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1、模块4 构件设计计算 混规混规混规混规GB 50010-2010 进入进入进入进入 能力训练能力训练能力训练能力训练7 进入进入进入进入 能力训练能力训练能力训练能力训练8 模块四模块四模块四模块四模块四模块四模块四模块四 构件设计计算构件设计计算构件设计计算构件设计计算构件设计计算构件设计计算构件设计计算构件设计计算 模块4 构件设计计算 混规混规混规混规GB 50010-2010 一一一一.钢筋的品种和级别钢筋的品种和级别钢筋的品种和级别钢筋的品种和级别 按化学成分按化学成分按化学成分按化学成分: 碳素钢碳素钢碳素钢碳素钢:又细分为低碳钢又细分为低碳钢又细分为低碳钢又细分为低碳钢、中碳钢中
2、碳钢中碳钢中碳钢、高碳钢高碳钢高碳钢高碳钢。随随随随 含碳量的增含碳量的增含碳量的增含碳量的增 加加加加,强度提高强度提高强度提高强度提高,塑性及可焊性降低塑性及可焊性降低塑性及可焊性降低塑性及可焊性降低。 普通低合金钢普通低合金钢普通低合金钢普通低合金钢:还加入少量合金元素还加入少量合金元素还加入少量合金元素还加入少量合金元素,且含量不超过且含量不超过且含量不超过且含量不超过5 5 5 5。 D公称直径 A3 股钢绞线量测尺寸 钢绞线 刻痕钢丝 螺旋肋钢丝 钢筋钢筋钢筋钢筋 模块4 构件设计计算 混规混规混规混规GB 50010-2010 热轧钢筋热轧钢筋热轧钢筋热轧钢筋 分为HPB300级
3、、HRB335级、 HRBF335级、HRB400级、 HRBF400级、RRB400级、 HRB500级、 HRBF500级 屈服强度屈服强度屈服强度屈服强度 fyk(标准值标准值标准值标准值= = = =钢材废品限值钢材废品限值钢材废品限值钢材废品限值,保证率保证率保证率保证率97.73%) HPB300级: fyk= 300 N/mm2, ,为热轧光圆钢筋 为热轧光圆钢筋为热轧光圆钢筋为热轧光圆钢筋 HRB335级: fyk= 335 N/mm2, ,为普通热轧带肋钢筋 为普通热轧带肋钢筋为普通热轧带肋钢筋为普通热轧带肋钢筋 HRBF335级: fyk= 335 N/mm2, ,为细晶粒
4、热轧带肋钢筋 为细晶粒热轧带肋钢筋为细晶粒热轧带肋钢筋为细晶粒热轧带肋钢筋 RRB400级: fyk= 400 N/mm2, ,为余热处理带肋钢筋 为余热处理带肋钢筋为余热处理带肋钢筋为余热处理带肋钢筋 随强度的提高随强度的提高随强度的提高随强度的提高,塑性降低塑性降低塑性降低塑性降低 按加工工艺分按加工工艺分按加工工艺分按加工工艺分:规范规范规范规范采用的分类方式采用的分类方式采用的分类方式采用的分类方式: 热轧钢筋热轧钢筋热轧钢筋热轧钢筋、中高强中高强中高强中高强 钢丝和钢绞线钢丝和钢绞线钢丝和钢绞线钢丝和钢绞线、热处理钢筋和冷加工钢筋热处理钢筋和冷加工钢筋热处理钢筋和冷加工钢筋热处理钢筋
5、和冷加工钢筋 模块4 构件设计计算 混规混规混规混规GB 50010-2010 混凝土结构的钢筋应按下列规定选用混凝土结构的钢筋应按下列规定选用混凝土结构的钢筋应按下列规定选用混凝土结构的钢筋应按下列规定选用: 1、纵向受力普通钢筋纵向受力普通钢筋纵向受力普通钢筋纵向受力普通钢筋宜采用宜采用宜采用宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、 HRBF500钢筋钢筋钢筋钢筋,也可采用也可采用也可采用也可采用HPB300、HRB335、HRBF335、 RRB400钢筋钢筋钢筋钢筋; 2、梁梁梁梁、柱纵向受力普通钢筋柱纵向受力普通钢筋柱纵向受力普通钢筋柱纵向受力普通钢筋应采用应采用应采用应采
