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第3章-建筑结构材料

第一篇：第3章-建筑结构材料第3章建筑结构材料第3章建筑结构材料建筑结构材料主要有三种：钢材、钢筋混凝土、砌体。3.1钢筋混凝土结构材料混凝土由水泥、砂、石子三种材料用水搅拌和凝固硬化后形成的一种复合材料。1、混凝土的强度指标1）立方体抗压强度fcu水利水电工程用砼分10个强度等级，C15～C60，级差为5N/mm2。钢筋砼：≥C15HRB335、HRB400、RRB400时，≥C20，保证足够的粘结力预应力砼，≥C30用钢绞线、钢丝作预应力筋时，≥C40其中≥C50为高强度混凝土（2）棱柱体抗压强度－－轴心抗压强度fc钢筋混凝土受压构件的长度远大于截面尺寸，因此棱柱体强度能更好地反映受压构件中混凝土的实际强度。棱柱体试件高度与宽度比大于3时，试件两端接触面摩擦力对试件中部的影响不明显，fc趋于稳定。(3)轴心抗拉强度远低于抗压强度，与抗压强度的比值随抗压强度的提高而降低。凡影响抗压强度的因素，对抗拉强度也有影响，但影响程度不同。此外，用碎石拌制的混凝土，抗拉强度高于用卵石拌制的。测定方法：(1)直接拉伸法150mm×150mm×550mm棱柱，两端埋深125mm对中变形钢筋，直接受拉。缺点：对中、应力集中。(2)劈裂法测得强度受垫条的刚度及宽度影响。我国采用直接拉伸法来测定混凝土的轴心抗拉强度。（4）复合应力状态下的混凝土强度实际工程中，一般为双向或三向受力的复合应力状态。但复合应力状态下混凝土的强度问题比较复杂，尚未能建立起完整的强度理论。现在已经得到的一些公认的结果：(1)双压时强度提高(2)双拉时强度不变(3)拉压时一向的强度随另一向应力的提高而降低(4)三向受压下一向抗压强度随另二向应力的增加而增加（5）双轴受压下混凝土的强度①双向受拉，接近单轴抗拉强度；②双向受压，混凝土的侧向变形受到约束，强度提高；③一拉一压，加速了混凝土内部微裂缝的发展，抗拉、抗压强度均降低。（6）压剪及拉剪下混凝土的强度①随着拉应力的增大，混凝土的抗剪强度降低。②随着压应力的增大，混凝土的抗剪强度逐渐增大；当压应力超过某一数值后，抗剪强度随压应力增大而减小。（7）三轴应力状态下混凝土的强度试件侧向变形受到限制，其内部微裂缝的产生和发展受到阻碍，当侧压力增大时，轴向抗压强度也相应增大。第3章建筑结构材料、混凝土的变形混凝土变形分为两种：受力变形和体积变形一次短期加载时的应力－应变曲线1)应力较小时，接近直线(2)应力继续增大，呈现出塑性性质(3)应力达到极限强度时出现平行裂缝(4)普通试验机上下降段无规律(5)伺服机上可得到下降段(7)影响因素：混凝土强度，加载速率，组成材料的性质及配合比、试验方法及约束情况等1）混凝土的弹性模量为方便常近似将混凝土看作弹性材料进行分析，但混凝土的应力应变关系为曲线，因此需要恰当地规定混凝土的弹性模量。2）混凝土的徐变a.混凝土在荷载的长期作用下，应力不变，变形也会随着时间而增长。这种现象称为徐变。b.如果结构受外界约束而无法变形，结构的应力会随时间的增长而降低。这种现象称为应力松弛。c.徐变的特点：开始增长较快，以后逐渐减慢，最后趋于稳定，但时间很长。d.徐变的原因：①水泥凝胶体的黏性流动，使骨料应力增大。②混凝土内部微裂缝在长期作用下不断发展和增加。e.徐变与塑性变形的区别：◇发生原因：塑性变形主要由混凝土中结合面裂缝的扩展延伸而引起；徐变是因为混凝土受力后水泥中凝胶体产生的粘性流动引起。◇性质：塑性变形不可恢复，与时间无关；徐变部分可恢复，与时间有关。f.影响徐变的因素：(1)加载应力(2)加载龄期(3)周围湿度(4)水泥用量、水灰比、水泥品种及养护条件等混凝土的应力条件是影响徐变的主要因素。（3）混凝土的收缩与膨胀对于养护不好的混凝土构件,表面在受荷前可能产生收缩裂缝。需要说明，混凝土的收缩对处于完全自由状态的构件只会引起构件的缩短而不开裂。对于周边有约束而不能自由变形的构件，收缩会引起构件内混凝土产生拉应力，甚至会有裂缝产生在不受约束的混凝土结构中，钢筋和混凝土由于粘接力的作用，相互之间变形是协调的。混凝土具有收缩的性质，而钢筋并没有这种性质，钢筋的存在限制了混凝土的自由收缩使混凝土受拉、钢筋受压，如果截面的配筋率较高时会导致混凝土开裂。3、钢筋的品种和分类1）钢筋的化学成分钢筋的力学性能主要取决于它的化学成分。其主要成分是铁元素，此外还含有少量的碳、锰、硅、硫等元素。（2）钢筋的分类a.按加工方法分：热轧钢筋、冷加工钢筋、热处理钢筋、钢丝、钢绞线等种类，其中应用量最大的是热轧钢筋。b.按使用用途分：普通钢筋、预应力钢筋c.按化学成分分：低碳钢钢筋、普通低合金钢钢筋d.按力学性能分：有明显屈服点钢筋（软钢）、无明显屈服点钢筋（硬钢）e.按钢筋表明形状分：光面钢筋、变形钢筋第3章