建筑結(jié)構(gòu)基本理論-混凝土的選用及強(qiáng)度指標(biāo)的查用

項(xiàng)目

建筑結(jié)構(gòu)基本理論任務(wù)三：混凝土的選用及強(qiáng)度指標(biāo)的查用3.混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋性能

的要求2.鋼筋的力學(xué)性能1.鋼筋的品種（分類）任務(wù)一：鋼筋的選用及強(qiáng)度指標(biāo)的查用4.鋼筋的選用鋼筋選用及強(qiáng)度指標(biāo)的查用上堂課內(nèi)容回憶冷拉鋼筋冷拔鋼筋

熱軋鋼筋

按加工方法冷軋鋼筋

熱處理鋼筋一、鋼筋的品種（分類）二、鋼筋的力學(xué)性能（一）鋼筋的強(qiáng)度（二）鋼筋的塑性性能（三）鋼筋的冷彎性能

建筑鋼材的力學(xué)性能是衡量鋼材質(zhì)量的重要指標(biāo)，它包括強(qiáng)度、塑性、冷彎性能、沖擊韌性。三、混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋性能的要求較高的強(qiáng)度和適宜的屈強(qiáng)比1較好的塑性2與混凝土良好的粘結(jié)性3較好的可焊性4

寒冷地區(qū)，避免鋼筋低溫冷脆破壞5四、鋼筋的選用講解、分析、互動(dòng)本節(jié)教學(xué)目標(biāo)及重難點(diǎn)

掌握學(xué)習(xí)目標(biāo)混凝土的強(qiáng)度指標(biāo)與變形應(yīng)用混凝土型號(hào)選用聯(lián)系實(shí)際學(xué)習(xí)重點(diǎn)工程運(yùn)用學(xué)習(xí)難點(diǎn)混凝土強(qiáng)度指標(biāo)的查用本節(jié)知識(shí)混凝土的強(qiáng)度混凝土的變形性能混凝土的選用及強(qiáng)度指標(biāo)的查用混凝土與鋼筋的粘結(jié)

任務(wù)三：混凝土的選用及強(qiáng)度指標(biāo)的查用（一）鋼筋的品種（分類）一、混凝土的強(qiáng)度立方體抗壓強(qiáng)度f(wàn)cuk軸心抗拉強(qiáng)度f(wàn)tk混凝土基本強(qiáng)度指標(biāo)軸心抗壓強(qiáng)度f(wàn)ck（一）混凝土的立方抗壓強(qiáng)度f(wàn)cu及強(qiáng)度等級(jí)1.立方體抗壓強(qiáng)度f(wàn)cu確定方法：用標(biāo)準(zhǔn)制作方式制成的150mm×150mm×150mm的立方體試塊，在20±3℃的溫度和相對(duì)濕度在90%以上的潮濕空氣中養(yǎng)護(hù)28天，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（試件的承壓面不涂潤(rùn)滑劑，加荷速度約每秒0.15～0.3N/mm2）測(cè)得具有95％保證率的抗壓強(qiáng)度。用符號(hào)fcu,k表示。砼立方體抗壓試驗(yàn)2

(點(diǎn)擊播放視頻)常用等級(jí)：C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50

,C55，C60，C65，C70，C75，C80共14級(jí)。其中，C60~C80屬高強(qiáng)混凝土。2.混凝土強(qiáng)度等級(jí)：3.影響立方體強(qiáng)度的因素內(nèi)因：如強(qiáng)度與水泥標(biāo)號(hào)、骨料品種、配合比等外因：試驗(yàn)方法（箍套）、溫度、濕度、試件尺寸。由于尺寸效應(yīng)的影響：fcu(150)=0.95fcu(100)fcu(150)=1.05fcu(200)4.結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級(jí)的要求鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于Ｃ15；當(dāng)采用HRB335級(jí)鋼筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于Ｃ20；當(dāng)采用HRB400和RRB400級(jí)鋼筋以及承受重復(fù)荷載的構(gòu)件，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不得低于Ｃ20。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于Ｃ30；當(dāng)采用鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋作為預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于Ｃ40。（二）軸心抗壓強(qiáng)度f(wàn)c砼軸心抗壓試驗(yàn)3

