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1、会计学1混凝土结构混凝土结构(jigu)与砌体结构与砌体结构(jigu)一一第一页，共252页。3 3 绪绪 论论第一节第一节 建筑结构的一般概念建筑结构的一般概念 1.1.建筑结构的定义建筑结构的定义 在工业与民用建筑中，由屋架、梁、板、柱、在工业与民用建筑中，由屋架、梁、板、柱、墙体和基础等构件组成的能够满足预定功能要求墙体和基础等构件组成的能够满足预定功能要求的承力体系称为建筑结构。的承力体系称为建筑结构。2.2.建筑结构的分类建筑结构的分类 （1 1）混凝土结构：以混凝土为主要材料，并根）混凝土结构：以混凝土为主要材料，并根据需要据需要(xyo)(xyo)在其中放置钢材制成的结构，在其
2、中放置钢材制成的结构，包括：包括：素混凝土结构素混凝土结构:指不配置指不配置钢材或不考虑钢筋受力的混钢材或不考虑钢筋受力的混凝土结构（图凝土结构（图a a 混凝土基础）；混凝土基础）；第1页/共252页第二页，共252页。4 4 绪绪 论论钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构:指配有指配有普通受力钢筋的混凝土结构普通受力钢筋的混凝土结构（图（图b钢筋混凝土梁）；钢筋混凝土梁）；预应力混凝土结构预应力混凝土结构:指具指具有预应力纲筋，通过张拉预应有预应力纲筋，通过张拉预应力钢筋或其他方法建立预加应力钢筋或其他方法建立预加应力的混凝土结构（图力的混凝土结构（图c预应力预应力混凝土空心混凝土空心(kngxn
3、)楼板）；楼板）；钢骨架混凝土结构钢骨架混凝土结构:指由指由型钢作为配筋的混凝土结构型钢作为配筋的混凝土结构（图（图d钢骨混凝土柱）；钢骨混凝土柱）；第2页/共252页第三页，共252页。5 5 绪绪 论论纤维纤维(xinwi)混凝土结混凝土结构构:在混凝土中掺入钢纤维在混凝土中掺入钢纤维(xinwi)、合成纤维、合成纤维(xinwi)等纤维等纤维(xinwi)材材料构成的结构。料构成的结构。钢管混凝土结构钢管混凝土结构(jigu):由钢管和混凝土组成的结构由钢管和混凝土组成的结构(jigu)（图（图e钢管混凝土柱钢管混凝土柱）；）；第3页/共252页第四页，共252页。6 6 绪绪 论论工程
4、应用较多的是钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构。工程应用较多的是钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构。（2）砌体结构）砌体结构:以砌体材料为主，并根据需要配置钢筋而构以砌体材料为主，并根据需要配置钢筋而构成的结构。成的结构。（3）钢结构）钢结构:指主要由钢材指主要由钢材(gngci)制成的结构。制成的结构。（4）木结构）木结构:指全部或大部分承力构件由木材制成的结构。指全部或大部分承力构件由木材制成的结构。第4页/共252页第五页，共252页。7 7 绪绪 论论第二节第二节 钢筋混凝土结构的特点钢筋混凝土结构的特点 1.1.混凝土和钢筋结合在一起形成钢筋混凝土的目的混凝土和钢筋结合在一起形成钢筋混凝
5、土的目的 分析比较相同分析比较相同(xin tn)(xin tn)跨度、相同跨度、相同(xin tn)(xin tn)截面尺寸和相同截面尺寸和相同(xin tn)(xin tn)材料等级的素混凝土简支材料等级的素混凝土简支梁（图梁（图a a）和钢筋混凝土简支梁（图）和钢筋混凝土简支梁（图b b）的受力和破）的受力和破坏过程，可得二者的受力特点：坏过程，可得二者的受力特点：第5页/共252页第六页，共252页。8 8 绪绪 论论1）素混凝土梁：变形很小，一裂即坏，承载力很低，开裂荷）素混凝土梁：变形很小，一裂即坏，承载力很低，开裂荷载载Fcr与破坏荷载与破坏荷载Fu基本相等，破坏无明显的预兆，属
6、于脆基本相等，破坏无明显的预兆，属于脆性破坏，混凝土抗压强度高的性能未被充分利用。性破坏，混凝土抗压强度高的性能未被充分利用。2）钢筋混凝土梁：变形较大，梁的受拉区出现裂缝，但并未）钢筋混凝土梁：变形较大，梁的受拉区出现裂缝，但并未破坏，破坏荷载破坏，破坏荷载Fu显著的高于开裂荷载显著的高于开裂荷载Fcr，混凝土抗压强度，混凝土抗压强度较高和钢筋抗拉强度高的性能均得到充分的利用，且具有较高和钢筋抗拉强度高的性能均得到充分的利用，且具有(jyu)明显的破坏预兆，属于延性破坏。明显的破坏预兆，属于延性破坏。第6页/共252页第七页，共252页。9 9 绪绪 论论 2.2.钢筋钢筋(gngjn)(g
