建筑结构课件

(2)冷拔 冷拔是将Φ 6～Φ 8的HPB235级钢筋，用强力从直径较小的 硬质合金拔丝模拔出使它产生塑性变形，拔成较细直径的钢丝， 以提高其强度的冷加工方法。冷拔后钢筋的强度得到了较大的提 高，但塑性却有较大的降低。经过冷拔加工的低碳钢丝，须逐盘 检验，分为甲、乙两级，甲级用作预应力钢筋，乙级用作非预应 力钢筋。
分类：
我国建筑工程中采用的钢筋，按化学成分可分为碳素 钢和普通低合金钢两大类。 含碳量小于0.25%的碳素钢称为低碳钢或软钢，含碳量 为0.6%～1.4%的碳素钢称为高碳钢或硬钢。 在碳素钢的元素中加入少量的合金元素，就成为普通低 合金钢。如20MnSi、20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi等。
(b)
图1.1素混凝土和钢筋 混凝土波怀情况对比
受拉钢筋
钢筋的主要力学性能1.2.1
钢筋的主要力学性能
钢筋的强度和变形 ④极限强度 ②比例极限 ①软刚和硬刚钢筋的强度和变形性 ζ(Mpa) ③屈服极限 能主要由单向拉伸测得的应力 应 流幅 当钢筋屈服塑流到一定程度，即到 有明显流幅的钢筋应力 应变 当应力达到b点后，材料开始屈 变曲线来表征。试验表明，钢筋的 达点以后，应力 应变曲线又开始 曲线，轴向拉伸时，在达到比例极 服，b点称屈服的上限点，过点后， 拉伸应力 应变曲线可分为两类： b c 上升，抗拉能力有所提高，随着曲 限a点之前，材料处于弹性阶段，软 应力与应变曲线出现上下波动，形 有明显的流幅的钢筋（也称为软钢） 线上升到最高点d，相应的应力称为 a 钢应力与应变的比值为常数，即为 成一个明显的屈服台阶，屈服台阶 见图1.2，没有明显流幅的钢筋（也 钢筋的极限强度，cd段称为钢筋的 钢筋的弹性模量Es ，a为应力应变 比 的下限c点所对应的应力称为“屈 称为硬钢）见图1.3。 例 强化阶段。过了d点以后，钢筋在薄 成比例的极限状态，它所对应的应 服强度＂。 极 弱处的断面将显着缩小，发生局部 限 力称为比例极限。 颈缩现象，变形迅速增加，应力随 之下降，直到过点时试件被拉断 。
1.2钢筋的主要力学性能1.2.4
1.2.4钢筋的形式
光面钢筋 (a):HPB235
带肋钢筋 (b)_(d): (b)螺纹钢筋 (c)人字纹钢筋 (d) 月牙形钢筋 我国带肋钢筋的外形目前生产 的是月牙形。HRB335—表面有阿 拉伯数字“2”， HRB400—表面有 阿拉伯数字“3”。 (c) (d) (a) (b)
1.2钢筋的主要力学性能1.2.5
1.2.5建焊性要求、与混凝土的粘结力
目
0绪论
录
1.钢筋混凝土的一般概念及材料的主要力学性能 2.钢筋混凝土结构计算的基本原理 3.受弯构件承载力计算与构造 4.钢筋混凝土构件的变形与裂缝计算 5.钢筋混凝土受压构件承载力计算 6.钢筋混凝土受扭构件承载力计算 8.预应力混凝土构件
目
9.钢筋混凝土梁板结构 11.多层及高层房屋结构概论 13.砌体材料及其力学性能
绪论
结构设计问题（包括结构方案、构件选型、材料选择和构造要求 等），综合性和实践性很强。 ⑤构造要求和结构计算同样重要，我们专业更应注重构造 要求。 要求： ①在本课程学习的同时，要熟悉和重视国家最新颁布的建 筑结构《规范》，对现行各种《规范》的条款要理会、熟悉并学 会应用。 ②本课程涉及的众多构造要求是非常重要的，要充分重视 对构造要求的学习，并加深理解其中的道理。 ③本课程是一门实践性很强的课程，学好本课程的关键， 实践性环节在其中起着十分重要的作用。在理论学习的过程中， 要注重联系实际，多到施工现场及预制构件厂去实习、观摩、参 观，多动手、勤思考、重理解、会分析。结合施工图的识读，积 累实践经验。
20表示含碳量为0.2%，其余合金元素的含量在1.5%以下， k为 控制的意思。
钢筋的主要力学性能
表1-2普通钢筋强度标准值及设计值(N/mm2)
钢筋种类 HPB235(Q235)
HRB335(20MnSi) HRB400(20MnSiV、 20MnSiNb、 20MnTi) RRB400(K20MnSi)
②按结构受力特点分为：混合结构、框架结构、排架结构、 剪力墙结构、筒体结构等。 混合结构的传力路线：楼（屋）面荷载 砖石墙体 （柱） 基础 板梁
绪论
0.2建筑结构的发展简况
材料方面
古代：砖、木结构
钢结构 计算理论
近代：钢筋混凝土结构和
古代：近似计算
近代： 20世纪40年代：考虑砼塑性性能的破坏 阶段计算方法，采用了单一的安全系数； 50年代：极限 状态计算，规定了极限状态，有三个系数，荷载、材料系 数和工作条件系数（1966年规范）。 近来：以概率论为基础的极限状态计算法，89年 规范及新规范（GBI10-89、GB50010－2002）