(點(diǎn)擊播放視頻)/jpkc/FZswf/index.html我國(guó)采用150×150×300mm棱柱體試件測(cè)得的強(qiáng)度作為混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度。混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算：（2.1.1）式中—棱柱強(qiáng)度與立方強(qiáng)度之比，對(duì)C50及以下取=0.76，對(duì)C80取=0.82，中間按線形規(guī)律變化；

—考慮C40以上混凝土脆性的折減系數(shù)，對(duì)C40取=1.0，對(duì)C80取=0.87，中間按線形規(guī)律變化。（三）軸心抗拉強(qiáng)度f(wàn)t砼抗拉試驗(yàn)4

(點(diǎn)擊播放視頻)混凝土的抗拉強(qiáng)度比抗壓強(qiáng)度小得多，為抗壓強(qiáng)度。直接測(cè)試方法間接測(cè)試方法(彎折，劈裂)混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算：

1.混凝土的強(qiáng)度混凝土的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)具有不小于95%的保證率?；炷翉?qiáng)度設(shè)計(jì)值：等于混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以混凝土材料分項(xiàng)系數(shù)（rc

=1.4)。各種強(qiáng)度等級(jí)的混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值、強(qiáng)度設(shè)計(jì)值規(guī)范規(guī)定采用。2.混凝土的彈性模量

（四）混凝土的設(shè)計(jì)指標(biāo)軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)計(jì)值——混凝土材料強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)，取1.41.混凝土的強(qiáng)度但是，混凝土不是彈性材料，其應(yīng)力和應(yīng)變不呈線性關(guān)系，在不同應(yīng)力階段的變形模量（應(yīng)力與應(yīng)變之比）不同，原點(diǎn)切線很難準(zhǔn)確地作出。實(shí)用中，采用應(yīng)力上限為（0.4~0.5）fc循環(huán)5~10次后的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，應(yīng)力為（0.4~0.5）fc時(shí)的割線模量作為混凝土的彈性模量的近似值?；炷恋氖芾蚴軌簭椥阅Ａ浚∟/mm2）的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式：

kcu,57.342.210fEc+=式中fcu,k—混凝土的立方抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（N/mm2）。2.彈性模量k

c

0

0

c

ce

cph

原點(diǎn)彈性模量：

3.泊松比耐久性對(duì)混凝土質(zhì)量的主要要求如下：1.設(shè)計(jì)使用年限為50年的一般結(jié)構(gòu)混凝土：對(duì)于設(shè)計(jì)使用年限為50年的一般結(jié)構(gòu)，混凝土質(zhì)量應(yīng)符合規(guī)范的規(guī)定。

2.設(shè)計(jì)使用年限為100年的結(jié)構(gòu)混凝土：（1）結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30；預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的最低強(qiáng)度等級(jí)為C40。（2）混凝土中氯離子含量不得超過(guò)水泥重量的0.06%。（五）混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性規(guī)定（3）宜使用非堿活性骨料；當(dāng)使用堿活性骨料時(shí)，混凝土中的堿含量不得超過(guò)3.0kg/m3。（4）混凝土保護(hù)層厚度應(yīng)按相應(yīng)的規(guī)定增加40%；當(dāng)采取有效的表面防護(hù)措施時(shí)，厚度可適當(dāng)減少。（5）在使用過(guò)程中應(yīng)有定期維護(hù)措施。對(duì)于設(shè)計(jì)壽命為100年且處于二類和三類環(huán)境中的混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)采取專門有效的措施。