7、ngjn)和混凝土能够结合在一起共同工作的和混凝土能够结合在一起共同工作的原因原因 钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)和混凝土的接触面上存在着良好的粘结和混凝土的接触面上存在着良好的粘结力，可力，可 以保证两者协调变形，整体工作。以保证两者协调变形，整体工作。钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)与混凝土的温度线膨胀系数基本相同，与混凝土的温度线膨胀系数基本相同，两者不会因温度变化导致粘结力破坏。两者不会因温度变化导致粘结力破坏。钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)的混凝土保护层可以防止钢筋的混凝土保护层可以防止钢筋(gngjn)(gngjn)锈蚀，保证结构的耐久性。锈蚀，保证结构的耐久性。第
8、7页/共252页第八页，共252页。1010 绪绪 论论3.3.钢筋混凝土结构的优点钢筋混凝土结构的优点 1 1）合理）合理(hl)(hl)用材。可充分发挥钢筋和混凝土材料的力学用材。可充分发挥钢筋和混凝土材料的力学 性能，结构具有较高的承载力。性能，结构具有较高的承载力。2 2）耐久性好。因混凝土的强度随时间的增加有所提高；钢）耐久性好。因混凝土的强度随时间的增加有所提高；钢筋因混凝土的保护而不锈蚀。筋因混凝土的保护而不锈蚀。3 3）耐火性好。因混凝土是不良的热导体；钢筋不致因升温）耐火性好。因混凝土是不良的热导体；钢筋不致因升温过快而丧失承载力，故较木结构和钢结构耐火性好。过快而丧失承载力
9、，故较木结构和钢结构耐火性好。4 4）整体性好。现浇钢筋混凝土结构的整体性好，有利于抗）整体性好。现浇钢筋混凝土结构的整体性好，有利于抗震、抗爆、防辐射。震、抗爆、防辐射。5 5）可模性好。可根据使用需要，将混凝土浇筑成各种形状）可模性好。可根据使用需要，将混凝土浇筑成各种形状和尺寸的结构。和尺寸的结构。6 6）便于就地取材。混凝土所用原材料一般为地方材料。）便于就地取材。混凝土所用原材料一般为地方材料。第8页/共252页第九页，共252页。1111 绪绪 论论4.4.钢筋混凝土缺点与发展方向钢筋混凝土缺点与发展方向 1 1）自重大，不适用于建造高层、大跨度结构。目前）自重大，不适用于建造高层
10、、大跨度结构。目前(mqin)(mqin)正在大力研究与发展轻质高强、高正在大力研究与发展轻质高强、高性能混凝土。性能混凝土。2 2）普通钢筋混凝土结构抗裂性差，影响结构的耐久）普通钢筋混凝土结构抗裂性差，影响结构的耐久性，不适用于对防渗、防漏要求较高的结构。采用性，不适用于对防渗、防漏要求较高的结构。采用预应力混凝土结构是解决混凝土开裂的有效途径。预应力混凝土结构是解决混凝土开裂的有效途径。3 3）现浇钢筋混凝土施工复杂，工序多，工期长，受）现浇钢筋混凝土施工复杂，工序多，工期长，受季节、气候影响大。采用早强混凝土、泵送混凝土、季节、气候影响大。采用早强混凝土、泵送混凝土、免振自密实混凝土和
11、多种先进的施工技术，可极大免振自密实混凝土和多种先进的施工技术，可极大的提高施工效率。的提高施工效率。第9页/共252页第十页，共252页。1212 绪绪 论论第三节第三节 混凝土结构的发展及应用简况混凝土结构的发展及应用简况 混凝土结构的实际混凝土结构的实际(shj)(shj)应用和发展历史大体可应用和发展历史大体可分为如下三个阶段：分为如下三个阶段：第一阶段第一阶段:19:19世纪世纪5050年代到年代到2020世纪世纪2020年代，其主年代，其主要特征为：要特征为：钢筋和混凝土的材料强度比较低。钢筋和混凝土的材料强度比较低。仅用于建造中小型楼板、梁、柱、拱和基础等构仅用于建造中小型楼板、
12、梁、柱、拱和基础等构件。件。设计计算采用以弹性理论为基础的容许应力法。设计计算采用以弹性理论为基础的容许应力法。第10页/共252页第十一页，共252页。1313 绪绪 论论第二阶段第二阶段:20世纪世纪20年代至年代至20世纪世纪50年代，其主要特年代，其主要特征征(tzhng)为：为：钢筋和混凝土的材料强度不断提高，且在钢筋和混凝土的材料强度不断提高，且在1928年出现年出现了预应力混凝土。了预应力混凝土。用于建造大跨度结构、高层建筑以及对抗震、防裂等用于建造大跨度结构、高层建筑以及对抗震、防裂等有较高要求的结构。有较高要求的结构。设计计算方法采用考虑混凝土塑性的破坏阶段法。同设计计算方法
13、采用考虑混凝土塑性的破坏阶段法。同时，提出了更为科学合理的极限状态设计法。时，提出了更为科学合理的极限状态设计法。第11页/共252页第十二页，共252页。1414 绪绪 论论第三阶段第三阶段:20世纪世纪50年代至现在，其主要特征为：年代至现在，其主要特征为：出现了轻质、高强、高性能的混凝土和高强、高延性、出现了轻质、高强、高性能的混凝土和高强、高延性、低松弛的钢筋与钢丝等新型结构低松弛的钢筋与钢丝等新型结构(jigu)材料。材料。用于建造大量的超高层建筑、大跨度桥梁、高耸结构用于建造大量的超高层建筑、大跨度桥梁、高耸结构(jigu)（图（图a、b、c、d）结构结构(jigu)设计采用以概率
