钢筋和混凝土材料的力学性能ppt.pptx

建筑结构原理及设计建筑结构原理及设计本课程特点本课程特点1、是原理课，应、是原理课，应突出原理和概念突出原理和概念2、基本构件由不同材料组成，应了解不同材料的力学性、基本构件由不同材料组成，应了解不同材料的力学性能，注意由于组成材料不同而导致的计算方法的不同能，注意由于组成材料不同而导致的计算方法的不同3、强调不同材料构件的、强调不同材料构件的计算原理和方法计算原理和方法4、涉及内容多，系统性相对较差、涉及内容多，系统性相对较差5、公式多、公式的条件多、公式多、公式的条件多6、简化、近似和经验处理多、简化、近似和经验处理多 学习中需注意的问题学习中需注意的问题1、理解和掌握结构的、理解和掌握结构的计算特点计算特点2、注意、注意计算公式的适用范围和限制条件计算公式的适用范围和限制条件3、培养综合分析问题的能力、培养综合分析问题的能力4、注意、注意理解规范理解规范5 5 混凝土结构混凝土结构5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能5.1 5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能5.1.1 5.1.1 钢筋钢筋5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能（1）钢筋的品种和级别）钢筋的品种和级别 按化学成分组成，分为按化学成分组成，分为普通碳素钢、普通低合金钢。普通碳素钢、普通低合金钢。普通低合金钢：普通低合金钢：除含有普通碳素除含有普通碳素钢的成分外，还掺入了少量合钢的成分外，还掺入了少量合金元素锰、硅、钒、镍等。金元素锰、硅、钒、镍等。（1）钢筋的品种和级别）钢筋的品种和级别 按生产工艺分为按生产工艺分为热轧钢筋、钢绞线、消除应力钢丝、热处理热轧钢筋、钢绞线、消除应力钢丝、热处理钢筋和冷加工钢筋等。钢筋和冷加工钢筋等。5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能热轧钢筋热轧钢筋热轧钢筋热轧钢筋uHPB235级(级)钢筋钢筋多为光面钢筋多为光面钢筋,多作为现浇楼板的受力钢多作为现浇楼板的受力钢筋和箍筋。筋和箍筋。uHRB335级(级)和 HRB400级(级)钢筋钢筋强度较高，多强度较高，多作为作为钢筋混凝土构件的受力钢筋，尺寸较大的构件，也有用钢筋混凝土构件的受力钢筋，尺寸较大的构件，也有用级钢级钢筋作箍筋的；筋作箍筋的；为增强与混凝土的粘结，外形制作成月牙肋或等为增强与混凝土的粘结，外形制作成月牙肋或等高肋的变形钢筋高肋的变形钢筋。uRRB400(级级)钢筋强度太高，不适宜作为普通钢筋混凝土构钢筋强度太高，不适宜作为普通钢筋混凝土构件中的配筋，件中的配筋，一般冷拉后作预应力筋。一般冷拉后作预应力筋。5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能HPB235级级、HRB335级级、HRB400级级、RRB400级级消除应力钢丝消除应力钢丝：消除应力钢丝是经矫直回火处理后的一类高强消除应力钢丝是经矫直回火处理后的一类高强钢丝，包括光面钢丝、螺旋肋钢丝和刻痕钢丝。矫直回火处理钢丝，包括光面钢丝、螺旋肋钢丝和刻痕钢丝。矫直回火处理可以消除钢丝冷拔中产生的残余应力，提高钢丝的比例极限和可以消除钢丝冷拔中产生的残余应力，提高钢丝的比例极限和屈强比屈强比(屈服强度与抗拉强度的比值屈服强度与抗拉强度的比值)，增大伸长率，塑性有所，增大伸长率，塑性有所改善，施工也方便。改善，施工也方便。用于预应力混凝土结构。用于预应力混凝土结构。钢绞线钢绞线：由高强钢丝顺一个方向均匀盘绞而成的一种高强预应由高强钢丝顺一个方向均匀盘绞而成的一种高强预应力钢材，标准形钢绞线用力钢材，标准形钢绞线用3、4或或5制成，其优点是截面集中、制成，其优点是截面集中、虽然直径较大但比较柔软，便于施工，粘结作用也较强。一般虽然直径较大但比较柔软，便于施工，粘结作用也较强。