3.臨時(shí)性結(jié)構(gòu)混凝土對(duì)臨時(shí)性混凝土結(jié)構(gòu)，可不考慮耐久性要求。

混凝土的強(qiáng)度混凝土的變形性能混凝土的選用及強(qiáng)度指標(biāo)的查用混凝土與鋼筋的粘結(jié)

任務(wù)三：混凝土的選用及強(qiáng)度指標(biāo)的查用（一）混凝土的受力變形1.混凝土一次短期加載的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系OA–––彈性階段

A:0.3fcAB–––彈塑性階段

:0.3fc～0.8fc裂縫穩(wěn)定階段BC–––裂縫不穩(wěn)定階段

:0.8fc～1.0fcCBDEfc

0

0???A

cu??二、混凝土的變形性能特征點(diǎn)：

0

–––對(duì)應(yīng)于峰值點(diǎn)應(yīng)變《規(guī)范》

0

=0.002

cu

–––混凝土極限壓應(yīng)變《規(guī)范》

cu

=0.0033fc–––軸心抗壓強(qiáng)度

2.混凝土在多次重復(fù)荷載下的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系?如果我們將混凝土棱柱體試塊加荷使其壓應(yīng)力達(dá)到某個(gè)數(shù)值σ，然后卸荷至零，并把這一循環(huán)多次重復(fù)下去，就稱為多次重復(fù)荷載。?我們通常把能使試件循環(huán)200萬(wàn)次或次數(shù)稍多時(shí)發(fā)生破壞的壓應(yīng)力稱為混凝土的疲勞抗壓強(qiáng)度，用符號(hào)表示。3.混凝土的徐變混凝土在受到荷載作用后，在荷載(應(yīng)力)不變的情況下，變形(應(yīng)變)隨時(shí)間而不斷增長(zhǎng)的現(xiàn)象。161284369121518212427?A

ce

cr徐變

ce彈性變形

ch收縮

ce

ae

erBCD

(10–4)t(月)0徐變：徐變性質(zhì)：線性徐變初應(yīng)力

c0.5fc徐變與初應(yīng)力呈正比非線性徐變

c>0.5fc當(dāng)

c>0.8fc，徐變發(fā)展最終導(dǎo)致破壞徐變對(duì)結(jié)構(gòu)的影響：使構(gòu)件的變形增加；在截面中引起應(yīng)力重分布；在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中引起預(yù)應(yīng)力損失。

養(yǎng)護(hù)條件越好，周圍環(huán)境的濕度越大，構(gòu)件加載前混凝土的強(qiáng)度愈高，水泥用量愈少，混凝土越密實(shí)，集料含量越大，集料剛度越大，則徐變?cè)叫　?/p>

徐變的影響因素：混凝土的級(jí)配、水灰比、初始加載齡期、初應(yīng)力大小，養(yǎng)護(hù)使用條件等。收縮：混凝土在空氣中結(jié)硬體積減小的現(xiàn)象。膨脹：混凝土在水中結(jié)硬體積變大的現(xiàn)象。注：收縮值越大，對(duì)結(jié)構(gòu)越不利；而膨脹數(shù)值小，且對(duì)結(jié)構(gòu)有利。蒸汽養(yǎng)護(hù)常溫養(yǎng)護(hù)051015200.10.20.30.4收縮(10–3)時(shí)間(月)（二）混凝土的體積變形1.混凝土的收縮和膨脹收縮的性質(zhì)自由收縮約束收縮來(lái)自內(nèi)部的鋼筋約束來(lái)自支座的外部約束收縮對(duì)結(jié)構(gòu)的影響自由收縮一般不會(huì)引起拉應(yīng)力，故不會(huì)開裂約束收縮產(chǎn)生收縮應(yīng)力甚至開裂混凝土的強(qiáng)度混凝土的變形性能混凝土的選用及強(qiáng)度指標(biāo)的查用混凝土與鋼筋的粘結(jié)

