混凝土结构与砌体结构一学习教案

1、会计学1混凝土结构混凝土结构(jigu)与砌体结构与砌体结构(jigu)一一第一页，共252页。第一节第一节 建筑结构的一般概念建筑结构的一般概念 1. 1.建筑结构的定义建筑结构的定义 在工业与民用建筑中，由屋架、梁、板、柱、在工业与民用建筑中，由屋架、梁、板、柱、墙体和基础等构件组成的能够满足预定功能要求墙体和基础等构件组成的能够满足预定功能要求的承力体系称为建筑结构。的承力体系称为建筑结构。 2. 2.建筑结构的分类建筑结构的分类 （1 1）混凝土结构：以混凝土为主要材料，并根）混凝土结构：以混凝土为主要材料，并根据需要据需要(xyo)(xyo)在其中放置钢材制成的结构，在其中放置钢材制

2、成的结构，包括：包括： 素混凝土结构素混凝土结构: : 指不配置指不配置钢材或不考虑钢筋受力的混钢材或不考虑钢筋受力的混凝土结构（图凝土结构（图a a 混凝土基础）；混凝土基础）；第1页/共252页第二页，共252页。 钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构: 指配有指配有普通受力钢筋的混凝土结构普通受力钢筋的混凝土结构（图（图b 钢筋混凝土梁）；钢筋混凝土梁）； 预应力混凝土结构预应力混凝土结构: 指具指具有预应力纲筋，通过张拉预应有预应力纲筋，通过张拉预应力钢筋或其他方法建立预加应力钢筋或其他方法建立预加应力的混凝土结构（图力的混凝土结构（图c 预应力预应力混凝土空心混凝土空心(kng xn)楼板）

3、；楼板）； 钢骨架混凝土结构钢骨架混凝土结构: 指由指由型钢作为配筋的混凝土结构型钢作为配筋的混凝土结构（图（图d 钢骨混凝土柱）；钢骨混凝土柱）；第2页/共252页第三页，共252页。 纤维纤维(xinwi)混凝土结混凝土结构构: 在混凝土中掺入钢纤维在混凝土中掺入钢纤维(xinwi)、合成纤维、合成纤维(xinwi)等纤维等纤维(xinwi)材材料构成的结构。料构成的结构。 钢管混凝土结构钢管混凝土结构(jigu): 由钢管和混凝土组成的结构由钢管和混凝土组成的结构(jigu)（图（图e 钢管混凝土钢管混凝土柱）；柱）；第3页/共252页第四页，共252页。 工程应用较多的是钢筋混凝土结构

4、和预应力混凝土结构工程应用较多的是钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构。 （2）砌体结构）砌体结构: 以砌体材料为主，并根据需要配置钢筋而构以砌体材料为主，并根据需要配置钢筋而构成的结构。成的结构。 （3）钢结构）钢结构: 指主要由钢材指主要由钢材(gngci)制成的结构。制成的结构。 （4）木结构）木结构: 指全部或大部分承力构件由木材制成的结构。指全部或大部分承力构件由木材制成的结构。第4页/共252页第五页，共252页。第二节第二节 钢筋混凝土结构的特点钢筋混凝土结构的特点 1. 1.混凝土和钢筋结合在一起形成钢筋混凝土的目的混凝土和钢筋结合在一起形成钢筋混凝土的目的 分析比较相同分析比较相

5、同(xin tn)(xin tn)跨度、相同跨度、相同(xin tn)(xin tn)截面尺寸和相同截面尺寸和相同(xin tn)(xin tn)材料等级的素混凝土简材料等级的素混凝土简支梁（图支梁（图a a）和钢筋混凝土简支梁（图）和钢筋混凝土简支梁（图b b）的受力和）的受力和破坏过程，可得二者的受力特点：破坏过程，可得二者的受力特点：第5页/共252页第六页，共252页。1）素混凝土梁：变形很小，一裂即坏，承载力很低，开裂荷）素混凝土梁：变形很小，一裂即坏，承载力很低，开裂荷载载Fcr 与破坏荷载与破坏荷载Fu基本相等，破坏无明显的预兆，属于脆基本相等，破坏无明显的预兆，属于脆性破坏，混

6、凝土抗压强度高的性能未被充分利用。性破坏，混凝土抗压强度高的性能未被充分利用。2）钢筋混凝土梁：变形较大，梁的受拉区出现裂缝，但并未）钢筋混凝土梁：变形较大，梁的受拉区出现裂缝，但并未破坏，破坏荷载破坏，破坏荷载Fu显著的高于开裂荷载显著的高于开裂荷载Fcr，混凝土抗压强度，混凝土抗压强度较高和钢筋抗拉强度高的性能均得到充分的利用，且具有较高和钢筋抗拉强度高的性能均得到充分的利用，且具有(jyu)明显的破坏预兆，属于延性破坏。明显的破坏预兆，属于延性破坏。第6页/共252页第七页，共252页。 2. 2.钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)和混凝土能够结合在一起共同工作的和混凝土能够结合在一起

7、共同工作的原因原因 钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)和混凝土的接触面上存在着良好的粘结和混凝土的接触面上存在着良好的粘结力，可力，可 以保证两者协调变形，整体工作。以保证两者协调变形，整体工作。 钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)与混凝土的温度线膨胀系数基本相同，与混凝土的温度线膨胀系数基本相同，两者不会因温度变化导致粘结力破坏。两者不会因温度变化导致粘结力破坏。 钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)的混凝土保护层可以防止钢筋的混凝土保护层可以防止钢筋(gngjn)(gngjn)锈蚀，保证结构的耐久性。锈蚀，保证结构的耐久性。第7页/共252页第八页，共252页。3. 3. 钢筋混凝土结

8、构的优点钢筋混凝土结构的优点 1 1）合理）合理(hl)(hl)用材。可充分发挥钢筋和混凝土材料的力学用材。可充分发挥钢筋和混凝土材料的力学 性能，结构具有较高的承载力。性能，结构具有较高的承载力。 2 2）耐久性好。因混凝土的强度随时间的增加有所提高；钢）耐久性好。因混凝土的强度随时间的增加有所提高；钢筋因混凝土的保护而不锈蚀。筋因混凝土的保护而不锈蚀。 3 3）耐火性好。因混凝土是不良的热导体；钢筋不致因升温）耐火性好。因混凝土是不良的热导体；钢筋不致因升温过快而丧失承载力，故较木结构和钢结构耐火性好。过快而丧失承载力，故较木结构和钢结构耐火性好。 4 4）整体性好。现浇钢筋混凝土结构的整

