结构材料

课题：第一章建筑结构材料

课型：理论课

教学目的与要求：

1、了解建筑钢材的品种、规格及选用要求；

2、钢材的力学性能。

3、理解混凝土结构的耐久性规定；

4、掌握混凝土的各项力学指标及变形性能。

5、砌体的种类及强度等级;

6、影响砌体抗压强度的因素

教学重点、难点：

1、建筑钢材的力学性能、选用要求。

2、混凝土的强度指标；

3、混凝土的变形。

采用教具、挂图：

复习、提问：

1、结构功能的极限状态的分类

2、可靠度

课堂小结：

1.混凝土的强度等级；

2.收缩与徐变的概念；

3.混凝土结构的耐久性规定。

4.砌体的种类及强度等级;

5.影响砌体抗压强度的因素

作业：

预习：§3.1；

思考题： 2.2、2.4；

课后分析：

授课过程

[新课导入]

前面已述及，建筑结构的类型，本节要向大家介绍建筑结构材料的物理力学性能。[新课内容]

第二章建筑结构材料

§2.1 建筑钢材

一、建筑钢材的品种和规格

1、混凝土结构对钢筋的要求

①应具有较高的强度和良好的塑性；

②便于加工和焊接；

③并应与混凝土之间具有足够的粘接力

2、钢筋的种类

混凝土结构所采用的钢筋有劲性钢筋和柔性钢筋两类。通常所称的钢筋，即指柔性钢筋。

按加工方法不同，我国用于混凝土结构的钢筋主要有热轧钢筋、冷拉钢筋、热处理钢筋、冷轧钢筋（冷轧带肋钢筋、冷轧扭钢筋）、冷拔低碳钢丝、消除应力钢丝、钢绞线等几类；

按在结构中是否施加预应力，可分为普通钢筋和预应力钢筋。

钢筋按外形分：光圆钢筋和变形钢筋。

建筑工程中所用的建筑钢材基本上都是碳素结构钢和低合金高强度结构钢。

1）普通钢筋

普通钢筋指用于钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构中的非预应力钢筋。用于钢筋混凝土结构的热轧钢筋分为HPB235、HRB335、HRB400和RRB400四个级别。《混凝土规范》规定，普通钢筋宜采用HRB400级和HRB335级钢筋。

HPB235级钢筋：光圆钢筋，公称直径范围为8～20mm，推荐直径为8、10、12、16、20mm。实际工程中只用作板、基础和荷载不大的梁、柱的受力主筋、箍筋以及其他构造钢筋。

HRB335级钢筋：月牙纹钢筋，公称直径范围为6～50mm，推荐直径为6、8、10、12、16、20、25、32、40和50mm。是混凝土结构的辅助钢筋，实际工程中也主要用作结构构件中的受力主筋。

HRB400级钢筋：月牙纹钢筋，公称直径范围和推荐直径同HRB335钢筋。是混凝土结构的主导钢筋，实际工程中主要用作结构构件中的受力主筋。

RRB400级钢筋：月牙纹钢筋，公称直径范围为8～40mm，推荐直径为8、10、12、16、20、25、32和40mm。强度虽高，但疲劳性能、冷弯性能以及可焊性均较差，其应用受到一定限制。

2）预应力钢筋

预应力钢筋应优先采用钢绞线和钢丝，也可采用热处理钢筋。

钢绞线：由多根高强钢丝绞织在一起而形成的，有3股和7股两种，多用于后张法大型构件。

预应力钢丝：主要是消除应力钢丝，其外形有光面、螺旋肋、三面刻痕三种。

热处理钢筋：包括40Si2Mn、48Si2Mn及45Si2Cr几种牌号，它们都以盘条形式供应，无需焊接、冷拉，施工方便。

二、钢结构用钢材

（1）钢种和钢号

建筑工程常用碳素结构钢和低合金高强度结构钢

1）碳素结构钢

碳素结构钢的牌号：

2）低合金高强度结构钢

低合金高强度结构钢的牌号：

质量等级代号：A、B、C、D、E

屈服点数值（N/mm2）：295、345、390、420、460

钢材屈服点代号：Q

注：低合金高强度结构钢的A、B级属于镇静钢，C、D、E级属于特殊镇静钢。

3）钢材的选用

《钢结构规范》规定，承重结构的钢材宜采用Q235钢、Q345钢、Q390钢和Q420钢。

承重结构采用的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。

焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构采用的钢材还应具有冷弯试验的合格保证。

4、建筑钢材的力学性能

1）影响钢材力学性能的主要因素

影响钢材力学性能的因素有很多，本节主要讨论化学成分、冶金缺陷、钢材硬化、应力集中、残余应力、温度变化及疲劳对钢材性能的影响。

2）建筑钢材的设计指标

（1）钢筋的强度标准值和强度设计值

材料强度标准值：正常情况下可能出现的最小材料强度值。

材料强度设计值：强度标准值除以材料分项系数。

钢筋的材料分项系数为:热轧钢筋1.10，预应力钢筋1.20。

（2）钢筋的弹性模量

（3）钢材的强度设计值

钢材的强度设计值：钢材的屈服点除以钢材的抗力分项系数。

钢材的抗力分项系数取为，Q235钢为1.087，Q345、Q390、Q420钢为1.111。

§2.2 混凝土

一、混凝土的强度

1、混凝土的立方抗压强度f cu 及强度等级

（1）混凝土的立方抗压强度用符号f cu,k表示

（2）混凝土的强度等级

根据立方体抗压强度标准值f cu,k的大小，混凝土强度等级分C15到C80共14级。其中，C60~ C80属高强混凝土。

（3）结构混凝土强度等级的要求