建筑结构第一章钢筋混凝土结构的材料

本文由颜凯168贡献ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。颜凯三峡电力职业学院建筑工程系第一章钢筋混凝土结构的材料知识目标：知识目标：了解钢筋的品种、级别。掌握钢筋力学性能和钢筋的冷加工方法。掌握混凝土的强度指标。熟悉混凝土的变形、熟悉钢筋与混凝土之间的粘结力能力目标能正确选择钢筋和混凝土钢筋混凝土结构主要用钢筋和混凝土材料制作而成。为了合理地进行混凝土结构设计，需要深入地了解混凝土和钢筋的受力性能。对混凝土和钢筋力学性能、相互作用和共同工作的了解，是掌握混凝土结构构件性能并对其进行分析与设计的基础。第一节钢筋一钢筋的成分与分类钢筋的化学成分（1、钢筋的化学成分碳素钢和普通低合金钢））、按碳的含量我多少碳素钢分为：按碳的含量我多少，1）、按碳的含量我多少，碳素钢分为：小于0.25%的为低碳钢，大于0.25%而小于0.6%的为中碳钢，大于0.6%的为高碳钢。2）、普通低合金钢：是在碳素钢的基础上加入少量）、普通低合金钢：普通低合金钢的合金元素。（锰、硅、钒、铌、钛、铬、镍等）锰和硅是钢中的有益元素，它们都是脱氧剂。它们可锰和硅提高强度，又不会过多降低塑性和冲击韧性。钒、铌、钛是钢中的合金元素，既可以提高钢材强度，又可保持良好的塑性、韧性。铝是强脱氧剂，用铝进行补充脱氧，能进一步减少钢中的有害氧化物。铬和镍是提高钢材强度的合金元素。铬和镍硫和磷是冶炼过程中留在钢中的杂质，是有害元素。硫和磷它们降低钢材的塑性、韧性、可焊性和疲劳强度。2、钢筋的品种和级别1.按加工工艺和力学性能不同分：1.按加工工艺和力学性能不同分：按加工工艺和力学性能不同分热轧钢筋、冷拉钢筋、、冷轧带肋钢筋和热处理钢筋四种。）、热轧钢筋热轧钢筋：1）、热轧钢筋：是钢厂用普通低碳钢(含碳量不大于0.25％)和普通低合金钢(合金元素不大于5％)在高温下轧制而成型。其常用种类、HPB235级HRB335级代表符号和直径范围如表所示。（HPB235级、HRB335级、HRB400级RRB400级HRB400级、RRB400级）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2）、冷拉钢筋冷拉钢筋是在热轧钢筋在常温下用机械强力拉伸而成加拉的目的是为了提高钢筋的强度，节约钢材。但经冷拉后，钢筋的延伸率降低。冷拉钢筋分为冷拉四个级别：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ其中：冷拉Ⅰ级钢筋可用于普通混凝土结构，冷拉Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级钢筋主要用于预应力混凝土结构。3）、冷轧带肋钢筋冷轧带肋钢筋：冷轧带肋钢筋：是由热轧圆条经冷拉在其表面冷轧成带有斜肋的钢筋。根据国家标准《冷轧带肋钢筋》（GB13788-2000）的规定，冷轧带肋钢筋按抗拉强度最小值可分为三级牌号，即LL550、LL650、LL800，其中L、L分别表示“冷轧”、“带肋”，后面的数字表示钢筋抗拉强度最小数值。LL650、LL800级冷轧带肋钢筋可用于中小型构件的预应力钢筋4）、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。5）、钢丝钢丝钢丝的直径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。2、按钢筋表明形状分、软钢”1）、光面钢筋：——“软钢”）、光面钢筋：光面钢筋HPB235级(Ⅰ级)钢筋多为热轧光面钢筋，多作为现浇钢筋多为热轧光面钢筋钢筋多为热轧光面钢筋，楼板的受力钢筋和箍筋2）、变形钢筋（带肋钢筋））、变形钢筋（）、变形钢筋HRB335和HRB400是热轧变形钢筋，普通钢筋，“软钢”（人字纹、螺旋纹、月牙纹）钢筋表面形状的选择取决于钢筋的强度。为了使钢筋的强度能够充分地利用，强度越高的钢筋要求与混凝土粘结的强度越大。