9、体性好，有利于抗）整体性好。现浇钢筋混凝土结构的整体性好，有利于抗震、抗爆、防辐射。震、抗爆、防辐射。 5 5）可模性好。可根据使用需要，将混凝土浇筑成各种形状）可模性好。可根据使用需要，将混凝土浇筑成各种形状和尺寸的结构。和尺寸的结构。 6 6）便于就地取材。混凝土所用原材料一般为地方材料。）便于就地取材。混凝土所用原材料一般为地方材料。第8页/共252页第九页，共252页。4.4.钢筋混凝土缺点与发展方向钢筋混凝土缺点与发展方向 1 1）自重大，不适用于建造高层、大跨度结构。目前）自重大，不适用于建造高层、大跨度结构。目前(mqin) (mqin) 正在大力研究与发展轻质高强、高正在大力研

10、究与发展轻质高强、高性能混凝土。性能混凝土。 2 2）普通钢筋混凝土结构抗裂性差，影响结构的耐久）普通钢筋混凝土结构抗裂性差，影响结构的耐久性，不适用于对防渗、防漏要求较高的结构。采用性，不适用于对防渗、防漏要求较高的结构。采用预应力混凝土结构是解决混凝土开裂的有效途径。预应力混凝土结构是解决混凝土开裂的有效途径。 3 3）现浇钢筋混凝土施工复杂，工序多，工期长，受）现浇钢筋混凝土施工复杂，工序多，工期长，受季节、气候影响大。采用早强混凝土、泵送混凝土季节、气候影响大。采用早强混凝土、泵送混凝土、免振自密实混凝土和多种先进的施工技术，可极、免振自密实混凝土和多种先进的施工技术，可极大的提高施工

11、效率。大的提高施工效率。第9页/共252页第十页，共252页。第三节第三节 混凝土结构的发展及应用简况混凝土结构的发展及应用简况 混凝土结构的实际混凝土结构的实际(shj)(shj)应用和发展历史大体可应用和发展历史大体可分为如下三个阶段：分为如下三个阶段： 第一阶段第一阶段:19:19世纪世纪5050年代到年代到2020世纪世纪2020年代，其主年代，其主要特征为：要特征为： 钢筋和混凝土的材料强度比较低。钢筋和混凝土的材料强度比较低。 仅用于建造中小型楼板、梁、柱、拱和基础等仅用于建造中小型楼板、梁、柱、拱和基础等构件。构件。 设计计算采用以弹性理论为基础的容许应力法设计计算采用以弹性理论

12、为基础的容许应力法。第10页/共252页第十一页，共252页。 第二阶段第二阶段:20世纪世纪20年代至年代至20世纪世纪50年代，其主要特年代，其主要特征征(tzhng)为：为： 钢筋和混凝土的材料强度不断提高，且在钢筋和混凝土的材料强度不断提高，且在1928年出现年出现了预应力混凝土。了预应力混凝土。 用于建造大跨度结构、高层建筑以及对抗震、防裂等用于建造大跨度结构、高层建筑以及对抗震、防裂等有较高要求的结构。有较高要求的结构。 设计计算方法采用考虑混凝土塑性的破坏阶段法。同设计计算方法采用考虑混凝土塑性的破坏阶段法。同时，提出了更为科学合理的极限状态设计法。时，提出了更为科学合理的极限状

13、态设计法。第11页/共252页第十二页，共252页。 第三阶段第三阶段:20世纪世纪50年代至现在，其主要特征为：年代至现在，其主要特征为： 出现了轻质、高强、高性能的混凝土和高强、高延性、出现了轻质、高强、高性能的混凝土和高强、高延性、低松弛的钢筋与钢丝等新型结构低松弛的钢筋与钢丝等新型结构(jigu)材料。材料。 用于建造大量的超高层建筑、大跨度桥梁、高耸结构用于建造大量的超高层建筑、大跨度桥梁、高耸结构(jigu)（图（图a、b、c、d） 结构结构(jigu)设计采用以概率理论为基础的极限状态设设计采用以概率理论为基础的极限状态设计法。计法。 目前，混凝土结构目前，混凝土结构(jigu)

14、的发展及应用进入了现代混的发展及应用进入了现代混凝土结构凝土结构(jigu)的新时期的新时期 。第12页/共252页第十三页，共252页。（a a）上海金茂大厦）上海金茂大厦（b b）马来西亚吉隆坡双塔大）马来西亚吉隆坡双塔大厦厦第13页/共252页第十四页，共252页。（c c）上海扬浦大桥）上海扬浦大桥（d d） 上海电视塔上海电视塔第14页/共252页第十五页，共252页。第四节第四节 课程内容及教学中注意的问题课程内容及教学中注意的问题1. 1.学习学习(xux)(xux)本课程的目的本课程的目的 掌握混凝土结构和砌体结构的基本概念、基掌握混凝土结构和砌体结构的基本概念、基本理论和设计

15、计算方法以及有关构造要求，具备本理论和设计计算方法以及有关构造要求，具备结构构件设计计算、验算和处理工程结构问题以结构构件设计计算、验算和处理工程结构问题以及质量验收的能力。及质量验收的能力。第15页/共252页第十六页，共252页。2. 2. 本课程本课程(kchng)(kchng)的学习内容的学习内容（1 1）混凝土结构和砌体结构的基本知识、基本理论）混凝土结构和砌体结构的基本知识、基本理论及构件的承载力计算。及构件的承载力计算。 包括材料性能、设计计算原则、基本构件（包括材料性能、设计计算原则、基本构件（受弯构件、受剪构件、受扭构件、受压构件和受拉构受弯构件、受剪构件、受扭构件、受压构件