一般有二股、三股和七股钢绞线，外接圆直径有二股、三股和七股钢绞线，外接圆直径9.515.2 mm。用于预用于预应力混凝土结构。应力混凝土结构。热处理钢筋热处理钢筋：是将是将级钢筋通过加热、淬火和回火等调质工艺级钢筋通过加热、淬火和回火等调质工艺处理，使强度得到较大幅度的提高，而延伸率降低不多。处理，使强度得到较大幅度的提高，而延伸率降低不多。用于用于预应力混凝土结构。预应力混凝土结构。5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能冷加工钢筋冷加工钢筋：是由热轧钢筋和盘条经是由热轧钢筋和盘条经冷拉、冷拔、冷轧、冷扭冷拉、冷拔、冷轧、冷扭加工后而成。冷加工的目的是为了提高钢筋的强度，节约钢材。加工后而成。冷加工的目的是为了提高钢筋的强度，节约钢材。但经冷加工后，钢筋的延伸率降低。但经冷加工后，钢筋的延伸率降低。近年来，冷加工钢筋的品近年来，冷加工钢筋的品种很多，种很多，应根据专门规程使用应根据专门规程使用。冷冷拉拉 冷冷拉拉只只能能提提高高钢钢筋筋的的抗抗拉拉强强度度，不不能能提提高高钢钢筋筋的的抗抗压压强强度。度。冷拔冷拔 冷拔可同时提高钢筋的抗拉、抗压强度冷拔可同时提高钢筋的抗拉、抗压强度5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能冷轧带肋钢筋冷轧带肋钢筋 其主要材料指标均优于冷拉、冷拔钢筋。其主要材料指标均优于冷拉、冷拔钢筋。冷轧扭钢筋冷轧扭钢筋 常用作板钢筋，构件中的箍筋、弯起筋不宜采用常用作板钢筋，构件中的箍筋、弯起筋不宜采用冷轧扭钢筋。冷轧扭钢筋。5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能无明显屈服点的钢筋无明显屈服点的钢筋如热轧钢筋。如热轧钢筋。有明显屈服点的钢筋有明显屈服点的钢筋如钢绞线、钢丝和热处理钢筋。如钢绞线、钢丝和热处理钢筋。按是否有明显屈服点分：按是否有明显屈服点分：s se e钢筋的应力钢筋的应力-应变关系应变关系 有明显屈服点的钢筋有明显屈服点的钢筋a为比例极限 s=Eseaa为弹性极限ade为强化段bb为屈服上限c为屈服下限，即屈服强度 fycdcd为屈服台阶efue为极限抗拉强度 fu fyf5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能(2)钢筋的变形性能钢筋的变形性能有明显屈服点钢筋的应力-应变关系一般可采用双线性的理想弹塑性关系1Es5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能无明显屈服点的钢筋无明显屈服点的钢筋 Rebar without yield point（硬钢）（硬钢）a点：比例极限，约为点：比例极限，约为0.65fua点前：应力点前：应力-应变关系为线弹性应变关系为线弹性a点后：应力点后：应力-应变关系为非线性，应变关系为非线性，有一定塑性变形，且没有明显的屈有一定塑性变形，且没有明显的屈服点服点强度设计指标强度设计指标条件屈服点条件屈服点残余应变为残余应变为0.2%所对应的应力所对应的应力规范规范取取s s0.2=0.85 fu5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋的塑性性质钢筋的塑性性质 钢筋的钢筋的塑性性质塑性性质对钢筋混凝土结构的受力性能有很大的影响。对钢筋混凝土结构的受力性能有很大的影响。配置有明显屈服点钢筋的结构变形能力较大，破坏前有足够配置有明显屈服点钢筋的结构变形能力较大，破坏前有足够的预兆，属于的预兆，属于延性破坏延性破坏。配置伸长率小的钢筋时，构件的破坏突然发生，属于配置伸长率小的钢筋时，构件的破坏突然发生，属于脆性破脆性破坏坏。5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能钢材的塑性指标：钢材的塑性指标：延伸率（延伸率（伸长率）伸长率）：钢筋受拉破坏时的应变值，用：钢筋受拉破坏时的应变值，用表示；是表示；是钢材塑性性能的主要指标钢材塑性性能的主要指标,越大说明塑性越好。