1、第二章 建筑資料2.1 鋼材 第一節第一節 建筑構造用鋼的根本要求建筑構造用鋼的根本要求 第二節第二節 鋼材的主要機械性能鋼材的主要機械性能 第三節第三節 影響鋼材性能的主要要素影響鋼材性能的主要要素 第四節第四節 建筑構造用鋼的種類及選擇建筑構造用鋼的種類及選擇第一節 建筑構造用鋼的根本要求一根本要求一根本要求鋼材種類繁多，規格、用途也不一樣，對建筑構造用鋼來鋼材種類繁多，規格、用途也不一樣，對建筑構造用鋼來說，主要有三方面的要求。說，主要有三方面的要求。1 1、較高的強度：構造的承載力大，所需的截面小，構造、較高的強度：構造的承載力大，所需的截面小，構造的自重輕；的自重輕；2 2、較好的塑

2、性及韌性：塑性好，不易發生脆性破壞；韌、較好的塑性及韌性：塑性好，不易發生脆性破壞；韌性好，利于接受動力荷載；性好，利于接受動力荷載；3 3、良好的加工性能與耐久性：包括可焊性、冷彎性能以、良好的加工性能與耐久性：包括可焊性、冷彎性能以及耐腐性能；及耐腐性能； 據上要求據上要求,GB50017-2003GB50017-2003引薦承重構引薦承重構造用鋼宜采用：炭素構造鋼中的造用鋼宜采用：炭素構造鋼中的Q235Q235鋼及低合金高強鋼及低合金高強構造鋼中的構造鋼中的Q345Q345、Q390Q390和和Q420Q420鋼四種鋼材。鋼四種鋼材。二、化學成分二、化學成分第二節 鋼材的主要機械性能一、

3、單向拉伸實驗曲線一、單向拉伸實驗曲線 根據鋼材單向拉伸性能曲線，工程運用中，鋼根據鋼材單向拉伸性能曲線，工程運用中，鋼材的性能按理想彈塑性體思索，材的性能按理想彈塑性體思索，fy定為鋼材拉、壓定為鋼材拉、壓強度規范值。強度規范值。二、鋼材的主要機械性能強度：fy 強度設計規范值，設計根據；fu鋼材的最大承載強度，平安貯藏。塑性510，鋼材產生塑變時而不發生脆性斷裂的才干，便于內力重分布，吸收能量，重要目的。冷彎性能90o、180o，在冷加工過程中產生塑性變形時，對產生裂紋的敏感性，是判別鋼材塑性及冶金質量的綜合目的。韌性沖擊韌性k，鋼材在一定溫度下塑變及斷裂過程中吸收能量的才干，用于表征鋼材接

4、受動力荷載的才干動力目的，按常溫20o、零溫0o 、負溫-20o、-40o區分 。可焊性表征鋼材焊接后具備良好焊接接頭性能的才干不產生裂紋，焊縫影響區材性滿足有關要求。第三節 影響鋼材性能的主要要素1、化學成份2、冶金及軋制3、冷作硬化與時效硬化4、復雜應力與應力集中5、剩余應力6、溫度1、化學成份的影響 根本成份為Fe，炭鋼中含量占99，C、Si、Mn為雜質元素，S、P、N、O為冶煉過程中不易除盡的有害元素。C：含C使強度塑性、韌性、可焊性，應控制在0.22%，焊接構造應控制在0.20%。Si：含Si適量使強度 其它影響不大，有益，應控制0.10.3%Mn：含Si適量使強度 降低S、O的熱脆

5、影響，改善熱加工性能，對其它性能影響不大，有益。S：含量使強度塑性、韌性、性能冷彎、可焊性； 高溫時使鋼材變脆熱脆景象。P：低溫時使鋼材變脆冷脆景象；其它同SO、N：O同S；N同P，控制含量0.008%2、冶金與軋制的影響冶金的影響主要為脫氧方法：沸騰鋼用Mn為脫氧劑，時間快，價錢低，質量差；鎮靜鋼用Si為脫氧劑，時間慢，價錢高，質量好。反復的軋制可以改善鋼材的塑性，同時可以使鋼材中的氣孔、裂紋、疏松等缺陷焊合，使金屬晶體組織密實，晶粒細化，消除纖維組織缺陷，使鋼材的力學性能提高。3、冷作硬化與時效硬化由于某種要素的影響而使鋼材強度提高，塑性、韌性下降，添加脆性的景象稱之為硬化景象。冷加工時常

6、溫進展彎折、沖孔剪切等，鋼材發生塑性變形從而使鋼材變硬的景象稱之為冷作硬化。鋼材中的C、N，隨著時間的增長和溫度的變化，而構成碳化物和氮化物，使鋼材變脆的“老化景象稱之為時效硬化。4、復雜應力與應力集中的影響鋼材在多向同號應力場作用下，一向的變形遭到另一向的限制，而使鋼材強度添加，塑性、韌性下降，異號應力場時那么相反。鋼構件由于截面的改動以及孔洞、凹槽、裂紋等緣由而使構件內產生應力集中，應力集中實踐為：部分應力增大并多為同號應力場。5、剩余應力的影響鋼材在軋制、焊接、切割等過程中會產生在構件內部自相平衡的內力P26,圖2.10,剩余應力雖對構件的強度無影響，但對構件的變形剛度、疲勞以及穩定承載

7、力產生不利影響后續章節中將詳細引見。6、溫度的影響 溫度的影響，普通可分正溫與負溫影響兩部分。正溫影響P27，圖2.11總體影響規律為溫度上升，鋼材的強度降低，塑性、韌性提高，這一景象稱之為熱塑景象，溫度達600o左右時，鋼材的強度幾乎降至為零，而塑性、韌性極大，易于進展熱加工，此溫度稱之為熱煅溫度。需求闡明：鋼材在300o左右時，強度提高，塑性、韌性下降，鋼材外表呈藍色，這一反覆景象稱之為藍脆景象。鋼材在300o以上時應采取隔熱措施。負溫影響P27，圖2.12隨著溫度的降低鋼材的強度提高，塑性、韌性降低，脆性增大，稱之為低溫冷脆，當溫度降至某一特定溫度時鋼材的脆性急劇增大，稱此溫度點為轉脆溫