14、理论为基础的极限状态设设计采用以概率理论为基础的极限状态设计法。计法。目前，混凝土结构目前，混凝土结构(jigu)的发展及应用进入了现代混的发展及应用进入了现代混凝土结构凝土结构(jigu)的新时期的新时期。第12页/共252页第十三页，共252页。1515 绪绪 论论（a a）上海金茂大厦）上海金茂大厦（b b）马来西亚吉隆坡双塔大厦）马来西亚吉隆坡双塔大厦第13页/共252页第十四页，共252页。1616 绪绪 论论（c c）上海扬浦大桥）上海扬浦大桥（d d）上海电视塔上海电视塔第14页/共252页第十五页，共252页。1717 绪绪 论论第四节第四节 课程内容及教学中注意的问题课程内容
15、及教学中注意的问题1.1.学习学习(xux)(xux)本课程的目的本课程的目的 掌握混凝土结构和砌体结构的基本概念、基掌握混凝土结构和砌体结构的基本概念、基本理论和设计计算方法以及有关构造要求，具备本理论和设计计算方法以及有关构造要求，具备结构构件设计计算、验算和处理工程结构问题以结构构件设计计算、验算和处理工程结构问题以及质量验收的能力。及质量验收的能力。第15页/共252页第十六页，共252页。1818 绪绪 论论2.2.本课程本课程(kchng)(kchng)的学习内容的学习内容（1 1）混凝土结构和砌体结构的基本知识、基本理论及）混凝土结构和砌体结构的基本知识、基本理论及构件的承载力计
16、算。构件的承载力计算。包括材料性能、设计计算原则、基本构件（受包括材料性能、设计计算原则、基本构件（受弯构件、受剪构件、受扭构件、受压构件和受拉构件）弯构件、受剪构件、受扭构件、受压构件和受拉构件）的受力性能与承载力计算方法及构造要求。的受力性能与承载力计算方法及构造要求。（2 2）结构设计）结构设计 包括梁板结构、单层厂房排架结构、多层结构包括梁板结构、单层厂房排架结构、多层结构房屋及砌体结构的结构布置、荷载计算、受力体系、房屋及砌体结构的结构布置、荷载计算、受力体系、内力分析与组合以及配筋构造等，是基本理论在实际内力分析与组合以及配筋构造等，是基本理论在实际工程中的应用与延伸。工程中的应用
17、与延伸。第16页/共252页第十七页，共252页。1919 绪绪 论论 3.3.学习本课程注意的问题学习本课程注意的问题 1 1）材料力学的理论分析方法，同样适用于本课程。）材料力学的理论分析方法，同样适用于本课程。2 2）注意试验研究结果，重视）注意试验研究结果，重视(zhngsh)(zhngsh)受力性能分析，掌受力性能分析，掌握计算公式的适用范围和限制条件，能正确的应用公握计算公式的适用范围和限制条件，能正确的应用公式解决实际工程问题。式解决实际工程问题。3 3）加强实训环节教学，培养工程素质和职业能力。）加强实训环节教学，培养工程素质和职业能力。4 4）重视）重视(zhngsh)(zh
18、ngsh)工程构造措施。工程构造措施。5 5）深入工程现场，增加感性认识，积累工程经验，加深对）深入工程现场，增加感性认识，积累工程经验，加深对基本知识的理解。基本知识的理解。6 6）注意熟悉规范，能正确的应用规范。）注意熟悉规范，能正确的应用规范。第17页/共252页第十八页，共252页。4747第一章第一章 钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)和混凝土材料的力学性能和混凝土材料的力学性能 8）光圆钢筋的粘结强度）光圆钢筋的粘结强度(qingd)较低，除直径较低，除直径12mm以下的受压钢筋外，其余光圆钢筋末端均应设置如以下的受压钢筋外，其余光圆钢筋末端均应设置如图所示的机械或人工弯钩。图所
19、示的机械或人工弯钩。第18页/共252页第十九页，共252页。1 1第一章第一章 钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)和混凝土材料的力学性和混凝土材料的力学性能能第一章第一章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 1.1.掌握土建工程掌握土建工程(gngchng)(gngchng)中常用钢筋的中常用钢筋的品种、强度等级和表示符号。品种、强度等级和表示符号。2.2.掌握钢筋的强度性能和变形特点及设计掌握钢筋的强度性能和变形特点及设计强度取值。强度取值。3.3.了解冷加工钢筋的性能和工程了解冷加工钢筋的性能和工程(gngchng)(gngchng)结构对钢筋性能的要求。结构对钢筋性