越大说明塑性越好。冷弯性能冷弯性能：是衡量钢材加工性能的一个指标，是指钢材在冷：是衡量钢材加工性能的一个指标，是指钢材在冷加工产生塑性变形时不致发生裂缝的能力，用冷弯试验来检加工产生塑性变形时不致发生裂缝的能力，用冷弯试验来检验。通过冷弯冲头加压、使试件弯曲，发生裂缝时试件的弯验。通过冷弯冲头加压、使试件弯曲，发生裂缝时试件的弯转角度转角度越大，塑件性能越好。越大，塑件性能越好。冲击韧性冲击韧性：钢材的韧性是判断钢材在抵抗动力荷载：钢材的韧性是判断钢材在抵抗动力荷载(汽车、吊汽车、吊车等荷载车等荷载)冲击作用时是否出现脆性破坏的主要指标。冲击作用时是否出现脆性破坏的主要指标。可焊性可焊性：指焊接安全、可靠、不发生焊接裂缝的性能。：指焊接安全、可靠、不发生焊接裂缝的性能。5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能(3)钢筋的强度钢筋的强度 屈服强度：屈服强度：设计时钢材允许达到的最大应力设计时钢材允许达到的最大应力 有明显流幅的钢材：取屈服点的应力；有明显流幅的钢材：取屈服点的应力；无有明显流幅的钢材：取条件屈服强度。无有明显流幅的钢材：取条件屈服强度。条件屈服强度：残余应变为条件屈服强度：残余应变为0.2%对应的应力。对应的应力。极限强度：极限强度：材料能承受的最大应力。材料能承受的最大应力。屈强比：屈强比：屈服强度屈服强度/极限强度极限强度fy/fu，反映钢筋的，反映钢筋的强度储备。强度储备。fy/fu=0.60.7。按冶金钢材质量控制标准，钢筋的强度标准值是取其出厂时按冶金钢材质量控制标准，钢筋的强度标准值是取其出厂时的废品限值，具有的废品限值，具有97.73%的保证率，满足的保证率，满足建筑结构设计统一标建筑结构设计统一标准准材料强度标准值保证率材料强度标准值保证率95%的要求。的要求。(3)钢筋的强度钢筋的强度 钢筋的强度标准值钢筋的强度标准值具有具有95%保证率的钢筋强度值。保证率的钢筋强度值。钢筋的强度设计值钢筋的强度设计值 钢筋的强度标准值材料分项系数。普通钢筋的分项系数为钢筋的强度标准值材料分项系数。普通钢筋的分项系数为1.1，预应力钢筋为，预应力钢筋为1.2。分别用。分别用 表示。表示。5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能(4)混凝土结构对钢筋的要求混凝土结构对钢筋的要求结构对钢材的要求结构对钢材的要求 具有较高的屈服强度和极限强度；具有较高的屈服强度和极限强度；具有良好的塑性和韧性具有良好的塑性和韧性 具有良好的工艺加工性能具有良好的工艺加工性能 良好的耐锈蚀能力良好的耐锈蚀能力 与混凝土良好的粘结力与混凝土良好的粘结力5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能(4)混凝土结构对钢筋的要求混凝土结构对钢筋的要求钢材的选择：钢材的选择：结构或构件的类型及重要性；结构或构件的类型及重要性；作用的性质（静力和动力作用）；作用的性质（静力和动力作用）；连接方式（焊接、铆接或螺栓连接）；连接方式（焊接、铆接或螺栓连接）；工作环境（温度和腐蚀等）。工作环境（温度和腐蚀等）。普通钢筋：普通钢筋：HPB235级、HRB335级、HRB400级、RRB400级预应力钢筋：预应力钢筋：钢绞线、消除应力钢丝、热处理钢筋钢绞线、消除应力钢丝、热处理钢筋5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能(5)混凝土结构的配筋混凝土结构的配筋构造钢筋构造钢筋受力钢筋受力钢筋分布钢筋分布钢筋架立钢筋架立钢筋双肢箍双肢箍：b400mm,且一层内纵向受且一层内纵向受压钢筋压钢筋4根根复合箍筋：复合箍筋：b400mm,且一层内纵向且一层内纵向受压钢筋受压钢筋3根；或一层内的受拉钢筋根；或一层内的受拉钢筋5根。根。