8、度。第四節 建筑構造用鋼的種類與選擇 一、鋼材的牌號表示方法及構造用鋼的種類鋼材牌號由：“Q、屈服點值、質量等級、脫氧方法四部分組成。Q：表示“屈字拼音首位字母，意為“屈服強度；質量等級：分AE五級字序越高質量越好；脫氧方法：F沸騰鋼；Z鎮靜鋼普通省略； b半鎮靜鋼；TZ特殊鎮靜鋼。注：炭素構造鋼分：A、B、C、D 四級，含一切脫氧方法；低合金構造鋼分：A、B、C、D、E五級，只需鎮靜鋼和特殊鎮靜鋼。 如前所述建筑構造用鋼，宜選炭素構造鋼中的Q235及低合金鋼中的Q345、Q390、Q420四種鋼材。2.5.3 型鋼規格 鋼構造構件普通宜直接選用型鋼，這樣可減少制造任務量，降低造價。型鋼尺寸不

9、夠適宜或構件很大時那么用鋼板制造。型鋼有熱軋及冷成型兩種。1 熱軋鋼板 熱軋鋼板分厚板及薄板兩種，厚板的厚度為 4.560mm(廣泛用來組成焊接構件和銜接鋼板)，薄板厚度為0.354mm(冷彎薄壁型鋼的原料)。在圖紙中鋼板用“-厚 x 寬 x 長單位為毫米前面附加鋼板橫斷面的方法表示，如：-12 x800 x 2100等。2 熱軋型鋼角鋼有等邊和不等邊兩種。等邊角鋼，以邊寬和厚度表示，如 L100 x10為肢寬 100 mm 、厚 10mm 的等邊角鋼。不等邊角鋼，那么以兩邊寬度和厚度表示，如 L100 x 80 x10 等。槽鋼槽鋼我國槽鋼有兩種尺寸系列，即熱軋普通槽鋼與熱軋輕型槽鋼。我國槽

10、鋼有兩種尺寸系列，即熱軋普通槽鋼與熱軋輕型槽鋼。前者的表示法如前者的表示法如 30a ，指槽鋼外廓高度為，指槽鋼外廓高度為 30cm 且腹板厚度為最薄的且腹板厚度為最薄的一種；后者的表示法例如一種；后者的表示法例如 25Q ，表示外廓高度為，表示外廓高度為 25cm , Q 是漢語拼是漢語拼音音“輕的拼音字首。同樣號數時，輕型者由于腹板薄及翼緣寬而薄，輕的拼音字首。同樣號數時，輕型者由于腹板薄及翼緣寬而薄，因此截面積小但回轉半徑大，能節約鋼材減少自重。不過輕型系列的實因此截面積小但回轉半徑大，能節約鋼材減少自重。不過輕型系列的實踐產品較少。踐產品較少。工字鋼工字鋼與槽鋼一樣，也分成上述的兩個尺

11、寸系列：普通型和輕型。與槽鋼一樣，也分成上述的兩個尺寸系列：普通型和輕型。與槽鋼一樣，工字鋼外輪廓高度的厘米數即為型號，普通型者當型號較與槽鋼一樣，工字鋼外輪廓高度的厘米數即為型號，普通型者當型號較大時腹板厚度分大時腹板厚度分 a 、 b 及及c三種。輕型的由于壁厚已薄故不再按厚度劃三種。輕型的由于壁厚已薄故不再按厚度劃分。兩種工字鋼表示法如：分。兩種工字鋼表示法如： I32c , I32Q 等。等。H 型鋼和剖分型鋼和剖分 T 型鋼型鋼熱軋熱軋 H 型鋼分為三類：寬翼緣型鋼分為三類：寬翼緣 H 型鋼型鋼 HW 、中翼緣、中翼緣 H 型鋼型鋼 HM 和窄翼緣和窄翼緣 H 型鋼型鋼 HN 。 H

12、 型型鋼型號的表示方法是先用符號鋼型號的表示方法是先用符號 HW 、 HM 和和 HN 表示表示 H 型鋼的類別，型鋼的類別，后面加后面加“高度毫米高度毫米 x 寬度毫米寬度毫米 , 例如例如HW300 x300 ，即為截面，即為截面高度為高度為 300mm ，翼緣寬度為，翼緣寬度為 300mm 的寬翼緣的寬翼緣 H 型鋼。剖分型鋼。剖分 T 型鋼也型鋼也分為三類，即：寬翼緣剖分分為三類，即：寬翼緣剖分 T 型鋼型鋼 TW 、中翼緣剖分、中翼緣剖分 T 型鋼型鋼 ( TM 和窄翼緣剖分和窄翼緣剖分 T 型鋼型鋼( TN 。剖分。剖分 T 型鋼系由對應的型鋼系由對應的 H 型鋼沿腹板中型鋼沿腹板

13、中部對等剖分而成。其表示方法與部對等剖分而成。其表示方法與 H 型鋼類同。型鋼類同。3 冷彎薄壁型鋼 是用 26mm 厚的薄鋼板經冷彎或模壓而成型的如圖示。壓型鋼板是近年來開場運用的薄壁型材，所用鋼板厚度為 0.42mm ，用做輕型屋面等構件。 熱軋型鋼的型號及截面幾何特性見書后附表 1 附表 6 。薄壁型鋼的常用型號及截面幾何特性見 GB 50018 一 2002 的附錄。2.5.2 鋼材的選擇 選擇鋼材的目的是要做到構造平安可靠，同時用材經濟合理。為此，在選擇鋼材時應思索以下各要素： 1. 構造或構件的重要性； 2.荷載性質靜載或動載 ; 3. 銜接方法焊接、鉚接或螺栓銜接 ; 4.任務條

