(6)--3混凝土结构材料的性能.ppt

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1、3 混凝土结构材料的性能混凝土结构材料的性能3.1 混凝土的力学性能3.2 钢筋的种类及其性能3.3 材料强度取值3.4 钢筋与混凝土的黏结3.5 钢筋代换3.1 混凝土的力学性能混凝土的力学性能3.1.1.1 混凝土的强度等级混凝土的强度等级立方抗压立方抗压标准试样标准试样150mm 150mm 150mm标准养护标准养护28d端面不加润滑剂端面不加润滑剂3.1.1 混凝土的强度试验混凝土的强度试验 压坏试样，取具有压坏试样，取具有95%保证率的抗压保证率的抗压强度作为立方抗压强度标准值强度作为立方抗压强度标准值 fcu,k。2024/1/43混凝土的强度等级划分依据：立方抗压强度标准值强度

2、等级 普通混凝土：C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 高强度混凝土：C55 C60 C65 C70 C75 C80工程实践中，已超过工程实践中，已超过C100国外已经配制出国外已经配制出C200以上的混凝土以上的混凝土C20：fcu,k=20N/mm2C35：fcu,k=35N/mm22024/1/443.1.1.2 混凝土轴心抗压强度混凝土轴心抗压强度棱柱体实际受压不是立方体而是棱柱体尺寸：过高，弯曲影响 过低，端面摩擦影响 150mm150mm300mm抗压强度棱柱体抗压强度=轴心抗压强度fc轴心抗压与强度等级有关2024/1/453.1.1.3 混凝土轴心抗拉

3、强度混凝土轴心抗拉强度直接拉伸试验在预埋钢筋上施加拉力拉断时截面上的平均应力作为混凝土的轴心抗拉强度ft缺陷：拉力偏心对结果影响大FF断裂面断裂面2024/1/46劈裂拉伸试验依据：压力作用下，中部垂直截面上存在 水平拉应力 拉应力达到混凝土的抗拉强度时，沿垂直截面劈裂拉断计算公式（弹性力学结果）2024/1/473.1.1.4 混凝土复合受力时的强度二向应力状态主应力表示的二向应力状态两向受压两向受压，一向强度随另一，一向强度随另一向压应力的增加而增加。向压应力的增加而增加。两向受拉两向受拉，抗拉强度接近，抗拉强度接近于单向抗拉强度于单向抗拉强度一向受拉、一向受压一向受拉、一向受压，混，混凝

4、土的强度低于单向受力凝土的强度低于单向受力时的强度时的强度2024/1/48三向应力状态强度更加复杂约束 混凝土：三向受压（侧压力相等）从试验曲线可知：从试验曲线可知：轴心抗压强度轴心抗压强度fcc随侧压力的增加随侧压力的增加而增加而增加侧向应力系数，侧向应力系数，4.57.0由钢管或间接钢由钢管或间接钢筋实现约束筋实现约束2024/1/493.1.2 混凝土的变形混凝土混凝土变形变形荷载引起的变形荷载引起的变形短短期期变变形形长长期期变变形形徐变徐变非荷载引非荷载引起的变形起的变形收收缩缩变变形形温温度度变变形形地基沉降不均匀引起的变形地基沉降不均匀引起的变形构造措施构造措施施工措施施工措施

5、计算计算2024/1/4103.1.2.1 荷载产生的短期变形应力-应变关系线弹性阶段OA：比例极限裂缝稳定扩展阶段AB裂缝不稳定扩展阶段BC：峰值应力fc 峰值应变0下降段CDEF：结构内部的整体性遭到严重破坏，其中D为曲线的反弯点，宏观上已经破碎，拐点应变=极限压应变cu，EF为收敛段。2024/1/411混凝土的模量切线模量割线模量弹性模量弹性模量Ec=原点切线模量原点切线模量变形模量变形模量E c=割线模量割线模量=e/c为混凝土弹性应变和总压应为混凝土弹性应变和总压应变之比，称为混凝土的弹性系数。变之比，称为混凝土的弹性系数。eN/mm2修约到修约到0.05 1042024/1/41

6、23.1.2.2 荷载产生的长期变形徐变现象变形随时间的增长而增长开始变形增加较快，而后放缓徐变最后趋于稳定徐徐 变是材料黏变是材料黏弹性、黏塑弹性、黏塑性的表现性的表现2024/1/413影响徐变的主要因素应力水平：应力越大，徐变越大；当cfc时 将出现非线性徐变（不收敛）混凝土龄期：施加荷载时龄期越小，徐变 越大；材料配合比：水泥用量越多，徐变越大 水灰比越大，徐变越大 骨料强度越高，徐变越小温度、湿度：养护温度高、湿度大，徐变小 工作温度越高、湿度越低，徐 变越大2024/1/414徐变对结构的影响使受弯构件挠度增大使柱的附加偏心距增大使预应力混凝土的预应力损失使截面上的应力重分布徐变对

7、结构（构件）徐变对结构（构件）产生负面影响产生负面影响2024/1/4153.1.2.3 非荷载变形温度变形温度上升，体积膨胀，产生拉应变温度下降，体积收缩，产生压应变收缩变形在水中结硬，体积增大膨胀；在空气中结硬，体积缩小收缩收缩变形包括：凝缩变形水泥胶凝体本身的收缩；干缩变形自由水分蒸发引起的收缩2024/1/416影响收缩变形的因素水泥用量愈多、水灰比愈大，收缩愈大高标号水泥，收缩量大养护条件好，收缩量小骨料弹性模量大，收缩量小振捣密实，收缩量小使用环境湿度大，收缩量小构件体积与表面积之比大，收缩量小收缩对结构的影响产生裂缝预应力损失2024/1/4173.1.3 混凝土的选用混凝土的选

8、用3.2 钢筋的种类及其性能普通普通钢筋钢筋预应力预应力钢筋钢筋光圆钢筋光圆钢筋带肋钢筋带肋钢筋圆钢圆钢螺纹钢螺纹钢钢钢钢钢 筋筋筋筋 6mm6mm钢钢钢钢 丝丝丝丝6mm大于基圆直径大于基圆直径（内径）（内径）di，外接圆直径（外径）外接圆直径（外径）de表3.1 带肋钢筋公称直径d与内径di、横肋高h和外径de之间的对应关系 (mm)d6810121416182022252832364050di5.87.79.611.513.415.417.319.321.324.227.231.035.038.748.5h0.60.81.01.21.41.51.61.71.92.12.22.42.62.

9、93.2de7.09.311.613.916.218.420.522.725.128.431.635.840.244.554.92024/1/4193.2.1 钢筋的种类3.2.1.1 普通钢筋钢筋混凝土结构中的钢筋预应力混凝土结构中的非预应力钢筋普通热轧钢筋HPB300 热轧光圆钢筋 HRB335 热轧带肋钢筋HRB400 热轧带肋钢筋HRB500 热轧带肋钢筋2024/1/420细晶粒热轧钢筋HRBF335 细晶粒热轧带肋钢筋HRBF400 细晶粒热轧带肋钢筋HRBF500 细晶粒热轧带肋钢筋 积累的经验有限，一般用于承受静力荷载的构件余热处理钢筋RRB400 余热处理带肋钢筋 可焊性、机

10、械连接性能、施工适应性降低，应用受到限制。不宜应用于承受疲劳荷载的构件。2024/1/4213.2.1.2 预应力筋钢绞线 多根高强度钢丝扭结而成并经消除应力（低温回火）后的盘卷状钢丝束。三股钢绞线七股钢绞线钢丝中强度预应力钢丝消除应力钢丝预应力螺纹钢筋光面光面螺旋肋螺旋肋光面光面螺旋肋螺旋肋2024/1/4223.2.2 钢筋的力学性能3.2.2.1 材料强度热轧钢筋比例极限比例极限比例极限比例极限f fp p弹性极限弹性极限弹性极限弹性极限f fe e屈服极限屈服极限屈服极限屈服极限f fy y屈服点屈服点屈服点屈服点f fy y强度极限强度极限强度极限强度极限f fu u屈强比屈强比屈强

11、比屈强比 f fy y/f fu u 强度储备的标志强度储备的标志强度储备的标志强度储备的标志2024/1/423预应力筋没有明显屈服将残余伸长率为0.2%所对应的应力定义为名义屈服点，用表f0.2表示现行混凝土结构设计规范为统一起见，取极限抗拉强度的0.85倍2024/1/424最大力下的总伸长率最大力下的总伸长率 gt gt拉断前达到最大力时的拉断前达到最大力时的均匀应变均匀应变=均匀伸长率均匀伸长率钢筋的延性指标钢筋的延性指标3.2.2.2 材料的伸长率最大拉力下的总伸长率2024/1/425延伸率或断后伸长率 5%，塑性材料，塑性材料 25mm时，修正系数1.10（2）环氧树脂涂层带肋

12、钢筋，取1.25（3）施工过程中易受扰动的钢筋，取1.10（4）实配钢筋的面积大于计算值时，可按计 算面积与实配面积之比进行修正（抗震 和受动力荷载构件，不应考虑此项修正）（5）锚固钢筋的混凝土保护层厚度3d时修正 系数可取0.80，保护层厚度为5d时修正 系数可取0.70，中间内插取值同时满足多项时，修正系数应连乘同时满足多项时，修正系数应连乘修正系数连乘后不应小于修正系数连乘后不应小于0.62024/1/449纵向受拉钢筋末端采用弯钩和机械锚固时，包括弯钩或锚固端头在内的锚固长度（投影长度）可取基本锚固长度的60%，即0.6lab。受压钢筋锚固长度受压钢筋锚固长度不应小于受拉钢筋基本锚固长

13、度的70%倍，即0.7la。3.4.2.2 一定的搭接长度受拉钢筋绑扎搭结长度搭结接头面积百分率（搭结接头面积百分率（%）2550100 1.21.41.6任何情况下不任何情况下不小于小于300mm2024/1/450 绑扎接头区段：1.3倍搭接长度。该范围内属于同一连接区段。接头面积百分率：梁板墙：不宜大于 25%柱类构件：不宜大于50%轴心受拉、小偏心拉构件的纵向受力钢筋不得采用绑扎接头其他构件中的钢筋采用绑扎搭接时，受拉钢筋直不宜大于25mm，受压钢筋直径不宜大于28mm2024/1/451受压钢筋绑扎搭接连接纵向受压钢筋采用搭接连接时，其搭结长度不应小于纵向受拉钢筋搭接长度的70%，且

14、在任何情况下不应小于200mm。在纵向受力钢筋搭结长度范围内应配置箍筋，直径不应小于搭接钢筋较大直径的0.25倍。2024/1/4523.4.2.3 钢筋端部处理光圆钢筋：180弯钩带肋钢筋 （1）末端无钩（直端、直锚）（2）末段弯钩：90、135弯钩 （3）机械锚固：贴焊钢筋 穿孔塞焊锚板 螺栓锚头2024/1/4533.4.2.4 钢筋周围混凝土应有足够的厚度保护层厚度定义：钢筋外边缘至构件表面的混凝土厚度c作用：黏结力的传递 保护钢筋避免与外界接触（耐久性）厚度c 不小于钢筋公称直径d 不小于最小厚度c（附表9）钢筋之间足够的净距sn 保证黏结强度保证浇筑质量见相应构造要求见相应构造要求

15、2024/1/4543.4.2.5 配置横向钢筋作用纵向受力钢筋锚固区配置横向钢筋改善混凝土的黏结性能要求当保护层厚度不大于5d时，锚固长度范围内应配置横向构造钢筋横向钢筋直径不小于d/4对梁、柱其间距不应大于5d，板类构件不应大于10d，且不应大于100mm3.4.2.6 注意浇筑混凝土时钢筋的位置2024/1/455等强度代换构件受承载力控制时（纵向受力钢筋）强度相等进行代换（承受的拉力或压力相等）等面积代换构件按最小配筋率配筋或按构造要求配筋时按钢筋面积相等进行代换附加要求裂缝宽度、挠度验算满足构造要求3.5 钢筋代换钢筋代换3.5.1 钢筋代换原则钢筋代换原则2024/1/456受力钢

16、筋代换基本公式受拉钢筋：拉力相等钢筋强度等级相同，钢筋强度等级相同，钢筋强度等级相同，钢筋强度等级相同，不同直径的钢筋代换不同直径的钢筋代换不同直径的钢筋代换不同直径的钢筋代换直径相同、强度等级直径相同、强度等级直径相同、强度等级直径相同、强度等级不同的钢筋代换不同的钢筋代换不同的钢筋代换不同的钢筋代换3.5.2 钢筋代换方法钢筋代换方法2024/1/457受压钢筋代换：压力相等v构造钢筋代换构造钢筋代换面积相等面积相等面积相等面积相等2024/1/458例3.4 6 根 10 代换成 6 的钢筋应为（）。A.10 6 B.13 6 C.17 6 D.21 6 解可取可取可取可取n n2 2=17=17 根根根根正确答案为：正确答案为：正确答案为：正确答案为：C C2024/1/459例3.5 某梁纵向受拉钢筋为HRB400级：4 根公称直径 25mm的钢筋，现拟用公称直径为 22 mm的HRB500级钢筋代换，则所需根数为（）。A.3 根 B.4 根 C.5 根 D.6 根解可取可取可取可取n n2 2=5=5 根根根根正确答案为：正确答案为：正确答案为：正确答案为：C C2024/1/460