16、和受拉构件）的受力性能与承载力计算方法及构造要求。件）的受力性能与承载力计算方法及构造要求。（2 2）结构设计）结构设计 包括梁板结构、单层厂房排架结构、多层结包括梁板结构、单层厂房排架结构、多层结构房屋及砌体结构的结构布置、荷载计算、受力体系构房屋及砌体结构的结构布置、荷载计算、受力体系、内力分析与组合以及配筋构造等，是基本理论在实、内力分析与组合以及配筋构造等，是基本理论在实际工程中的应用与延伸。际工程中的应用与延伸。第16页/共252页第十七页，共252页。 3. 3.学习本课程注意的问题学习本课程注意的问题 1 1）材料力学的理论分析方法，同样适用于本课程。）材料力学的理论分析方法，同

17、样适用于本课程。 2 2）注意试验研究结果，重视）注意试验研究结果，重视(zhngsh)(zhngsh)受力性能分析，掌受力性能分析，掌握计算公式的适用范围和限制条件，能正确的应用公握计算公式的适用范围和限制条件，能正确的应用公式解决实际工程问题。式解决实际工程问题。 3 3）加强实训环节教学，培养工程素质和职业能力。）加强实训环节教学，培养工程素质和职业能力。 4 4）重视）重视(zhngsh)(zhngsh)工程构造措施。工程构造措施。 5 5）深入工程现场，增加感性认识，积累工程经验，加深对）深入工程现场，增加感性认识，积累工程经验，加深对基本知识的理解。基本知识的理解。 6 6）注意熟

18、悉规范，能正确的应用规范。）注意熟悉规范，能正确的应用规范。第17页/共252页第十八页，共252页。 8）光圆钢筋的粘结强度）光圆钢筋的粘结强度(qingd)较低，除直径较低，除直径12mm以下的受压钢筋外，其余光圆钢筋末端均应设置如以下的受压钢筋外，其余光圆钢筋末端均应设置如图所示的机械或人工弯钩。图所示的机械或人工弯钩。第18页/共252页第十九页，共252页。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. 1.掌握土建工程掌握土建工程(gngchng)(gngchng)中常用钢筋的中常用钢筋的品种、强度等级和表示符号。品种、强度等级和表示符号。 2. 2.掌握

19、钢筋的强度性能和变形特点及设计掌握钢筋的强度性能和变形特点及设计强度取值。强度取值。 3. 3.了解冷加工钢筋的性能和工程了解冷加工钢筋的性能和工程(gngchng)(gngchng)结构对钢筋性能的要求。结构对钢筋性能的要求。 4. 4.了解混凝土的强度等级及其他强度指标了解混凝土的强度等级及其他强度指标的确定方法。理解混凝土在荷载作用和温湿的确定方法。理解混凝土在荷载作用和温湿度变化时的变形特点以及对工程度变化时的变形特点以及对工程(gngchng)(gngchng)结构的影响。结构的影响。 5. 5.了解钢筋与混凝土之间的粘结性能，理了解钢筋与混凝土之间的粘结性能，理解保证黏结的工程解保

20、证黏结的工程(gngchng)(gngchng)构造措施。构造措施。第19页/共252页第二十页，共252页。第一节 钢 筋第二节 混凝土第三节 钢筋(gngjn)与混凝土的粘结第20页/共252页第二十一页，共252页。一、钢筋的品种、等级与形式一、钢筋的品种、等级与形式1、钢筋的品种及等级、钢筋的品种及等级（1）按化学成分不同分类）按化学成分不同分类1）碳素结构钢）碳素结构钢 低碳钢（含碳量小于低碳钢（含碳量小于0.25%）；）； 中碳钢（含碳量中碳钢（含碳量0.25%0.6%）；）； 高碳钢（含碳量高碳钢（含碳量0.6%1.4%）。）。 特点：随着含碳量增加，强度提高，塑性降低。特点：随

21、着含碳量增加，强度提高，塑性降低。2）普通低合金钢）普通低合金钢 在碳素钢化学元素的基础在碳素钢化学元素的基础(jch)上，再加入少量的上，再加入少量的 合金元素，如锰（合金元素，如锰（Mn）、硅（）、硅（Si）、钒（）、钒（V）、钛）、钛 （Ti） 等组成。等组成。 目的：提高钢筋的强度，保证其塑性和可焊性。目的：提高钢筋的强度，保证其塑性和可焊性。第一节第一节 钢钢 筋筋第21页/共252页第二十二页，共252页。(2)(2)按生产加工工艺不同按生产加工工艺不同(b tn)(b tn)分类分类 1) 1) 热轧钢筋热轧钢筋 加工工艺：由低碳钢、普通低合金钢在高温下直接加工工艺：由低碳钢、普

22、通低合金钢在高温下直接 轧制而成。轧制而成。 2) 2) 热处理钢筋热处理钢筋加工加工(ji gng)(ji gng)工艺：由普通低合金钢工艺：由普通低合金钢40Si2Mn40Si2Mn、48Si2Mn48Si2Mn、 45Si2Cr 45Si2Cr经淬火和回经淬火和回火处理后制成。火处理后制成。力学性能；强度高（强度标准值力学性能；强度高（强度标准值1470MPa1470MPa）, ,塑性较好。塑性较好。 强度等级及符号：强度等级及符号： HPB235 、HRB335 、 HRB400 和RRB400 R。 工程应用：钢筋混凝土结构或预应力混凝土结构中工程应用：钢筋混凝土结构或预应力混凝土结

23、构中 的非预应力钢筋。的非预应力钢筋。第22页/共252页第二十三页，共252页。 表示符号：表示符号：HT； 工程应用：预应力混凝土结构。工程应用：预应力混凝土结构。 3）钢丝）钢丝 钢丝品种：光面钢丝、螺旋肋钢丝和三面刻痕的钢丝品种：光面钢丝、螺旋肋钢丝和三面刻痕的 消除应力钢丝。消除应力钢丝。 力学性能：强度高（强度标准值力学性能：强度高（强度标准值1570MPa1770MPa）。）。 表示符号：相应表示符号：相应(xingyng)符号分别为符号分别为P、H、I。 工程应用：预应力混凝土结构。工程应用：预应力混凝土结构。 4）钢绞线）钢绞线 加工工艺：由光面钢丝绞织而成。加工工艺：由光面