14、件溫度及腐蝕介質。 對于重要構造、直接接受動載的構造、處于低溫條件下的構造及焊接構造，應選用質量較高的鋼材。 Q235A 鋼的保證工程中，碳含量、冷彎實驗合格和沖擊韌性值并未作為必要的保證條件，所以只宜用于不直接接受動力作用的構造中。當用于焊接構造時，其質量證明書中應注明碳含量不超越 0.2%。 中選用 Q235A 、 B 級鋼時，還需求選定鋼材的脫氧方法。 銜接所用鋼材，如焊條、自動或半自動焊的焊絲及螺栓的鋼材應與主體金屬的強度相順應。第二章 鋼筋和混凝土的資料性能2.2 鋼筋的物理力學性能2.1 鋼筋的物理力學性能 2.1.1鋼筋的種類和級別 熱軋鋼筋、冷加工鋼筋(冷拉和冷拔)和中高強鋼絲

15、和鋼絞線、 熱處置鋼筋D公稱直徑 A3 股鋼絞線量測尺寸鋼絞線圖 2-1 常用鋼筋形式刻痕鋼絲螺旋肋鋼絲第二章 鋼筋和混凝土的資料性能2.2 鋼筋的物理力學性能熱軋鋼筋的分類熱軋鋼筋的分類HPB235HPB235級、級、HRB335HRB335級、級、HRB400HRB400級、級、RRB400RRB400級級屈服強度屈服強度 fyk fyk規范值規范值= =鋼材廢品限值，保證率鋼材廢品限值，保證率97.73%97.73%HPB235HPB235級：級： fyk = 235 N/mm2 fyk = 235 N/mm2HRB335HRB335級：級： fyk = 335 N/mm2 fyk =

16、335 N/mm2HRB400HRB400級、級、RRB400RRB400級：級： fyk = 400 N/mm2 fyk = 400 N/mm2第二章 鋼筋和混凝土的資料性能 HPB235 HPB235級級(級級) )鋼筋多為光面鋼筋，多作為現澆樓板鋼筋多為光面鋼筋，多作為現澆樓板的受力鋼筋和箍筋。的受力鋼筋和箍筋。 HRB335 HRB335級級(級級) )和和 HRB400 HRB400級級(級級) )鋼筋強度較高，鋼筋強度較高，多作為鋼筋混凝土構件的受力鋼筋，尺寸較大的構件，多作為鋼筋混凝土構件的受力鋼筋，尺寸較大的構件，也有用也有用級鋼筋作箍筋以加強與混凝土的粘結，外形級鋼筋作箍筋以

17、加強與混凝土的粘結，外形制形成月牙肋或等高肋的變形鋼筋。制形成月牙肋或等高肋的變形鋼筋。 RRB400 RRB400級級(級級) )鋼筋強度太高，不適宜作為鋼筋混凝鋼筋強度太高，不適宜作為鋼筋混凝土構件中的配筋，普通冷拉后作預應力筋。土構件中的配筋，普通冷拉后作預應力筋。延伸率延伸率d5=25d5=25、1616、1414、10%10%，直徑，直徑840840。2.2 鋼筋的物理力學性能第二章 鋼筋和混凝土的資料性能鋼絲，中強鋼絲的強度為鋼絲，中強鋼絲的強度為8001200MPa，高強鋼絲、鋼絞線，高強鋼絲、鋼絞線的為的為 1470 1860MPa；延伸率；延伸率d10=6%，d100=3.5

18、4%；鋼絲；鋼絲的直徑的直徑39mm；外形有光面、刻痕和螺旋肋三種，另有二股、；外形有光面、刻痕和螺旋肋三種，另有二股、三股和七股鋼絞線，外接圓直徑三股和七股鋼絞線，外接圓直徑9.515.2 mm。中高強鋼絲和。中高強鋼絲和鋼絞線均用于預應力混凝土構造。鋼絞線均用于預應力混凝土構造。冷加工鋼筋是由熱軋鋼筋和盤條經冷拉、冷拔、冷軋、冷扭加冷加工鋼筋是由熱軋鋼筋和盤條經冷拉、冷拔、冷軋、冷扭加工后而成。冷加工的目的是為了提高鋼筋的強度，節約鋼材。工后而成。冷加工的目的是為了提高鋼筋的強度，節約鋼材。但經冷加工后，鋼筋的延伸率降低。近年來，冷加工鋼筋的種但經冷加工后，鋼筋的延伸率降低。近年來，冷加工

19、鋼筋的種類很多，應根據專門規程運用。類很多，應根據專門規程運用。熱處置鋼筋是將熱處置鋼筋是將級鋼筋經過加熱、淬火和回火等調質工藝處級鋼筋經過加熱、淬火和回火等調質工藝處置，使強度得到較大幅度的提高，而延伸率降低不多。用于預置，使強度得到較大幅度的提高，而延伸率降低不多。用于預應力混凝土構造。應力混凝土構造。2.2 鋼筋的物理力學性能s se e第二章 鋼筋和混凝土的資料性能2.1.2 2.1.2 鋼筋的強度與變形鋼筋的強度與變形 有明顯屈服點的鋼筋有明顯屈服點的鋼筋aabcdefua為比例極限oa為彈性階段de為強化階段b為屈服上限c為屈服下限，即屈服強度 fycd為屈服臺階e為極限抗拉強度

20、fu fyfef為頸縮階段2.2 鋼筋的物理力學性能第二章 鋼筋和混凝土的資料性能幾個目的：幾個目的：屈服強度：是鋼筋強度的設計根據，由于鋼筋屈服后將發生很大屈服強度：是鋼筋強度的設計根據，由于鋼筋屈服后將發生很大的塑性變形，且卸載時這部分變形不可恢復，這會使鋼筋混凝土的塑性變形，且卸載時這部分變形不可恢復，這會使鋼筋混凝土構件產生很大的變形和不可閉合的裂痕。屈服上限與加載速度有構件產生很大的變形和不可閉合的裂痕。屈服上限與加載速度有關，不太穩定，普通取屈服下限作為屈服強度。關，不太穩定，普通取屈服下限作為屈服強度。延延 伸伸 率：鋼筋拉斷后的伸長值與原長的比率，是反映鋼筋塑性率：鋼筋拉斷后的