20、能的要求。4.4.了解混凝土的强度等级及其他强度指标了解混凝土的强度等级及其他强度指标的确定方法。理解混凝土在荷载作用和温湿的确定方法。理解混凝土在荷载作用和温湿度变化时的变形特点以及对工程度变化时的变形特点以及对工程(gngchng)(gngchng)结构的影响。结构的影响。5.5.了解钢筋与混凝土之间的粘结性能，理了解钢筋与混凝土之间的粘结性能，理解保证黏结的工程解保证黏结的工程(gngchng)(gngchng)构造措施。构造措施。第19页/共252页第二十页，共252页。2 2第一章第一章 钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)和混凝土材料的力学性和混凝土材料的力学性能能第一节 钢 筋第
21、二节 混凝土第三节 钢筋(gngjn)与混凝土的粘结第20页/共252页第二十一页，共252页。3 3第一章第一章 钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)和混凝土材料的力学性和混凝土材料的力学性能能一、钢筋的品种、等级与形式一、钢筋的品种、等级与形式1、钢筋的品种及等级、钢筋的品种及等级（1）按化学成分不同分类）按化学成分不同分类1）碳素结构钢）碳素结构钢低碳钢（含碳量小于低碳钢（含碳量小于0.25%）；）；中碳钢（含碳量中碳钢（含碳量0.25%0.6%）；）；高碳钢（含碳量高碳钢（含碳量0.6%1.4%）。）。特点：随着含碳量增加，强度提高，塑性降低。特点：随着含碳量增加，强度提高，塑性降低。
22、2）普通低合金钢）普通低合金钢在碳素钢化学元素的基础在碳素钢化学元素的基础(jch)上，再加入少量上，再加入少量的的合金元素，如锰（合金元素，如锰（Mn）、硅（）、硅（Si）、钒（）、钒（V）、钛）、钛（Ti）等组成。等组成。目的：提高钢筋的强度，保证其塑性和可焊性。目的：提高钢筋的强度，保证其塑性和可焊性。第一节第一节 钢钢 筋筋第21页/共252页第二十二页，共252页。4 4第一章第一章 钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)和混凝土材料的力和混凝土材料的力学性能学性能(2)(2)按生产加工工艺不同按生产加工工艺不同(b tn)(b tn)分类分类 1)1)热轧钢筋热轧钢筋 加工工艺：由低
23、碳钢、普通低合金钢在高温下直接加工工艺：由低碳钢、普通低合金钢在高温下直接 轧制而成。轧制而成。2)2)热处理钢筋热处理钢筋加工加工(ji gng)(ji gng)工艺：由普通低合金钢工艺：由普通低合金钢40Si2Mn40Si2Mn、48Si2Mn48Si2Mn、45Si2Cr 45Si2Cr经淬火和回火处理后经淬火和回火处理后制成。制成。力学性能；强度高（强度标准值力学性能；强度高（强度标准值1470MPa1470MPa）,塑性较好。塑性较好。强度等级及符号：强度等级及符号：HPB235 、HRB335 、HRB400 和RRB400R。工程应用：钢筋混凝土结构或预应力混凝土结构中工程应用：
24、钢筋混凝土结构或预应力混凝土结构中的非预应力钢筋。的非预应力钢筋。第22页/共252页第二十三页，共252页。5 5第一章第一章 钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)和混凝土材料的力学性和混凝土材料的力学性能能表示符号：表示符号：HT；工程应用：预应力混凝土结构。工程应用：预应力混凝土结构。3）钢丝）钢丝钢丝品种：光面钢丝、螺旋肋钢丝和三面刻痕的钢丝品种：光面钢丝、螺旋肋钢丝和三面刻痕的消除应力钢丝。消除应力钢丝。力学性能：强度高（强度标准值力学性能：强度高（强度标准值1570MPa1770MPa）。）。表示符号：相应表示符号：相应(xingyng)符号分别为符号分别为P、H、I。工程应用：预
25、应力混凝土结构。工程应用：预应力混凝土结构。4）钢绞线）钢绞线加工工艺：由光面钢丝绞织而成。加工工艺：由光面钢丝绞织而成。力学性能力学性能:强度高强度高（强度标准值（强度标准值1570MPa-1860MPa）。）。第23页/共252页第二十四页，共252页。6 6第一章第一章 钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)和混凝土材料的力和混凝土材料的力学性能学性能表示符号表示符号(fho)：s。工程应用：预应力混凝土结构。工程应用：预应力混凝土结构。2.2.钢筋的形式钢筋的形式 外形分类：光圆钢筋（图外形分类：光圆钢筋（图a a）和变形钢筋（图）和变形钢筋（图 ）。）。变形钢筋：包括月牙肋钢筋、等高肋
