工程结构第三章材料的力学性

CH.3材料及性能4/12/20241.环球金融中心混凝土开浇4/12/20242.钢筋混凝土桩内部4/12/20243.4/12/20244.4/12/20245.一、钢筋的种类及选用强度高，塑性低强度高，粘结性好强度高预应力钢筋钢筋热轧钢筋钢丝钢绞线热处理钢筋HPB235HRB335HRB400RRB400光圆钢筋变形钢筋变形钢筋变形钢筋非预应力钢筋强度塑性弱强高低4/12/20246.Fig.我国常见钢筋外形4/12/20247.二、钢筋的力学性能有明显屈服点（软钢）0

dabce

oa—弹性阶段bc—屈服阶段cd—硬化阶段de—颈缩阶段d0

条件屈服点

0.2

是残余应变为0.2%时的应力c—条件屈服强度0.2=0.85fu无明显屈服点（硬钢）c

0.20.2%a—比例极限fp

c—屈服强度fy

d—极限强度fu

1.强度相关→是钢筋强度的设计依据屈强比反映钢筋的强度储备，fy/fu=0.6~0.7。Es4/12/20248.冲击韧性：是对于钢结构使用钢材的特殊要求，是检验钢材对于冲击荷载的承受能力。2.塑性性能伸长率：钢材拉断后的塑性变形量较钢材原始尺度的变化率，是衡量钢材变形能力的重要指标。冷弯指标：是检验钢材冷加工性能的指标，对于钢筋与钢板，其冷弯指标是指在常温下被检验材料对于某一相对的半径（相对板材厚度与钢筋直径）的弯曲角度。伸长率:d0

越大,钢筋延性或塑性越好4/12/20249.3.钢材的加工性能常见的建筑工程钢材加工有冷加工、热加工两类：冷加工：板材、线材的冷弯；线材的冷拉、冷拔；热加工：焊接。冷拉后的钢筋没有明显的屈服阶段，如B图。冷拉卸载后经过一段时间的停滞，再对其张拉，会重新恢复屈服阶段而呈现出屈服强度提高的应力应变图形；这种现象被称为冷做硬化现象；冷拉仅提高钢筋的抗拉强度，不提高其抗压强度；0σεAB冷拉4/12/202410.冷拔是指将光圆钢筋以强力拉拽使其通过小直径的硬质合金模具，使其截面减小而长度增长；冷拔后的钢筋的强度会大大提高；冷拔后钢筋的塑性会降低；冷拔后的钢筋与之前的钢筋不属于同一种钢筋。0σε冷拔4/12/202411.三、钢筋的计算指标钢筋的强度标准值钢筋的强度设计值具有95%保证率的基本代表值。其中，热轧钢筋根据屈服强度确定，用表示；预应力钢绞线、钢丝和热处理钢筋的强度根据极限抗拉强度确定，用表示。热轧钢筋强度设计值：预应力钢筋强度设计值：四、钢筋的截面面积常规直径:d=6,8,10,12,14,16,18,20,22,25,28,32mm12种。——等于标准值除以分项系数。4/12/202412.混凝土一、混凝土的强度定义：水泥胶体(水泥结晶体和水泥胶块)弹性骨架（混凝土）水泥+水石子、沙子立方体抗压强度是指按照标准方法制作养护的边长为150mm的立方体试件，在28天龄期，用标准试验方法测得的抗压强度。砼强度等级立方体抗压强度150mm150mm150mm强度等级：C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50~C80共14级C—混凝土15—立方体抗压强度的标准值为15N/mm24/12/202413.定义：折算：轴心抗压强度是指按照标准方法制作养护的截面为150mm×150mm高300mm的棱柱体，在28天龄期，用标准试验方法测得的抗压强度。轴心抗压强度（棱柱体抗压强度）—轴心抗压强度与立方体抗压强度比值—高强混凝土脆性折减系数0.88—经验折减系数150mm300mm4/12/202414.轴心抗拉强度混凝土的抗拉强度比抗压强度低得多，一般只有抗压强度的5%~10%4/12/202415.二、混凝土的变形

cu

c

c0ABCDfc

0残余变形弹性变形OA—弹性阶段AB—微裂缝开展BC—弹塑性，竖向裂缝形成CD—下降段混凝土是弹塑性材料——收缩、徐变受压混凝土一次短期加荷的应力-应变曲线4/12/202416.混凝土的变形模量

原点弹性模量

定义：过原点作切线的斜率

取值：

变形模量

定义：原点和任意点作割线的斜率。

关系：弹性特征系数

切线模量：过任一点作切线的斜率为时的切线模量

剪切模量：根据弹性模量和泊松比确定：4/12/202417.混凝土的弹性模量测定4/12/202418.原因：水分蒸发影响因素：配合比、养护、体表比对构件影响：构件产生裂缝；引起预应力损失收缩——砼在空气中硬化体积减小的现象4/12/202419.影响因素：配合比、养护、应力条件对构件影响：增大变形；引起内力重分布；引起预应力损失徐变——砼在长期荷载作用下随时间而增长的变形原因：水泥胶凝体的流动性及内部微裂缝开展4/12/202420.建筑工程中，钢筋混凝土构件的混凝土强度等级不应低于C15;当采用HRB335级钢筋时，不宜低于C20;当采用HRB400和RRB400级钢筋以及承受重复荷载的构件，不得低于C20;预应力混凝土结构不应低于C30;采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力钢筋时，不宜低于C40.三、混凝土的选用4/12/202421.第三节钢筋与混凝土的相互作用-粘结力1.粘结力——若钢筋和混凝土有相对变形（滑移），就会在钢筋和混凝土交界面上产生沿钢筋轴线方向的相互作用力，这种力称为钢筋与混凝土的粘结力。化学胶结力：混凝土凝结时，由于水泥的水化作用在钢筋与混凝土接触面上产生的化学吸附作用力摩擦力：混凝土收缩后将钢筋紧紧地握裹住而产生的力机械咬合力：钢筋表面凹凸不平与混凝土产生的机械咬合作用而产生的力钢筋端部的锚固力：采取锚固措施后所造成的机械锚固力2.粘结力的组成4/12/202422.钢筋与混凝土的粘结强度通常采用拔出试验来测定3.粘结强度——钢筋与砼的粘结面上所能承受的平均剪应力的最大值。4/12/202423.4.影响因素：钢筋的表面形状、直径；砼的