21、伸長值與原長的比率，是反映鋼筋塑性性能的目的。延伸率大的鋼筋，在拉斷前有足夠預兆，延性較好。性能的目的。延伸率大的鋼筋，在拉斷前有足夠預兆，延性較好。0010or 5lll 屈屈 強強 比：反映鋼筋的強度貯藏，比：反映鋼筋的強度貯藏，fy/fu=0.60.7。se殘余變形er彈性變形ee2.2 鋼筋的物理力學性能第二章 鋼筋和混凝土的資料性能有明顯屈服點鋼筋的應力-應變關系普通可采用雙線性的理想彈塑性關系yyysfEeeseees fy ey1Es鋼筋的彈性模量(N/mm2)種 類EsHPB235 級鋼筋2.1105HRB335 級鋼筋、HRB400 級鋼筋、RRB400 級鋼筋、熱處理鋼筋2

22、.0105消除應力鋼絲、螺旋肋鋼絲、刻痕鋼絲2.05105鋼絞線1.951052.2 鋼筋的物理力學性能第二章 鋼筋和混凝土的資料性能a0.2%s0.2 fua點：比例極限，約為點：比例極限，約為0.65fua點前：應力點前：應力-應變關系為線彈性應變關系為線彈性a點后：應力點后：應力-應變關系為非線性，應變關系為非線性，有一定塑性變形，且沒有明顯的屈有一定塑性變形，且沒有明顯的屈服點服點強度設計目的強度設計目的條件屈服點條件屈服點剩余應變為剩余應變為0.2%所對應的應力所對應的應力取取s0.2 =0.85 fu2.2 鋼筋的物理力學性能第二章 鋼筋和混凝土的資料性能 1強度：要求鋼筋有足夠的

23、強度和適宜的強屈比(極限強度與屈服強度的比值)。例如，對抗震等級為一、二級的框架構造，其縱向受力鋼筋的實踐強屈比不應小于1.25。 2塑性：要求鋼筋應有足夠的變形才干。 3可焊性：要求鋼筋焊接后不產生裂痕和過大的變形，焊接接頭性能良好。 4與混凝土的粘結力：要求鋼筋與混凝土之間有足夠的粘結力，以保證兩者共同任務。2.1.3 混凝土構造對鋼筋性能的要求混凝土構造對鋼筋性能的要求2.2 鋼筋的物理力學性能第二章 鋼筋和混凝土的資料性能2.1 混凝土的物理力學性能 2.2 2.2 混凝土的物理力學性能混凝土的物理力學性能2.2.12.2.1混凝土的組成構造混凝土的組成構造通常把混凝土的構造分為三種類

24、型：通常把混凝土的構造分為三種類型：. .微觀構造：也即水泥石構造，包括水泥凝膠、微觀構造：也即水泥石構造，包括水泥凝膠、晶體骨架、未水化完的水泥顆粒和凝膠孔組成。晶體骨架、未水化完的水泥顆粒和凝膠孔組成。. .亞微觀構造：即混凝土中的水泥砂漿構造。亞微觀構造：即混凝土中的水泥砂漿構造。. .宏觀構造：即砂漿和粗骨料兩組分體系。宏觀構造：即砂漿和粗骨料兩組分體系。留意：留意：1.1.骨料的分布及骨料與基相之間在界面骨料的分布及骨料與基相之間在界面的結合強度是影響混凝土強度的重要要素；的結合強度是影響混凝土強度的重要要素；2.2.在荷載的作用下，微裂痕的擴展對混在荷載的作用下，微裂痕的擴展對混凝

25、土的力學性能有著極為重要的影響。凝土的力學性能有著極為重要的影響。第二章 鋼筋和混凝土的資料性能2.1 混凝土2.2.2單軸應力形狀下的混凝土強度單軸應力形狀下的混凝土強度 混凝土構造中，主要是利用它的抗壓強度。因此抗混凝土構造中，主要是利用它的抗壓強度。因此抗壓強度是混凝土力學性能中最主要和最根本的目的。壓強度是混凝土力學性能中最主要和最根本的目的。混凝土的強度等級是用抗壓強度來劃分的混凝土的強度等級是用抗壓強度來劃分的2.1 混凝土的物理力學性能1單向受力形狀下混凝土的強度單向受力形狀下混凝土的強度 1立方體抗壓強度：邊長為150mm的混凝土立方體試件，在規范條件下溫度為203，濕度90%

26、養護28天，用規范實驗方法加載速度0.150.3N/mm2/s，兩端不涂光滑劑測得的具有95%保證率的抗壓強度，用符號C表示。 根據強度范圍，從C15C80共劃分為14個強度等級，級差為5N/mm2。2 2軸心抗壓強度軸心抗壓強度 按規范方法制造的150mml50mm 300mm的棱柱體試件，在溫度為20土3和相對濕度為90以上的條件下養護28d，用規范實驗方法測得的具有95保證率的抗壓強度 。對于同一混凝土，棱柱體抗壓強度小于立方體抗壓強度。 思索到實踐構造構件制造、養護和受力情況，實踐構件強度與試件強度之間存在差別，基于平安取偏低值，規定軸心抗壓強度規范值和立方體抗壓強度規范值的換算關系為

27、：2.1 混凝土的物理力學性能kcuckfkkf,2188. 0 式中： k為棱柱體強度與立方體強度之比，對不大于C50級的混凝土取0.76，對C80取0.82，其間按線性插值。k2為高強混凝土的脆性折減系數，對C40取1.0，對C80取0.87，中間按直線規律變化取值。0.88為思索實踐構件與試件混凝土強度之間的差別而取用的折減系數。 kcuckfkkf,2188. 0fcu,k立方體強度規范值即為混凝土強度等級fcu。2.1 混凝土的物理力學性能3 3軸心抗拉強度軸心抗拉強度 混凝土的軸心抗拉強度可以采用直接軸心受拉的實驗方法來測定，但由于實驗比較困難，目前國內外主要采用圓柱體或立方體的劈