26、钢筋等，其特点变形钢筋：包括月牙肋钢筋、等高肋钢筋等，其特点(tdin)(tdin)是与混凝土黏结性好。工程中常用月牙肋钢是与混凝土黏结性好。工程中常用月牙肋钢筋。筋。第24页/共252页第二十五页，共252页。7 7第一章第一章 钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)和混凝土材料的力学性和混凝土材料的力学性能能二二、钢筋、钢筋(gngjn)的强度和变形的强度和变形 按钢筋受拉的应力应变关系不同分按钢筋受拉的应力应变关系不同分:有明显屈服点钢筋，例如热轧有明显屈服点钢筋，例如热轧(r zh)钢筋。钢筋。无明显屈服点钢筋，例如钢丝和热处理钢筋。无明显屈服点钢筋，例如钢丝和热处理钢筋。1、有明显屈服
27、点钢筋、有明显屈服点钢筋（1）受拉应力应变曲线）受拉应力应变曲线 a点对应的应力称为点对应的应力称为比例极比例极限限，a点之前的应力与应变点之前的应力与应变关系为关系为ES,钢筋处于弹钢筋处于弹性阶段。性阶段。第25页/共252页第二十六页，共252页。8 8第一章第一章 钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)和混凝土材料的力学性能和混凝土材料的力学性能b点对应的应力称为屈服强度点对应的应力称为屈服强度fy，b点到点到c点的水平段称为点的水平段称为流幅或屈服阶段，此时钢筋的应力保持不变，应变急剧增加。流幅或屈服阶段，此时钢筋的应力保持不变，应变急剧增加。d点的应力称为极限强度点的应力称为极限强度
28、fu，cd段称为强化阶段；段称为强化阶段；d点后，点后，试件产生颈缩现象，断面减小，变形迅速增大试件产生颈缩现象，断面减小，变形迅速增大(znd)，应，应力明显降低，直至力明显降低，直至e点试件断裂。点试件断裂。（2）钢筋强度设计取值的依据）钢筋强度设计取值的依据有明显屈服点钢筋的应力达到屈服强度后，将在有明显屈服点钢筋的应力达到屈服强度后，将在荷载荷载基本不变的情况下产生较大基本不变的情况下产生较大(jiod)的塑性变形，引起的塑性变形，引起钢筋混凝土构件产生很大的变形与不可闭合的裂缝。因钢筋混凝土构件产生很大的变形与不可闭合的裂缝。因此，对有明显屈服点的钢筋，在构件设计中以屈服强度此，对有
29、明显屈服点的钢筋，在构件设计中以屈服强度作为钢筋强度设计取值的依据。作为钢筋强度设计取值的依据。第26页/共252页第二十七页，共252页。9 9第一章第一章 钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)和混凝土材料的力学性和混凝土材料的力学性能能（3）钢筋塑性性能）钢筋塑性性能(xngnng)伸长率和冷弯性能伸长率和冷弯性能(xngnng)是反映钢筋塑性性能是反映钢筋塑性性能(xngnng)的基本指标。的基本指标。1）伸长率是钢筋试件拉断后标距间的伸长值与拉伸前）伸长率是钢筋试件拉断后标距间的伸长值与拉伸前相应标距间长度的比值。钢筋的伸长率越大，则塑性性能相应标距间长度的比值。钢筋的伸长率越大，则塑
30、性性能(xngnng)越好，破坏前的预兆越明显，属于延性破坏越好，破坏前的预兆越明显，属于延性破坏 2）冷弯是将钢筋围绕规定直径）冷弯是将钢筋围绕规定直径D的钢辊弯曲达到规定的的钢辊弯曲达到规定的角度角度后，钢筋无裂纹或断裂现象。钢筋绕过的钢辊直径后，钢筋无裂纹或断裂现象。钢筋绕过的钢辊直径D越小，弯曲角度越小，弯曲角度越大，表明其塑性性能越大，表明其塑性性能(xngnng)越好。越好。第27页/共252页第二十八页，共252页。1010第一章第一章 钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)和混凝土材料的力学性能和混凝土材料的力学性能（4 4）钢筋质量检验的主要力学技术指标）钢筋质量检验的主要力学
31、技术指标(zhbio)(zhbio)屈服强度、极限强度、伸长率和冷弯性能是屈服强度、极限强度、伸长率和冷弯性能是对钢筋进行质量检验的主要指标对钢筋进行质量检验的主要指标(zhbio)(zhbio)。说明：钢筋受压的压应力与压应变的变化曲说明：钢筋受压的压应力与压应变的变化曲线在屈服阶段之前与钢筋受拉基本相同。线在屈服阶段之前与钢筋受拉基本相同。2 2、无明显、无明显(mngxin)(mngxin)屈服点钢筋屈服点钢筋（1）受拉应力）受拉应力应变曲线应变曲线 由图可见，钢筋无屈服阶段，由图可见，钢筋无屈服阶段，强度较高，最大拉应力强度较高，最大拉应力 b称为极称为极限抗拉强度，伸长率很小，塑性变
