文档介绍：混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理土木工程学院结构教研室土木工程学院结构教研室第一章第一章混凝土结构的材料性能混凝土结构的材料性能第第一一章章混凝土结构的材料性能混凝土结构的材料性能混凝土结构主要用钢筋和混凝土材料制作而成。为了合理地进行混凝土结构设计,需要深入地了解混凝土和钢筋的受力性能。对混凝土和钢筋力学性能、相互作用和共同工作的了解,是掌握混凝土结构构件性能并对其进行分析与设计的基础。§ 钢筋的品种和性能一、:热轧钢筋、热处理钢筋、中高强钢丝、钢绞线、:普通钢筋、:低碳钢钢筋、:有明显屈服点钢筋(“软钢”)、无明显屈服点钢筋(“硬钢”):光面钢筋、变形钢筋(1)热轧钢筋热轧钢筋是钢厂用普通低碳钢(%)和普通低合金钢(合金元素不大于5%)制成。其常用种类、代表符号和直径范围如表1-1所示。6~5020MnSiV,20MnSiNb,20MnTi(低合金钢)HRB4006~5020MnSi(低合金钢)HRB3358~40K20MnSi(低合金钢)RRB4006~20Q235(低碳钢)HPB235d/mm符号钢 种强度等级代号HPB235为热轧光面钢筋,普通钢筋,“软钢”HRB335和HRB400是热轧变形钢筋,普通钢筋,“软钢”RRB400是余热处理钢筋余热处理钢筋是将屈服强度相当于HRB335的钢筋在轧制后穿水冷却,然后利用芯部的余热对钢筋表面的淬水硬壳回火处理而成的变形钢筋。其性能接近于HRB400级钢筋,但不如HRB400级钢筋稳定,焊接时钢筋回火强度有所降低,因此应用范围受到限制。表1-1 常用热轧钢筋的种类、代表符号和直径范围在公路桥涵工程中,热轧光面钢筋用R235表示,余热处理钢筋用KL400表示。钢筋的直径范围并不表示在此范围内任何直径的钢筋钢厂都生产。钢厂提供的钢筋直径为6 mm, mm,8 mm, mm,10 mm,12 mm,14 mm,16 mm,18 mm,20 mm,22 mm,25 mm,28 mm,32 mm,36 mm,40 mm和50 mm。其中,d= mm的钢筋仅适用于有纵肋的热处理钢筋。设计时,应在表1-1的直径范围和上述提供的直径内选择钢筋。直径大于40 mm的钢筋主要用于大坝一类大体积混凝土结构中。当采用直径大于40 mm的钢筋时,应有可靠的工程经验。钢筋表面形状的选择取决于钢筋的强度。为了使钢筋的强度能够充分地利用,强度越高的钢筋要求与混凝土粘结的强度越大。提高粘结强度的办法是将钢筋表面轧成有规律的凸出花纹,称为变形钢筋。HPB235钢筋的强度低,表面做成光面即可(图1-1a)其余级别的钢筋强度较高,表面均应做成带肋形式。变形钢筋的表面形状,我国以往长期采用螺旋纹和人字纹两种(图1-1b,c),表面花纹由两条纵助和螺旋形横助或人字形横肋组成。鉴于这种形式的横肋较密,消耗于肋纹的钢材较多,纵肋和横肋相交,容易造成应力集中,对钢筋的动力性能不利,故近几年来我国已将变形钢筋的肋纹改为月牙纹(图1-1d)。月牙纹钢筋的特点是横肋呈月牙形,与纵肋不相交,且横肋的间距比老式变形钢筋大,故可克服老式钢筋的缺点,而粘结强度降低不多。(2)热轧钢筋的力学性能①应力——应变曲线的一般特征热轧钢筋具有明显的屈服点和屈服台阶(图1-2)。根据热轧钢筋应力——应变曲线的基本特征,在建立钢筋混凝土构件截面承载力计算理论时作了如下两点简化:,即假设钢筋应力不大于屈服点时应力-应变关系-直服从胡克定律,处于理想弹性阶段;,假设钢筋混凝土构件截面达到破坏时,钢筋拉应力保持为屈服点应力,应变则处于流幅以内。 通常热轧钢筋也称为“软钢”。经上述简化后,热轧钢筋的应力-应变关系可简化为图1-3所示的曲线(图中fy为钢筋抗拉强度设计值)。②---,伸长率越大,塑性越好。伸长率用δ表示,我国以往用钢筋试样拉断后断口两侧的残留应变(用百分率表示)作伸长率,即(1-1)%100'???lll?式中 l——钢筋拉伸试验试件的应变量测标距;l′——试件经拉断并重新拼合后量测断口两侧的标距,即产生残留伸长后的标距。