28、裂實驗來間接測試混凝土的軸心抗拉強度。2.1 混凝土的物理力學性能劈拉實驗FaF拉壓壓22aFfsp第二章 鋼筋和混凝土的資料性能2.1 混凝土的物理力學性能 規定軸心抗拉強度規范值與立方體抗壓強度規范值的換算關系為：0.450.55,20.88 0.3951 1.645tkcu kff混凝土軸心抗拉強度與立方體抗壓強度的關系 在平面應力形狀下，當兩方向應力均為壓應力時，抗壓強度相互提高，最大可添加27，而當一方向為壓應力，另一方向為拉應力時，強度相互降低。 當壓應力不太高時，其存在可提高混凝土的抗剪強度，拉應力的存在會降低混凝土的抗剪強度。剪應力的存在降低混凝土的抗壓和抗拉強度。 側向壓應力

29、的存在可提高混凝土的抗壓強度，關系為: 式中 被約束混凝土的軸心抗壓強度； 非約束混凝土的軸心抗壓強度； 側向約束壓應力。 側向壓應力的存在還可提高混凝土的延性。 (4.57.0)ccclfffccf cf lf3 3復合受力形狀下混凝土的強度復合受力形狀下混凝土的強度第二章 鋼筋和混凝土的資料性能2.2.3復雜應力下混凝土的受力性能實踐構造中，混凝土很少處于單向受力形狀。更多的是處于雙實踐構造中，混凝土很少處于單向受力形狀。更多的是處于雙向或三向受力形狀。向或三向受力形狀。雙向受壓強度大于單向受雙向受壓強度大于單向受壓強度，最大受壓強度發壓強度，最大受壓強度發生在兩個壓應力之比為生在兩個壓應

30、力之比為0.3 0.6之間，約之間，約(1.251.60 )fc。雙軸受壓形狀下混凝土的雙軸受壓形狀下混凝土的應力應力-應變關系與單軸受壓應變關系與單軸受壓曲線類似，但峰值應變均曲線類似，但峰值應變均超越單軸受壓時的峰值應超越單軸受壓時的峰值應變。變。2.1 混凝土的物理力學性能第二章 鋼筋和混凝土的資料性能在一軸受壓一軸受拉形狀在一軸受壓一軸受拉形狀下，恣意應力比情況下均下，恣意應力比情況下均不超越其相應單軸強度。不超越其相應單軸強度。并且抗壓強度或抗拉強度并且抗壓強度或抗拉強度均隨另一方向拉應力或壓均隨另一方向拉應力或壓應力的添加而減小。應力的添加而減小。2.1 混凝土的物理力學性能實踐構

31、造中，混凝土很少處于單向受力形狀。更多的是處于雙實踐構造中，混凝土很少處于單向受力形狀。更多的是處于雙向或三向受力形狀。向或三向受力形狀。2.2.3復雜應力下混凝土的受力性能第二章 鋼筋和混凝土的資料性能構件受剪或受扭時常遇到剪應力構件受剪或受扭時常遇到剪應力t 和正應力和正應力s 共同作用下的復共同作用下的復合受力情況。合受力情況。混凝土的抗剪強度：隨拉應力增大而減小混凝土的抗剪強度：隨拉應力增大而減小 隨壓應力增大而增大隨壓應力增大而增大當壓應力在當壓應力在0.6fc左右時，抗剪強度到達最大，左右時，抗剪強度到達最大，壓應力繼續增大，那么由于內裂痕開展明顯，抗剪強度將隨壓壓應力繼續增大，那

32、么由于內裂痕開展明顯，抗剪強度將隨壓應力的增大而減小。應力的增大而減小。2.1 混凝土的物理力學性能第二章 鋼筋和混凝土的資料性能三軸應力形狀有多種組合，實踐工程遇到較多的螺旋箍筋柱和三軸應力形狀有多種組合，實踐工程遇到較多的螺旋箍筋柱和鋼管混凝土柱中的混凝土為三向受壓形狀。三向受壓實驗普通鋼管混凝土柱中的混凝土為三向受壓形狀。三向受壓實驗普通采用圓柱體在等側壓條件進展。采用圓柱體在等側壓條件進展。2.1 混凝土的物理力學性能由實驗得到的閱歷公式為: 式中 被約束混凝土的軸心抗壓強度； 非約束混凝土的軸心抗壓強度； 側向約束壓應力。 側向壓應力的存在還可提高混凝土的延性。 (4.57.0)cc

33、clfffccf cf lf第二章 鋼筋和混凝土的資料性能2.1 混凝土2.2.42.2.4混凝土的變形混凝土的變形1 1、單軸受壓應力、單軸受壓應力- -應變關系應變關系 混凝土單軸受力時的應力混凝土單軸受力時的應力-應變關系反映了混凝土受力全過應變關系反映了混凝土受力全過程的重要力學特征程的重要力學特征,是分析混凝土構件應力、建立承載力和變形是分析混凝土構件應力、建立承載力和變形計算實際的必要根據，也是利用計算機進展非線性分析的根底。計算實際的必要根據，也是利用計算機進展非線性分析的根底。 混凝土單軸受壓應力混凝土單軸受壓應力-應變關系曲線，常采用棱柱體試件來應變關系曲線，常采用棱柱體試件

34、來測定。測定。 在普通實驗機上采用等應力速度加載，到達軸心抗壓在普通實驗機上采用等應力速度加載，到達軸心抗壓強度強度fc時，實驗機中集聚的彈性應變能大于試件所能吸收的應時，實驗機中集聚的彈性應變能大于試件所能吸收的應變能，會導致試件產生忽然脆性破壞，只能測得應力變能，會導致試件產生忽然脆性破壞，只能測得應力-應變曲應變曲線的上升段。線的上升段。 采用等應變速度加載，或在試件旁附設高彈性元件與試件一采用等應變速度加載，或在試件旁附設高彈性元件與試件一同受壓，以吸收實驗機內集聚的應變能，可以測得應力同受壓，以吸收實驗機內集聚的應變能，可以測得應力-應變應變曲線的下降段。曲線的下降段。2.1 混凝土