任務(wù)三：混凝土的選用及強(qiáng)度指標(biāo)的查用三、混凝土與鋼筋的粘結(jié)（一）粘結(jié)的意義

粘結(jié)和錨固是鋼筋和混凝土形成整體、共同工作的基礎(chǔ)。鋼筋與混凝土之間粘結(jié)應(yīng)力示意圖（a）錨固粘結(jié)應(yīng)力（b）裂縫間的局部粘結(jié)應(yīng)力（二）粘結(jié)力的形成◆光圓鋼筋與變形鋼筋具有不同的粘結(jié)機(jī)理，其粘結(jié)作用主要由三部分組成：（１）鋼筋與混凝土接觸面上的化學(xué)吸附作用力（膠結(jié)力）。一般很小，僅在受力階段的局部無(wú)滑移區(qū)域起作用，當(dāng)接觸面發(fā)生相對(duì)滑移時(shí)，該力即消失。（２）混凝土收縮握裹鋼筋而產(chǎn)生的摩阻力。（３）鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間產(chǎn)生的機(jī)械咬合作用力（咬合力）。對(duì)于光圓鋼筋，這種咬合力來(lái)自于表面的粗糙不平?！糇冃武摻钆c混凝土之間的機(jī)械咬合作用主要是由于變形鋼筋肋間嵌入混凝土而產(chǎn)生的。變形鋼筋和混凝土的機(jī)械咬合作用（三）粘結(jié)強(qiáng)度◆1.測(cè)試砼粘結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)7

(點(diǎn)擊播放視頻)/jpkc/FZswf/index.html◆2.計(jì)算公式

式中N—鋼筋的拉力；ｄ—鋼筋的直徑；

L—粘結(jié)的長(zhǎng)度。◆3.不同強(qiáng)度混凝土的粘結(jié)應(yīng)力和相對(duì)滑移的關(guān)系（四）影響粘結(jié)的因素影響鋼筋與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的因素很多，主要有混凝土強(qiáng)度、保護(hù)層厚度及鋼筋凈間距、橫向配筋及側(cè)向壓應(yīng)力，以及澆筑混凝土?xí)r鋼筋的位置等。Ａ.光圓鋼筋及變形鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度都隨混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提高而提高，但不與立方體強(qiáng)度成正比。Ｂ.變形鋼筋能夠提高粘結(jié)強(qiáng)度。Ｃ.鋼筋間的凈距對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度也有重要影響。2.3混凝土與鋼筋的粘結(jié)Ｄ.橫向鋼筋可以限制混凝土內(nèi)部裂縫的發(fā)展，提高粘結(jié)強(qiáng)度。Ｅ.在直接支撐的支座處，橫向壓應(yīng)力約束了混凝土的橫向變形，可以提高粘結(jié)強(qiáng)度。Ｆ.澆筑混凝土?xí)r鋼筋所處的位置也會(huì)影響粘結(jié)強(qiáng)度。

（五）鋼筋的錨固與搭接◆1.保證粘結(jié)的構(gòu)造措施(1)對(duì)不同等級(jí)的混凝土和鋼筋，要保證最小搭接長(zhǎng)度和錨固長(zhǎng)度；(2)為了保證混凝土與鋼筋之間有足夠的粘結(jié)，必須滿足鋼筋最小間距和混凝土保護(hù)層最小厚度的要求；(3)在鋼筋的搭接接頭內(nèi)應(yīng)加密箍筋；(4)為了保證足夠的粘結(jié)在鋼筋端部應(yīng)設(shè)置彎鉤；(5)對(duì)大深度混凝土構(gòu)件應(yīng)分層澆筑或二次澆搗；(6)一般除重銹鋼筋外，可不必除銹?！?.鋼筋的搭接鋼筋搭接的原則是：接頭應(yīng)設(shè)置在受力較小處，同一根鋼筋上應(yīng)盡量少設(shè)接頭，機(jī)械連接接頭能產(chǎn)生較牢固的連接