材料力学性能及结构设计原理课件.ppt

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1、（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,（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,HPB235级钢筋：光圆钢筋，公称直径范围为820mm。实际工程中只用

2、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650mm。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840mm。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.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

3、点钢筋的应力应变关系,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

4、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（203，90%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/mm2 C15、C20、C25C80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

5、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

6、坏后果的严重程度，建筑结构划分为三个安全等级。,2.结构的设计使用年限：,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，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,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 结构上的各种作用，在结构内产生的内力（轴力、弯矩、剪力、扭矩等）和变形（如挠度、转角、裂缝等）的总称，用S 表示。由直接作用产生的效应，通常称为荷载效应。,结构抗力 结构或构件承受作用效应的能力，如构件的承载力、刚度、抗裂度等，用R表示。结构抗力是结构内部固有的，其大小主要取决于材料性能、构件几何参数及计算模式的精确性等。,返回,