单肢箍：单肢箍：b100mmb0.8fc 时，混凝土内部微裂缝的发展已处于不稳时，混凝土内部微裂缝的发展已处于不稳定的状态，徐变的发展将不收敛，最终导致混凝土的破坏。因定的状态，徐变的发展将不收敛，最终导致混凝土的破坏。因此将此将0.8fc作为混凝土的作为混凝土的长期抗压强度长期抗压强度。u高强混凝土高强混凝土的密实性好，在相同的的密实性好，在相同的s s/fc比值下，徐变比普通混凝比值下，徐变比普通混凝土小得多。但由于高强混凝土承受较高的应力值，初始变形较土小得多。但由于高强混凝土承受较高的应力值，初始变形较大，故两者总变形接近。此外，高强混凝土线性徐变的范围可大，故两者总变形接近。此外，高强混凝土线性徐变的范围可达达0.65fc，长期强度约为，长期强度约为0.85fc，也比普通混凝土大一些。，也比普通混凝土大一些。5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能四、混凝土的耐久性四、混凝土的耐久性混凝土的耐久性混凝土的耐久性是指混凝土在使用环境下抵抗各种破坏因素作用、长期保持是指混凝土在使用环境下抵抗各种破坏因素作用、长期保持强度和外观完整性的性能。强度和外观完整性的性能。结构的耐久性结构的耐久性 结构在规定的工作环境中、在预定时期内、在正常维护的结构在规定的工作环境中、在预定时期内、在正常维护的条件下结构能够被使用到规定的设计使用年限的性能。条件下结构能够被使用到规定的设计使用年限的性能。即在各种因素的影响下（即在各种因素的影响下（混凝土碳化、钢筋锈蚀混凝土碳化、钢筋锈蚀），），结构结构的承载力和刚度的承载力和刚度不应随时间有过大的降低，而导致结构在不应随时间有过大的降低，而导致结构在其预定使用期间内丧失安全性和适用性，降低使用寿命。其预定使用期间内丧失安全性和适用性，降低使用寿命。5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能四、混凝土的耐久性四、混凝土的耐久性 抗冻性抗冻性混凝土经受多次冻融循环作用而不破坏、强度也不急剧混凝土经受多次冻融循环作用而不破坏、强度也不急剧降低的性能。降低的性能。抗渗性抗渗性混凝土抗压力水渗透的性能。混凝土抗压力水渗透的性能。抗碳化性抗碳化性空气中的空气中的CO2气体渗透到混凝土内与其中的碱性物质气体渗透到混凝土内与其中的碱性物质起化学反应后生成碳酸盐和水，使混激土碱度降低的过程称为碳化，起化学反应后生成碳酸盐和水，使混激土碱度降低的过程称为碳化，其后果是混凝土失去对钢筋的保护作用致使钢筋锈蚀。其后果是混凝土失去对钢筋的保护作用致使钢筋锈蚀。抗碱骨料反应性能抗碱骨料反应性能混凝土中的碱性氧化物与骨料中的二氧化混凝土中的碱性氧化物与骨料中的二氧化硅成分产生化学反应，生成的物质不断膨胀，导致混凝土发生裂纹、硅成分产生化学反应，生成的物质不断膨胀，导致混凝土发生裂纹、崩裂和强度的降低，甚至破坏的现象称为碱骨料反应。因此混凝土崩裂和强度的降低，甚至破坏的现象称为碱骨料反应。因此混凝土中应避免采用碱性骨料。中应避免采用碱性骨料。5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能 提高混凝土耐久性的主要措施提高混凝土耐久性的主要措施选择适当的原材料；选择适当的原材料；提高混凝土的密实度；提高混凝土的密实度；改善混凝土内部的孔结构，例如严格控制混凝土的最大水灰改善混凝土内部的孔结构，例如严格控制混凝土的最大水灰比和最小水泥用量比和最小水泥用量(设计、施工规范中都有规定设计、施工规范中都有规定)；确定较合理的骨料级配和砂率；确定较合理的骨料级配和砂率；采用适当的施工工艺；采用适当的施工工艺；在配料中掺加减水剂等。在配料中掺加减水剂等。5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能5.1.3 粘结作用和锚固粘结作用和锚固一、粘结作用一、粘结作用是影响钢筋混凝土构件是影响钢筋混凝土构件破坏性能破坏性能和和使用性能使用性能的重要因素。的重要因素。