混凝土结构设计原理课件01[1].材料力学性能.ppt
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第一章钢筋和混凝土的材料性能1.1钢筋1.11.1钢钢筋筋SteelReinforcement一、钢筋的应力-应变关系有明显屈服点的钢筋有明显屈服点的钢筋Steelbarwithyieldpointa为比例极限proportionallimits=Esea为弹性极限elasticlimitb为屈服上限upperyieldstrengthc为屈服下限,即屈服强度fyloweryieldstrengthcd为屈服台阶yieldplateaude为强化段strainhardeningstagee为极限抗拉强度fuultimatetensilestrengthsseeaacdefufyfb第一章第一章钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能1第一章钢筋和混凝土的材料性能1.1钢筋几个指标:
几个指标:
屈服强度屈服强度yieldstrength:
是钢筋强度的设计依据是钢筋强度的设计依据,因为钢筋屈服,因为钢筋屈服后将很大的塑性变形,且卸载时这部分变形后将很大的塑性变形,且卸载时这部分变形不可恢复不可恢复,这会使钢,这会使钢筋混凝土构件产生很大的变形和不可闭合的裂缝。
屈服上限与加筋混凝土构件产生很大的变形和不可闭合的裂缝。
屈服上限与加载速度有关,不太稳定,一般取屈服下限作为屈服强度。
载速度有关,不太稳定,一般取屈服下限作为屈服强度。
延延伸伸率率elongationrate:
钢筋拉断时的应变,是反映钢筋塑性性钢筋拉断时的应变,是反映钢筋塑性性能的指标。
延伸率大的钢筋,在拉断前有足够预兆,延性较好能的指标。
延伸率大的钢筋,在拉断前有足够预兆,延性较好均匀延伸率均匀延伸率ddgt对应最大应力时应变,对应最大应力时应变,包括了残余应变和弹性应变,反映包括了残余应变和弹性应变,反映了钢筋真实的变形能力了钢筋真实的变形能力(2.5%)屈屈强强比比反映钢筋的强度储备,反映钢筋的强度储备,fy/fu=0.60.7。
2第一章钢筋和混凝土的材料性能1.1钢筋有明显屈服点钢筋的应力-应变关系一般可采用双线性的理想弹塑性关系1Es3第一章钢筋和混凝土的材料性能1.1钢筋无明显屈服点的钢筋无明显屈服点的钢筋Steelbarwithoutyieldpointa点:
比例极限,约为点:
比例极限,约为0.65fua点前:
应力点前:
应力-应变关系为线弹性应变关系为线弹性a点后:
应力点后:
应力-应变关系为非线性,应变关系为非线性,有一定塑性变形,且没有明显的屈有一定塑性变形,且没有明显的屈服点服点强度设计指标强度设计指标条件屈服点条件屈服点残余应变为残余应变为0.2%所对应的应力所对应的应力规范规范取取ss0.2=0.85fu4第一章钢筋和混凝土的材料性能1.1钢筋二、钢筋的品种成分成分碳素钢:
除含铁元素外还有少量碳、硅、锰、硫、磷等元素碳素钢:
除含铁元素外还有少量碳、硅、锰、硫、磷等元素低碳钢(含碳量低碳钢(含碳量0.25%0.25%)中碳钢(含碳量为中碳钢(含碳量为0.250.250.6%0.6%)高碳钢(含碳量为高碳钢(含碳量为0.60.61.4%1.4%)普通低合金钢:
在碳素钢基础上加入少量合金元素普通低合金钢:
在碳素钢基础上加入少量合金元素(钛、钒等钛、钒等)砼结构对钢筋的要求砼结构对钢筋的要求强度、塑性、可焊性、与砼有足够粘结力、严寒地区有低强度、塑性、可焊性、与砼有足够粘结力、严寒地区有低温性能。
温性能。
钢筋的类型钢筋的类型柔性钢筋柔性钢筋钢筋:
光面和带肋钢筋两种钢筋:
光面和带肋钢筋两种钢丝:
直径在钢丝:
