對性能的要求，本次規(guī)范修訂淘汰低強(qiáng)鋼筋，強(qiáng)調(diào)應(yīng)用高強(qiáng)、高性能鋼筋。根據(jù)混凝土構(gòu)件對受力的性能要求，建議了各種牌號鋼筋的用途。

(1)根據(jù)國家的技術(shù)政策，增加500MPa級鋼筋；推廣400MPa、500MPa級高強(qiáng)鋼筋作為受力的主導(dǎo)鋼筋；限制并準(zhǔn)備淘汰335MPa級鋼筋；立即淘汰低強(qiáng)的235MPa級鋼筋，代之以300MPa級光圓鋼筋。在規(guī)范的過渡期及對既有結(jié)構(gòu)設(shè)計時，235MPa級鋼筋的設(shè)計值按02規(guī)范取值。35當(dāng)前35頁，總共37頁?！菊f明】(2)采用低合金化而提高強(qiáng)度的HRB

系列熱軋帶肋鋼筋具有較好的延性、可焊性、機(jī)械連接性能及施工適應(yīng)性。

(3)為節(jié)約合金資源，降低價格，列入靠控溫軋制而具有一定延性的HRBF系列細(xì)晶粒熱軋帶肋鋼筋，但宜控制其焊接工藝以避免影響其力學(xué)性能。

(4)余熱處理鋼筋（RRB）由軋制的鋼筋經(jīng)高溫淬水，余熱處理后提高強(qiáng)度。其可焊性、機(jī)械連接性能及施工適應(yīng)性均稍差，須控制其應(yīng)用范圍。一般可在對延性及加工性能要求不高的構(gòu)件中使用，如基礎(chǔ)、大體積混凝土以及跨度及荷載不大的樓板、墻體中應(yīng)用。

(5)增加預(yù)應(yīng)力筋的品種：增補(bǔ)高強(qiáng)、大直徑的鋼鉸線；列入大直徑預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋(