第二章建筑材料知识

第二章建筑结构材料第2章建筑结构材料§2-2钢筋§2-3混凝土§2-4钢筋与混凝土的粘结§2–1结构材料的性质《建筑结构基础与识图》第二章建筑结构材料§2-1结构材料的性质钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求：强度塑性焊接性能粘结力经济性质量稳定性《建筑结构基础与识图》第二章建筑结构材料钢筋的种类非预应力钢筋强度塑性弱强高低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强度高，塑性低强度高，粘结性好强度高预应力钢筋§2-2钢筋《建筑结构基础与识图》第二章建筑结构材料常见钢筋外形《建筑结构基础与识图》第二章建筑结构材料1.按加工方法分：热轧钢筋、热处理钢筋、中高强钢丝、钢绞线、冷加工钢筋2.按使用用途分：普通钢筋、预应力钢筋3.按化学成分分：低碳钢钢筋、普通低合金钢钢筋4.按力学性能分：有明显屈服点钢筋（“软钢”）、无明显屈服点钢筋（“硬钢”）5.按钢筋表明形状分：光面钢筋、变形钢筋钢筋的分类《建筑结构基础与识图》第二章建筑结构材料二、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为弹性极限de为强化段b为屈服上限c为屈服下限，即屈服强度fycd为屈服台阶e为极限抗拉强度fusea’abcdefufyf《建筑结构基础与识图》第二章建筑结构材料重要指标屈服强度：是钢筋强度的设计依据，钢筋屈服后将产生很大的塑性变形，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，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。延伸率大破坏有足够预兆。0010or5lll屈强比反映钢筋的强度储备，fy/fu=0.6~0.7。残余变形er弹性变形eese《建筑结构基础与识图》第二章建筑结构材料◆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=0.85fua0.2%s0.2fu《建筑结构基础与识图》第二章建筑结构材料钢筋的计算指标1.钢筋的强度标准值2.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：见书中表2-2见表2-3钢筋的常用直径d=6mm,8mm,10mm,12mm,14mm,16mm,18mm,20mm,22mm,25mm,28mm,32mm——等于标准值除以分项系数。1.1,,ssykykyyffffgg，2.1,,ssptkptkpypyffffgg，ykfptkf《建筑结构基础与识图》第二章建筑结构材料普通钢筋强度标准值（N/mm2）种类符号fykHPB235(Q235)235HRB335(20MnSi)335热轧钢筋HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi)RRB400(20MnSi)400钢筋的弹性模量(N/mm2)种类EsHPB235级钢筋2.1×105HRB335级钢筋、HRB400级钢筋、RRB400级钢筋、热处理钢筋2.0×105消除应力钢丝、螺旋肋钢丝、刻痕钢丝2.05×105钢绞线1.95×105钢筋的弹性模量（N/mm2）表2-1表2-2《建筑结构基础与识图》第二章建筑结构材料ptkfpyfpyf预应力钢筋强度的标准值和设计值（N/mm2)表2-3钢筋品种直径/mm符号钢绞线三股8.6、10.8、12.9186015701110390七股9.5、11.1、12.7、15.2172012201320消除应力钢丝光面螺旋肋4、5、6、7、8、9PH157011104101670118017701250刻痕5、7I15701110410热处理钢筋6、8.2、10HT14701040400《建筑结构基础与识图》第二章建筑结构材料钢筋的冷加工对有明显屈服点的钢筋进行机械冷加工，可以使钢材内部组织结构发生变化，从而提高钢材的强度，具体方法有冷拉、冷拔、冷轧等。所谓冷拉是指利用有明显屈服点的热轧钢筋“屈服强度/极限抗拉强度”比值（称屈强比）低的特性，在常温条件下把钢筋应力拉到超过其原有的屈服点，然后完全放松，若钢筋再次受拉，则能获得较高屈服强度的一种加工方法。《建筑结构基础与识图》第二章建筑结构材料§2-3混凝土混凝土的强度定义：水泥胶体(水泥结晶体和水泥胶块)弹性骨架（混凝土）水泥+水砂、石强度等级：C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50~C80共14级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。如C20中C—混凝土;20—立方体抗压强度的标准值为20N/mm2砼强度等级1.立方体抗压强度150mm150mm150mmcuf《建筑结构基础与识图》第二章建筑结构材料定义：换算：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。2.轴心抗压强度（棱柱体抗压强度）抗压强度随试件高度增大而降低—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cucccff2188.0aacf1ca2capp《建筑结构基础与识图》第二章建筑结构材料3.