1 1、粘结作用机理粘结作用机理 钢筋与混凝土表面的钢筋与混凝土表面的化学胶着力化学胶着力；钢筋与混凝土接触面的钢筋与混凝土接触面的摩擦力摩擦力；钢筋与混凝土表面凹凸不平的钢筋与混凝土表面凹凸不平的机械咬合力机械咬合力。粘结作用的组成粘结作用的组成粘结粘结破坏机理破坏机理 (1)光面钢筋光面钢筋的粘结破坏：的粘结破坏：粘结作用在钢筋与混凝土间出现粘结作用在钢筋与混凝土间出现相对滑移相对滑移前主要取决于前主要取决于化化学胶着力学胶着力，发生滑移后则由，发生滑移后则由摩擦力摩擦力和和机械咬合力机械咬合力提供。提供。5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能粘结粘结破坏机理破坏机理 (2)变形钢筋变形钢筋的粘结破坏的粘结破坏 粘结强度仍由粘结强度仍由胶着力胶着力、摩擦力摩擦力和和机械咬合力机械咬合力组成。但主要组成。但主要为为机械咬合力机械咬合力。钢筋开始钢筋开始滑移滑移后，粘结力主要由钢筋后，粘结力主要由钢筋凸肋凸肋对混凝土的对混凝土的斜向斜向挤压力挤压力和界面上的和界面上的摩擦力摩擦力组成。组成。若钢筋外围混凝土很薄且没有环向箍筋约束，形成纵向劈若钢筋外围混凝土很薄且没有环向箍筋约束，形成纵向劈裂裂缝，沿钢筋纵向产生裂裂缝，沿钢筋纵向产生劈裂破坏劈裂破坏。若有环向箍筋约束混凝土的变形，纵向劈裂裂缝的发展受若有环向箍筋约束混凝土的变形，纵向劈裂裂缝的发展受到限制，最后钢筋沿肋外径的圆柱面出现到限制，最后钢筋沿肋外径的圆柱面出现整体滑移整体滑移，发生，发生刮犁式破坏刮犁式破坏（剪切破坏）。（剪切破坏）。5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能 粘结应力：粘结应力：钢筋与混凝土接触面上产生的沿钢筋纵向的钢筋与混凝土接触面上产生的沿钢筋纵向的剪应力剪应力。5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能ssscsc+dscss-dssssss-dsst5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能2、粘结强度、粘结强度用常用拔出试验方法确定用常用拔出试验方法确定粘结强度粘结强度t tu ：粘结破坏：粘结破坏（钢筋拔出（钢筋拔出或混凝土劈裂）时钢筋与混凝土界或混凝土劈裂）时钢筋与混凝土界面上的最大面上的最大平均平均粘结应力粘结应力5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能影响粘结强度的主要因素影响粘结强度的主要因素混凝土强度、保护层厚度和钢筋净间距、横向配筋、钢筋表面混凝土强度、保护层厚度和钢筋净间距、横向配筋、钢筋表面和外形特征、受力情况及锚固长度和外形特征、受力情况及锚固长度 混凝土强度混凝土强度：光面钢筋和变形钢筋的粘结强度均随混凝土强光面钢筋和变形钢筋的粘结强度均随混凝土强度的提高而增加，度的提高而增加，但并不与立方体强度但并不与立方体强度fcu成正比成正比，而与抗拉，而与抗拉强度强度 ft 成正比。成正比。保护层厚度和钢筋净间距保护层厚度和钢筋净间距：对于变形钢筋，粘结强度主要取对于变形钢筋，粘结强度主要取决于劈裂破坏。因此相对保护层厚度决于劈裂破坏。因此相对保护层厚度c/d 越大，混凝土抵抗越大，混凝土抵抗劈裂破坏的能力也越大，粘结强度越高。劈裂破坏的能力也越大，粘结强度越高。当当c/d 很大时，若锚固长度不够，则产生剪切很大时，若锚固长度不够，则产生剪切“刮梨式刮梨式”破破坏。坏。同理，钢筋净距同理，钢筋净距s与钢筋直径与钢筋直径d 的比值的比值s/d 越大，粘结强越大，粘结强度也越高。度也越高。5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能 混凝土强度混凝土强度：光面钢筋和变形钢筋的粘结强度均随混凝土强光面钢筋和变形钢筋的粘结强度均随混凝土强度的提高而增加，度的提高而增加，但并不与立方体强度但并不与立方体强度fcu成正比成正比，而与抗拉，而与抗拉强度强度 ft 成正比。