13钢筋混凝土材料的力学性能56课件讲解

1-3钢筋混凝土材料的力学性能知识目标1.掌握混凝土强度等级分类2.掌握混凝土变形的特点技能目标1.能够正确绘制混凝土受压应力—应变曲线2.能够准确陈述混凝土强度等级如何选用原则素质目标1.养成良好的职业品德和岗位素养2.养成严谨好学习惯教学目标钢筋混凝土结构材料的力学性能钢筋混凝土结构材料的力学性能

教学重点和难点教学重点1.混凝土强度等级分类2.混凝土强度等级如何选用教学难点1.混凝土的变形2.混凝土强度等级如何选用1.混凝土的强度混凝土的立方体抗压强度是衡量混凝土强度大小的基本指标，是评价混凝土强度等级的标准。我国《混凝土结构设计规范》（GB50010—2010）（简称《规范》）规定，以边长为150mm的立方体试件，按标准方法制作，钢筋混凝土结构材料的力学性能1)立方体抗压强度在标准条件［温度为（20±3）℃，相对湿度≥90％］下养护28d后，按照标准试验方法进行加载试压，测得的具有95％保证率的抗压强度作为混凝土的立方体抗压强度标准值，用符号fcu,k表示，其单位为N/mm2。钢筋混凝土结构材料的力学性能钢筋混凝土结构材料的力学性能《规范》规定的混凝土强度等级是根据混凝土立方体抗压强度标准值确定的，用符号C表示，共分为14个强度等级，分别用C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80表示。符号C后面的数字表示以N/mm2为单位的立方体抗压强度标准值。例如，C30表示混凝土立方体抗压强度的标准值

fcu,k=30N/mm2。《规范》规定，钢筋混凝土结构中混凝土强度等级不应低于C20；当采用强度等级为400MPa及以上的钢筋时，混凝土强度等级不应低于C25。试验方法对立方体抗压强度有较大影响，如试件表面是否涂润滑剂。不涂润滑剂时强度高，其主要原因是垫板通过接触面上的摩擦力约束混凝土试块的横向变形，产生“套箍”作用。而涂润滑剂后试件与压力板之间的摩擦力将大大减小，使抗压强度降低，而且两种情况的破坏形态也不一样。钢筋混凝土结构材料的力学性能注：说此PPT文字时，出动画1，动画尽量慢些，如果文字没说完继续，动画定在最后34片段。钢筋混凝土结构材料的力学性能2)轴心抗压强度在实际工程中，钢筋混凝土构件的长度常比其横截面尺寸大得多。为了更好地反映混凝土在实际构件中的受力情况，可采用混凝土的棱柱体试件测定其轴心抗压能力，所对应的抗压强度称为混凝土的轴心抗压强度，也称棱柱体抗压强度，用符号fc表示。在钢筋混凝土结构中进行受弯构件、受压构件的承载力计算时，采用混凝土的轴心抗压强度作为设计指标。钢筋混凝土结构材料的力学性能轴心抗压强度采用棱柱体试件测定，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=2~3，我国通常取150mm×150mm×300mm的棱柱体试件，也常用100×100×300试件。对于同一强度等级混凝土，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平均值之间的换算关系为:钢筋混凝土结构材料的力学性能3)轴心抗拉强度轴心抗拉强度远小于轴心抗压强度，直接测定法采用尺寸为100mm×100mm×500mm的棱柱体试件，每端埋深150mm，直径为16mm的钢筋，采用试验机夹住两端钢筋张拉，试件破坏时的截面平均应力为轴心抗拉强度。课堂讨论并回答：1.请同学们查阅资料,请正确说出fcu.k、fc.k、ft.k、fc、a1、代表的含义？钢筋混凝土结构材料的力学性能fcu.k——混凝土立方体抗压强度标注值；fc.k——混凝土轴心抗压强度标注值；ft.k——混凝土轴心抗拉强度标注值；fc——混凝土立方体抗压强度设计值；ft——混凝土轴心抗拉强度设计值；a1——混凝土强度等级系数。钢筋混凝土结构材料的力学性能2.混凝土的变形

混凝土在结硬过程中，由于水泥石的收缩、骨料下沉以及温度变化等原因，在骨料和水泥石的界面上形成很多微裂缝，成为混凝土中的薄弱部位。混凝土的最终破坏就是由于这些微裂缝的发展造成的。1)混凝土在一次短期荷载作用下的变形性能02468102030s(MPa)e×10-3BACED钢筋混凝土结构材料的力学性能

