混凝土结构设计原理教学课件作者关萍第2章课件.pptVIP

第2章 混凝土结构材料的 物理和力学性能 学习要点 熟悉建筑工程中所用钢筋的品种、级别及其性能； 掌握混凝土在各种受力状态下的强度与变形性能； 掌握钢筋和混凝土的选用原则； 掌握混凝土结构对钢筋性能的要求及选用原则； 理解钢筋与混凝土共同工作的原理； 熟悉保证钢筋与混凝土之间协同工作的构造措施； 熟悉钢筋的锚固与连接构造。 背景 混凝土结构 由钢筋和混凝土这两种物理、力学性能均不同的材料组成，它们共同承受和传递结构的荷载。要研究混凝土结构的受力性能，就必须了解钢筋和混凝土这两种材料的物理和力学性能、共同工作的原理及这两种材料在工程中的选用原则。 2.1 钢 筋 2.1.1 钢筋的品种和级别 普通钢筋 用于混凝土结构构件中的各种非预应力筋的总称。 热轧光圆钢筋（hot rolled plain bars） 带肋钢筋?（ribbed bars） 普通热轧钢筋（?hot rolled bars） 细晶粒热轧钢筋（hot rolled bars of fine grains） 钢筋混凝土用余热处理钢筋（quenching and delf-tempering ribbed steel bars for the reinforcement of concrete ） 《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）修订淘汰低强钢筋，建议各种牌号钢筋的用途： 增加强度为500MPa级的热轧带肋钢筋；推广400MPa、500MPa级高强热轧带肋钢筋作为纵向的主导钢筋；限制并准备逐渐淘汰335MPa级热轧带肋钢筋的应用；用300MPa级光圆钢筋取代235MPa级光圆钢筋。 列入采用控温轧制工艺生产的HRBF系列细晶粒带肋钢筋，推广具有较好的延性、可焊性、机械连接性能及施工适应性的HRB系列普通热轧带肋钢筋。 RRB系列余热处理钢筋由轧制钢筋经高温淬水，余热处理后提高强度。其延性、可焊性、机械连接性能及施工适应性降低，一般可用于对变形性能及加工性能要求不高的构件中，如基础、大体积混凝土、楼板、墙体以及次要的中小结构构件等。 箍筋用于抗剪、抗扭及抗冲切设计时，其抗拉强度设计值受到限制，不宜采用强度高于400MPa级的钢筋。当用于约束混凝土的间接配筋（如连续螺旋配箍或封闭焊接箍）时，其高强度可以充分发挥，采用500MPa级钢筋具有一定的经济效益。 《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）修订增加了预应力筋的品种： 增补高强、大直径的钢绞线； 列入大直径预应力螺纹钢筋（精轧螺纹钢筋）； 列入中强度预应力钢筋以补充中等强度预应力筋的空缺，用于中、小跨度的预应力构件； 淘汰锚固性能很差的刻痕钢丝。 2.1.2 钢筋的强度与变形性能 2.1.2 钢筋的强度与变形性能 2. 钢筋的变形性能 2.1.3 钢筋的冷加工性能 2.1.4 钢筋的疲劳性能 2.1.5 混凝土结构对钢筋性能的要求 2.1.6 钢筋的选用原则 在普通钢筋混凝土结构构件中，受力钢筋的强度不宜太高； 在预应力混凝土结构构件中，预应力钢筋的强度则不宜太低。 2.2 混凝土 试验表明，混凝土强度的概率密度服从正态布，95%保证率的混凝土强度等级可按下式确定： 表2-3 混凝土的变异系数 注：表中数值为现场拌制混凝土的变异系数，括号中为商品混凝土的变异系数。 （2）轴心抗压强度 2. 复合应力状态下混凝土强度 （2）三向受压强度 2.1.2 混凝土的变形性能 （2）混凝土的变形模量 （3）荷载长期作用下混凝土的变形性能——徐变 （4）重复荷载作用下混凝土的变形性能 2. 混凝土的体积变形 （2）混凝土的温度变形 2.2.3 混凝土的选用原则 2.2.4 高性能混凝土简介 2.3钢筋与混凝土的粘结 2.3.2 影响粘结性能的因素 2.3.3 钢筋的锚固 2.3.4 钢筋的连接 受力变形：混凝土在一次短期加载、荷载长期作用和多次重复荷载作用下会产生变形 体积变形：混凝土由于硬化过程中的收缩以及温度和湿度变化也会产生变形 1. 混凝土的受力变形 （1）一次短期加载下混凝土的变形性能 一次短期加载是指荷载从零开始单调增加至试件破坏，也称单调加载。我国采用棱柱体试件测定一次短期加载下混凝土受压应力-应变曲线 图2-13 混凝土棱柱体受压应力-应变曲线 图2-14 不同强度混凝土的应力-应变曲线 原点切线模量（又称弹性模量） 割线模量 切线模量 规范规定混凝土弹性模量以其强度等级值按下列公式计算 弹性模量与剪切模量 之间的关系式为 式中，混凝土泊松比 可按0.2采用，因此混凝土的剪切变形模量