成正比。保护层厚度和钢筋净间距保护层厚度和钢筋净间距：对于变形钢筋，粘结强度主要取对于变形钢筋，粘结强度主要取决于劈裂破坏。因此相对保护层厚度决于劈裂破坏。因此相对保护层厚度c/d 越大，混凝土抵抗越大，混凝土抵抗劈裂破坏的能力也越大，粘结强度越高。劈裂破坏的能力也越大，粘结强度越高。当当c/d 很大时，若锚固长度不够，则产生剪切很大时，若锚固长度不够，则产生剪切“刮梨式刮梨式”破破坏。坏。同理，钢筋净距同理，钢筋净距s与钢筋直径与钢筋直径d 的比值的比值s/d 越大，粘结强越大，粘结强度也越高。度也越高。影响粘结强度的主要因素影响粘结强度的主要因素 Influence factors混凝土强度、保护层厚度和钢筋净间距、横向配筋、钢筋表面混凝土强度、保护层厚度和钢筋净间距、横向配筋、钢筋表面和外形特征、受力情况及锚固长度和外形特征、受力情况及锚固长度5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能 横向配筋横向配筋：横向钢筋的存在限制了径向裂缝的发展，使粘结横向钢筋的存在限制了径向裂缝的发展，使粘结强度得到提高。强度得到提高。由于由于劈裂裂缝劈裂裂缝是顺钢筋方向产生的，其对钢筋锈蚀的影是顺钢筋方向产生的，其对钢筋锈蚀的影响比受弯垂直裂缝更大，将严重降低构件的耐久性。响比受弯垂直裂缝更大，将严重降低构件的耐久性。因此应保证不使径向裂缝到达构件表面形成因此应保证不使径向裂缝到达构件表面形成劈裂裂缝劈裂裂缝。所以，保护层应具有一定的厚度，钢筋净距也应保证。所以，保护层应具有一定的厚度，钢筋净距也应保证。配置横向钢筋配置横向钢筋可以阻止径向裂缝的发展可以阻止径向裂缝的发展。因此对于直径。因此对于直径较大钢筋的锚固区和搭接长度范围，均应增加横向钢筋。较大钢筋的锚固区和搭接长度范围，均应增加横向钢筋。当一排并列钢筋的数量较多时，也应考虑增加横向钢筋当一排并列钢筋的数量较多时，也应考虑增加横向钢筋来控制劈裂裂缝的发生。来控制劈裂裂缝的发生。5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能 钢筋表面和外形特征钢筋表面和外形特征：光面钢筋表面凹凸较小，机械咬合作用小，粘结强度低。光面钢筋表面凹凸较小，机械咬合作用小，粘结强度低。月牙肋和螺纹肋变形钢筋，前者肋的相对受力面积（挤压月牙肋和螺纹肋变形钢筋，前者肋的相对受力面积（挤压混凝土的面积与钢筋截面积的比值）较小，粘结强度比混凝土的面积与钢筋截面积的比值）较小，粘结强度比螺纹钢筋低一些。螺纹钢筋低一些。由于由于变形钢筋的外形参数变形钢筋的外形参数不随直径成比例变化不随直径成比例变化，对于直径，对于直径较大的变形钢筋，肋的相对受力面积减小，粘结强度也较大的变形钢筋，肋的相对受力面积减小，粘结强度也有所减小。有所减小。此外，当钢筋表面为防止锈蚀涂环氧树脂时，钢筋表面较此外，当钢筋表面为防止锈蚀涂环氧树脂时，钢筋表面较为光滑，粘结强度也将有所降低。为光滑，粘结强度也将有所降低。5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能 受力情况受力情况：在锚固范围内存在在锚固范围内存在侧压力侧压力可提高粘结强度可提高粘结强度 剪力产生的斜裂缝剪力产生的斜裂缝则会使锚固钢筋受到销栓作用而降低则会使锚固钢筋受到销栓作用而降低粘结强度粘结强度 钢筋受压由于直径增大会增加对混凝土的挤压钢筋受压由于直径增大会增加对混凝土的挤压，从而使，从而使摩擦作用增加摩擦作用增加 受反复荷载作用的钢筋受反复荷载作用的钢筋，肋前后的混凝土均会被挤碎，肋前后的混凝土均会被挤碎，导致咬合作用降低导致咬合作用降低5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能 锚固长度锚固长度：拔出试验的拔出试验的锚固长度较短锚固长度较短时，粘结应力在锚固长度范围分时，粘结应力在锚固长度范围分布比较均匀，平均粘结应力较高，测得的粘结强度较高布比较均匀，平均粘结应力较高，测得的粘结强度较高 