直径在5mm5mm以内以内劲性钢筋劲性钢筋用于砼中的型钢用于砼中的型钢5第一章钢筋和混凝土的材料性能1.1钢筋钢筋的品种热轧钢筋、中高强钢丝和钢绞线、热处理钢筋和冷加工钢筋常用钢筋形式D公称直径A3股钢绞线量测尺寸钢绞线刻痕钢丝螺旋肋钢丝6第一章钢筋和混凝土的材料性能1.1钢筋7第一章钢筋和混凝土的材料性能1.1钢筋热轧钢筋热轧钢筋HotRolledSteelReinforcingBarHPB235级、HRB335级、HRB400级、RRB400级HPBHotrolledPlainBarHRBHotrolledRolledBarRRBRolledRibbedBar屈服强度屈服强度fyk(标准值标准值=钢材废品限值,保证率钢材废品限值,保证率97.73%)HPB235级:
fyk=235N/mm2HRB335级:
fyk=335N/mm2HRB400级、RRB400级:
fyk=400N/mm28第一章钢筋和混凝土的材料性能1.1钢筋HPB235级(级)钢筋钢筋多为光面钢筋(多为光面钢筋(PlainBarPlainBar),),多作为现浇楼板的受力钢筋和箍筋多作为现浇楼板的受力钢筋和箍筋HRB335级(级)和HRB400级(级)钢筋钢筋强度较高,强度较高,多多作为钢筋混凝土构件的受力钢筋,尺寸较大的构件,作为钢筋混凝土构件的受力钢筋,尺寸较大的构件,也有用也有用级钢筋作箍筋的级钢筋作箍筋的为增强与混凝土的粘结为增强与混凝土的粘结(BondBond),),外形制作成月牙肋或等高肋的变形钢筋外形制作成月牙肋或等高肋的变形钢筋(DeformedBarDeformedBar)。
)。
级钢筋级钢筋强度太高,不适宜作为钢筋混凝土构件中的强度太高,不适宜作为钢筋混凝土构件中的配筋,一般冷拉后作预应力筋配筋,一般冷拉后作预应力筋延伸率延伸率dd55=25=25、1616、1414、10%10%,直径直径840840。
9第一章钢筋和混凝土的材料性能1.1钢筋钢丝钢丝,中强钢丝的强度为中强钢丝的强度为8001200MPa,高强钢丝、钢绞线高强钢丝、钢绞线的为的为14701860MPa;延伸率延伸率d10=6%,d100=3.54%;钢丝的钢丝的直径直径39mm;外形有光面、刻痕和螺旋肋三种,另有二股、外形有光面、刻痕和螺旋肋三种,另有二股、三股和七股钢绞线,外接圆直径三股和七股钢绞线,外接圆直径9.515.2mm。
中高强钢丝和中高强钢丝和钢绞线均用于预应力混凝土结构。
钢绞线均用于预应力混凝土结构。
热处理钢筋热处理钢筋是将是将级钢筋通过加热、淬火和回火等调质工艺级钢筋通过加热、淬火和回火等调质工艺处理,使强度得到较大幅度的提高,而延伸率降低不多。
用于处理,使强度得到较大幅度的提高,而延伸率降低不多。
用于预应力混凝土结构。
预应力混凝土结构。
冷加工钢筋冷加工钢筋是由热轧钢筋和盘条经冷拉、冷拔、冷轧、冷扭是由热轧钢筋和盘条经冷拉、冷拔、冷轧、冷扭加工后而成。
冷加工的目的是为了提高钢筋的强度,节约钢材。
加工后而成。
冷加工的目的是为了提高钢筋的强度,节约钢材。
但经冷加工后,钢筋的延伸率降低。
但经冷加工后,钢筋的延伸率降低。
近年来,冷加工钢筋的品近年来,冷加工钢筋的品种很多,应根据专门规程使用。
种很多,应根据专门规程使用。
10第二章钢筋和混凝土的材料性能2.1钢筋冷拉冷拉:
冷拉是将钢筋拉到超过钢筋屈服强度的某一应力值,冷拉是将钢筋拉到超过钢筋屈服强度的某一应力值,以提高钢筋的抗拉强度,达到节约钢材的目的。
以提高钢筋的抗拉强度,达到节约钢材的目的。
冷拉只能提高钢筋的抗拉强度,塑性下降;应先焊接后冷拉只能提高钢筋的抗拉强度,塑性下降;应先焊接后冷拉;冷拉钢筋不宜用作为受压钢筋和承受冲击力或重复荷冷拉;冷拉钢筋不宜用作为受压钢筋和承受冲击力或重复荷载及负温下的结构中。
载及负温下的结构中。
11第一章钢筋和混凝土的材料性能1.1钢筋冷拔冷拔:
冷拔是将:
冷拔是将D6D6D8D8的的HPB235HPB235级钢筋,用强力从直径较级钢筋,用强力从直径较小硬质合金拔丝模拔过,使它产生塑性变形,拔成较细直径小硬质合金拔丝模拔过,使它产生塑性变形,拔成较细直径的钢丝,以提高其强度的冷加工方法。
的钢丝,以提高其强度的冷加工方法。