35、的物理力學性能第二章 鋼筋和混凝土的資料性能2.1 混凝土2.1 混凝土的物理力學性能02468102030s(MPa)e 10-3第二章 鋼筋和混凝土的資料性能2.2 混凝土BACEDA點以前，微裂痕沒有點以前，微裂痕沒有明顯開展，混凝土的變明顯開展，混凝土的變形主要彈性變形，應力形主要彈性變形，應力-應變關系近似直線。應變關系近似直線。A點應力隨混凝土強度的點應力隨混凝土強度的提高而添加，對普通強提高而添加，對普通強度混凝土度混凝土sA約為約為 (0.30.4)fc ，對高強混，對高強混凝土凝土sA可達可達(0.50.7)fc。A點以后，由于微裂痕點以后，由于微裂痕處的應力集中，裂痕開處的

36、應力集中，裂痕開場有所延伸開展，產生場有所延伸開展，產生部分塑性變形，應變增部分塑性變形，應變增長開場加快，應力長開場加快，應力-應應變曲線逐漸偏離直線。變曲線逐漸偏離直線。微裂痕的開展導致混凝微裂痕的開展導致混凝土的橫向變形添加。但土的橫向變形添加。但該階段微裂痕的開展是該階段微裂痕的開展是穩定的。穩定的。混凝土在結硬過程中，混凝土在結硬過程中，由于水泥石的收縮、骨由于水泥石的收縮、骨料下沉以及溫度變化等料下沉以及溫度變化等緣由，在骨料和水泥石緣由，在骨料和水泥石的界面上構成很多微裂的界面上構成很多微裂痕，成為混凝土中的薄痕，成為混凝土中的薄弱部位。混凝土的最終弱部位。混凝土的最終破壞就是由

37、于這些微裂破壞就是由于這些微裂痕的開展呵斥的。痕的開展呵斥的。到達到達B點，內部一些微點，內部一些微裂痕相互連通，裂痕開裂痕相互連通，裂痕開展已不穩定，橫向變形展已不穩定，橫向變形忽然增大，體積應變開忽然增大，體積應變開場由緊縮轉為添加。在場由緊縮轉為添加。在此應力的長期作用下，此應力的長期作用下，裂痕會繼續開展最終導裂痕會繼續開展最終導致破壞。取致破壞。取B點的應力點的應力作為混凝土的長期抗壓作為混凝土的長期抗壓強度。普通強度混凝土強度。普通強度混凝土sB約為約為0.8fc，高強強度，高強強度混凝土混凝土sB可達可達0.95fc以上。以上。到達到達C點點fc，內部微裂痕，內部微裂痕連通構成破

38、壞面，應變連通構成破壞面，應變增長速度明顯加快，增長速度明顯加快，C點的縱向應變值稱為峰點的縱向應變值稱為峰值應變值應變 e 0，約為，約為0.002。縱向應變開展到達縱向應變開展到達D點，點，內部裂痕在試件外表出內部裂痕在試件外表出現第一條可見平行于受現第一條可見平行于受力方向的縱向裂痕。力方向的縱向裂痕。隨應變增長，試件上相隨應變增長，試件上相繼出現多條不延續的縱繼出現多條不延續的縱向裂痕，橫向變形急劇向裂痕，橫向變形急劇開展，承載力明顯下降，開展，承載力明顯下降，混凝土骨料與砂漿的粘混凝土骨料與砂漿的粘結不斷遭到破，裂痕連結不斷遭到破，裂痕連通構成斜向破壞面。通構成斜向破壞面。E點的應變

39、點的應變e = (23) e 0，應力應力s = (0.40.6) fc。2.1 混凝土的物理力學性能第二章 鋼筋和混凝土的資料性能2.1 混凝土不同強度混凝土的應力-應變關系曲線強度等級越高，線彈性段強度等級越高，線彈性段越長，峰值應變也有所增越長，峰值應變也有所增大。但高強混凝土中，砂大。但高強混凝土中，砂漿與骨料的粘結很強，密漿與骨料的粘結很強，密實性好，微裂痕很少，最實性好，微裂痕很少，最后的破壞往往是骨料破壞，后的破壞往往是骨料破壞，破壞時脆性越顯著，下降破壞時脆性越顯著，下降段越陡。段越陡。2.1 混凝土的物理力學性能2.1 混凝土第二章 鋼筋和混凝土的資料性能uuccffeeee

40、eeeseeeeees0000200 15. 010 200.0020.0038 fc0.15 fcsee0eu2.1 混凝土的物理力學性能第二章 鋼筋和混凝土的資料性能上升段：)1 (1 0ncccfees0ee下降段：ccfsueee055010)50(0033. 010)50(5 . 0002. 0)50(6012cuucucufffnee規范混凝土應力-應變曲線參數fcuC50C60C70C80n21.831.671.5e00.0020.002050.00210.00215eu0.00330.00320.00310.0032.1 混凝土00.0010.0020.0030.0041020

41、3040506070C80C60C40C20se2.1 混凝土的物理力學性能第二章 鋼筋和混凝土的資料性能2 2、混凝土的變形模量、混凝土的變形模量彈性模量彈性模量0tgEc變形模量變形模量1tgEc切線模量切線模量2.1 混凝土2.1 混凝土的物理力學性能tgEc 第二章 鋼筋和混凝土的資料性能se0.5fc510 次)N/mm(74.342 . 21025cucfE2.1 混凝土2.1 混凝土的物理力學性能第二章 鋼筋和混凝土的資料性能2.1 混凝土2.2.52.2.5混凝土的收縮和徐變混凝土的收縮和徐變1 1、混凝土的收縮、混凝土的收縮 混凝土在空氣中硬化時體積會減少，這種景象混凝土在空

