结构材料的力学性能及选用初步.ppt

第一节 建筑钢材 钢筋应力-应变曲线的数学模型 强度指标的确定 2、塑性指标 二、钢材的冷加工和热处理 三、建筑钢材的品种 钢结构用型材——热轧型钢 冷弯薄壁型钢 四、混凝土结构对钢筋性能的要求 第二节 混凝土 立方体抗压强度标准值fcuk 轴心（棱柱体）抗压强度标准值fck 2. 单轴受力状态下混凝土的抗拉强度 3. 复合受力状态下混凝土的强度 二、混凝土的变形 单轴受压时应力-应变关系的数学模型----中国规范 侧向受约束时混凝土的变形特点 轴向受拉时混凝土的应力应变关系 重复荷载下混凝土的变形性能 混凝土的弹性模量 混凝土的弹性模量的试验方法 长期荷载作用下混凝土的变形性能 影响徐变的因素 徐变对混凝土结构的影响 混凝土的收缩 收缩对混凝土结构的影响 第三节 钢筋与混凝土的粘结 2. 粘结机理 粘结机理 3. 粘结试验 4. 粘结破坏形态 5. 钢筋与混凝土间粘结强度 6. 锚固、搭接长度 （2）实用锚固长度的计算公式 P As P As ?s1 ?c1 P ?s2 As ?s2 P撤去，钢筋回弹，混凝土受拉，可能会引起混凝土开裂 徐变： ?s?， ?c? 硬化过程中混凝土体积缩小的性质 水泥品种：强度等级越高，收缩越大； 水泥用量：水泥用量越多，水灰比越大，收缩越大； 骨料：骨料越硬，级配越好，收缩越小； 养护条件、制作方法、使用环境、体积与表面积的比值等 As ?s As ?s 收缩： 钢筋受压， 混凝土受拉 As 裂缝出现前的粘结作用： 使钢筋和混凝土互相传递应力、共同受力、共同变形。 1. 粘结的意义 钢筋与混凝土共同工作的基础： （1）二者具有相近的温度线膨胀系数； （2）二者间具有良好的粘结力。 P P 裂缝出现后的粘结作用 T 两种粘结作用 锚固粘结 保证钢筋和混凝土共同工作 缝间粘结 改善钢筋混凝土的耗能性能 光圆钢筋 粘附力 摩擦力 机械咬合力（钢筋表面不平、微锈时可显著提高咬合力） 有滑移时粘附力即消失 钢筋受力较大时粘结力主要由此二部分组成 变形钢筋 粘附力 摩擦力 机械咬合力 主要作用 拔出试验 搭接长度 延伸长度 半梁试验 搭接长度试验 延伸长度试验 光圆钢筋 钢筋拔出 变形钢筋 纵向分量 径向分量 构件纵向开裂 变形钢筋 纵向分量 径向分量 混凝土撕裂 混凝土局部挤碎 刮出式破坏 l Tu 一般用拔出试验测出钢筋与混凝土间的平均粘结强度 钢筋周长 埋置长度 拔出拉力 影响因素 混凝土强度； 横向箍筋、压应力以及砼浇注方向等。 钢筋的外形特征、直径、埋入长度； 保护层厚度和钢筋的净距； * 第三章 结构材料的力学性能及选用 第一节 建筑钢材 第二节 混凝土 第三节 钢筋与混凝土的相互作用 －－粘结力 标距 有明显屈服点的钢材 一、钢材的力学性能 1、应力-应变曲线及强度指标 ? ? A B’ B C D E 上屈服点不稳定 下屈服点 出现颈缩 拉断 BC段为屈服平台 CD段为强化段 屈服强度： σB ，是钢筋关键性的强度指标。 对于有明显屈服点的钢材，由于钢材的屈服将产生明显的、不可恢复的塑性变形，从而导致构件可能在钢材尚未进入强化阶段就产生过大的变形和裂缝，因此在正常使用情况下，构件中的钢材应力应小于其屈服强度。 抗拉强度：σD 屈强比：屈服强度与抗拉强度的比值。 不大于0.8，以保证强度储备和变形能力。 无明显屈服点的钢材 ? ? 0.2% ?0.2 在钢材屈服前，其受压和受拉的应力-应变曲线几乎相同。 热处理钢筋、钢丝、钢绞线等 条件屈服强度f0.2：残余应变为0.2%时所对应的应力。实际取抗拉强度fsu的0.85倍。 抗拉强度fsu ：主要强度指标。 ?s ?s ?s=Es?s ?y ?s,h fy ?s ?s ?s=Es?s ?y ?s,h fy fs,u ?s,u ?s,u ?s ?s ?s=Es?s ?y fy ?s,h fs,u 有明显屈服点的钢筋 无明显屈服点的钢筋 强度 随机变量 强度标准值 根据统计资料，运用数理统计方法确定的具有一定保证率（钢筋为97.73%）的统计特征值： 概率密度 材料强度 强度 平均值 强度 标准值 强度标准值 = 强度平均值 - 2×均方差 伸长率：反映钢材塑性性能的指标。 冷弯性能：反映钢材在常温下的塑性 加工性能的指标。 用弯心直径和弯曲角度来表示。 伸长率越大，则钢材的塑性越好。 冷拉 ? ? B K Z Z’ K’ 残余变形 冷拉伸长率 无时效 经时效 合理选择K点：既提高强度，又保持一定的塑性。 温度的影响：温度达700oC时恢复到冷拉前的状态，先焊后拉。 特点：只能提高抗拉强度，