锚固长度较大时锚固长度较大时，则平均粘结强度较小，但总粘结力随锚，则平均粘结强度较小，但总粘结力随锚固长度的增加而增大固长度的增加而增大 当锚固长度增加达到一定值，钢筋受拉达到屈服（强度充分当锚固长度增加达到一定值，钢筋受拉达到屈服（强度充分发挥）时未产生粘结破坏，该临界情况的锚固长度称为发挥）时未产生粘结破坏，该临界情况的锚固长度称为基基本锚固长度本锚固长度la，5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能二、二、钢筋的锚固措施钢筋的锚固措施1、纵向受力、纵向受力钢筋的钢筋的锚固长度锚固长度 规范规范是以拔出试验为基础确定是以拔出试验为基础确定锚固长度锚固长度的。取粘结强度的。取粘结强度t tu与混凝土抗拉强度与混凝土抗拉强度 ft 成正比，并根据试验结果，取钢成正比，并根据试验结果，取钢筋受拉时筋受拉时的基本锚固长度的基本锚固长度为：为：ft：当大于：当大于C40时，按时，按C40取取5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能 锚固长度的修正锚固长度的修正：直径大于直径大于25mm的的带肋带肋钢筋，取钢筋，取 。钢筋表面有钢筋表面有环氧树脂环氧树脂涂层，取涂层，取 。锚固区混凝土锚固区混凝土保护层保护层厚度大于钢筋直径的厚度大于钢筋直径的3 倍，且配有倍，且配有箍箍筋筋时，取时，取 。施工中易受扰动的钢筋（滑模施工），取施工中易受扰动的钢筋（滑模施工），取 。修正后的锚固长度：修正后的锚固长度：5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能 依靠钢筋自身的性能无法满足锚固要求，采用依靠钢筋自身的性能无法满足锚固要求，采用机械锚固机械锚固措施。措施。受压钢筋的锚固长度不宜小于受拉钢筋锚固长度的受压钢筋的锚固长度不宜小于受拉钢筋锚固长度的0.7倍；倍；机械锚固时的箍筋要求机械锚固时的箍筋要求采用机械锚固时，锚固长度范围内的箍筋不应少于采用机械锚固时，锚固长度范围内的箍筋不应少于3个，其直径个，其直径不应小于钢筋直径不应小于钢筋直径1/4，间距不应大于钢筋直径的，间距不应大于钢筋直径的5倍。倍。5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能2、简支支座锚固要求、简支支座锚固要求支座处有横向压应力，使粘结作用支座处有横向压应力，使粘结作用得到改善。因此支座处的锚固长度得到改善。因此支座处的锚固长度las可比基本锚固长度可比基本锚固长度la减小。减小。光面钢筋末端应设置标准弯钩。光面钢筋末端应设置标准弯钩。当伸入支座的锚固长度不符合要当伸入支座的锚固长度不符合要求时，可在钢筋端部加焊锚固钢求时，可在钢筋端部加焊锚固钢板或将钢筋焊接在梁端预埋件上。板或将钢筋焊接在梁端预埋件上。当当V0.7ftbh0时，时，las5d当当V0.7ftbh0时，时，带肋钢筋：带肋钢筋：las12d 光面钢筋：光面钢筋：las15d 锚固区箍筋要求锚固区箍筋要求 在受力钢筋锚固长度范围内在受力钢筋锚固长度范围内箍筋的直径箍筋的直径不小于不小于0.25d，箍筋箍筋间距间距不大于不大于10d，采用机械锚固措施时不应大于，采用机械锚固措施时不应大于5d。5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能对于板对于板，一般剪力较小，通常满足，一般剪力较小，通常满足V0.7ftbh0的条件。的条件。且连续板的中间支座一般无正弯矩，因此板的简支支座和且连续板的中间支座一般无正弯矩，因此板的简支支座和中间支座下部纵向受力钢筋的锚固长度均取中间支座下部纵向受力钢筋的锚固长度均取las5d。5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能3、边支座、边支座（课本无）（课本无）当柱截面高度足够时，框架梁上部纵筋可用直线方式伸入当柱截面高度足够时，框架梁上部纵筋可用直线方式伸入支座锚固，锚固长度不小于支座锚固，锚固长度不小于la，且应伸过注中心线不小于且应伸过注中心线不小于5d。