13鋼筋混凝土材料的力學(xué)性能56課件講解

1-3鋼筋混凝土材料的力學(xué)性能知識(shí)目標(biāo)1.掌握混凝土強(qiáng)度等級(jí)分類2.掌握混凝土變形的特點(diǎn)技能目標(biāo)1.能夠正確繪制混凝土受壓應(yīng)力—應(yīng)變曲線2.能夠準(zhǔn)確陳述混凝土強(qiáng)度等級(jí)如何選用原則素質(zhì)目標(biāo)1.養(yǎng)成良好的職業(yè)品德和崗位素養(yǎng)2.養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)好學(xué)習(xí)慣教學(xué)目標(biāo)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能

教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)1.混凝土強(qiáng)度等級(jí)分類2.混凝土強(qiáng)度等級(jí)如何選用教學(xué)難點(diǎn)1.混凝土的變形2.混凝土強(qiáng)度等級(jí)如何選用1.混凝土的強(qiáng)度混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度是衡量混凝土強(qiáng)度大小的基本指標(biāo)，是評(píng)價(jià)混凝土強(qiáng)度等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010—2010）（簡(jiǎn)稱《規(guī)范》）規(guī)定，以邊長(zhǎng)為150mm的立方體試件，按標(biāo)準(zhǔn)方法制作，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能1)立方體抗壓強(qiáng)度在標(biāo)準(zhǔn)條件［溫度為（20±3）℃，相對(duì)濕度≥90％］下養(yǎng)護(hù)28d后，按照標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法進(jìn)行加載試壓，測(cè)得的具有95％保證率的抗壓強(qiáng)度作為混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，用符號(hào)fcu,k表示，其單位為N/mm2。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能《規(guī)范》規(guī)定的混凝土強(qiáng)度等級(jí)是根據(jù)混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定的，用符號(hào)C表示，共分為14個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，分別用C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80表示。符號(hào)C后面的數(shù)字表示以N/mm2為單位的立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。例如，C30表示混凝土立方體抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值

fcu,k=30N/mm2。《規(guī)范》規(guī)定，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C20；當(dāng)采用強(qiáng)度等級(jí)為400MPa及以上的鋼筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C25。試驗(yàn)方法對(duì)立方體抗壓強(qiáng)度有較大影響，如試件表面是否涂潤(rùn)滑劑。不涂潤(rùn)滑劑時(shí)強(qiáng)度高，其主要原因是墊板通過(guò)接觸面上的摩擦力約束混凝土試塊的橫向變形，產(chǎn)生“套箍”作用。而涂潤(rùn)滑劑后試件與壓力板之間的摩擦力將大大減小，使抗壓強(qiáng)度降低，而且兩種情況的破壞形態(tài)也不一樣。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能注：說(shuō)此PPT文字時(shí)，出動(dòng)畫(huà)1，動(dòng)畫(huà)盡量慢些，如果文字沒(méi)說(shuō)完繼續(xù)，動(dòng)畫(huà)定在最后34片段。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能2)軸心抗壓強(qiáng)度在實(shí)際工程中，鋼筋混凝土構(gòu)件的長(zhǎng)度常比其橫截面尺寸大得多。為了更好地反映混凝土在實(shí)際構(gòu)件中的受力情況，可采用混凝土的棱柱體試件測(cè)定其軸心抗壓能力，所對(duì)應(yīng)的抗壓強(qiáng)度稱為混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度，也稱棱柱體抗壓強(qiáng)度，用符號(hào)fc表示。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中進(jìn)行受彎構(gòu)件、受壓構(gòu)件的承載力計(jì)算時(shí)，采用混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)指標(biāo)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能軸心抗壓強(qiáng)度采用棱柱體試件測(cè)定，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=2~3，我國(guó)通常取150mm×150mm×300mm的棱柱體試件，也常用100×100×300試件。對(duì)于同一強(qiáng)度等級(jí)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)度平均值之間的換算關(guān)系為:鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能3)軸心抗拉強(qiáng)度軸心抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于軸心抗壓強(qiáng)度，直接測(cè)定法采用尺寸為100mm×100mm×500mm的棱柱體試件，每端埋深150mm，直徑為16mm的鋼筋，采用試驗(yàn)機(jī)夾住兩端鋼筋張拉，試件破壞時(shí)的截面平均應(yīng)力為軸心抗拉強(qiáng)度。課堂討論并回答：1.請(qǐng)同學(xué)們查閱資料,請(qǐng)正確說(shuō)出fcu.k、fc.k、ft.k、fc、a1、代表的含義？鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能fcu.k——混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)注值；fc.k——混凝土軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)注值；ft.k——混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)注值；fc——混凝土立方體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；ft——混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；a1——混凝土強(qiáng)度等級(jí)系數(shù)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能2.混凝土的變形

混凝土在結(jié)硬過(guò)程中，由于水泥石的收縮、骨料下沉以及溫度變化等原因，在骨料和水泥石的界面上形成很多微裂縫，成為混凝土中的薄弱部位?；炷恋淖罱K破壞就是由于這些微裂縫的發(fā)展造成的。1)混凝土在一次短期荷載作用下的變形性能02468102030s(MPa)e×10-3BACED鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能

A點(diǎn)以前，微裂縫沒(méi)有明顯發(fā)展，混凝土的變形主要彈性變形，應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系近似直線。A點(diǎn)應(yīng)力隨混凝土強(qiáng)度的提高而增加，對(duì)普通強(qiáng)度混凝土sA約為