钢筋混凝土的一般概念及材料的主要力学性能 1.1
钢筋混凝土的一般概念和特点
概念： 由钢筋和混凝土结合在 一起共同工作的材料，该材料 可充分利用混凝土的抗压性能 和钢筋的抗拉性能。
P1
P2
(a)
P1 P2
中和轴
特点：
⑤可模性好； ①与砖木结构相比强度 高； ⑥整体性好； ②钢材用量少； ⑦材料来源广泛 ③耐久性好； ④耐火性好；
1.2钢筋的主要力学性能
ζ d’ k’ ζk ζa k d e’
ζ 600 400 200
φb3 φb4 φb5
e
φ6
o
l εk
o
冷拉伸长率ε
-2 21.9 ε(10 )
图1-5冷拉后的应 力——应变曲线
图1-6冷拔钢筋的应 力——应变曲线
1.2钢筋的主要力学性能
冷拉只能提高钢筋的抗拉强度，故不宜用作受压钢筋；而冷 拔可同时提高抗拉和抗压强度。 必须指出，上述冷加工钢筋以大幅度牺牲延性来换取强度 的有限提高，终究不是提高结构性能的有效途径，近年来， 强度高、性能好的钢筋（钢丝、钢绞丝）在我国已可充分供 应，故冷拉钢筋和冷拔钢丝不在列入新《混凝土规范》，但 并不是不允许使用这些钢筋。当应用这些钢筋时，应符合专 门规程的规定。
R
符号 φ
d(mm) 8~20
6~50 6~50 8~40
fyk 235
335 400 400
fy 210
300 360 360
fy＇ 210
300 360 360
注：1.当d大于40mm时，应有可靠的工程经验。 2. fyk钢筋的标准强度，具有95%以上的保证 率，由屈服极限确定。 3. fy钢筋的抗拉强度设计值，fy＇钢筋的 抗压强度设计值。
钢筋的主要力学性能
表1-3预应力钢筋强度标准值及设计值(N/mm2)
种 类 1*3 符 号 fptk 1860 1720 fpy 1320 1220 390 f ＇py
钢绞线
1*7
ΦS
1570
1860 1720
1110
1320 1220 1250 1180 1110 1110 1040 410 400 410 390
绪论
施工工艺方面
向着工业化、定型化、标准化方向发展。
施工技术方面 大模板滑模施工、预应力混凝土平板楼盖等。 总之：高强度、高性能的材料的应用；计算理论的更加科 学合理；重量更轻、跨度更大；安全性、耐久性更好；施 工更方便快捷是今后的发展方向。
绪论
0.3本课程内容特点及要求
内容： 钢筋混凝土结构（基本结构和房屋结构）、砌体结构 特点： ①本课程所述材料的力学性能与材料力学所学内容有 许多相似之处，但也有不同之处。主要在均质和非均质、弹 性和弹塑性等之分。 ②建筑结构的计算方法，绝大部分是建立在实验的基 础上。目前尚无完善的理论，应十分注重试验和各公式的使 用条件和范围。 ③内力分析和变形计算的理论来自结构力学，但，考虑 到结构的实际，又建立了一套自身的计算方法，应注意他们 的联系和区别。 ④本课程除了进行构件的强度和变形计算外，还要解决
钢筋种类 HPB235 HRB335 HRB400
伸长率（%）
冷弯要求 δ 5
δ5
冷弯角度
25
1800
16
1800
14
1800
_____表示试件长度为5d的钢筋的伸长率
钢筋的主要力学性能1.2.2
钢筋的成分、分类、级别、品种
成分：
钢筋的主要成分为铁、还有少量的碳、锰、硅、钒、 钛及一些有害元素如磷、硫等。刚材的强度随含碳量的增加而 增加，但其塑性性能及可焊性随之降低。锰、硅、钒、钛等少 量合金元素可是钢材的强度、塑性等综合性能提高。
钢筋的主要力学性能
级别及品种：
我国建筑工程中采 用的钢筋，国产普通钢筋 有以下4级： ①热轧光面235级②热轧 带肋335级
ζ(Mpa)
高强钢丝 HRB400 HRB335 HPB235
0
图
ε
③HRB400(20MnSiV 、 20MnSiNb 、 20MnTi): 热 轧 带 肋 400 级 ④ RRB400(K20MnSi):余热处理钢筋400级（用HRB335(20MnSi) 穿水 热处理而成），各级别 性能见图1-4
注：必要时钢铰线可采用实测的弹性模量
钢筋的主要力学性能
热处理钢筋
上面所述为普通钢筋，而预应力钢筋采用热处理钢筋。由 40Si2Mn(d=6)、48Si2Mn(d=8.2)和45Si2Cr(d=10)等通过加热、 淬火和回火等调质工艺处理制成的。热处理钢筋又称调质钢筋。 钢丝钢丝主要用于预应力混凝土结构中，有消除应力的光面钢 丝、螺旋肋钢丝和三面刻痕钢丝三种。 冷拔低碳钢丝由低碳热轧钢筋经冷拔制成，分为两个级别： 甲级和乙级。冷拔低碳钢丝的延性较差，新《规范》中也未列 入。若在建筑工程中采用时，应遵守专门规程的规定。 钢丝(直径在5mm以内)可以是单根的，也可以编成钢绞线或 钢丝束。
消除应 力钢丝
光 面 螺旋肋
刻 痕
ΦP ΦH ΦI ΦHT