24、钢丝绞织而成。 力学性能力学性能: 强度高强度高 （强度标准值（强度标准值1570MPa-1860MPa）。）。第23页/共252页第二十四页，共252页。表示符号表示符号(fho)：s。工程应用：预应力混凝土结构。工程应用：预应力混凝土结构。2. 2. 钢筋的形式钢筋的形式 外形分类：光圆钢筋（图外形分类：光圆钢筋（图a a）和变形钢筋（图）和变形钢筋（图 ）。）。 变形钢筋：包括月牙肋钢筋、等高肋钢筋等，其特点变形钢筋：包括月牙肋钢筋、等高肋钢筋等，其特点(tdin)(tdin)是与混凝土黏结性好。工程中常用月牙肋是与混凝土黏结性好。工程中常用月牙肋钢筋。钢筋。第24页/共252页第二十五

25、页，共252页。二二 、钢筋、钢筋(gngjn)的强度和变形的强度和变形 按钢筋受拉的应力应变关系不同分按钢筋受拉的应力应变关系不同分: 有明显屈服点钢筋，例如热轧有明显屈服点钢筋，例如热轧(r zh)钢筋。钢筋。 无明显屈服点钢筋，例如钢丝和热处理钢筋。无明显屈服点钢筋，例如钢丝和热处理钢筋。1、有明显屈服点钢筋、有明显屈服点钢筋（1）受拉应力应变曲线）受拉应力应变曲线 a点对应的应力称为点对应的应力称为比例比例极限极限，a点之前的应力与应点之前的应力与应变关系为变关系为ES,钢筋处于钢筋处于弹性阶段。弹性阶段。第25页/共252页第二十六页，共252页。 b点对应的应力称为屈服强度点对应的

26、应力称为屈服强度fy ，b点到点到c点的水平段称为点的水平段称为流幅或屈服阶段，此时钢筋的应力保持不变，应变急剧增加。流幅或屈服阶段，此时钢筋的应力保持不变，应变急剧增加。 d 点的应力称为极限强度点的应力称为极限强度fu，cd段称为强化阶段；段称为强化阶段；d点后点后，试件产生颈缩现象，断面减小，变形迅速增大，试件产生颈缩现象，断面减小，变形迅速增大(zn d)，应力明显降低，直至应力明显降低，直至e点试件断裂。点试件断裂。（2）钢筋强度设计取值的依据）钢筋强度设计取值的依据 有明显屈服点钢筋的应力达到屈服强度后，将在有明显屈服点钢筋的应力达到屈服强度后，将在 荷载荷载基本不变的情况下产生较

27、大基本不变的情况下产生较大(jio d)的塑性变形，引起的塑性变形，引起钢筋混凝土构件产生很大的变形与不可闭合的裂缝。因钢筋混凝土构件产生很大的变形与不可闭合的裂缝。因此，对有明显屈服点的钢筋，在构件设计中以屈服强度此，对有明显屈服点的钢筋，在构件设计中以屈服强度作为钢筋强度设计取值的依据。作为钢筋强度设计取值的依据。第26页/共252页第二十七页，共252页。（3）钢筋塑性性能）钢筋塑性性能(xngnng) 伸长率和冷弯性能伸长率和冷弯性能(xngnng)是反映钢筋塑性性能是反映钢筋塑性性能(xngnng)的基本指标。的基本指标。 1）伸长率是钢筋试件拉断后标距间的伸长值与拉伸前）伸长率是钢

28、筋试件拉断后标距间的伸长值与拉伸前相应标距间长度的比值。钢筋的伸长率越大，则塑性性能相应标距间长度的比值。钢筋的伸长率越大，则塑性性能(xngnng)越好，破坏前的预兆越明显，属于延性破坏越好，破坏前的预兆越明显，属于延性破坏 2）冷弯是将钢筋围绕规定直径）冷弯是将钢筋围绕规定直径D的钢辊弯曲达到规定的的钢辊弯曲达到规定的角度角度后，钢筋无裂纹或断裂现象。钢筋绕过的钢辊直径后，钢筋无裂纹或断裂现象。钢筋绕过的钢辊直径D越小，弯曲角度越小，弯曲角度越大，表明其塑性性能越大，表明其塑性性能(xngnng)越好。越好。第27页/共252页第二十八页，共252页。（4 4）钢筋质量检验的主要力学技术指

29、标）钢筋质量检验的主要力学技术指标(zhbio)(zhbio) 屈服强度、极限强度、伸长率和冷弯性能是屈服强度、极限强度、伸长率和冷弯性能是对钢筋进行质量检验的主要指标对钢筋进行质量检验的主要指标(zhbio)(zhbio)。 说明：钢筋受压的压应力与压应变的变化曲说明：钢筋受压的压应力与压应变的变化曲线在屈服阶段之前与钢筋受拉基本相同。线在屈服阶段之前与钢筋受拉基本相同。2 2、无明显、无明显(mngxin)(mngxin)屈服点钢筋屈服点钢筋（1）受拉应力）受拉应力应变曲线应变曲线 由图可见，钢筋无屈服阶段由图可见，钢筋无屈服阶段，强度较高，最大拉应力，强度较高，最大拉应力 b称为称为极限

30、抗拉强度，伸长率很小，塑极限抗拉强度，伸长率很小，塑性变形能力较差。性变形能力较差。第28页/共252页第二十九页，共252页。（2）钢筋强度设计取值的依据）钢筋强度设计取值的依据 一般取相应于残余应变为一般取相应于残余应变为0.2%时的应力时的应力0.2作为作为钢筋强度设计取值的依据，称为条件屈服强度。规钢筋强度设计取值的依据，称为条件屈服强度。规范对预应力钢丝、钢绞线和热处理钢筋，取条件屈范对预应力钢丝、钢绞线和热处理钢筋，取条件屈服强度为服强度为0.85b。（3）钢筋质量检验的主要力学技术指标）钢筋质量检验的主要力学技术指标 极限抗拉强度、伸长率和冷弯性能作为质量检验极限抗拉强度、伸长率