当柱截面高度不足以布置直线钢筋时，应将梁上部纵筋伸当柱截面高度不足以布置直线钢筋时，应将梁上部纵筋伸至节点外边并向下弯折，至节点外边并向下弯折，但弯折前的水平投影长度但弯折前的水平投影长度laha aahla，取，取a aah=0.4；弯折后的垂直长度不应小于弯折后的垂直长度不应小于15d。5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能3、边支座、边支座下部纵筋伸入支座的锚固要求：下部纵筋伸入支座的锚固要求：当计算中不利用其强度时，锚固长度可按当计算中不利用其强度时，锚固长度可按V0.7ftbh0时的时的简支支座情况考虑；简支支座情况考虑；当计算中当计算中充分利用充分利用钢筋的抗拉强度时，钢筋伸入支座的锚钢筋的抗拉强度时，钢筋伸入支座的锚固长度不应小于固长度不应小于la。若柱截面高度不够时，可将钢筋向上。若柱截面高度不够时，可将钢筋向上弯折，弯折的构造要求与上部钢筋向下弯折情况相同；弯折，弯折的构造要求与上部钢筋向下弯折情况相同；5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能3、边支座、边支座 当计算中充分利用钢筋的受压强度时，钢筋伸入支座的锚当计算中充分利用钢筋的受压强度时，钢筋伸入支座的锚固长度不应小于固长度不应小于0.7la。5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能4、中间支座、中间支座5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能（课本无）（课本无）5、箍筋的锚固、箍筋的锚固 （课本无）（课本无）5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能三、三、钢筋的钢筋的连接措施连接措施 通过通过绑扎搭接绑扎搭接、焊接焊接或或机械连接机械连接，将一根钢筋所受的，将一根钢筋所受的力传给另一根钢筋。力传给另一根钢筋。钢筋搭接接头的错开要求钢筋搭接接头的错开要求连接连接 5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能锥螺纹钢筋连接锥螺纹钢筋连接5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能6.3 钢筋的锚固和搭接5 混凝土结构挤压钢筋连接挤压钢筋连接5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋搭接时钢筋净间距的减钢筋搭接时钢筋净间距的减小，劈裂裂缝会更早出现，小，劈裂裂缝会更早出现，粘结强度降低。因此粘结强度降低。因此规范规范规定，规定，ll=zyla 当同一搭接范围受拉钢筋当同一搭接范围受拉钢筋搭接接头的百分率不超过搭接接头的百分率不超过25%时，搭接长度为相应时，搭接长度为相应基本锚固长度的基本锚固长度的1.2倍。倍。当同一搭接范围受拉钢筋搭接当同一搭接范围受拉钢筋搭接接头的百分率超过接头的百分率超过25%时，搭时，搭接长度按下式计算，但不小于接长度按下式计算，但不小于300mm。5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋搭接位置应设置在受钢筋搭接位置应设置在受力较小处。力较小处。同一构件中各根钢筋的搭同一构件中各根钢筋的搭接位置宜相互错开。接位置宜相互错开。规范规范规定，两搭接接规定，两搭接接头的中心间距应大于头的中心间距应大于1.3ll，否则，则认为两搭接接头否则，则认为两搭接接头属于同一搭接范围。属于同一搭接范围。5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能5 混凝土结构5.1 钢筋和混凝土材料的力学性能