32、限抗拉强度，伸长率很小，塑性变形能力较差。形能力较差。第28页/共252页第二十九页，共252页。1111第一章第一章 钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)和混凝土材料的力学性能和混凝土材料的力学性能（2）钢筋强度设计取值的依据）钢筋强度设计取值的依据一般取相应于残余应变为一般取相应于残余应变为0.2%时的应力时的应力0.2作为作为钢筋强度设计取值的依据，称为条件屈服强度。规钢筋强度设计取值的依据，称为条件屈服强度。规范对预应力钢丝、钢绞线和热处理钢筋，取条件屈范对预应力钢丝、钢绞线和热处理钢筋，取条件屈服强度为服强度为0.85b。（3）钢筋质量检验的主要力学技术指标）钢筋质量检验的主要力学技
33、术指标极限抗拉强度、伸长率和冷弯性能作为质量检验极限抗拉强度、伸长率和冷弯性能作为质量检验的指标。的指标。3、钢筋的弹性模量、钢筋的弹性模量钢筋的强度相差钢筋的强度相差(xinch)较大，但其弹性模量较大，但其弹性模量较为接近。用于工程设计的钢筋弹性模量较为接近。用于工程设计的钢筋弹性模量Es见表见表1-1。第29页/共252页第三十页，共252页。1212第一章第一章 钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)和混凝土材料的力和混凝土材料的力学性能学性能三、钢筋的冷加工三、钢筋的冷加工1、冷加工钢筋概念、冷加工钢筋概念为提高钢筋的强度，节约钢材，在常温下通过拉伸等方为提高钢筋的强度，节约钢材，在常
34、温下通过拉伸等方法对热轧钢筋进行机械加工制成的钢筋。法对热轧钢筋进行机械加工制成的钢筋。2、冷加工钢筋品种及性能、冷加工钢筋品种及性能（1）冷拉钢筋）冷拉钢筋加工工艺：将热轧钢筋拉伸超过其屈服阶段进入强加工工艺：将热轧钢筋拉伸超过其屈服阶段进入强化阶段的某一应力，然后卸荷至零所得化阶段的某一应力，然后卸荷至零所得到的钢筋。到的钢筋。力学性能：抗拉强度有一定的提高，抗压强度力学性能：抗拉强度有一定的提高，抗压强度(knyqind)维持维持不变，伸长率减少，塑性降低。不变，伸长率减少，塑性降低。第30页/共252页第三十一页，共252页。1313第一章第一章 钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)和
35、混凝土材料的力学性和混凝土材料的力学性能能（2）冷拔钢丝）冷拔钢丝加工工艺：将热轧钢筋用强力拔过比其直径小的硬质合金加工工艺：将热轧钢筋用强力拔过比其直径小的硬质合金拔丝模而成的。拔丝模而成的。力学性能：多次冷拔后，抗拉强度和抗压强度都有大幅度的力学性能：多次冷拔后，抗拉强度和抗压强度都有大幅度的提高提高(tgo)，伸长率显著的减小。，伸长率显著的减小。（3）冷轧钢筋）冷轧钢筋加工工艺：指以热轧圆盘条为母材，经冷拉或冷拔减径后，加工工艺：指以热轧圆盘条为母材，经冷拉或冷拔减径后，在其表面轧制具有两面或三面月牙纹横在其表面轧制具有两面或三面月牙纹横肋的冷轧带肋钢筋。肋的冷轧带肋钢筋。力学性能：与
36、冷拔钢丝的强度基本接近，但塑性较好。力学性能：与冷拔钢丝的强度基本接近，但塑性较好。第31页/共252页第三十二页，共252页。1414第一章第一章 钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)和混凝土材料的力学性能和混凝土材料的力学性能（4）冷轧扭钢筋）冷轧扭钢筋加工工艺：将低碳钢热轧圆盘条经专用钢筋冷轧加工工艺：将低碳钢热轧圆盘条经专用钢筋冷轧扭机调直、冷轧并冷扭一次成型，具扭机调直、冷轧并冷扭一次成型，具有规定有规定(gudng)截面形状和节距的连续螺旋截面形状和节距的连续螺旋状状钢筋。钢筋。力学性能：抗拉强度比轧制前母材的强度有很大力学性能：抗拉强度比轧制前母材的强度有很大的提高，但伸长率也减
37、少较多。的提高，但伸长率也减少较多。近年来已生产出多种新品种钢筋，例如，环氧近年来已生产出多种新品种钢筋，例如，环氧树脂涂层钢筋。树脂涂层钢筋。第32页/共252页第三十三页，共252页。1515第一章第一章 钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)和混凝土材料的力学性能和混凝土材料的力学性能四、结构对钢筋性能的要求四、结构对钢筋性能的要求(yoqi)（1）选用强度较高的钢筋）选用强度较高的钢筋目的：目的：减少构件的配筋量，节约钢材。减少构件的配筋量，节约钢材。避免配筋密集给设计、施工造成困难。避免配筋密集给设计、施工造成困难。减少钢筋的运输、加工、现场绑扎等工作量。减少钢筋的运输、加工、现场绑扎
38、等工作量。要求要求(yoqi)：优先选用：优先选用HRB400级和级和HRB335级，也可采用级，也可采用HPB235级和级和RRB400级钢筋。级钢筋。（2）有足够大的塑性变形能力）有足够大的塑性变形能力目的：目的：便于钢筋施工制作。便于钢筋施工制作。有利于提高结构构件的延性，增强结构的抗震有利于提高结构构件的延性，增强结构的抗震性能。性能。第33页/共252页第三十四页，共252页。1616第一章第一章 钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)和混凝土材料的力和混凝土材料的力学性能学性能（3）与混凝土的粘结好）与混凝土的粘结好目的：保证钢筋和混凝土有效地共同工作。目的：保证钢筋和混凝土有效地共