31、和冷弯性能作为质量检验的指标。的指标。3、钢筋的弹性模量、钢筋的弹性模量 钢筋的强度相差钢筋的强度相差(xin ch)较大，但其弹性模量较大，但其弹性模量较为接近。用于工程设计的钢筋弹性模量较为接近。用于工程设计的钢筋弹性模量Es见表见表1-1。 第29页/共252页第三十页，共252页。三、钢筋的冷加工三、钢筋的冷加工1、冷加工钢筋概念、冷加工钢筋概念 为提高钢筋的强度，节约钢材，在常温下通过拉伸等方为提高钢筋的强度，节约钢材，在常温下通过拉伸等方法对热轧钢筋进行机械加工制成的钢筋。法对热轧钢筋进行机械加工制成的钢筋。2、冷加工钢筋品种及性能、冷加工钢筋品种及性能（1）冷拉钢筋）冷拉钢筋 加

32、工工艺：将热轧钢筋拉伸超过其屈服阶段进入强加工工艺：将热轧钢筋拉伸超过其屈服阶段进入强 化阶段的某一应力，然后卸荷至零所得化阶段的某一应力，然后卸荷至零所得 到的钢筋。到的钢筋。 力学性能：抗拉强度有一定的提高，抗压强度力学性能：抗拉强度有一定的提高，抗压强度(kn y qin d)维持维持 不变，伸长率减少，塑性降低。不变，伸长率减少，塑性降低。第30页/共252页第三十一页，共252页。（2）冷拔钢丝）冷拔钢丝 加工工艺：将热轧钢筋用强力拔过比其直径小的硬质合金加工工艺：将热轧钢筋用强力拔过比其直径小的硬质合金拔丝模而成的。拔丝模而成的。 力学性能：多次冷拔后，抗拉强度和抗压强度都有大幅度

33、的力学性能：多次冷拔后，抗拉强度和抗压强度都有大幅度的提高提高(t go)，伸长率显著的减小。，伸长率显著的减小。（3）冷轧钢筋）冷轧钢筋 加工工艺：指以热轧圆盘条为母材，经冷拉或冷拔减径后加工工艺：指以热轧圆盘条为母材，经冷拉或冷拔减径后，在其表面轧制具有两面或三面月牙纹，在其表面轧制具有两面或三面月牙纹横肋的冷轧带肋钢筋。横肋的冷轧带肋钢筋。 力学性能：与冷拔钢丝的强度基本接近，但塑性较好。力学性能：与冷拔钢丝的强度基本接近，但塑性较好。第31页/共252页第三十二页，共252页。（4）冷轧扭钢筋）冷轧扭钢筋 加工工艺：将低碳钢热轧圆盘条经专用钢筋冷轧加工工艺：将低碳钢热轧圆盘条经专用钢筋

34、冷轧 扭机调直、冷轧并冷扭一次成型，具扭机调直、冷轧并冷扭一次成型，具 有规定有规定(gudng)截面形状和节距的连续螺旋截面形状和节距的连续螺旋状状 钢筋。钢筋。 力学性能：抗拉强度比轧制前母材的强度有很大力学性能：抗拉强度比轧制前母材的强度有很大 的提高，但伸长率也减少较多。的提高，但伸长率也减少较多。 近年来已生产出多种新品种钢筋，例如，环氧近年来已生产出多种新品种钢筋，例如，环氧树脂涂层钢筋。树脂涂层钢筋。第32页/共252页第三十三页，共252页。四、结构对钢筋性能的要求四、结构对钢筋性能的要求(yoqi)（1）选用强度较高的钢筋）选用强度较高的钢筋 目的：目的：减少构件的配筋量，节

35、约钢材。减少构件的配筋量，节约钢材。避免配筋密集给设计、施工造成困难。避免配筋密集给设计、施工造成困难。减少钢筋的运输、加工、现场绑扎等工作量。减少钢筋的运输、加工、现场绑扎等工作量。 要求要求(yoqi)：优先选用：优先选用HRB400级和级和HRB335级，也可采用级，也可采用 HPB235级和级和RRB400级钢筋。级钢筋。（2）有足够大的塑性变形能力）有足够大的塑性变形能力 目的：目的：便于钢筋施工制作。便于钢筋施工制作。有利于提高结构构件的延性，增强结构的抗震有利于提高结构构件的延性，增强结构的抗震 性能。性能。第33页/共252页第三十四页，共252页。（3）与混凝土的粘结好）与混

36、凝土的粘结好 目的：保证钢筋和混凝土有效地共同工作。目的：保证钢筋和混凝土有效地共同工作。 要求：对强度较高的钢筋，一般均在其表面轧制要求：对强度较高的钢筋，一般均在其表面轧制(zh zh)月牙月牙 纹横肋、螺旋肋或者刻痕等，以提高粘结强度。纹横肋、螺旋肋或者刻痕等，以提高粘结强度。（4）良好的可焊性能）良好的可焊性能 目的：保证钢筋焊接后的质量。目的：保证钢筋焊接后的质量。 钢筋的可焊性：钢筋的可焊性：HRB400、HRB335级主导钢筋均具级主导钢筋均具 有较好的焊接性能，有较好的焊接性能，RRB400级钢筋级钢筋 焊接受热回火后强度可能降低。焊接受热回火后强度可能降低。 注意：在严寒地区

37、尚应考虑对钢筋低温性能方面注意：在严寒地区尚应考虑对钢筋低温性能方面 的要求。的要求。第34页/共252页第三十五页，共252页。第二节第二节 混凝土混凝土 一、混凝土的强度一、混凝土的强度1. 1. 立方体抗压强度立方体抗压强度 规范根据立方体抗压强度标准值确规范根据立方体抗压强度标准值确定混凝土强度等级。定混凝土强度等级。 立方体抗压强度标准值是指按照标准立方体抗压强度标准值是指按照标准方法制作养护（方法制作养护（2020 22、相对湿度为、相对湿度为95%95%以上）的边长为以上）的边长为150mm150mm的立方体试件的立方体试件，在，在28d28d龄期用标准试验方法测得的具有龄期用标

