1第2章 结构材料的力学性能及指标

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第二章 结构材料的力学性能及指标1. 结构材料的基本要求 2. 钢筋和混凝土材料 砌体材料( 3. 砌体材料(第5章) 钢材( 4. 钢材(第9章) 木材(自学) 5. 木材(自学)1

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1. 结构材料的基本要求1.1 结构材料的基本要求 a. 结构材料要有足够的、有一定环境适应度的强度； 结构材料要有足够的、有一定环境适应度的强度； b. 结构材料要有足够的刚度； 结构材料要有足够的刚度； c. 结构材料要有相应的重度； 结构材料要有相应的重度； d. 结构材料要有相对低廉的价格； 结构材料要有相对低廉的价格； e. 结构材料要有良好的环保性能。 结构材料要有良好的环保性能。 以材料的力学性能指标评定 1.1.1 材料的基本力学指标 包括：强度、弹性、塑性、 包括：强度、弹性、塑性、冲击韧性与 冷脆性、 冷脆性、徐变和松弛3

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材料抵抗破坏能力的指标 a. 强度 ——材料抵抗破坏能力的指标

包括：抗压、抗拉、抗剪、抗纽、疲劳强度 包括：抗压、抗拉、抗剪、抗纽、oa—弹性阶段 弹性阶段 bc—屈服阶段 屈服阶段 cd—硬化阶段 硬化阶段 de—颈缩阶段 颈缩阶段

fu fb fy

σ

e

b ba c a’ a dc

d

f

e

σ

d c

a—弹性极限 弹性极限fp 弹性极限 c—屈服强度 屈服强度fy 屈服强度 d—极限强度 极限强度fb 极限强度

o

ε

σ0.20

某些无明显屈服点的材料，以残余变形0.2%对应应力 某些无明显屈服点的材料，以残余变形0.2%对应应力 0.2% 作为名义屈服强度。 作为名义屈服强度。 0.2%

ε

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b. 弹性与塑性材料在外力作用下产生变形， 材料在外力作用下产生变形，当外力除去后能完全恢复到原 始形状的性质， 始形状的性质，称为弹性。

弹性模量： 弹性模量： E s = σ ε

f fb fu y

σ

e

da’ dc

f

e

b

材料在外力作用下产生变形， 材料在外力作用下产生变形， 当外力除去后， 当外力除去后，部分变形恢 复的性质， 复的性质，称为塑性。a残余变形 弹性变形6

ε

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c. 冲击韧性 冲击韧性是指材料抗冲击而不破坏的能力。 d. 徐变和应力松弛混凝土的徐变是指混凝土在长期的、不变的、 混凝土的徐变是指混凝土在长期的、不变的、较高的荷载作用

徐变。 下，其变形随时间的增长而增加的现象，称为徐变。 其变形随时间的增长而增加的现象，变 形 卸荷后的瞬时回缩 永久变形 时间 5d 20d 60d 80d

在恒定温度和应变条件下， 在恒定温度和应变条件下，构件或材料的应力随时间而见小的 现象， 应力松弛。容易引起预应力损失。 现象，称为应力松弛。容易引起预应力损失。7

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建筑钢材的品种(一)钢筋 1. 热轧钢筋；Ⅰ级钢，HPB235,强度标准值为235 N/mm² ;

Ⅱ级 热轧钢筋； 级钢，HPB235,强度标准值为235 N/mm² HRB335,强度标准值为335 N/mm² 级钢，HRB400, 钢，HRB335,强度标准值为335 N/mm² ;Ⅲ级钢，HRB400,强 度标准值为400 N/mm² RRB400,强度标准值为 强度标准值为400 N/mm² 度标准值为400 N/mm² ;RRB400,强度标准值为400 N/mm²。 (二)型钢和钢板 2. 钢铰线、刻痕钢丝、消除应力钢丝、螺旋肋钢丝、热处理钢筋 钢铰线、刻痕钢丝、消除应力钢丝、螺旋肋钢丝、