6、用HRB400、HRB500、 HRBF400、HRBF500钢筋钢筋钢筋钢筋; 3、 箍筋箍筋箍筋箍筋宜采用宜采用宜采用宜采用HRB400、HRBF400、HPB300、HRB500、 HRBF500钢筋钢筋钢筋钢筋,也可采用也可采用也可采用也可采用HRB335、HRBF335钢筋钢筋钢筋钢筋; 4、预应力筋预应力筋预应力筋预应力筋宜采用预应力钢丝宜采用预应力钢丝宜采用预应力钢丝宜采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋钢绞线和预应力螺纹钢筋钢绞线和预应力螺纹钢筋钢绞线和预应力螺纹钢筋。 当构件中配有不同种类的钢筋时当构件中配有不同种类的钢筋时当构件中配有不同种类的钢筋时当构件中配有不同种类的
7、钢筋时,每种钢筋应采用各自的强度设计值每种钢筋应采用各自的强度设计值每种钢筋应采用各自的强度设计值每种钢筋应采用各自的强度设计值。横横横横 向钢筋的抗拉强度设计值向钢筋的抗拉强度设计值向钢筋的抗拉强度设计值向钢筋的抗拉强度设计值fyv应按表中应按表中应按表中应按表中fy的数值采用的数值采用的数值采用的数值采用;当用作受剪当用作受剪当用作受剪当用作受剪、受扭受扭受扭受扭、 受冲切承载力计算时受冲切承载力计算时受冲切承载力计算时受冲切承载力计算时,其数值大于其数值大于其数值大于其数值大于360Nmm2时应取时应取时应取时应取360Nmm2。 模块4 构件设计计算 混规混规混规混规GB 50010-
8、2010 钢丝钢丝钢丝钢丝,中强钢丝的强度为中强钢丝的强度为中强钢丝的强度为中强钢丝的强度为8001270MPa,高强钢丝高强钢丝高强钢丝高强钢丝、钢绞线钢绞线钢绞线钢绞线 的为的为的为的为 980 1960MPa;钢丝的直径钢丝的直径钢丝的直径钢丝的直径39mm;外形有光面外形有光面外形有光面外形有光面、刻痕刻痕刻痕刻痕 和螺旋肋三种和螺旋肋三种和螺旋肋三种和螺旋肋三种,另有二股另有二股另有二股另有二股、三股和七股钢绞线三股和七股钢绞线三股和七股钢绞线三股和七股钢绞线,外接圆直径外接圆直径外接圆直径外接圆直径 8.621.26mm。中高强钢丝和钢绞线中高强钢丝和钢绞线中高强钢丝和钢绞线中高强
9、钢丝和钢绞线均用于预应力混凝土结构均用于预应力混凝土结构均用于预应力混凝土结构均用于预应力混凝土结构。 热处理钢筋热处理钢筋热处理钢筋热处理钢筋是将钢筋通过加热是将钢筋通过加热是将钢筋通过加热是将钢筋通过加热、淬火淬火淬火淬火(强度提高强度提高强度提高强度提高,塑性降低塑性降低塑性降低塑性降低)和回和回和回和回 火火火火(不降低强度的前提下不降低强度的前提下不降低强度的前提下不降低强度的前提下,改善塑性改善塑性改善塑性改善塑性、韧性韧性韧性韧性)等调质工艺处理等调质工艺处理等调质工艺处理等调质工艺处理,使强度使强度使强度使强度 得到较大幅度的提高得到较大幅度的提高得到较大幅度的提高得到较大幅度
10、的提高,而延伸率降低不多而延伸率降低不多而延伸率降低不多而延伸率降低不多。用于预应力混凝土用于预应力混凝土用于预应力混凝土用于预应力混凝土 结构结构结构结构。 冷加工钢筋冷加工钢筋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是由热轧钢筋和盘条经是由热轧钢筋和盘条经冷拉冷拉冷拉冷拉、冷拔冷拔冷拔冷拔、冷轧冷轧冷轧冷轧、冷扭冷扭冷扭冷扭 加工后而成加工后而成加工后而成加工后而成。冷加工的目的是为了提高钢筋的强度冷加工的目的是为了提高钢筋的强度冷加工的目的是为了提高钢筋的强度冷加工的目的是为了提高钢筋的强度,节约钢材节约钢材节约钢材节约钢材。 但经冷加工后但经冷加工后但经冷加工后但经
11、冷加工后,钢筋的延伸率降低钢筋的延伸率降低钢筋的延伸率降低钢筋的延伸率降低。近年来近年来近年来近年来,冷加工钢筋的品冷加工钢筋的品冷加工钢筋的品冷加工钢筋的品 种很多种很多种很多种很多,应根据专门规程使用应根据专门规程使用应根据专门规程使用应根据专门规程使用。 模块4 构件设计计算 混规混规混规混规GB 50010-2010 二二二二. . . . 钢筋的力学性能钢筋的力学性能钢筋的力学性能钢筋的力学性能 分为有明显屈服点的钢筋分为有明显屈服点的钢筋分为有明显屈服点的钢筋分为有明显屈服点的钢筋(软钢软钢软钢软钢)和无明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋(