42、氣中硬化時體積會減少，這種景象稱為混凝土的收縮。稱為混凝土的收縮。 收縮是混凝土在不受外力情況下體積變化產生收縮是混凝土在不受外力情況下體積變化產生的變形。的變形。 當這種自發的變形遭到外部支座或內部當這種自發的變形遭到外部支座或內部鋼筋的約束時，將使混凝土中產生拉應力，甚鋼筋的約束時，將使混凝土中產生拉應力，甚至引起混凝土的開裂。混凝土收縮會使預應力混凝至引起混凝土的開裂。混凝土收縮會使預應力混凝土構件產生預應力損失。土構件產生預應力損失。 2.1 混凝土的物理力學性能第二章 鋼筋和混凝土的資料性能2.1 混凝土2.1 混凝土的物理力學性能第二章 鋼筋和混凝土的資料性能2.1 混凝土2、混凝

43、土的徐變 混凝土在荷載的長期作用下，其變形隨時間而不斷增長的景象稱為徐變。 徐變對混凝土構造和構件的任務性能有很大影響。由于混凝土的徐變，會使構件的變形添加，在鋼筋混凝土截面中引起應力重分布，在預應力混凝土構造中會呵斥預應力的損失。 混凝土的徐變特性主要與時間參數有關。2.1 混凝土的物理力學性能第二章 鋼筋和混凝土的資料性能2.1 混凝土 在應力在應力0.5fc作用瞬間，首先產生瞬時彈性應變作用瞬間，首先產生瞬時彈性應變eel= si/Ec(t0)，t0加荷時的齡期。加荷時的齡期。 隨荷載作用時間的延續，變形不斷增長，前隨荷載作用時間的延續，變形不斷增長，前4個月徐變增個月徐變增長較快，長較

44、快，6個月可達最終徐變的個月可達最終徐變的7080%，以后增長逐漸，以后增長逐漸緩慢，緩慢，23年后趨于穩定。年后趨于穩定。2.1 混凝土的物理力學性能第二章 鋼筋和混凝土的資料性能2.1 混凝土 記記(t-t0)時間后的總應變為時間后的總應變為e c(t,t0)，此時混凝土的收縮應變為，此時混凝土的收縮應變為esh(t，t0)，那么徐變為，那么徐變為，ecr (t,t0) = ec(t,t0)- e c(t0)- esh(t,t0)= ec(t,t0)- eel- esh(t,t0)2.1 混凝土的物理力學性能第二章 鋼筋和混凝土的資料性能2.1 混凝土如在時間如在時間t 卸載，那么會產生瞬

45、時彈性恢復應變卸載，那么會產生瞬時彈性恢復應變eel。由于混凝。由于混凝土彈性模量隨時間增大，故彈性恢復應變土彈性模量隨時間增大，故彈性恢復應變eel小于加載時的瞬時小于加載時的瞬時彈性應變彈性應變 eel。再經過一段時間后，還有一部分應變。再經過一段時間后，還有一部分應變eel可以恢可以恢復，稱為彈性后效或徐變恢復，但仍有不可恢復的殘留永久應復，稱為彈性后效或徐變恢復，但仍有不可恢復的殘留永久應變變ecr2.1 混凝土的物理力學性能第二章 鋼筋和混凝土的資料性能2.1 混凝土2.1 混凝土的物理力學性能第二章 鋼筋和混凝土的資料性能2.1 混凝土3、混凝土在荷載反復作用下的變形疲勞變形2.1

46、 混凝土的物理力學性能第二章 鋼筋和混凝土的資料性能2.1 混凝土混凝土在荷載反復作用下的應力-應變關系2.1 混凝土的物理力學性能第二章 鋼筋和混凝土的資料性能2.3 混凝土與鋼筋的粘結2.3 2.3 混凝土與鋼筋的粘結混凝土與鋼筋的粘結2.3.1粘結的意義粘結的意義粘結和錨固是鋼筋和混凝土構成整體、粘結和錨固是鋼筋和混凝土構成整體、共同任務的根底共同任務的根底鋼筋與混凝土之間粘結應力表示圖a錨固粘結應力 b裂痕間的部分粘結應力第二章 鋼筋和混凝土的資料性能2.3 混凝土與鋼筋的粘結2.3 2.3 混凝土與鋼筋的粘結混凝土與鋼筋的粘結2.3.2粘結力的構成粘結力的構成光圓鋼筋與變形鋼筋具有不

47、同的粘結機理，其光圓鋼筋與變形鋼筋具有不同的粘結機理，其粘結作用主要由三部分組成：粘結作用主要由三部分組成：鋼筋與混凝土接觸面上的化學吸附作用力鋼筋與混凝土接觸面上的化學吸附作用力膠結力。普通很小，僅在受力階段的部分膠結力。普通很小，僅在受力階段的部分無滑移區域起作用，當接觸面發生相對滑移時，無滑移區域起作用，當接觸面發生相對滑移時，該力即消逝。該力即消逝。混凝土收縮握裹鋼筋而產生的摩阻力。混凝土收縮握裹鋼筋而產生的摩阻力。鋼筋外表凹凸不平與混凝土之間產生的機鋼筋外表凹凸不平與混凝土之間產生的機械咬協作用力咬合力。對于光圓鋼筋，這械咬協作用力咬合力。對于光圓鋼筋，這種咬合力來自于外表的粗糙不平

48、。種咬合力來自于外表的粗糙不平。第二章 鋼筋和混凝土的資料性能2.3 混凝土與鋼筋的粘結2.3 2.3 混凝土與鋼筋的粘結混凝土與鋼筋的粘結變形鋼筋和混凝土的機械咬協作用第二章 鋼筋和混凝土的資料性能2.3 混凝土與鋼筋的粘結2.3 2.3 混凝土與鋼筋的粘結混凝土與鋼筋的粘結2.3.3粘結強度粘結強度測試測試第二章 鋼筋和混凝土的資料性能2.3 混凝土與鋼筋的粘結2.3 2.3 混凝土與鋼筋的粘結混凝土與鋼筋的粘結dlN式中式中N鋼筋的拉力；鋼筋的拉力；鋼筋的直徑；鋼筋的直徑；粘結的長度。粘結的長度。第二章 鋼筋和混凝土的資料性能2.3 混凝土與鋼筋的粘結2.3 2.3 混凝土與鋼筋的粘結混