钢材的选用(一)混凝土结构对钢筋的要求：较高的强度；良好的塑性； 混凝土结构对钢筋的要求：较高的强度；良好的塑性； 良好的可焊性；钢筋与混凝土良好的粘结力。 良好的可焊性；钢筋与混凝土良好的粘结力。 (二)钢筋的选用原则 1. 普通钢筋-板HPB235,梁、柱HPB235,HRB335,HRB400; 普通钢筋- HPB235,梁 HPB235,HRB335,HRB400; 2. 预应力钢筋-钢铰线、钢丝和热处理钢筋。 预应力钢筋-钢铰线、钢丝和热处理钢筋。8

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1.1.2

其他指标协同工作的能力 耐久性 可加工性 取材便宜，价格合理，经济实用 取材便宜，价格合理，

保证钢筋和混凝土之间粘结力的措施 1、足够的锚固长度 2、一定的搭接长度 3、钢筋周围的混凝土应有足够的厚度 4、钢筋末端做弯钩 5、配置箍筋 6、浇注混凝土时钢筋的位置

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2. 钢筋和混凝土材料2.1.1 混凝土结构 ——以混凝土为主要材料制作的结构。 以混凝土为主要材料制作的结构。 以混凝土为主要材料制作的结构一、基本概念钢筋混凝土： 钢筋和 按一定方式组成的能共同工作 共同工作的 1. 钢筋混凝土： 是钢筋和砼按一定方式组成的能共同工作的 建筑材料。 建筑材料。 钢筋混凝土结构： 是钢筋混凝土为主要承重骨架的结构。 2. 钢筋混凝土结构： 是钢筋混凝土为主要承重骨架的结构。 砼：抗拉强度大约是抗压强度的1/10 。 抗拉强度大约是抗压强度的1/10 钢筋： 钢筋：抗拉抗压强度都很强 。

二、共同工作原理1. 钢筋和砼之间存在粘结力 2. 钢筋和砼线膨胀系数接近 3. 砼保护钢筋10

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环球金融中心混凝土开浇11

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钢筋混凝土桩内部12

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示例 a. 素混凝土梁

F300

200

fF=13.4KN 截面开裂并破坏t

钢筋混凝土梁：受拉区配2 20钢筋 b. 钢筋混凝土梁：受拉区配2Φ20钢筋

F3002Φ20

200

Fcr=15 KN

截面开裂; 截面开裂; Fu=87KN 截面破坏。 截面破坏。

梁的承载力大大提高，梁的受力性能改善。 梁的承载力大大提高，梁的受力性能改善。15

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2

2 钢筋HPB235 热轧钢筋 HRB335 HRB400 光圆钢筋 变形钢筋 力 变形钢筋 筋 变形钢筋 预 应 钢 钢 筋 热 钢筋16

一、钢筋的种类及选用 非 预 应 钢

钢 筋 钢

RRB400

力

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Fig. 我国常见

钢筋外形

普通钢筋强度标准值(N/mm2) 种 热 轧 钢 筋 HPB235(Q235) HRB335(20MnSi) HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi) RRB400(20MnSi) 类 符号 fyk 235 335 40017

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二、钢筋的力学性能 1. 强度相关有明显屈服点(软钢) a. 有明显屈服点(软钢) 无明显屈服点(硬钢) b. 无明显屈服点(硬钢)

σ b a 0 c

d

fy σoa—弹性阶段 oa 弹性阶段 bc—屈服阶段 bc 屈服阶段 cd—硬化阶段 cd e 硬化阶段 de—颈缩阶段 de 颈缩阶段

d c

σ0.2

Es

ε

0

εy0.2%

c—条件屈服强度 条件屈服强度 σ0.2=0.85 fu

ε

比例极限f a—比例极限fp 比例极限 屈服强度f c—屈服强度fy →是钢筋强度的设计依据 屈服强度 极限强度f d—极限强度fu 极限强度 屈强比反映钢筋的强度储备， 屈强比反映钢筋的强度储备， 反映钢筋的强度储备 =0.6~0.7。 fy/fu=0.6~0.7。

条件屈服点 σ0.2 是残余应 y 变为0.2% s 0.2%时的应力 变为0.2%时的应力

σ =Eε σ = fy

ε ≤ε

ε >εy18

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2. 塑性性能伸长率： 伸长率：钢材拉断后的塑性变形量较钢 材原始尺度的变化率，是衡量钢材变形 材原始尺度的变化率， 能力的重要指标。 能力的 …… 此处隐藏：1894字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……