(0.3~0.4)fc，對(duì)高強(qiáng)混凝土sA可達(dá)(0.5~0.7)fc。02468102030s(MPa)e×10-3ABCED鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能

A點(diǎn)以后，由于微裂縫處的應(yīng)力集中，裂縫開(kāi)始有所延伸發(fā)展，產(chǎn)生部分塑性變形，應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)開(kāi)始加快，應(yīng)力-應(yīng)變曲線逐漸偏離直線。微裂縫的發(fā)展導(dǎo)致混凝土的橫向變形增加。但該階段微裂縫的發(fā)展是穩(wěn)定的。02468102030s(MPa)e×10-3BACED

達(dá)到B點(diǎn)，內(nèi)部一些微裂縫相互連通，裂縫發(fā)展已不穩(wěn)定，橫向變形突然增大，體積應(yīng)變開(kāi)始由壓縮轉(zhuǎn)為增加。在此應(yīng)力的長(zhǎng)期作用下，裂縫會(huì)持續(xù)發(fā)展最終導(dǎo)致破壞。取B點(diǎn)的應(yīng)力作為混凝土的長(zhǎng)期抗壓強(qiáng)度。普通強(qiáng)度混凝土sB約為0.8fc，高強(qiáng)強(qiáng)度混凝土sB可達(dá)0.95fc以上。02468102030s(MPa)e×10-3BACED鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能

達(dá)到C點(diǎn)fc，內(nèi)部微裂縫連通形成破壞面，應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)速度明顯加快，C點(diǎn)的縱向應(yīng)變值稱為峰值應(yīng)變

e0，約為0.002。縱向應(yīng)變發(fā)展達(dá)到D點(diǎn)，內(nèi)部裂縫在試件表面出現(xiàn)第一條可見(jiàn)平行于受力方向的縱向裂縫。02468102030s(MPa)e×10-3BACED鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能

隨應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)，試件上相繼出現(xiàn)多條不連續(xù)的縱向裂縫，橫向變形急劇發(fā)展，承載力明顯下降?；炷凉橇吓c砂漿的粘結(jié)不斷遭到破，裂縫連通形成斜向破壞面。E點(diǎn)的應(yīng)變e=(2~3)e0，應(yīng)力s=(0.4~0.6)fc。02468102030s(MPa)e×10-3BACED鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能

E點(diǎn)以后，縱向裂縫形成一斜向破壞面，此破壞面受正應(yīng)力和剪應(yīng)力的作用繼續(xù)擴(kuò)展，形成一破壞帶。此時(shí)試件的強(qiáng)度由斜向破壞面上的骨料間的摩阻力提供。隨應(yīng)變繼續(xù)發(fā)展，摩阻力和粘結(jié)力不斷下降，但即使在很大的應(yīng)變下，骨料間仍有一定摩阻力，殘余強(qiáng)，約為(0.1~0.4)fc。02468102030s(MPa)e×10-3BACED鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能

混凝土在不變荷載的長(zhǎng)期作用下，其應(yīng)變隨時(shí)間繼續(xù)增長(zhǎng)的現(xiàn)象稱為混凝土的徐變。右圖所示為混凝土棱柱體試件加載至σ=0.5fc后維持荷載不變測(cè)得的徐變與時(shí)間的關(guān)系曲線。2)混凝土在長(zhǎng)期荷載作用下的變形性能鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能課堂討論并回答：1.大家查閱資料，回答影響混凝土徐變的因素有哪些？（1）應(yīng)力的大小是最主要的因素，應(yīng)力越大，徐變也越大。（2）水泥用量越多，水膠比越大，徐變?cè)酱?。?）養(yǎng)護(hù)溫度越高、濕度越大、時(shí)間越長(zhǎng)，則徐變?cè)叫?。?）加載時(shí)混凝土的齡期越短徐變?cè)酱?。加?qiáng)養(yǎng)護(hù)使混凝土盡早結(jié)硬或采用蒸汽養(yǎng)護(hù)可減小徐變。（5）材料質(zhì)量和級(jí)配越好，彈性模量越高，則徐變?cè)叫?。?）與水泥的品種有關(guān)，普通硅酸鹽水泥的混凝土較礦渣水泥、火山灰水泥的混凝土徐變相對(duì)要大。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能課堂討論并回答：1.大家查閱資料，回答混凝土結(jié)構(gòu)中，混凝土強(qiáng)度等級(jí)如何選用？（1）素混凝土結(jié)構(gòu)中混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C15。（2）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C20。（3）當(dāng)采用強(qiáng)度等級(jí)400MPa及以上鋼筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C25。（4）對(duì)于承受重復(fù)荷載構(gòu)件，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30。（5）預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C40，且不應(yīng)低于C30。課堂任務(wù)1.能正確陳述鋼筋與混凝土共同工作的條件2.能正確掌握鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)3.能夠正確繪制簡(jiǎn)支梁各階段破壞圖示4.能夠講解你知道的其它高層建筑和特點(diǎn)本節(jié)課小結(jié)1.混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用2.鋼筋與混凝土共同工作的條件3.混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展概況單元教學(xué)目標(biāo)1.能夠正確掌握純扭構(gòu)件的破壞形態(tài)種類和特點(diǎn)2.能夠準(zhǔn)確掌握受扭構(gòu)件的配筋構(gòu)造要求3.能夠正確繪制出受扭構(gòu)件的配筋構(gòu)造圖4.能夠準(zhǔn)確掌握矩