提高粘结强度的办法是将钢筋表面轧成有规律的凸出花纹，称为变形钢筋。变形钢筋的表面形状，我国以往长期采用螺旋纹和人字纹两种表面花纹由两条纵助和螺旋形横助或人字形横肋组成。二、钢筋的力学性能1、钢筋的强度钢筋按其的应力-应变曲线特性不同分为两种（有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋））、有明显屈服点的钢1）、有明显屈服点的钢——称软钢筋——称软钢热轧钢筋具有明显的屈服点和屈服台阶(图1-2)。四个阶段：根据热轧钢筋应力——应变曲线的基本特征，在建立钢筋混凝土构件截面承载力计算理论时作了如下两点下两点简化：简化：忽略从比例极限到屈服点之间钢筋微小的塑性应变，A、忽略即假设钢筋应力不大于屈服点时应力-应变关系-直服从胡克定律，处于理想弹性阶段；B.不利用不利用应力强化阶段，假设钢筋混凝土构件截面达B.不利用fy到破坏时，钢筋拉应力保持为屈服点应力，应变则处Es于流幅以内。1εy经上述简化后，热轧钢筋的应力-应变关系可简化为图1-3所示的曲线(图中fy为钢筋抗拉强度设计值)。热轧钢筋力学性能的几个指标几个指标弹性模量：弹性模量：钢筋的应力—应变曲线呈直线变化，应力、应变的比值成直线变化钢筋的弹性模量(N/mm2)类种HPB235级钢筋HRB335级钢筋、HRB400级钢筋、RRB400级钢筋、热处理钢筋消除应力钢丝、螺旋肋钢丝、刻痕钢丝钢绞线Es2.1×1052.0×1052.05×1051.95×105屈服强度：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。σs=Ps/A与钢筋的等级有关抗拉强度：是钢筋的最高强度值，抗拉强度：σb=Pb/A热轧钢筋的强度以屈服点应力为依据。热轧钢筋的强度以屈服点应力为依据。为什么不采用极限抗拉强度为依据？这是因为钢筋应力超过屈眼点后将产生过大的应变，导致混凝土的裂缝将过宽。但是作为一种安全储备，钢筋的极限抗拉强度仍有重要意义。即通常希望构件的某个(或某些)截面已经破坏时，钢筋仍不致被拉断而造成整个结构倒塌。要求钢筋的屈服应力不低于规定值。而且“屈服应力／极限抗拉强度”值(通常称为“屈强比”)不宜过大。伸长率：钢筋拉断时的应变，在拉断前有足够预兆，伸长率是衡量钢筋塑性性能的一个指标，伸长率越大，塑性越好。伸长率试件断裂前的永久变形与原标定长度的百分比.伸长率用δ表示，l?lδ=×100%l'式中l——钢筋拉伸试验试件的应变量测标距；l′——试件经拉断并重新拼合后量测断口两侧的标距，即产生残留伸长后的标距。2）无明显屈服点的钢筋：无明显屈服点的钢筋：对于无明显屈服点的钢材，以残余变形为0.2%时的应力作为名义屈服点，其值约为极限强度的85%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σ0.2=0.85倍的抗拉强度中、高强钢丝和钢绞线均无明显的屈眼点和屈服台阶，也称为“硬钢”，无明显屈服强度的钢筋塑性差、伸长率小，采用其配筋的钢筋混凝土构件，受拉破坏时，突然断裂，破坏前没有明显的预兆。各种钢筋强度标准值、设计值见表1—2、表1—3、表1—4、表1—52、钢筋的冷弯性能冷弯性能由冷弯试验来确定，试验时按照规定的弯心直径在试验机上用冲头加压，使试件弯成180°，如试件外～表面不出现裂纹和分层，即为合格。冷弯试验。冷弯试验是检验钢筋塑性的另-种方法。伸长率一般不能反映钢材脆化的倾向。三、钢筋的冷加工冷加工钢筋是指在常温下采用某种工艺对热轧钢筋进冷加工钢筋行加工得到的钢筋。常用的加工工艺有冷拉、冷拔、冷轧和冷轧扭四种。常用的加工工艺目的：目的：充分发挥材料的效用、提高钢筋的设计强度，节约钢材和满足预应力钢筋要求，检验焊接接头质量的重要途径经冷加工后钢筋在强度提高的同时，延伸率显著降低除冷拉钢筋仍具有明显的屈服点外，其余冷加工钢筋均无明显屈服点和屈服台阶。1、冷拉钢筋在常温下，以超过钢筋屈服点的拉应力拉伸钢筋，使钢筋产生塑性变形，以提高强度，节约钢材。