12、硬钢硬钢硬钢硬钢)。)。)。)。 有明显屈服点的钢筋有明显屈服点的钢筋有明显屈服点的钢筋有明显屈服点的钢筋(如低碳钢如低碳钢如低碳钢如低碳钢、合金钢合金钢合金钢合金钢) a a b c d e fua 为比例极限为比例极限为比例极限为比例极限 oa为弹性阶段为弹性阶段为弹性阶段为弹性阶段 de为强化阶段为强化阶段为强化阶段为强化阶段 b为屈服上限为屈服上限为屈服上限为屈服上限 c为屈服下限为屈服下限为屈服下限为屈服下限,即即即即屈服强度屈服强度屈服强度屈服强度 fy cd为屈服台阶为屈服台阶为屈服台阶为屈服台阶 e为极限抗拉强度为极限抗拉强度为极限抗拉强度为极限抗拉强度 fu fy f ef为
13、颈缩阶段为颈缩阶段为颈缩阶段为颈缩阶段 模块4 构件设计计算 混规混规混规混规GB 50010-2010 几个指标几个指标几个指标几个指标 强度指标强度指标强度指标强度指标:极限强度极限强度极限强度极限强度、屈服强度屈服强度屈服强度屈服强度 屈服强度屈服强度屈服强度屈服强度:是钢筋强度的设计依据是钢筋强度的设计依据是钢筋强度的设计依据是钢筋强度的设计依据,因为钢筋屈服后将发生很大的塑性变因为钢筋屈服后将发生很大的塑性变因为钢筋屈服后将发生很大的塑性变因为钢筋屈服后将发生很大的塑性变 形形形形,且卸载时这部分变形且卸载时这部分变形且卸载时这部分变形且卸载时这部分变形不可恢复不可恢复不可恢复不可恢
14、复,这会使钢筋混凝土构件产生很大的变形这会使钢筋混凝土构件产生很大的变形这会使钢筋混凝土构件产生很大的变形这会使钢筋混凝土构件产生很大的变形 和不可闭合的裂缝和不可闭合的裂缝和不可闭合的裂缝和不可闭合的裂缝。屈服上限与加载速度有关屈服上限与加载速度有关屈服上限与加载速度有关屈服上限与加载速度有关,不太稳定不太稳定不太稳定不太稳定,一般取屈服下限一般取屈服下限一般取屈服下限一般取屈服下限 作为屈服强度作为屈服强度作为屈服强度作为屈服强度。 变形指标变形指标变形指标变形指标:延伸率延伸率延伸率延伸率、冷弯性能冷弯性能冷弯性能冷弯性能(有些国家还要求反弯性能有些国家还要求反弯性能有些国家还要求反弯性
15、能有些国家还要求反弯性能) 延延延延 伸伸伸伸 率率率率:钢筋拉断后的伸长值与原长的比率钢筋拉断后的伸长值与原长的比率钢筋拉断后的伸长值与原长的比率钢筋拉断后的伸长值与原长的比率,是反映钢筋塑性性能的指标是反映钢筋塑性性能的指标是反映钢筋塑性性能的指标是反映钢筋塑性性能的指标。 延伸率大的钢筋延伸率大的钢筋延伸率大的钢筋延伸率大的钢筋,在拉断前有足够预兆在拉断前有足够预兆在拉断前有足够预兆在拉断前有足够预兆,延性较好延性较好延性较好延性较好。近年国际采用近年国际采用近年国际采用近年国际采用均匀伸长均匀伸长均匀伸长均匀伸长 率率率率。 冷弯性能冷弯性能冷弯性能冷弯性能:将直径为将直径为将直径为将
16、直径为d的钢筋浇过直径为的钢筋浇过直径为的钢筋浇过直径为的钢筋浇过直径为D的弯芯弯成一定角度的弯芯弯成一定角度的弯芯弯成一定角度的弯芯弯成一定角度,而不发生断而不发生断而不发生断而不发生断 裂裂裂裂、裂缝或起层裂缝或起层裂缝或起层裂缝或起层。弯芯直径弯芯直径弯芯直径弯芯直径D越小越小越小越小,弯转角越大弯转角越大弯转角越大弯转角越大,钢筋的塑性越好钢筋的塑性越好钢筋的塑性越好钢筋的塑性越好。 0 5 or 10 0 100% ll l = 屈屈屈屈 强强强强 比比比比:钢筋极限强度与屈服强度的比值钢筋极限强度与屈服强度的比值钢筋极限强度与屈服强度的比值钢筋极限强度与屈服强度的比值, 反映钢筋的
