第六章 建筑结构材料

第二篇建筑结构第六章

建筑结构材料第六章建筑结构材料6.1钢筋一、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第六章建筑结构材料第六章建筑结构材料热轧钢筋HPB235级、HRB335级、HRB400级、RRB400级HPBHotrolledPlainBarHRBHotrolledRolledBarRRBRolledRibbedBar屈服强度fyk（标准值=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/mm2第六章建筑结构材料

HPB235级(Ⅰ级)钢筋多为光面钢筋，多作为现浇楼板的受力钢筋和箍筋

HRB335级(Ⅱ级)和

HRB400级(Ⅲ级)钢筋强度较高，多作为钢筋混凝土构件的受力钢筋，尺寸较大的构件，也有用Ⅱ级钢筋作箍筋的为增强与混凝土的粘结，外形制作成月牙肋或等高肋的变形钢筋。

Ⅳ级钢筋强度太高，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。延伸率d5=25、16、14、10%，直径8~40。第六章建筑结构材料钢丝，中强钢丝的强度为800~1200MPa，高强钢丝、钢绞线的为1470~1860MPa；延伸率d10=6%，d100=3.5~4%；钢丝的直径3~9mm；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9.5~15.2mm。中高强钢丝和钢绞线均用于预应力混凝土结构。冷加工钢筋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。但经冷加工后，钢筋的延伸率降低。近年来，冷加工钢筋的品种很多，应根据专门规程使用。热处理钢筋是将Ⅳ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。用于预应力混凝土结构。se第六章建筑结构材料二、钢筋的应力-应变关系

◆

有明显屈服点的钢筋a’为比例极限

s=Esea’a为弹性极限ade为强化段b为屈服上限c为屈服下限，即屈服强度

fycdcd为屈服台阶efue为极限抗拉强度

fu

fyfb第六章建筑结构材料几个指标：屈服强度：是钢筋强度的设计依据，因为钢筋屈服后将很大的塑性变形，且卸载时这部分变形不可恢复，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。屈服上限与加载速度有关，不太稳定，一般取屈服下限作为屈服强度。延

伸

率：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，延性较好均匀延伸率dgt对应最大应力时应变，包括了残余应变和弹性应变，反映了钢筋真实的变形能力(≥2.5%)屈

强

比反映钢筋的强度储备，fy/fu=0.6~0.7。第六章建筑结构材料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1Es第六章建筑结构材料◆无明显屈服点的钢筋a点：比例极限，约为0.65fua点前：应力-应变关系为线弹性a点后：应力-应变关系为非线性，有一定塑性变形，且没有明显的屈服点强度设计指标——条件屈服点残余应变为0.2%所对应的应力《规范》取s0.2=0.85fu第六章建筑结构材料三、钢筋的强度标准值

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fy,m-3s，具有97.73%的保证率，满足《建筑结构设计统一标准》材料强度标准值保证率95%的要求。第六章建筑结构材料第六章建筑结构材料6.2混凝土一、混凝土的强度1、混凝土强度等级混凝土结构中，主要是利用它的抗压强度。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。混凝土的强度等级是用抗压强度来划分的混凝土强度等级：边长150mm立方体标准试件，在标准条件下（20±3℃，≥90%湿度）养护28天，用标准试验方法（加载速度0.15~0.3N/mm2/sec，两端不涂润滑剂）测得的具有95%保证率的立方体抗压强度，用符号C表示，C30表示fcu,k=30N/mm2

《规范》根据强度范围，从C15~C80共划分为14个强度等级，级差为5N/mm2。与原《规范GBJ10-89》相比，混凝土强度等级范围由C60提高到C80，C50以上为高强混凝土，有关指标和计算公式在C50与原《规范GBJ10-89》衔接。第六章建筑结构材料100mm立方体强度与标准立方体强度之间的换算关系小于C50的混凝土，修正系数m=0.95。随混凝土强度的提高，修正系数m值有所降低。当fcu100=100N/mm2时，换算系数m约为0.9美国、日本、加拿大等国家，采用圆柱体（直径150mm，高300mm）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，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质的标准（制作、测试方便）。第六章建筑结构材料2、轴心抗压强度

轴心抗压强度采用棱柱体试件测定，用符号fc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为h/b=3~4，我国通常取150mm×150mm×450mm的棱柱体试件，也常用100×100×300试件。对于同一混凝土，棱柱体抗压强度小于立方体抗压强度。棱柱体抗压强度和立方体抗压强度的换算关系为，《规范》对小于C50级的混凝土取k=0.76，对C80取k=0.82，其间按线性插值第六章建筑结构材料3、轴心抗拉强度也是其基本力学性能，用符号

ft表示。混凝土构件开裂、裂缝、变形，以及受剪、受扭、受冲切等的承载力均与抗拉强度有关。第六章建筑结构材料劈拉试验PaP拉压压由于轴心受拉试验对中困难，也常常采用立方体或圆柱体劈拉试验测定混凝土的抗拉强度第六章建筑结构材料4、混凝土强度的标准值《规范》规定材料强度的标准值

