第二章力學性能第1頁，課件共39頁，創作于2023年2月建筑中常用鋼材分為四類熱軋鋼筋冷拉鋼筋鋼絲熱處理鋼筋2.1鋼筋的形勢和品種第2頁，課件共39頁，創作于2023年2月

?熱軋鋼筋按其強度由低到高分為HPB235、HRB335、HRB400和RRB400?冷拉鋼筋和冷拔鋼筋是通過對某些等級的熱軋鋼筋進行冷加工而成，熱處理鋼筋是對某些特定型號的熱軋鋼筋進行處理得到的。光面鋼筋螺紋鋼筋月牙紋鋼筋人字紋鋼筋第3頁，課件共39頁，創作于2023年2月鋼絲是由熱軋鋼筋經冷拔而成，根據原材料不同又分為冷拔低碳鋼絲和碳素鋼絲，鋼絲可刻痕(刻痕鋼絲)和鉸成鋼絞線，故鋼絲有：冷拉低碳鋼絲φb

碳素鋼絲φs

刻痕鋼絲φk

鋼絞線φj

熱處理鋼筋是對某些特定鋼號的熱軋鋼筋進行熱處理得到的。第4頁，課件共39頁，創作于2023年2月鋼筋的－曲線lPPA2.2鋼筋的力學性能第5頁，課件共39頁，創作于2023年2月比例極限屈服強度極限強度o

(N/mm2)

fyfted流幅abcoa－彈性階段

a－比例極限

b－屈服強度cd－強化階段0.2%

0.2

(N/mm2)

o

d－極限強度de－頸縮階段

0.2－條件屈服強度第6頁，課件共39頁，創作于2023年2月由力學性能不同分成：軟鋼：有明顯屈服臺階的鋼筋(熱軋鋼筋、冷拉鋼筋)硬鋼：無明顯屈服臺階的鋼筋(鋼絲、熱處理鋼筋)第7頁，課件共39頁，創作于2023年2月鋼筋力學性能指標：對于有明顯屈服臺階的軟鋼取屈服強度fy

作為強度設計依據。對于無明顯屈服臺階的硬鋼取條件屈服強度

0.2作為強度設計依據。屈服強度、極限強度、伸長率、冷彎性能。第8頁，課件共39頁，創作于2023年2月取相應于殘余應變

=0.2%時的應力

0.2作為名義屈服點。常取

0.2=0.8fsu。伸長率：冷彎性能：彎心直徑冷彎角度…1－1

0.2的定義：第9頁，課件共39頁，創作于2023年2月冷加工的方法：冷拉、冷拔、冷軋。冷加工的目的：改變鋼材內部結構，提高

鋼材強度，節約鋼筋。冷加工對鋼材性能的影響。?熱處理是對某些特定型號的熱軋鋼進行淬火和回火處理。

2.3鋼筋的冷加工的熱處理

第10頁，課件共39頁，創作于2023年2月o冷拉控制應力

(N/mm2)

冷拉率殘余變形o'abcc'd'd冷拉無時效冷拉經時效(a)(b)d1d2Pd2d1第11頁，課件共39頁，創作于2023年2月(a)為冷拉，可采用冷拉控制應力和冷拉率控制。冷拉后可提高鋼材的抗拉強度，但其屈服臺階變短。(b)為冷拔，可同時提高鋼材的抗拉和抗壓強度。塑性降低很多。冷軋后，鋼筋表面軋成帶肋，強度與冷拔低碳

絲接近，塑性要好一些。第12頁，課件共39頁，創作于2023年2月2.4對鋼筋質量的要求1.強度是剛勁質量的重要目標。2.極限抗拉強度要滿足檢驗標準的要求。3.伸長率4.冷彎要求第13頁，課件共39頁，創作于2023年2月2.5鋼筋的蠕變、松弛和疲勞?鋼筋在高應力作用下，隨時間增長其應變繼續增加的現象為蠕變。?鋼筋受力后，若保持長度不變，則其應力隨時間增長而降低的現象稱為松弛。?鋼筋的疲勞破壞是指鋼筋在承受重復、周期動荷載作用下，經過一定次數后，從塑性破壞的性質轉變成脆性突然斷裂的現象。第14頁，課件共39頁，創作于2023年2月混凝土的組份：骨料水泥結晶體水泥凝膠體彈性變形的基礎塑性變形的基礎混凝土的強度及變形隨時間、隨環境的變化而變化。水泥、石、砂、水按一定的配合比制成不同等級的砼。2.6混凝土的強度等級第15頁，課件共39頁，創作于2023年2月2.7.1.立方體的抗壓強度fcu影響立方體強度的因素：試件尺寸、溫度、濕度、試驗方法。由于尺寸效應的影響：fcu(150)=0.95fcu(100)