17、强度储备反映钢筋的强度储备反映钢筋的强度储备反映钢筋的强度储备, fy/fu=0.60.7。 510 模块4 构件设计计算 混规混规混规混规GB 50010-2010 无明显屈服点的钢筋无明显屈服点的钢筋无明显屈服点的钢筋无明显屈服点的钢筋(如高碳钢如高碳钢如高碳钢如高碳钢) a 0.2% 0.2 fu a点点点点:比例极限比例极限比例极限比例极限,约为约为约为约为0.65fu a点前点前点前点前:应力应力应力应力-应变关系为线弹性应变关系为线弹性应变关系为线弹性应变关系为线弹性 a点后点后点后点后:应力应力应力应力-应变关系为非线性应变关系为非线性应变关系为非线性应变关系为非线性, 有一定塑
18、性变形有一定塑性变形有一定塑性变形有一定塑性变形,且没有明显的屈且没有明显的屈且没有明显的屈且没有明显的屈 服点服点服点服点 强度设计指标强度设计指标强度设计指标强度设计指标条件屈服点条件屈服点条件屈服点条件屈服点 残余应变为残余应变为残余应变为残余应变为0.2%所对应的应力所对应的应力所对应的应力所对应的应力 规范规范规范规范取取取取 0.2=0.85 fu 模块4 构件设计计算 混规混规混规混规GB 50010-2010 三三三三. . . . 钢筋的设计指标钢筋的设计指标钢筋的设计指标钢筋的设计指标(强度标准值与强度设计值强度标准值与强度设计值强度标准值与强度设计值强度标准值与强度设计值
19、) 材料强度标准值材料强度标准值材料强度标准值材料强度标准值:取具有取具有取具有取具有95%保证率保证率保证率保证率的材料强度值为该值的材料强度值为该值的材料强度值为该值的材料强度值为该值 强度特征值强度特征值强度特征值强度特征值。 钢筋强度设计值= 钢筋强度标准值钢筋材料分项系数s ?普通钢筋的普通钢筋的普通钢筋的普通钢筋的强度强度强度强度标准值标准值标准值标准值、强度强度强度强度设计值设计值设计值设计值及弹性模量及弹性模量及弹性模量及弹性模量 模块4 构件设计计算 混规混规混规混规GB 50010-2010 模块4 构件设计计算 混规混规混规混规GB 50010-2010 一一一一. 混凝
20、土的组成结构混凝土的组成结构混凝土的组成结构混凝土的组成结构 普通混凝土普通混凝土普通混凝土普通混凝土:水泥水泥水泥水泥砂砂砂砂石石石石水水水水人工石材人工石材人工石材人工石材,是多相复合材料是多相复合材料是多相复合材料是多相复合材料 通常把混凝土的结构分为三种类型通常把混凝土的结构分为三种类型通常把混凝土的结构分为三种类型通常把混凝土的结构分为三种类型: . . . .微观结构微观结构微观结构微观结构:水泥石结构水泥石结构水泥石结构水泥石结构,包括水泥凝胶包括水泥凝胶包括水泥凝胶包括水泥凝胶、晶体骨架晶体骨架晶体骨架晶体骨架、未水化未水化未水化未水化 完的水泥颗粒和凝胶孔组成完的水泥颗粒和凝
21、胶孔组成完的水泥颗粒和凝胶孔组成完的水泥颗粒和凝胶孔组成。 . . . .亚微观结构亚微观结构亚微观结构亚微观结构:水泥砂浆结构水泥砂浆结构水泥砂浆结构水泥砂浆结构。 . . . .宏观结构宏观结构宏观结构宏观结构:砂浆和粗骨料两组分体系砂浆和粗骨料两组分体系砂浆和粗骨料两组分体系砂浆和粗骨料两组分体系。 注意注意注意注意:在荷载的作用下在荷载的作用下在荷载的作用下在荷载的作用下,微裂缝微裂缝微裂缝微裂缝的扩展对混凝土的强度有着极的扩展对混凝土的强度有着极的扩展对混凝土的强度有着极的扩展对混凝土的强度有着极 为重要的影响为重要的影响为重要的影响为重要的影响。 请看混凝土的组成请看混凝土的组成请
22、看混凝土的组成请看混凝土的组成 混凝土的强度混凝土的强度混凝土的强度混凝土的强度 模块4 构件设计计算 混规混规混规混规GB 50010-2010 二二二二. 混凝土的强度混凝土的强度混凝土的强度混凝土的强度 混凝土结构中混凝土结构中混凝土结构中混凝土结构中,主要是利用它的主要是利用它的主要是利用它的主要是利用它的抗压强度抗压强度抗压强度抗压强度。因此抗压强度是因此抗压强度是因此抗压强度是因此抗压强度是 混凝土力学性能中最主要和最基本的指标混凝土力学性能中最主要和最基本的指标混凝土力学性能中最主要和最基本的指标混凝土力学性能中最主要和最基本的指标。 1)立方体抗压强度立方体抗压强度立方体抗压强