钢筋的冷拉不仅能提高钢筋强度，还具有调直钢筋、除锈工作，但降低了钢筋的塑性。适用于Ⅰ～Ⅳ级钢筋。钢筋冷拉原理如图所示图变形硬化—K点的屈服强变形硬化度高于冷拉前的屈报强度时效硬化—K‘点为当钢时效硬化筋冷拉后停放一段时间再拉的应力值。时效不仅提高屈服强度而且提高钢筋的抗拉强度。2、冷拔钢筋、冷拔是使6～8的光圆钢筋通过钨合金的拔丝模进行强力冷拔，使钢筋产生塑性变形，以改变其物理－力学性能。这时钢筋受到纵向拉力和横向压力的作用，内部结构发生变化，截面变小而长度增加。经过几次冷拔，钢筋强度比原来的有很大提高，但塑性则显著降低。且没有明显的屈服点(图110)。冷拔可以同时提高钢筋的抗拉强度和抗压强度四、混凝土结构对钢筋性能的要求混凝土结构对钢筋性能的要求1、钢筋应具有一定的强度采用较高强度的钢筋可以节省钢材，获得较好的经济效益。2、钢筋应具有良好的塑性要求钢筋在断裂前有足够的变形，能给人以破坏的预兆。因此，应保证钢筋的伸长率和冷弯性能合格。3、钢筋应具有良好的可焊性在很多情况下，钢筋的接长和钢筋之间的连接需通过焊接。钢筋焊接后不产生裂纹及过大的变形，保证焊接后的接头性能良好。4、钢筋与混凝土的粘结锚固性能好为了使钢筋的强度能够充分被利用和保证钢筋与混凝土共同工作，二者之间应有足够的粘结力。在寒冷地区，对钢筋的低温性能也有一定的要求。五、钢筋的选用原则1、钢筋混凝土结构中钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构中的非预应力钢筋宜优先采用HRB400级和HRB335级钢筋，以节省钢筋用量，改善我国建筑结构的质量。除此之外，也可以采用HPB235级和RRB400级热轧钢筋以及强度级别较低的冷拔、冷轧和冷轧扭钢筋。2、预应力钢筋宜采用预应力钢绞线、中高强钢丝，预应力钢筋宜采用预应也可以采用热处理钢筋。除此之外，还可以采用冷拉钢筋和强度级别较高的冷拔低碳钢丝和冷轧扭钢筋。公路桥涵工程中还可以选用精制螺纹钢筋第二节混凝土混凝土：是按一定比例的水泥、砂、石和水，经拌合、浇筑、振捣、养护、逐步凝固硬化形成的人造石材。混凝土构造复杂、具有各向异性、抗拉强度低（易开裂），是一种弹塑性材料。一、混凝土的强度混凝土的强度与水泥强度、水灰比、骨料品种、混凝土配合比、硬化条件和龄期等有很大关系。此外，试件的尺寸及形状、试验方法和加载时间的不同，所测得的强度也不同。混凝土的强度指标有：混凝土的强度指标有立方抗压强度fcu.k、轴心抗压强度fck、轴心抗拉强度ftkfcu.k、f1、混凝土的立方体抗压强度标准值（fcu.k）与强度等级混凝土的立方体抗压强度标准值（以边长为150mm的立方体在20±以边长为150mm的立方体在20±3?C的温度和相对湿度在90%以上的潮湿空气中养护28天，依照标准试验方90%以上的潮湿空气中养护28天，依照标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度（以N/mm法测得的具有95%保证率的抗压强度（以N/mm计）作为混凝土的强度等级，并用符号表示混凝土的强度等级一般可划分为：C15表示混凝土的强度等级一般可划分为：C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60C65C70C75C80C15—C50为普通混凝土，C50以上为高强混凝土）。2混凝土的强度等级含义及要求C代表混凝土地后的数字即为混凝土立方体抗压强度的标准值，其单位为N／mm2，例如C60表示混凝土的立方体抗压强度标准值fcu,k=60N／mm2在钢筋混凝土结构中混凝土的强度等级不得低于C15，当采用Ⅱ、Ⅲ级钢筋以及承受重复荷载作用时；混凝土强度等级不处低于C20。对于预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C30当建筑物对混凝土还有抗渗、抗冻、抗侵蚀、抗冲刷等技术要求时，混凝土强度等级需根据具体技术要求而定。2、轴心抗压强度fck由于实际结构和构件往往不是立方体，而是棱柱体，