39、同工作。要求：对强度较高的钢筋，一般均在其表面轧制要求：对强度较高的钢筋，一般均在其表面轧制(zhzh)月牙月牙纹横肋、螺旋肋或者刻痕等，以提高粘结强度。纹横肋、螺旋肋或者刻痕等，以提高粘结强度。（4）良好的可焊性能）良好的可焊性能目的：保证钢筋焊接后的质量。目的：保证钢筋焊接后的质量。钢筋的可焊性：钢筋的可焊性：HRB400、HRB335级主导钢筋均具级主导钢筋均具有较好的焊接性能，有较好的焊接性能，RRB400级钢筋级钢筋焊接受热回火后强度可能降低。焊接受热回火后强度可能降低。注意：在严寒地区尚应考虑对钢筋低温性能方面注意：在严寒地区尚应考虑对钢筋低温性能方面的要求。的要求。第34页/共2
40、52页第三十五页，共252页。1717第一章第一章 钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)和混凝土材料的力学性能和混凝土材料的力学性能第二节第二节 混凝土混凝土 一、混凝土的强度一、混凝土的强度1.1.立方体抗压强度立方体抗压强度 规范根据立方体抗压强度标准值确规范根据立方体抗压强度标准值确定混凝土强度等级。定混凝土强度等级。立方体抗压强度标准值是指按照标准立方体抗压强度标准值是指按照标准方法制作养护（方法制作养护（202202、相对湿度为、相对湿度为95%95%以上）的边长为以上）的边长为150mm150mm的立方体试件，的立方体试件，在在28d28d龄期用标准试验方法测得的具有龄期用标准试验
41、方法测得的具有(jyu)95%(jyu)95%保证率的抗压强度，以保证率的抗压强度，以fcu,kfcu,k表示，表示，单位单位N/mm2(N/mm2(也可记作也可记作MPa)MPa)。第35页/共252页第三十六页，共252页。1818第一章第一章 钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)和混凝土材料的力和混凝土材料的力学性能学性能混凝土强度等级混凝土强度等级(dngj)用符号用符号C和混凝土立方体和混凝土立方体抗压强度标准值表示。例如抗压强度标准值表示。例如C20，即表示，即表示fcu,k=20MPa。规范根据立方体抗压强度标准值，按级差规范根据立方体抗压强度标准值，按级差5MPa，将混凝土从，
42、将混凝土从C15到到C80共划分为共划分为14个强度等级个强度等级(dngj)。C60级以上的混凝土为高强度混凝土。级以上的混凝土为高强度混凝土。对边长对边长100mm的非标准立方体试件须将其抗压强的非标准立方体试件须将其抗压强度实测平均值乘以系数度实测平均值乘以系数=0.95换算为标准立方体试件换算为标准立方体试件的强度；边长为的强度；边长为200mm的立方体试件，取的立方体试件，取=1.05。第36页/共252页第三十七页，共252页。1919第一章第一章 钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)和混凝土材料的力学性能和混凝土材料的力学性能2.2.轴心抗压强度轴心抗压强度 采用棱柱体试件（采用
43、棱柱体试件（100100300mm100100300mm或或150150450mm150150450mm），按照测定立方体抗压强度的条），按照测定立方体抗压强度的条件和方法件和方法(fngf)(fngf)测得的抗压强度，称为棱柱体抗压测得的抗压强度，称为棱柱体抗压强度或轴心抗压强度。强度或轴心抗压强度。棱柱体抗压强度能较好地反映实际工程中混棱柱体抗压强度能较好地反映实际工程中混凝土的实际受压强度。凝土的实际受压强度。棱柱体抗压强度因受摩擦力的横向约束影响棱柱体抗压强度因受摩擦力的横向约束影响较小，故较立方体强度小。较小，故较立方体强度小。第37页/共252页第三十八页，共252页。2020第一
44、章第一章 钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)和混凝土材料的力和混凝土材料的力学性能学性能3.3.轴心轴心(zhu xn)(zhu xn)抗拉强度抗拉强度 轴心抗拉强度是确定混凝土构件的抗裂度和变形等轴心抗拉强度是确定混凝土构件的抗裂度和变形等的重要的重要(zhngyo)力学性能指标。力学性能指标。（1）轴心拉伸试验法）轴心拉伸试验法 （2）劈拉试验法）劈拉试验法混凝土轴心抗拉强度较立方体抗压强度小的多。因混凝土轴心抗拉强度较立方体抗压强度小的多。因此，混凝土主要用于承受压力。此，混凝土主要用于承受压力。第38页/共252页第三十九页，共252页。2121第一章第一章 钢筋钢筋(gngjn)(