A点以前，微裂缝没有明显发展，混凝土的变形主要弹性变形，应力-应变关系近似直线。A点应力随混凝土强度的提高而增加，对普通强度混凝土sA约为

(0.3~0.4)fc，对高强混凝土sA可达(0.5~0.7)fc。02468102030s(MPa)e×10-3ABCED钢筋混凝土结构材料的力学性能

A点以后，由于微裂缝处的应力集中，裂缝开始有所延伸发展，产生部分塑性变形，应变增长开始加快，应力-应变曲线逐渐偏离直线。微裂缝的发展导致混凝土的横向变形增加。但该阶段微裂缝的发展是稳定的。02468102030s(MPa)e×10-3BACED

达到B点，内部一些微裂缝相互连通，裂缝发展已不稳定，横向变形突然增大，体积应变开始由压缩转为增加。在此应力的长期作用下，裂缝会持续发展最终导致破坏。取B点的应力作为混凝土的长期抗压强度。普通强度混凝土sB约为0.8fc，高强强度混凝土sB可达0.95fc以上。02468102030s(MPa)e×10-3BACED钢筋混凝土结构材料的力学性能

达到C点fc，内部微裂缝连通形成破坏面，应变增长速度明显加快，C点的纵向应变值称为峰值应变

e0，约为0.002。纵向应变发展达到D点，内部裂缝在试件表面出现第一条可见平行于受力方向的纵向裂缝。02468102030s(MPa)e×10-3BACED钢筋混凝土结构材料的力学性能

随应变增长，试件上相继出现多条不连续的纵向裂缝，横向变形急剧发展，承载力明显下降。混凝土骨料与砂浆的粘结不断遭到破，裂缝连通形成斜向破坏面。E点的应变e=(2~3)e0，应力s=(0.4~0.6)fc。02468102030s(MPa)e×10-3BACED钢筋混凝土结构材料的力学性能

E点以后，纵向裂缝形成一斜向破坏面，此破坏面受正应力和剪应力的作用继续扩展，形成一破坏带。此时试件的强度由斜向破坏面上的骨料间的摩阻力提供。随应变继续发展，摩阻力和粘结力不断下降，但即使在很大的应变下，骨料间仍有一定摩阻力，残余强，约为(0.1~0.4)fc。02468102030s(MPa)e×10-3BACED钢筋混凝土结构材料的力学性能

混凝土在不变荷载的长期作用下，其应变随时间继续增长的现象称为混凝土的徐变。右图所示为混凝土棱柱体试件加载至σ=0.5fc后维持荷载不变测得的徐变与时间的关系曲线。2)混凝土在长期荷载作用下的变形性能钢筋混凝土结构材料的力学性能钢筋混凝土结构材料的力学性能课堂讨论并回答：1.大家查阅资料，回答影响混凝土徐变的因素有哪些？（1）应力的大小是最主要的因素，应力越大，徐变也越大。（2）水泥用量越多，水胶比越大，徐变越大。（3）养护温度越高、湿度越大、时间越长，则徐变越小。（4）加载时混凝土的龄期越短徐变越大。加强养护使混凝土尽早结硬或采用蒸汽养护可减小徐变。（5）材料质量和级配越好，弹性模量越高，则徐变越小。（6）与水泥的品种有关，普通硅酸盐水泥的混凝土较矿渣水泥、火山灰水泥的混凝土徐变相对要大。钢筋混凝土结构材料的力学性能课堂讨论并回答：1.大家查阅资料，回答混凝土结构中，混凝土强度等级如何选用？（1）素混凝土结构中混凝土强度等级不应低于C15。（2）钢筋混凝土结构中混凝土强度等级不应低于C20。（3）当采用强度等级400MPa及以上钢筋时，混凝土强度等级不应低于C25。（4）对于承受重复荷载构件，混凝土强度等级不应低于C30。（5）预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C40，且不应低于C30。课堂任务1.能正确陈述钢筋与混凝土共同工作的条件2.能正确掌握钢筋混凝土结构的优点和缺点3.能够正确绘制简支梁各阶段破坏图示4.能够讲解你知道的其它高层建筑和特点本节课小结1.混凝土结构的应用2.钢筋与混凝土共同工作的条件3.混凝土结构的发展概况单元教学目标1.能够正确掌握纯扭构件的破坏形态种类和特点2.能够准确掌握受扭构件的配筋构造要求3.能够正确绘制出受扭构件的配筋构造图4.能够准确掌握矩