38、准试验方法测得的具有(jyu)95%(jyu)95%保证率的抗压强度，以保证率的抗压强度，以fcu,kfcu,k表表示，单位示，单位N/mm2(N/mm2(也可记作也可记作MPa)MPa)。第35页/共252页第三十六页，共252页。 混凝土强度等级混凝土强度等级(dngj)用符号用符号C和混凝土立方体和混凝土立方体抗压强度标准值表示。例如抗压强度标准值表示。例如C20，即表示，即表示fcu,k=20MPa。 规范根据立方体抗压强度标准值，按级差规范根据立方体抗压强度标准值，按级差5MPa，将混凝土从，将混凝土从C15到到C80共划分为共划分为14个强度等级个强度等级(dngj)。C60级以上

39、的混凝土为高强度混凝土。级以上的混凝土为高强度混凝土。 对边长对边长100mm的非标准立方体试件须将其抗压强的非标准立方体试件须将其抗压强度实测平均值乘以系数度实测平均值乘以系数=0.95换算为标准立方体试件换算为标准立方体试件的强度；边长为的强度；边长为200mm的立方体试件，取的立方体试件，取=1.05。第36页/共252页第三十七页，共252页。2. 2. 轴心抗压强度轴心抗压强度 采用棱柱体试件（采用棱柱体试件（100100100100300mm300mm或或150150150150450mm450mm），按照测定立方体抗压强度的条），按照测定立方体抗压强度的条件和方法件和方法(fng

40、f)(fngf)测得的抗压强度，称为棱柱体抗测得的抗压强度，称为棱柱体抗压强度或轴心抗压强度。压强度或轴心抗压强度。 棱柱体抗压强度能较好地反映实际工程中混棱柱体抗压强度能较好地反映实际工程中混凝土的实际受压强度。凝土的实际受压强度。 棱柱体抗压强度因受摩擦力的横向约束影响棱柱体抗压强度因受摩擦力的横向约束影响较小，故较立方体强度小。较小，故较立方体强度小。 第37页/共252页第三十八页，共252页。3.3.轴心轴心(zhu xn)(zhu xn)抗拉强度抗拉强度 轴心抗拉强度是确定混凝土构件的抗裂度和变形等轴心抗拉强度是确定混凝土构件的抗裂度和变形等的重要的重要(zhngyo)力学性能指标

41、。力学性能指标。（1）轴心拉伸试验法）轴心拉伸试验法 （2）劈拉试验法）劈拉试验法 混凝土轴心抗拉强度较立方体抗压强度小的多。混凝土轴心抗拉强度较立方体抗压强度小的多。因此，混凝土主要用于承受压力。因此，混凝土主要用于承受压力。第38页/共252页第三十九页，共252页。4.4.混凝土强度等级的选择混凝土强度等级的选择 规范规范(gufn)(gufn)对混凝土强度等级规定的最低对混凝土强度等级规定的最低限值要求见表限值要求见表1-21-2所列。所列。 注意表中规范注意表中规范(gufn)(gufn)用语用语“不应不应”、“不宜不宜”、“不得不得”。 用于基础垫层的混凝土强度等级可采用用于基础垫

42、层的混凝土强度等级可采用C10C10。二、混凝土的变形二、混凝土的变形(bin xng)混凝土的变形分混凝土的变形分 受力变形：由荷载作用产生。受力变形：由荷载作用产生。 体积变形：温湿度变化引起。体积变形：温湿度变化引起。1.1.混凝土在一次短期荷载下的变形混凝土在一次短期荷载下的变形 棱柱体试件在一次短期压力荷载作用下的应力应棱柱体试件在一次短期压力荷载作用下的应力应变曲线。变曲线。第39页/共252页第四十页，共252页。(1)(1)上升段上升段OCOC 1 1）压应力）压应力0.3fc 0.3fc 的的OAOA段，应力与应变关系基段，应力与应变关系基本本(jbn)(jbn)为直线，混凝

43、土为直线，混凝土表现为弹性性质；混凝土中表现为弹性性质；混凝土中的骨料和水泥结晶体的弹性的骨料和水泥结晶体的弹性变形起决定因素。变形起决定因素。 2）压应力）压应力接近接近0.8fc，即，即B点时，应变增加更快；混凝土点时，应变增加更快；混凝土表现出明显的塑性性质。主要是混凝土内部微裂缝的扩展表现出明显的塑性性质。主要是混凝土内部微裂缝的扩展(kuzhn)延伸和水泥凝胶体的粘性流动所致。延伸和水泥凝胶体的粘性流动所致。第40页/共252页第四十一页，共252页。 3）压应力）压应力(yngl)达到最大值达到最大值fc，即，即C 点时点时 ，混凝土，混凝土内部微裂缝不断产生，并相互贯通，试件表面

44、出现明显的内部微裂缝不断产生，并相互贯通，试件表面出现明显的纵向裂缝而开始破坏。相应于最大压应力纵向裂缝而开始破坏。相应于最大压应力(yngl)值值fc的应的应变变0一般为一般为0.002。(2)下降段下降段CE 1）应变过）应变过C点后，随着缓慢的卸荷，应力点后，随着缓慢的卸荷，应力(yngl)逐渐减逐渐减小而应变却持续增加，在小而应变却持续增加，在D点出现反弯点，相应的应变称为点出现反弯点，相应的应变称为混凝土的极限压应变混凝土的极限压应变cu。cu值越大，表示混凝土的塑性值越大，表示混凝土的塑性变形能力越大，构件的延性越好，抗震能力较强。变形能力越大，构件的延性越好，抗震能力较强。cu值

45、一值一般可取般可取0.0033。 2）反弯点）反弯点D之后，因试件压碎后各块体间存在咬合力或之后，因试件压碎后各块体间存在咬合力或摩擦力，故曲线仍能继续延伸。摩擦力，故曲线仍能继续延伸。第41页/共252页第四十二页，共252页。（3 3）影响受压应力）影响受压应力(yngl)(yngl)与应变曲与应变曲线的因素线的因素 1 1）混凝土的强）混凝土的强度越高，曲线越陡度越高，曲线越陡，cucu越小。越小。 2）受侧向约束的）受侧向约束的混凝土，随着约束混凝土，随着约束作用的增大作用的增大(zn d)，混凝土的强度有，混凝土的强度有较大的提高，较大的提高，cu亦亦增大增大(zn d)。第42页/