45、gngjn)和混凝土材料的力学性能和混凝土材料的力学性能4.4.混凝土强度等级的选择混凝土强度等级的选择 规范规范(gufn)(gufn)对混凝土强度等级规定的最低限对混凝土强度等级规定的最低限值要求见表值要求见表1-21-2所列。所列。注意表中规范注意表中规范(gufn)(gufn)用语用语“不应不应”、“不宜不宜”、“不得不得”。用于基础垫层的混凝土强度等级可采用用于基础垫层的混凝土强度等级可采用C10C10。二、混凝土的变形二、混凝土的变形(bin xng)混凝土的变形分混凝土的变形分受力变形：由荷载作用产生。受力变形：由荷载作用产生。体积变形：温湿度变化引起。体积变形：温湿度变化引起。
46、1.1.混凝土在一次短期荷载下的变形混凝土在一次短期荷载下的变形 棱柱体试件在一次短期压力荷载作用下的应力应棱柱体试件在一次短期压力荷载作用下的应力应变曲线。变曲线。第39页/共252页第四十页，共252页。2222第一章第一章 钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)和混凝土材料的力和混凝土材料的力学性能学性能(1)(1)上升段上升段OCOC 1 1）压应力）压应力0.3fc 0.3fc 的的OAOA段，应力与应变关系基段，应力与应变关系基本本(jbn)(jbn)为直线，混凝土为直线，混凝土表现为弹性性质；混凝土中表现为弹性性质；混凝土中的骨料和水泥结晶体的弹性的骨料和水泥结晶体的弹性变形起决定
47、因素。变形起决定因素。2）压应力）压应力接近接近0.8fc，即，即B点时，应变增加更快；混凝土点时，应变增加更快；混凝土表现出明显的塑性性质。主要是混凝土内部微裂缝的扩展表现出明显的塑性性质。主要是混凝土内部微裂缝的扩展(kuzhn)延伸和水泥凝胶体的粘性流动所致。延伸和水泥凝胶体的粘性流动所致。第40页/共252页第四十一页，共252页。2323第一章第一章 钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)和混凝土材料的力学性和混凝土材料的力学性能能3）压应力）压应力(yngl)达到最大值达到最大值fc，即，即C点时点时，混凝土，混凝土内部微裂缝不断产生，并相互贯通，试件表面出现明显的纵内部微裂缝不断产
48、生，并相互贯通，试件表面出现明显的纵向裂缝而开始破坏。相应于最大压应力向裂缝而开始破坏。相应于最大压应力(yngl)值值fc的应变的应变0一般为一般为0.002。(2)下降段下降段CE1）应变过）应变过C点后，随着缓慢的卸荷，应力点后，随着缓慢的卸荷，应力(yngl)逐渐减逐渐减小而应变却持续增加，在小而应变却持续增加，在D点出现反弯点，相应的应变称为点出现反弯点，相应的应变称为混凝土的极限压应变混凝土的极限压应变cu。cu值越大，表示混凝土的塑性值越大，表示混凝土的塑性变形能力越大，构件的延性越好，抗震能力较强。变形能力越大，构件的延性越好，抗震能力较强。cu值一值一般可取般可取0.0033
49、。2）反弯点）反弯点D之后，因试件压碎后各块体间存在咬合力或之后，因试件压碎后各块体间存在咬合力或摩擦力，故曲线仍能继续延伸。摩擦力，故曲线仍能继续延伸。第41页/共252页第四十二页，共252页。2424第一章第一章 钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)和混凝土材料的力和混凝土材料的力学性能学性能（3 3）影响受压应力）影响受压应力(yngl)(yngl)与应变曲与应变曲线的因素线的因素 1 1）混凝土的强）混凝土的强度越高，曲线越陡，度越高，曲线越陡，cucu越小。越小。2）受侧向约束的）受侧向约束的混凝土，随着约束作混凝土，随着约束作用的增大用的增大(zn d)，混凝土的强度有较大混凝土
50、的强度有较大的提高，的提高，cu亦增大亦增大(zn d)。第42页/共252页第四十三页，共252页。第一章第一章 钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)和混凝土材料的力学性能和混凝土材料的力学性能2.2.混凝土在重复荷载作用下的变形混凝土在重复荷载作用下的变形 混凝土棱柱体试件在多次重复荷载作用下的混凝土棱柱体试件在多次重复荷载作用下的应力应力-应变关系曲线应变关系曲线(qxin)(qxin)与加荷时的应力大小有与加荷时的应力大小有关。关。当应力不超过某一限值时，经过多次重复加荷后，当应力不超过某一限值时，经过多次重复加荷后，试件如同弹性体一样工作而不破坏，则此限值称为试件如同弹性体一样工作而