23、度立方体抗压强度 f cu:边长为边长为边长为边长为150mm的混凝土立方的混凝土立方的混凝土立方的混凝土立方 体试件体试件体试件体试件,在标准条件下在标准条件下在标准条件下在标准条件下(温度为温度为温度为温度为203,湿度湿度湿度湿度90%)养养养养 护护护护28天天天天,用标准试用标准试用标准试用标准试验验验验方方方方法法法法(加载加载加载加载速速速速度度度度0.30.5N/mm2/s,两端两端两端两端 不涂润滑剂不涂润滑剂不涂润滑剂不涂润滑剂)测测测测得的得的得的得的具有具有具有具有95%保证率保证率保证率保证率的抗压强度的抗压强度的抗压强度的抗压强度,作为混作为混作为混作为混 凝土立方
24、体抗压强度标准值凝土立方体抗压强度标准值凝土立方体抗压强度标准值凝土立方体抗压强度标准值,用用用用符号符号符号符号fcu,k表示表示表示表示,以以以以N/mm2 (MPa)计计计计, 并以此作为划分混凝土强度等级的依据并以此作为划分混凝土强度等级的依据并以此作为划分混凝土强度等级的依据并以此作为划分混凝土强度等级的依据。 规范规范规范规范根据强度范根据强度范根据强度范根据强度范围围围围,从从从从C15C80共划共划共划共划分为分为分为分为14个个个个强度强度强度强度 等等等等级级级级,级差级差级差级差为为为为5N/mm2,C50以以以以上为高强混凝土上为高强混凝土上为高强混凝土上为高强混凝土。
25、 请看请看请看请看混凝土立方体抗压强度混凝土立方体抗压强度混凝土立方体抗压强度混凝土立方体抗压强度测测测测定定定定实验实验实验实验(1分分分分45秒秒秒秒) 模块4 构件设计计算 混规混规混规混规GB 50010-2010 标准试件和非标准试件标准试件和非标准试件标准试件和非标准试件标准试件和非标准试件之间之间之间之间的强度的强度的强度的强度换算换算换算换算关系关系关系关系 , , (1 5 0 )0 .9 5(1 0 0 ) (1 5 0 )1 .0 5(2 0 0 ) cu kcu k cu kcu k ff ff = = , 0.79 c kcu k ff= 美国美国美国美国、日本日本日
26、本日本、国际标准化组织等采用圆柱体标准试块国际标准化组织等采用圆柱体标准试块国际标准化组织等采用圆柱体标准试块国际标准化组织等采用圆柱体标准试块 直径为直径为直径为直径为6英寸英寸英寸英寸、高为高为高为高为12英寸或直径为英寸或直径为英寸或直径为英寸或直径为150mm、高为高为高为高为300mm。 式中式中式中式中 0.95和和和和1.05为为为为修正系数修正系数修正系数修正系数,对于不超过对于不超过对于不超过对于不超过C50的混凝土的混凝土的混凝土的混凝土时采用时采用时采用时采用,随着随着随着随着 混凝土强度的提高混凝土强度的提高混凝土强度的提高混凝土强度的提高,修正系数修正系数修正系数修正
27、系数有所有所有所有所变化变化变化变化. 模块4 构件设计计算 混规混规混规混规GB 50010-2010 2 2 2 2)轴心轴心轴心轴心抗压强度抗压强度抗压强度抗压强度 f c 按标准方按标准方按标准方按标准方法制法制法制法制作的作的作的作的100mml00mm 300mm或或或或 150mm150mm450mm 的的的的棱柱棱柱棱柱棱柱体试件体试件体试件体试件,在温度为在温度为在温度为在温度为20土土土土 3和和和和相相相相对湿度为对湿度为对湿度为对湿度为90以以以以上的条件下上的条件下上的条件下上的条件下养护养护养护养护28d,用标准试用标准试用标准试用标准试验验验验 方方方方法测法测法