46、共252页第四十三页，共252页。fcf第43页/共252页第四十四页，共252页。 计算混凝土构件的变形、预应力混凝土构件的预应力计算混凝土构件的变形、预应力混凝土构件的预应力以及超静定结构的内力等时，需要以及超静定结构的内力等时，需要(xyo)(xyo)确定混凝土的确定混凝土的弹性模量。弹性模量。混凝土的受压变形混凝土的受压变形(bin xng)模量可按如下方法确模量可按如下方法确定：定： 1）原点切线模量。）原点切线模量。又称混凝土又称混凝土的弹性模量。在混凝土棱柱体受的弹性模量。在混凝土棱柱体受压应力应变曲线的原点作一切压应力应变曲线的原点作一切线，则该切线的斜率即为原点切线，则该切线

47、的斜率即为原点切线模量，用线模量，用Ec表示。即表示。即 Ec=tan0 3.3.混凝土的弹性模量混凝土的弹性模量第44页/共252页第四十五页，共252页。 2）割线模量。又称混凝土的变形）割线模量。又称混凝土的变形模量。即通过混凝土棱柱体受压应力模量。即通过混凝土棱柱体受压应力(yngl)应变曲线上任一点应变曲线上任一点A的割线的割线斜率，用斜率，用Ec表示。表示。 Ec=Ec 称为混凝土的受压弹性系数，一称为混凝土的受压弹性系数，一般在般在0.51.0之间变化。之间变化。 3）切线模量。指混凝土棱柱体受）切线模量。指混凝土棱柱体受压应力应变压应力应变(yngbin)曲线上任一曲线上任一点

48、点A的切线斜率的切线斜率, 用用 表示。即表示。即cE cdEd 第45页/共252页第四十六页，共252页。规范采用对棱柱体试件重复加荷卸荷后的直线斜率规范采用对棱柱体试件重复加荷卸荷后的直线斜率作为混凝土的受压弹性模量作为混凝土的受压弹性模量Ec，通过，通过(tnggu)试验统计分析试验统计分析得出得出5,1034.742.2Ccu kEf 规范给定的混凝土受压弹性模量规范给定的混凝土受压弹性模量(tn xn m lin)Ec值见表值见表1-3。混凝土的受拉弹性量模取值同受压。混凝土的受拉弹性量模取值同受压弹性模量弹性模量(tn xn m lin)。 混凝土的剪变模量混凝土的剪变模量Gc取

49、取0.4Ec。 第46页/共252页第四十七页，共252页。4. 4. 混凝土的徐变混凝土的徐变(1)(1)徐变的定义徐变的定义 混凝土在荷载长期作用下，应力混凝土在荷载长期作用下，应力(yngl)(yngl)不变，应变不变，应变 随时间不断增长的现象称为混凝土的徐变。随时间不断增长的现象称为混凝土的徐变。(2)(2)徐变应变徐变应变crcr与时间与时间t t的变化曲线的变化曲线 混凝土棱柱体试件在荷载长期作用下，应变混凝土棱柱体试件在荷载长期作用下，应变与与 时间时间t t的变化曲线。的变化曲线。第47页/共252页第四十八页，共252页。 徐变在初期发展较快，经过很长时间后趋于稳定。徐变在

50、初期发展较快，经过很长时间后趋于稳定。 徐变应变徐变应变cr与弹性应变与弹性应变ce的比值可达的比值可达24。(3)徐变的分类徐变的分类 当当0.5 fc时，时，cr与与成正比，称为线性徐变；成正比，称为线性徐变； 当当0.5 fc时，时，cr较较增长更快，称为非线性徐变。增长更快，称为非线性徐变。 当当0.8 fc时，徐变变形将导致试件破坏，因此时，徐变变形将导致试件破坏，因此 =0.8 fc可作为混凝土的长期抗压强度。可作为混凝土的长期抗压强度。 (4)徐变产生的主要徐变产生的主要(zhyo)原因原因 混凝土中水泥凝胶体的粘性流动和内部微裂缝的发混凝土中水泥凝胶体的粘性流动和内部微裂缝的发

51、 展所致。展所致。第48页/共252页第四十九页，共252页。(5) (5) 影响徐变大小的因素影响徐变大小的因素 加荷应力越大，徐变越大；加荷应力越大，徐变越大； 水泥用量多或水灰比大，徐变就增大；水泥用量多或水灰比大，徐变就增大； 骨料的弹性模量大，徐变就小；骨料的弹性模量大，徐变就小； 养护条件好，龄期长，则徐变就小；养护条件好，龄期长，则徐变就小； 使用使用(shyng)(shyng)环境干燥、高温，则徐变就较大。环境干燥、高温，则徐变就较大。(6) (6) 徐变对结构的影响徐变对结构的影响 使混凝土结构的变形增大；使混凝土结构的变形增大； 在预应力混凝土构件中产生较大的预应力损失；在

52、预应力混凝土构件中产生较大的预应力损失； 可引起构件的截面应力重分布。可引起构件的截面应力重分布。 第49页/共252页第五十页，共252页。5.5.混凝土的收缩和温度变形混凝土的收缩和温度变形(1)(1)混凝土的收缩混凝土的收缩 混凝土在空气中结硬时体积会缩小的现象称为混凝混凝土在空气中结硬时体积会缩小的现象称为混凝 土的收缩。土的收缩。 混凝土的收缩变形早期发展较快，之后逐渐混凝土的收缩变形早期发展较快，之后逐渐(zhjin)(zhjin)减慢，减慢， 较长时间后趋于稳定。较长时间后趋于稳定。 当混凝土的收缩变形受到约束时，将在混凝土中产生当混凝土的收缩变形受到约束时，将在混凝土中产生拉应