fk应具有不小于95%的保证率立方体强度标准值即为混凝土强度等级fcu。《规范》在确定混凝土轴心抗压强度和轴心抗拉强度标准值时，假定它们的变异系数与立方体强度的变异系数相同，利用与立方体强度平均值的换算关系，便可按上式计算得到。同时，《规范》考虑到试件与实际结构的差异以及高强混凝土的脆性特征，对轴心抗压强度和轴心抗拉强度，还采用了以下两个折减系数：⑴结构中混凝土强度与混凝土试件强度的比值，取0.88；⑵脆性折减系数，对C40取1.0，对C80取0.87，中间按线性规律变化。第六章建筑结构材料二、混凝土的变形1、单轴（单调）受压应力-应变关系

混凝土单轴受力时的应力-应变关系反映了混凝土受力全过程的重要力学特征

是分析混凝土构件应力、建立承载力和变形计算理论的必要依据，也是利用计算机进行非线性分析的基础。

混凝土单轴受压应力-应变关系曲线，常采用棱柱体试件来测定。

在普通试验机上采用等应力速度加载，达到轴心抗压强度fc时，试验机中集聚的弹性应变能大于试件所能吸收的应变能，会导致试件产生突然脆性破坏，只能测得应力-应变曲线的上升段。

采用等应变速度加载，或在试件旁附设高弹性元件与试件一同受压，以吸收试验机内集聚的应变能，可以测得应力-应变曲线的下降段。第六章圈建景筑结构蕉材料强度等灰级越高遮，线弹愚性段越烦长，峰奔值应变翠也有所耍增大。粮但高强遗混凝土算中，砂谣浆与骨鸡料的粘尘结很强紧，密实屈性好，每微裂缝企很少，节最后的翅破坏往抖往是骨魔料破坏扬，破坏吃时脆性扑越显著楼，下降糕段越陡曾。第六章狗建筑结早构材料◆《规范》蝇应力-应变关驼系上升段：下降段：第六章卧建筑结辆构材料2、混眯凝土的鸭弹性模丧量原点切线所模量割线模量切线模量弹性系数n随应力增宴大而减小n=1~0束.5第六章挖建益筑结构李材料3、混凝纯土受拉应抓力-应变小关系第六章倚建筑结弄构材料三、混凝塔土的收缩榆和徐变1、混凝土躬的收缩混凝土止在空气菠中硬化头时体积纲会缩小晃，这种为现象称类为混凝炕土的收钳缩。收缩是予混凝土丘在不受薯外力情铅况下体胃积变化疫产生的街变形。当这种自穷发的变形听受到外部线（支座）滨或内部（键钢筋）的库约束时，将使混凝厘土中产生维拉应力，藏甚至引起铲混凝土的蛮开裂。混贝凝土收缩议会使预应趣力混凝土偶构件产生鱼预应力损眠失。某些对跨度拆比较敏影感的超自静定结傻构（如拱嘱结构）披，收缩蛋也会引敢起不利授的内力刘。墙板干部燥收缩葛裂缝与恨边框架母的变形第六章扭建校筑结构战材料混凝土的达收缩是随灯时间而增规长的变形垦，早期收缩众变形发展贼较快，两乐周可完成抛全部收缩胶的25%，一个月宋可完成50%，以后变忆形发展逐谅渐减慢，觉整个收缩仰过程可延川续两年以抗上。一般情况蜻下，最终悦收缩应变初值约为(2~5鬼)×10-4混凝土开拣裂应变为(0.脚5~2该.7)×10-4第六章端建筑结厕构材料◆影响因素混凝土的耀收缩受结违构周围的杰温度、湿妻度、构件喘断面形状坊及尺寸、便配合比、矮骨料性质垒、水泥性妹质、混凝填土浇筑质垮量及养护震条件等许祝多因素有卡关。水泥用猴量多、纽奉水灰比认越大，乞收缩越暗大。骨料弹浮性模量味高、级渔配好，星收缩就业小。干燥失水吴及高温环伞境，收缩污大。小尺寸净构件收丝式缩大，漆大尺寸虽构件收定缩小。高强混员凝土收怖缩大。影响收缩坟的因素多齐且复杂，减要精确计捕算尚有一冬定的困难沸。在实际牛工程中彻，要采哄取一定崖措施减荐小收缩她应力的秘不利影老响——施工缝晕。第六章肠建份筑结构劝材料2、混恨凝土的击徐变混凝土旱在荷载饺的长期昌作用下摊，其变付形随时摇间而不贷断增长托的现象缺称为徐佣变。徐变会厕使结构纤（构件跳）的（尺挠度）涉变形增茧大，引戒起预应榨力损失销，在长绞期高应驰力作用培下，甚鞭至会导填致破坏盆。不过，刺徐变有果利于结骆构构件抬产生内搜（应）星力重分出布，降盐低结构窃的受力拌（如支域座不