28、测法测得的具有得的具有得的具有得的具有95保证率的抗压强度保证率的抗压强度保证率的抗压强度保证率的抗压强度 。对对对对于同于同于同于同一混凝一混凝一混凝一混凝 土土土土,棱柱棱柱棱柱棱柱体抗压强度体抗压强度体抗压强度体抗压强度小于小于小于小于立方体抗压强度立方体抗压强度立方体抗压强度立方体抗压强度。 12, 0.88. ckcccu k ff= 请看请看请看请看混凝土混凝土混凝土混凝土轴心轴心轴心轴心抗压强度抗压强度抗压强度抗压强度测测测测定定定定实验实验实验实验(2分分分分) 轴心轴心轴心轴心抗压强度标准值和立方体抗压强度标准值的抗压强度标准值和立方体抗压强度标准值的抗压强度标准值和立方体抗
29、压强度标准值的抗压强度标准值和立方体抗压强度标准值的换算换算换算换算关系为关系为关系为关系为: fcu,k立方体强度标准值即为混凝土强度等立方体强度标准值即为混凝土强度等立方体强度标准值即为混凝土强度等立方体强度标准值即为混凝土强度等级级级级fcu。 模块4 构件设计计算 混规混规混规混规GB 50010-2010 3 3 3 3)轴心轴心轴心轴心抗拉强度抗拉强度抗拉强度抗拉强度 f t 混凝土的混凝土的混凝土的混凝土的轴心轴心轴心轴心抗拉强度可抗拉强度可抗拉强度可抗拉强度可以以以以采用采用采用采用直接直接直接直接轴心受拉的试验轴心受拉的试验轴心受拉的试验轴心受拉的试验方方方方 法法法法来来来
30、来测测测测定定定定,但由但由但由但由于于于于试试试试验验验验比较比较比较比较困难困难困难困难,目前目前目前目前国内国内国内国内外主要采用圆外主要采用圆外主要采用圆外主要采用圆柱柱柱柱 体体体体或或或或立方体的立方体的立方体的立方体的劈裂试验劈裂试验劈裂试验劈裂试验来来来来间间间间接接接接测测测测试混凝土的试混凝土的试混凝土的试混凝土的轴心轴心轴心轴心抗拉强度抗拉强度抗拉强度抗拉强度。 轴心受轴心受轴心受轴心受拉的试拉的试拉的试拉的试验验验验 模块4 构件设计计算 混规混规混规混规GB 50010-2010 混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范规定规定规定规定
31、轴心轴心轴心轴心抗拉强度标准值抗拉强度标准值抗拉强度标准值抗拉强度标准值与与与与立方体抗立方体抗立方体抗立方体抗 压强度标准值的压强度标准值的压强度标准值的压强度标准值的换算换算换算换算关系关系关系关系为为为为: () 0.45 0.55 ,2 0.880.39511.645 tkcu kc ff= 劈劈劈劈裂试裂试裂试裂试验验验验 请看请看请看请看混凝土抗拉强度混凝土抗拉强度混凝土抗拉强度混凝土抗拉强度测测测测定定定定实验实验实验实验(3分分分分30秒秒秒秒) 提高混凝土抗拉强度的有提高混凝土抗拉强度的有提高混凝土抗拉强度的有提高混凝土抗拉强度的有 效办法效办法效办法效办法是是是是使骨料使骨
32、料使骨料使骨料级配均匀级配均匀级配均匀级配均匀 和和和和增加混凝土的增加混凝土的增加混凝土的增加混凝土的密实密实密实密实性性性性。 模块4 构件设计计算 混规混规混规混规GB 50010-2010 三三三三. 混凝土的设计指标混凝土的设计指标混凝土的设计指标混凝土的设计指标(强度标准值与强度设计值强度标准值与强度设计值强度标准值与强度设计值强度标准值与强度设计值) 混凝土强度设计值= 混凝土强度标准值砼材料分项系数c 材料强度标准值材料强度标准值材料强度标准值材料强度标准值:取具有取具有取具有取具有95%保证率保证率保证率保证率的材料强度值为该值的材料强度值为该值的材料强度值为该值的材料强度值
33、为该值 强度特征值强度特征值强度特征值强度特征值。 ?混凝土的混凝土的混凝土的混凝土的强度强度强度强度标准值标准值标准值标准值、强度强度强度强度设计值设计值设计值设计值及弹性模量及弹性模量及弹性模量及弹性模量 模块4 构件设计计算 混规混规混规混规GB 50010-2010 模块4 构件设计计算 混规混规混规混规GB 50010-2010 作业作业作业作业 思考题思考题思考题思考题 模块4 构件设计计算 混规混规混规混规GB 50010-2010 1、混凝土破坏机理混凝土破坏机理混凝土破坏机理混凝土破坏机理 立方体试件立方体试件立方体试件立方体试件与棱柱与棱柱与棱柱与棱柱体试件的体试件的体试件