53、力，可导致混凝土构件开裂或使预应力混凝土构件产拉应力，可导致混凝土构件开裂或使预应力混凝土构件产生预应力损失。生预应力损失。 为减小混凝土的收缩，应采取增加混凝土的密实度、为减小混凝土的收缩，应采取增加混凝土的密实度、加强对混凝土的早期养护或设置施工缝等措施。加强对混凝土的早期养护或设置施工缝等措施。第50页/共252页第五十一页，共252页。(2)(2)混凝土的温度变形混凝土的温度变形 混凝土在温度变化时，体积热胀冷缩，称为温度变形混凝土在温度变化时，体积热胀冷缩，称为温度变形。混凝土的温度线膨胀系数一般可取。混凝土的温度线膨胀系数一般可取1 110-5/10-5/。 当混凝土的温度变形受到

54、约束时，将产生温度应力，当混凝土的温度变形受到约束时，将产生温度应力，可使结构产生裂缝。故可采取在结构的适当部位设置伸缩缝等可使结构产生裂缝。故可采取在结构的适当部位设置伸缩缝等措施减小温度变形的不利措施减小温度变形的不利(bl)(bl)影响。钢筋混凝土结构伸缩缝影响。钢筋混凝土结构伸缩缝的最大间距见规范。的最大间距见规范。第51页/共252页第五十二页，共252页。 第三节第三节 钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结一、粘结的作用及产生的原因一、粘结的作用及产生的原因1. 1. 粘结的作用粘结的作用 保证混凝土与钢筋共同受力变形的最基本条保证混凝土与钢筋共同受力变形的最基本条件件(tioji

55、n)(tiojin)。2. 2. 粘结产生的原因及组成粘结产生的原因及组成 混凝土中水泥凝胶与钢筋表面之间的胶结力混凝土中水泥凝胶与钢筋表面之间的胶结力。 混凝土收缩，将钢筋紧紧握裹而产生的摩擦混凝土收缩，将钢筋紧紧握裹而产生的摩擦力。力。 钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合咬合 力。机械咬合力较大，约占总粘结力的力。机械咬合力较大，约占总粘结力的50%50%以上。以上。 光圆钢筋的机械咬合力较变形钢筋要小。光圆钢筋的机械咬合力较变形钢筋要小。 第52页/共252页第五十三页，共252页。二、粘结强度的测定及影响因素二、粘结强度的测定及影响因素1.

56、粘结强度的测定粘结强度的测定 钢筋钢筋(gngjn)与混凝土之间的粘结强度可用拔出试验测定。与混凝土之间的粘结强度可用拔出试验测定。2.粘结应力的分布粘结应力的分布 粘结应力的分布为粘结应力的分布为曲线，最大粘结应力曲线，最大粘结应力发生在距拔出端一定发生在距拔出端一定距离处；当钢筋埋入距离处；当钢筋埋入混凝土中较长时，埋混凝土中较长时，埋入的尾部入的尾部(wi b)区区段上粘结应力为零；段上粘结应力为零；第53页/共252页第五十四页，共252页。3. 3. 影响粘结强度的因素影响粘结强度的因素 变形钢筋的粘结强度高；变形钢筋的粘结强度高； 混凝土的强度等级高，则粘结强度也高；混凝土的强度等

57、级高，则粘结强度也高； 钢筋周围的混凝土越厚，则粘结强度也越高；钢筋周围的混凝土越厚，则粘结强度也越高； 实际工程实际工程(gngchng)(gngchng)中为保证钢筋与混凝土能中为保证钢筋与混凝土能够共同工作，必须采取可靠的工程够共同工作，必须采取可靠的工程(gngchng)(gngchng)构造措施构造措施。第54页/共252页第五十五页，共252页。三、保证粘结的构造措施三、保证粘结的构造措施 1.钢筋的基本锚固长度钢筋的基本锚固长度 基本锚固长度是指钢筋的拉应力基本锚固长度是指钢筋的拉应力s达到屈服强度达到屈服强度fy时，尚未产生时，尚未产生(chnshng)粘结破坏所需的锚固长粘结

58、破坏所需的锚固长度。度。 规范规定，当计算中充分利用钢筋的抗拉强度规范规定，当计算中充分利用钢筋的抗拉强度时（如悬壁梁的上部受力钢筋），受拉钢筋的基本锚时（如悬壁梁的上部受力钢筋），受拉钢筋的基本锚固长度固长度la为为第55页/共252页第五十六页，共252页。yatfldfpyatfldf对普通对普通(ptng)钢筋钢筋对预应力钢筋对预应力钢筋(gngjn)式中式中 fy普通钢筋的抗拉强度设计值；普通钢筋的抗拉强度设计值； ft 混凝土的轴心抗拉强度设计值，当混凝土的轴心抗拉强度设计值，当 混凝土强度等级大于混凝土强度等级大于C40时，按时，按C40级级 取值；取值； d 钢筋的公称直径；钢

59、筋的公称直径； 钢筋的外形系数，按表钢筋的外形系数，按表1-5采用。采用。 第56页/共252页第五十七页，共252页。2. 基本锚固长度基本锚固长度la的修正的修正 按公式计算出的基本锚固长度按公式计算出的基本锚固长度la应乘以如下修正系应乘以如下修正系数：数： 1) 当当HRB335、HRB400和和RRB400级钢筋的直径级钢筋的直径(zhjng)大于大于25mm时，锚固长度应乘以修正系数时，锚固长度应乘以修正系数1.1。 2) 具有环氧树脂涂层的具有环氧树脂涂层的HRB335、HRB400和和RRB400级钢筋，锚固长度应乘以修正系数级钢筋，锚固长度应乘以修正系数1.25。 3) 在混

60、凝土施工过程中钢筋易受扰动（如滑模施工在混凝土施工过程中钢筋易受扰动（如滑模施工）时，锚固长度应乘以修正系数）时，锚固长度应乘以修正系数1.1。 4) 当当HRB335、HRB400和和RRB400级钢筋在锚固区级钢筋在锚固区的混凝土保护层厚度大于钢筋直径的混凝土保护层厚度大于钢筋直径(zhjng)的的3倍且配倍且配有箍筋时，其锚固长度可乘以修正系数有箍筋时，其锚固长度可乘以修正系数0.8。第57页/共252页第五十八页，共252页。 5) 除构造需要的锚固长度外，当纵向受力钢筋的实际配筋除构造需要的锚固长度外，当纵向受力钢筋的实际配筋面积大于设计计算面积时，如有充分依据和可靠措施，锚固长面积