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現(xiàn)在是1頁\一共有37頁\編輯于星期五優(yōu)選混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理材性現(xiàn)在是2頁\一共有37頁\編輯于星期五一、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現(xiàn)在是3頁\一共有37頁\編輯于星期五普通低合金鋼--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度和改善鋼材的其他性能。錳、硅元素：可提高強度，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現(xiàn)在是4頁\一共有37頁\編輯于星期五2、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現(xiàn)在是5頁\一共有37頁\編輯于星期五鋼筋的種類及符號說明熱軋鋼筋的符號說明HRBF335

hotrolledribbedbarRRB400

remainedheattreatmentribbedbarHPB300hotrolledPlainbarfinegrain6現(xiàn)在是6頁\一共有37頁\編輯于星期五7C、冷加工鋼筋是指在常溫下采用冷加工工藝對熱軋鋼筋進行加工得到的鋼筋。以強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，鋼筋強度能得到較大幅度提高，而塑性降低不多?，F(xiàn)在是7頁\一共有37頁\編輯于星期五83.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。現(xiàn)在是8頁\一共有37頁\編輯于星期五二、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現(xiàn)在是9頁\一共有37頁\編輯于星期五102、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，因此能加速并簡化支模工作，承載能力也比較大。現(xiàn)在是10頁\一共有37頁\編輯于星期五三、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現(xiàn)在是11頁\一共有37頁\編輯于星期五預(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現(xiàn)在是12頁\一共有37頁\編輯于星期五四、鋼筋的強度與變形

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現(xiàn)在是13頁\一共有37頁\編輯于星期五1.有物理屈服點的鋼筋14現(xiàn)在是14頁\一共有37頁\編輯于星期五有屈服點鋼筋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現(xiàn)在是15頁\一共有37頁\編輯于星期五（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現(xiàn)在是16頁\一共有37頁\編輯于星期五（4）強化階段(DE段)E點達到極限抗拉強度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現(xiàn)在是17頁\一共有37頁\編輯于星期五a

——比例極限b

——彈性極限oa

——彈性階段d

——極限抗拉強度bc

——屈服階段cd

——強化階段de

——破壞階段e

——極限應(yīng)變18現(xiàn)在是18頁\一共有37頁\編輯于星期五屈服強度fy(yieldstrength)：是鋼筋設(shè)計強度取值的依

據(jù)，一般取屈服下限作為屈服強度。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。兩個強度指標19極限強度

fu(ultimatedstrength)：一般用作鋼筋的實際破壞強度?，F(xiàn)在是19頁\一共有37頁\編輯于星期五2.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現(xiàn)在是20頁\一共有37頁\編輯于星期五各級鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變曲線

21現(xiàn)在是21頁\一共有37頁\編輯于星期五22五、鋼筋的本構(gòu)關(guān)系現(xiàn)在是22頁\一共有37頁\編輯于星期五當時，當時，()①完全彈塑性的雙直線模型雙直線模型

現(xiàn)在是23頁\一共有37頁\編輯于星期五當時，當時，當時，()②完全彈塑性加硬化的三折線模型三折線模型

現(xiàn)在是24頁\一共有37頁\編輯于星期五當時，當時，

（）③彈塑性的雙斜線模型雙斜線模型

現(xiàn)在是25頁\一共有37頁\編輯于星期五伸長率(elongationrate)：指鋼筋試件上標距為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：現(xiàn)在是26頁\一共有37頁\編輯于星期五冷彎：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現(xiàn)在是27頁\一共有37頁\編輯于星期五六、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現(xiàn)在是28頁\一共有37頁\編輯于星期五2.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度。29現(xiàn)在是29頁\一共有37頁\編輯于星期五七、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》對鋼筋的強度指標的規(guī)定鋼筋的強度標準值由于材料性能的離散性，實測鋼筋屈服強度的概率分布曲線符合正態(tài)分布，材料強度的標準值可取其概率分布的0.05分位值確定，即材料強度標準值應(yīng)具有不小于95%的保證率。普通鋼筋強度標準值（N/mm2）30現(xiàn)在是30頁\一共有37頁\編輯于星期五31現(xiàn)在是31頁\一共有37頁\編輯于星期五2.鋼筋的強度設(shè)計值鋼筋的抗拉強度設(shè)計值是鋼筋的強度標準值除以鋼筋的材料分項系數(shù)得到的。即式中：32現(xiàn)在是32頁\一共有37頁\編輯于星期五33現(xiàn)在是33頁\一共有37頁\編輯于星期五八、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現(xiàn)在是34頁\一共有37頁\編輯于星期五【說明】根據(jù)鋼筋產(chǎn)品標準的修改，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)范修訂淘汰低強鋼筋，強調(diào)應(yīng)用高強、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級高強鋼筋作為受力的主導(dǎo)鋼筋；限制并準備淘汰335MPa級鋼筋；立即淘汰低強的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現(xiàn)在是35頁\一共有37頁\編輯于星期五【說明】(2)采用低合金化而提高強度的HRB

系列熱軋帶肋鋼筋具有較好的延性、可焊性、機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，余熱處理后提高強度。其可焊性、機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：增補高強、大直徑的鋼鉸線；列入大直徑預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋(精