冷拔可同时大幅提高抗拉和抗压强度,塑性也大幅降低,冷拔可同时大幅提高抗拉和抗压强度,塑性也大幅降低,钢筋由软钢变为硬钢。
钢筋由软钢变为硬钢。
12第一章钢筋和混凝土的材料性能1.1钢筋三、钢筋的强度标准值(CharacteristicorStandardStrength)按冶金钢材质量控制标准,钢筋的强度标准值是取其出厂按冶金钢材质量控制标准,钢筋的强度标准值是取其出厂时的废品限值,其数值相当于时的废品限值,其数值相当于fy,m-3ss,具有具有97.73%的保证率,的保证率,满足满足建筑结构设计统一标准建筑结构设计统一标准材料强度标准值保证率材料强度标准值保证率95%的的要求。
要求。
13第一章钢筋和混凝土的材料性能1.1钢筋14第一章钢筋和混凝土的材料性能1.2混凝土1.21.2混凝土混凝土一、混凝土的强度1、立方体抗压强度、立方体抗压强度混凝土结构中,混凝土结构中,主要是利用它的主要是利用它的抗压强度抗压强度。
因此抗压强度。
因此抗压强度是混凝土力学性能中最主要和最基本的指标。
是混凝土力学性能中最主要和最基本的指标。
混凝土的强度等级是用立方体抗压强度来划分的混凝土的强度等级是用立方体抗压强度来划分的混凝土强度等级混凝土强度等级:
边长:
边长150mm立方体标立方体标准试件,在标准条件下(准试件,在标准条件下(203,90%湿湿度)养护度)养护28天,用标准试验方法(加载速度天,用标准试验方法(加载速度0.150.3N/mm2/sec,两端不涂润滑剂)测得,两端不涂润滑剂)测得的的具有具有95%保证率保证率的立方体抗压强度。
的立方体抗压强度。
规范规范根据强度范围,根据强度范围,从从C15C80共共划分为划分为14个强度等级个强度等级,级差为,级差为5N/mm2。
用。
用符号符号C表示,表示,C30表示表示fcu,k=30N/mm2不涂润滑剂15第一章钢筋和混凝土的材料性能1.2混凝土100mm立方体强度与标准立方体强度之间的换算关系立方体强度与标准立方体强度之间的换算关系小于小于C50的混凝土,修正系数的混凝土,修正系数mm=0.95。
随混凝土强度的提高,修随混凝土强度的提高,修正系数正系数mm值有所降低。
当值有所降低。
当fcu100=100N/mm2时,换算系数时,换算系数mm约为约为0.9美国、日本、加拿大等国家,采用圆柱体(直径美国、日本、加拿大等国家,采用圆柱体(直径150mm,高高300mm)标准试件测定的抗压强度来划分强度等级,符号记为标准试件测定的抗压强度来划分强度等级,符号记为fc。
圆柱体强度与我国标准立方体抗压强度的换算关系为,圆柱体强度与我国标准立方体抗压强度的换算关系为,立方体和圆柱体抗压试验都不能代表混凝土在实际构件中的立方体和圆柱体抗压试验都不能代表混凝土在实际构件中的受力状态,只是用来在同一标准条件下比较混凝土强度水平和品受力状态,只是用来在同一标准条件下比较混凝土强度水平和品质的标准(制作、测试方便)。
质的标准(制作、测试方便)。
16第一章钢筋和混凝土的材料性能1.2混凝土2、轴心抗压强度、轴心抗压强度轴心抗压强度采用棱柱体试件测定,用符号轴心抗压强度采用棱柱体试件测定,用符号fc表示,它比表示,它比较接近实际构件中混凝土的受压情况。
棱柱体试件高宽比一般较接近实际构件中混凝土的受压情况。
棱柱体试件高宽比一般为为h/b=34,我国通常取我国通常取150mm150mm450mm的棱柱体试件,的棱柱体试件,也常用也常用100100300试件。
试件。
对于同一混凝土,对于同一混凝土,棱柱体抗压强度小于立方体抗压强度棱柱体抗压强度小于立方体抗压强度。
棱柱体抗压强度和立方体抗压强度的换算关系为,棱柱体抗压强度和立方体抗压强度的换算关系为,规范规范对小于对小于C50级的混凝土取级的混凝土取k=0.76,对,对C80取取k=0.82,其间按线性插值其间按线性插值考虑结构中混凝土强度与混凝土试件强度的比值,
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- 混凝土结构 设计 原理 课件 01 材料力学 性能