材料力学性能及结构设计原理课件.ppt

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1、一、钢筋和砼材料的力学性能钢筋混凝土两者间的粘结强度变形（一）钢筋的力学性能1.钢筋的分类碳素钢钢筋合金钢钢筋（1）按化学元素钢筋主要成分为铁元素，还含有少量的碳、硅、锰、硫、磷等元素，力学性能主要与碳的含量有关：钢筋含碳量越高，则钢筋的强度越高，质地硬，但塑性变差。钢筋钢丝钢绞线热轧钢筋冷轧钢筋（冷轧带肋、冷轧扭钢筋）冷拉钢筋冷拔钢筋消除应力钢丝热处理钢筋（2）按加工方式分钢筋按外形分类光面钢筋变形钢筋（3）按外形分1）普通钢筋2)预应力钢筋用于钢筋混凝土结构的热轧钢筋分为HPB235、HRB335、HRB400和RRB400四个级别。（4）按用途分常用热轧钢筋HP

2、B235级钢筋：光圆钢筋，公称直径范围为8～20mm。实际工程中只用作板、基础和荷载不大的梁、柱的受力主筋、箍筋以及其他构造钢筋。HRB335热轧带肋钢筋HRB335级钢筋：月牙纹钢筋，公称直径范围为6～50mm。实际工程中主要用作结构构件中的受力主筋。HRB400热轧带肋钢筋HRB400级钢筋：月牙纹钢筋。实际工程中主要用作结构构件中的受力主筋。RRB400余热处理钢筋RRB400级钢筋：月牙纹钢筋，公称直径范围为8～40mm。强度虽高，但疲劳性能、冷弯性能以及可焊性均较差，其应用受到一定限制。2）预应力钢筋预应力钢筋应优先采用钢绞线和钢丝，也可采用热处理钢筋。2.

3、钢筋的强度和变形有明显屈服点的钢筋无明显屈服点的钢筋（1）有明显屈服点钢筋的应力－应变关系—比例极限—弹性极限—屈服上限—屈服下限—极限强度反映钢筋力学性能的基本指标：屈服强度、延伸率、冷弯性能和屈强比冷弯性能是反映钢筋变形能力的另一个指标（2）无明显屈服点钢筋的应力－应变关系条件屈服点为残余变形为0.2％时对应的应力不同钢筋应力－应变关系的比较钢筋强度标准值：《规范》取国家标准规定的屈服强度废品限制作为钢筋强度的标准值。钢筋强度设计值：钢筋强度设计值=钢筋强度标准值/材料性能分项系数（约为1.15）钢筋的弹性模量：ES混凝土结构对钢筋的要求强度－屈服强度塑性－延伸率

4、和冷弯性能具有较好的可焊性有较好的粘结力－带肋钢筋（二）混凝土的力学性能混凝土材料是由水泥、砂、石子和水按一定比例组成，经凝结和硬化形成的，属于复合材料。1.混凝土的强度混凝土立方体抗压强度混凝土轴心抗压强度混凝土抗拉强度混凝土的强度等级是用立方体抗压强度来划分的。混凝土强度等级：边长150mm立方体标准试件，在标准条件下（20±3℃，≥90%湿度）养护28天，用标准试验方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度，用符号C表示，C30表示fcu,k=30N/mm2C15、C20、C25~C80共划分为14个强度等级C50以上为高强混凝土。轴心抗压强度轴心抗压强度采用棱

5、柱体试件测定，用符号fc表示，它比较接近实际构件中混凝土的受压情况。对于同一混凝土，棱柱体抗压强度小于立方体抗压强度。轴心抗拉强度也是混凝土的基本力学性能，用符号ft表示。混凝土强度标准值《规范》规定材料强度的标准值fk应具有不小于95%的保证率混凝土的收缩和徐变混凝土在空气中硬化时体积会缩小，这种现象称为混凝土的收缩，收缩是混凝土在不受外力情况下体积变化产生的变形。混凝土在长期不变荷载的作用下，其变形随时间而不断增长的现象称为徐变。混凝土收缩包括凝缩和干缩两部分，凝缩是由于水泥结晶体比原材料的体积小；干缩是混凝土内自由水分蒸发引起的。钢筋锚固长度－钢筋达到屈服强度而

6、不发生粘结锚固破坏的最短长度。钢筋的弯钩、锚固与连接二、建筑结构极限状态设计法（一）结构的功能要求1.结构的安全等级根据破坏后果的严重程度，建筑结构划分为三个安全等级。建筑结构的安全等级安全等级破坏后果建筑物类型一级很严重重要的房屋二级严重一般的房屋三级不严重次要的房屋2.结构的设计使用年限：类别设计使用年限（年）示例15临时性结构225易于替换的结构构件350普通房屋和构筑物4100纪念性建筑和特别重要的建筑结构3.结构的功能要求功能要求适用性耐久性安全性4.结构的可靠性和可靠度的概念结构可靠性——结构的安全性、适用性和耐久性的总称。结构可靠度——结构在规定时间内，

7、在规定条件下，完成预定功能的概率。（二）结构功能的极限状态极限状态承载力极限状态正常使用极限状态当结构或结构构件出现下列状态之一时，即认为超过了承载能力极限状态：●结构构件或连接因材料强度不够而破坏；●整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（如倾覆等）；●结构转变为机动体系；●结构或结构构件丧失稳定（如柱子被压曲等）。当结构或结构构件出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态：●影响正常使用或外观的变形；●影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括裂缝）；●影响正常使用的振动；●影响正常使用的其他特定状态等。3.作用效应和结构抗力的概念作用效应——