34、的体试件的破坏破坏破坏破坏形形形形态态态态 请看请看请看请看混凝土混凝土混凝土混凝土破坏机破坏机破坏机破坏机理理理理(4分分分分) fc 混凝土的变形混凝土的变形混凝土的变形混凝土的变形 模块4 构件设计计算 混规混规混规混规GB 50010-2010 在混凝土的凝在混凝土的凝在混凝土的凝在混凝土的凝固硬固硬固硬固硬化过程中化过程中化过程中化过程中,由由由由于于于于水泥石水泥石水泥石水泥石收收收收缩缩缩缩、骨料下骨料下骨料下骨料下沉沉沉沉 以以以以及温度变化等及温度变化等及温度变化等及温度变化等原原原原因因因因,在骨料和水泥石的在骨料和水泥石的在骨料和水泥石的在骨料和水泥石的界界界界面上形成一
35、面上形成一面上形成一面上形成一些些些些 不规不规不规不规则则则则的微裂缝的微裂缝的微裂缝的微裂缝。混凝土的混凝土的混凝土的混凝土的破坏就破坏就破坏就破坏就是由是由是由是由于于于于微裂缝的微裂缝的微裂缝的微裂缝的发发发发展展展展造造造造 成的成的成的成的。 混凝土微裂缝的混凝土微裂缝的混凝土微裂缝的混凝土微裂缝的发发发发展将展将展将展将导致横向导致横向导致横向导致横向变形增大变形增大变形增大变形增大,若若若若对对对对横向横向横向横向变形变形变形变形 加加加加以以以以约约约约束束束束,就就就就可可可可以以以以限限限限制制制制微裂缝的微裂缝的微裂缝的微裂缝的发发发发展展展展,从从从从而可提高混凝土而
36、可提高混凝土而可提高混凝土而可提高混凝土 的抗压强度的抗压强度的抗压强度的抗压强度。 为什么横向变形受到约束时为什么横向变形受到约束时为什么横向变形受到约束时为什么横向变形受到约束时,混凝土的抗压强度就可以混凝土的抗压强度就可以混凝土的抗压强度就可以混凝土的抗压强度就可以 提高呢提高呢提高呢提高呢? 模块4 构件设计计算 混规混规混规混规GB 50010-2010 约约约约束束束束混凝土混凝土混凝土混凝土概念概念概念概念的提的提的提的提出出出出 约约约约束束束束混凝土混凝土混凝土混凝土通过通过通过通过配置配置配置配置螺旋螺旋螺旋螺旋箍箍箍箍筋筋筋筋、密排箍密排箍密排箍密排箍筋筋筋筋,来约来约来
37、约来约束束束束混混混混 凝土的凝土的凝土的凝土的横向横向横向横向变形变形变形变形,从从从从而提高而提高而提高而提高混凝土抗压强度和变形能力混凝土抗压强度和变形能力混凝土抗压强度和变形能力混凝土抗压强度和变形能力。 变形能力的提高对于抗震结构十分重要变形能力的提高对于抗震结构十分重要变形能力的提高对于抗震结构十分重要变形能力的提高对于抗震结构十分重要。 螺旋螺旋螺旋螺旋箍箍箍箍筋约筋约筋约筋约束束束束混凝土混凝土混凝土混凝土 模块4 构件设计计算 混规混规混规混规GB 50010-2010 由由由由图图图图可可可可以看出以看出以看出以看出:混凝土的强混凝土的强混凝土的强混凝土的强 度等度等度等度
38、等级越级越级越级越高高高高 -曲曲曲曲线中线弹性段线中线弹性段线中线弹性段线中线弹性段越越越越长长长长 脆脆脆脆性性性性越越越越显显显显著著著著,下降段下降段下降段下降段越陡越陡越陡越陡 高强混凝土的高强混凝土的高强混凝土的高强混凝土的脆脆脆脆性为性为性为性为什么那什么那什么那什么那 么么么么大大大大呢呢呢呢?高强混凝土中高强混凝土中高强混凝土中高强混凝土中,砂砂砂砂 浆浆浆浆与与与与骨料的骨料的骨料的骨料的粘粘粘粘结很强结很强结很强结很强,密实密实密实密实 性性性性好好好好,微裂缝很少微裂缝很少微裂缝很少微裂缝很少,最后的最后的最后的最后的 破坏往往破坏往往破坏往往破坏往往是骨料是骨料是骨料