49、凝土與鋼筋的粘結第二章 鋼筋和混凝土的資料性能2.3 混凝土與鋼筋的粘結2.3 2.3 混凝土與鋼筋的粘結混凝土與鋼筋的粘結2.3.4影響粘結的要素影響粘結的要素影響鋼筋與混凝土粘結強度的要素很多，影響鋼筋與混凝土粘結強度的要素很多，主要有混凝土強度、維護層厚度及鋼筋凈主要有混凝土強度、維護層厚度及鋼筋凈間距、橫向配筋及側向壓應力，以及澆筑間距、橫向配筋及側向壓應力，以及澆筑混凝土時鋼筋的位置等。混凝土時鋼筋的位置等。.光圓鋼筋及變形鋼筋的粘結強度都隨混凝光圓鋼筋及變形鋼筋的粘結強度都隨混凝土強度等級的提高而提高，但不與立方體土強度等級的提高而提高，但不與立方體強度成正比。強度成正比。.變形鋼

50、筋可以提高粘結強度。變形鋼筋可以提高粘結強度。.鋼筋間的凈距對粘結強度也有重要影響。鋼筋間的凈距對粘結強度也有重要影響。第二章 鋼筋和混凝土的資料性能2.3 混凝土與鋼筋的粘結2.3 2.3 混凝土與鋼筋的粘結混凝土與鋼筋的粘結2.3.4影響粘結的要素影響粘結的要素.橫向鋼筋可以限制混凝土內部裂痕的開展，橫向鋼筋可以限制混凝土內部裂痕的開展，提高粘結強度。提高粘結強度。.在直接支撐的支座處，橫向壓應力約束了在直接支撐的支座處，橫向壓應力約束了混凝土的橫向變形，可以提高粘結強度。混凝土的橫向變形，可以提高粘結強度。.澆筑混凝土時鋼筋所處的位置也會影響粘澆筑混凝土時鋼筋所處的位置也會影響粘結強度。

51、結強度。第二章 鋼筋和混凝土的資料性能2.3 混凝土與鋼筋的粘結2.3 2.3 混凝土與鋼筋的粘結混凝土與鋼筋的粘結2.3.5鋼筋的錨固與搭接鋼筋的錨固與搭接保證粘結的構造措施保證粘結的構造措施(1)對不同等級的混凝土和鋼筋，要保證最小搭對不同等級的混凝土和鋼筋，要保證最小搭接長度和錨固長度；接長度和錨固長度；(2)為了保證混凝土與鋼筋之間有足夠的粘結，為了保證混凝土與鋼筋之間有足夠的粘結，必需滿足鋼筋最小間距和混凝土維護層最小必需滿足鋼筋最小間距和混凝土維護層最小厚度的要求；厚度的要求；(3)在鋼筋的搭接接頭內應加密箍筋；在鋼筋的搭接接頭內應加密箍筋；(4)為了保證足夠的粘結在鋼筋端部應設置

52、彎鉤；為了保證足夠的粘結在鋼筋端部應設置彎鉤；(5)對大深度混凝土構件應分層澆筑或二次澆搗；對大深度混凝土構件應分層澆筑或二次澆搗；(6)普通除重銹鋼筋外，可不用除銹。普通除重銹鋼筋外，可不用除銹。第二章 鋼筋和混凝土的資料性能2.3 混凝土與鋼筋的粘結2.3 2.3 混凝土與鋼筋的粘結混凝土與鋼筋的粘結受拉鋼筋綁扎搭接接頭的搭接長度計算公式：alll式中，為受拉鋼筋搭接長度修正系數，它與同一銜接區內搭接鋼筋的截面面積有關，詳見。第二章 鋼筋和混凝土的資料性能2.3 混凝土與鋼筋的粘結2.3 2.3 混凝土與鋼筋的粘結混凝土與鋼筋的粘結dfflty 2.3 砌體構造Masonry Struct

53、ure0.2 砌體構造類型一.無筋砌體構造1.磚砌體構造實砌體、空斗砌體2.砌塊砌體構造3.石砌體構造料石砌體和毛石砌體二.配筋砌體構造1.網狀配筋磚砌體2.組合配筋磚砌體3.配筋砼砌塊砌體三.大型墻板構造第一章 砌體的物理力學性能1.1資料強度等級1.1.1 磚石資料磚石資料普通分為天然石材和人工磚石兩類；天然石材：當自艱苦于18N/m3的稱為重石，如 花崗石、石灰石、砂石等； 當自重小于18N/m3的稱為輕石，如 凝灰石、貝殼灰巖等；重石材由于強度大，抗凍性、抗水性、抗汽性均較好，通常用于建筑物的根底和擋土墻等；人工磚石：經過燒結的普通磚、粘土空心磚、陶土空心磚；以及不經過燒結的硅酸鹽磚、

54、礦渣磚、混凝土砌塊、土坯等。 普通粘土磚全國一致規格：240 x115x53，具有這種尺寸的磚稱為規范磚； 空心磚分為三種型號：KP1(240 x115x90)、KP2 (240 x180 x115)、KM1 (190 x190 x90)。前兩種可以與規范磚混砌； 塊體的強度等級： 燒結普通磚、燒結多孔磚：MU30、MU25、MU20、MU15、MU10； 蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚：MU25、MU20、MU15、MU10； 塊體的強度等級：MU20、MU15、MU10、MU7.5、MU5； 石材的強度等級：MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20，塊體Masonry Unit的縮寫；1.1.4 砂漿 砂漿是由砂、礦物膠結資料與水按合理