fcu(150)=1.05fcu(200)2.7混凝土的強度第16頁，課件共39頁，創作于2023年2月用標準制作方式制成的150×150mm的立方體試塊，在28天齡期，用標準試驗方法測得具有95％保證率的抗壓強度。常用等級：C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C55，C60，C65，C70，C75，C80混凝土強度等級：第17頁，課件共39頁，創作于2023年2月2.7.2.軸心抗壓強度fc真實反映以受壓為主的混凝土結構構件的抗壓強度。為消除端部約束的影響用立方體強度反映：考慮實際情況(施工狀況、養護條件等)第18頁，課件共39頁，創作于2023年2月2.7.3.軸心抗拉強度ft混凝土的抗拉強度比抗壓強度小得多，為抗壓強度。直接測試方法間接測試方法(彎折，劈裂)考慮施工因素，取第19頁，課件共39頁，創作于2023年2月2.7.4.復合應力狀態下混凝土強度雙向正應力作用(如圖)

1,

2(壓－壓)強度增加

1,

2(拉－壓)強度降低

1,

2(拉－拉)強度基本不變第20頁，課件共39頁，創作于2023年2月0應力—應變曲線：第21頁，課件共39頁，創作于2023年2月正應力和剪應力作用三軸受壓：(如圖)工程應用：約束混凝土鋼管砼密配螺旋箍筋200

3=50N/mm235N/mm2

1

3

310N/mm2150100500510152025

1—

2(N/mm2)

1(‰)第22頁，課件共39頁，創作于2023年2月2.8.1混凝土的應力－應變關系OA–––彈性階段

A:0.3fcAB–––彈塑性階段

:0.3fc～0.8fc

裂縫穩定階段BC–––裂縫不穩定階段

:0.8fc～1.0fcCBDEfc

0

0???A

cu??2.8 荷載作用下混凝土的變形性能

第23頁，課件共39頁，創作于2023年2月特征點：

0

–––對應于峰值點應變《規范》

0

=0.002

cu

–––混凝土極限壓應變《規范》

cu

=0.0033fc–––軸心抗壓強度

第24頁，課件共39頁，創作于2023年2月2.8.2混凝土在多次重復荷載下的應 力－應變關系?如果我們將混凝土棱柱體試塊加荷使其壓應力達到某個數值σ，然后卸荷至零，并把這一循環多次重復下去，就稱為多次重復荷載。?我們通常把能使試件循環200萬次或次數稍多時發生破壞的壓應力稱為混凝土的疲勞抗壓強度，用符號表示。2.8.3

混凝土的彈性模量第25頁，課件共39頁，創作于2023年2月k

c

c

0

ce

cp

0h

原點彈性模量：…1－7…1－6

第26頁，課件共39頁，創作于2023年2月割線模量：…1－9切線模量：

–––彈性系數0～1.0…1－10剪切模量：

c=

ce

+

cp…1－8G=0.4Ec第27頁，課件共39頁，創作于2023年2月2.9混凝土的徐變和收縮混凝土在受到荷載作用后，在荷載(應力)不變的情況下，變形(應變)隨時間而不斷增長的現象。161284369121518212427?A

ce

cr徐變

ce彈性變形

ch收縮

ce

ae

erBCD(10–4)t(月)0徐變：第28頁，課件共39頁，創作于2023年2月混凝土的級配、水灰比、初始加載齡期、初應力大小，養護使用條件等。徐變性質：線性徐變初應力

c0.5fc徐變與初應力呈正比非線性徐變

c>0.5fc當

c>0.8fc，徐變發展最終導致破壞作為混凝土的長期抗壓強度。徐變的影響因素：0.8fc第29頁，課件共39頁，創作于2023年2月徐變對結構的影響：使構件的變形增加；在截面中引起應力重分布；在預應力混凝土結構中引起預應力損失。第30頁，課件共39頁，創作于2023年2月混凝土在空氣中結硬體積減小的現象。蒸汽養護常溫養護051015200.10.20.30.4收縮(10–3)時間(月)收縮：第31頁，課件共39頁，創作于2023年2月收縮的性質自由收縮約束收縮來自內部的鋼筋約束來自支座的外部約束收縮對結構的影響自由收縮一般不會引起拉應力，故不會開裂約束收縮產生收縮應力甚至開裂第32頁，課件共39頁，創作于2023年2月產生鋼筋和混凝土粘結強度的主要原因：

混凝土收縮將鋼筋緊緊握固而產生的摩擦力；

混凝土顆料的化學作用產生的混凝土與鋼筋之間的膠合力；

鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間產生的局部粘結應力。2.10鋼筋與混凝土間的粘結第33頁，課件共39頁，創作于2023年2月粘結應力的類型：

由彎曲引起粘結應力；

兩相鄰裂縫間鋼筋應力不均勻引起的局部粘結應力；

錨固粘結應力。第34頁，課件共39頁，創作于2023年2月lTd

max以錨固粘結應力為例：

u第35頁，課件共39頁，創作于2023年2月錨固設計的基本原則是必須保證足夠的錨固粘結強度以使鋼筋強度得以充分利用，即第36頁，課件共39頁，創作于2023年2月保證粘結