轴心抗拉强度FF45.055.0,2)645.11(395.088.0akcutkff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1/18-1/9。ckc1.4fftkt1.4ff混凝土的材料分项系数γc取1.4轴心抗拉强度设计值混凝土强度设计值轴心抗压强度设计值《建筑结构基础与识图》第二章建筑结构材料ckfcftkftf表2-5混凝土强度标准值和设计值/N·mm-2强度种类符号混凝土强度等级C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60C65C70C75C80轴抗压强度10.013.416.720.123.426.829.632.435.538.541.544.547.450.27.29.611.914.316.719.121.123.125.327.529.731.833.835.9轴抗拉强度1.271.541.782.012.202.392.512.642.742.852.932.993.053.110.911.101.271.431.571.711.801.891.962.042.092.142.182.22混凝土的变形混凝土的受力变形混凝土的非受力变形《建筑结构基础与识图》第二章建筑结构材料受压混凝土一次短期加荷的应力—应变曲线《建筑结构基础与识图》第二章建筑结构材料a1a割线切线σσεεcc0ceEtgsae0a原点切线εσ弹性模量cc1cEtgsae变形模量cccdEtgdsae切线模量混凝土的弹性模量《建筑结构基础与识图》第二章建筑结构材料混凝土的弹性模量测定标准尺寸150mm×150mm×300mm的棱柱体试件，先加载至σc=0.5fc，然后卸载至零，再重复加载、卸载5～10次。由于混凝土不是弹性材料，每次卸载至应力为零时，存在残余变形，随着加载次数增加，应力－应变曲线渐趋稳定并基本上趋于直线。该直线的斜率即定为混凝土的弹性模量。《建筑结构基础与识图》第二章建筑结构材料表2-6混凝土的弹性模量(×104/N·mm-2)C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60C65C70C75C80Ec2.202.552.803.003.153.253.353.453.553.603.653.703.753.805ccu,k1034.72.2Ef原点弹性模量计算公式混凝土的强度等级《建筑结构基础与识图》第二章建筑结构材料a.收缩原因：水分蒸发c.影响收缩的因素：配合比、养护、体表比等b.对构件影响：1)构件产生裂缝；2)引起预应力损失砼的收缩——砼在空气中硬化体积减小的现象在某一不变荷载的长期作用下，其应变随时间而增长的现象砼的徐变原因：a.水泥石由结晶体和凝胶体组成，在外力长期持续作用下，凝胶体具有粘性流动的特性，产生持续变形；b.混凝土内部的微裂缝在外力的作用下不断扩展，导致应变的增加。————《建筑结构基础与识图》第二章建筑结构材料减小徐变的措施：加强养护、减小水泥用量及水灰比、增加混凝土的密实度等影响徐变的因素养护及使用条件下的温湿度混凝土应力条件加荷时混凝土的龄期骨料混凝土的组成和配合比构件形状及尺寸《建筑结构基础与识图》第二章建筑结构材料§2-4钢筋与混凝土的粘结1.粘结机理a.钢筋和砼之间的胶结力b.砼收缩和钢筋之间的摩擦力c.钢筋表面凸凹不平或弯钩和砼之间的机械咬合力2.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。影响因素：a.钢筋的表面形状、直径；b.砼的强度等级、保护层厚度；c.侧向压力及横向钢筋；d.浇筑位置；等3.构造措施：钢筋的搭接长度、锚固长度、保护层厚度、钢筋净距、受力光圆钢筋弯钩等。《建筑结构基础与识图》第二章建筑结构材料钢筋与混凝土的粘结强度通常采用拔出试验来测定。设拔出力为F，则以粘结破坏(钢筋拔出或混凝土劈裂)时钢筋与混凝土截面上的最大平均粘结应力作为粘结强度。dlFbpt钢筋拔出试验《建筑结构基础与识图》第二章建筑结构材料锚固长度pyatfldfayatfldfa普通钢筋：预应力钢筋：la——受拉钢筋的锚固长度；fy,fpy——普通钢筋、预应力钢筋的抗拉强度设计值；——混凝土轴心抗拉强度设计值；d——钢筋的公称直径；——钢筋的外形系数，按照表2-7采用。tfa式中：《建筑结构基础与识图》第二章建筑结构材料因钢筋的供货的条件的限制，钢筋常需要连接，钢筋的连接可分为几类：绑扎搭接和焊接或机械连接。钢筋搭接的原则是：接头应设置在受力较小处，同一根钢筋上应尽量少设接头，机械连接接头能产生较牢固的连接力，所以应优先采用机械连接。搭接长度受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度ll按下式计算：alll——受拉钢筋搭接长度修正系数，它与同一连接区段内搭接钢筋的截面面积有关，取值见表2-8；la——受拉钢筋的锚固长度。式中：《建筑结构基础与识图》第二章建筑结构材料本章小结一、知识点1.钢筋的种类、力学性能和变形性能；2.混凝土的分类、力学性能和变形性能；3.钢筋和混凝土共同工作的基础；4.保证钢筋和混凝土粘结的构造措施等。二、重点内容1.混凝土强度等级的划分及混凝土立方抗压强度、轴心抗压强度和抗拉强度等的确定方法；2.钢筋的力学性能和变形性能；3.理解钢筋和混凝土粘结的机理；第二章建筑结构材料返回目录