39、是骨料破坏破坏破坏破坏。 延性延性延性延性:混凝土混凝土混凝土混凝土耐受耐受耐受耐受变形的能变形的能变形的能变形的能 力力力力或或或或混凝土后混凝土后混凝土后混凝土后期期期期变形能力变形能力变形能力变形能力。 00.0020.0040.0060.0080.01 20 40 60 (MPa) C20 C40 C60 C80 混凝土的延性混凝土的延性混凝土的延性混凝土的延性 模块4 构件设计计算 混规混规混规混规GB 50010-2010 2、混凝土的收缩与徐变混凝土的收缩与徐变混凝土的收缩与徐变混凝土的收缩与徐变 1 1 1 1)混凝土的收缩混凝土的收缩混凝土的收缩混凝土的收缩 混凝土在空气中硬
40、化时体积会缩小混凝土在空气中硬化时体积会缩小混凝土在空气中硬化时体积会缩小混凝土在空气中硬化时体积会缩小,这种现象称为混凝土的这种现象称为混凝土的这种现象称为混凝土的这种现象称为混凝土的 收缩收缩收缩收缩。收缩是混凝土在不受外力情况下体积变化产生的变形收缩是混凝土在不受外力情况下体积变化产生的变形收缩是混凝土在不受外力情况下体积变化产生的变形收缩是混凝土在不受外力情况下体积变化产生的变形。 混凝土的收缩随时间而增长混凝土的收缩随时间而增长混凝土的收缩随时间而增长混凝土的收缩随时间而增长 两周可完成全部收缩的两周可完成全部收缩的两周可完成全部收缩的两周可完成全部收缩的25%,一个月可完成一个月可
41、完成一个月可完成一个月可完成50% 整个收缩过程可延续两年以上整个收缩过程可延续两年以上整个收缩过程可延续两年以上整个收缩过程可延续两年以上。 模块4 构件设计计算 混规混规混规混规GB 50010-2010 ?产生的主要原因产生的主要原因产生的主要原因产生的主要原因 混凝土混凝土混凝土混凝土收收收收缩包括缩包括缩包括缩包括凝缩凝缩凝缩凝缩和和和和干干干干缩缩缩缩两两两两部部部部分分分分, 凝缩凝缩凝缩凝缩是是是是由由由由于于于于水泥结晶体比水泥结晶体比水泥结晶体比水泥结晶体比原原原原材料的体材料的体材料的体材料的体积小积小积小积小; 干干干干缩缩缩缩是是是是混凝土混凝土混凝土混凝土内自内自内
42、自内自由水分由水分由水分由水分蒸发引起蒸发引起蒸发引起蒸发引起的的的的。 自由收缩自由收缩自由收缩自由收缩 约束收缩约束收缩约束收缩约束收缩 来自内部的钢筋约束来自内部的钢筋约束来自内部的钢筋约束来自内部的钢筋约束 来自支座的外部约束来自支座的外部约束来自支座的外部约束来自支座的外部约束 ?收缩性质收缩性质收缩性质收缩性质 模块4 构件设计计算 混规混规混规混规GB 50010-2010 ?混凝土收缩的不利影响混凝土收缩的不利影响混凝土收缩的不利影响混凝土收缩的不利影响 受受受受到约到约到约到约束时束时束时束时将将将将产生产生产生产生拉应力拉应力拉应力拉应力,引起引起引起引起混凝土的混凝土的混
43、凝土的混凝土的开开开开裂裂裂裂。 会会会会使使使使预预预预应力混凝土构件应力混凝土构件应力混凝土构件应力混凝土构件产生预产生预产生预产生预应力应力应力应力损失损失损失损失。 对对对对跨跨跨跨度比较度比较度比较度比较敏感敏感敏感敏感的超的超的超的超静静静静定结构定结构定结构定结构,会引起会引起会引起会引起不利的不利的不利的不利的内内内内力力力力 混凝土混凝土混凝土混凝土开开开开裂裂裂裂时时时时应变约为应变约为应变约为应变约为(0.000050.00027) ,而而而而收收收收缩缩缩缩 应变应变应变应变终终终终极值约为极值约为极值约为极值约为(0.00020.0005),故收故收故收故收缩应变缩应
44、变缩应变缩应变如受如受如受如受到约到约到约到约 束束束束,极极极极易导致开易导致开易导致开易导致开裂裂裂裂。 模块4 构件设计计算 混规混规混规混规GB 50010-2010 影响因素影响因素影响因素影响因素 (1)水泥的品种水泥的品种水泥的品种水泥的品种:水泥强度等水泥强度等水泥强度等水泥强度等级越级越级越级越高高高高,混凝土混凝土混凝土混凝土收收收收缩缩缩缩越越越越大大大大。 (2)水泥的用量水泥的用量水泥的用量水泥的用量:水泥用量多水泥用量多水泥用量多水泥用量多、水水水水灰灰灰灰比比比比越越越越大大大大,收收收收缩缩缩缩越越越越大大大大。 (3)骨料的性质骨料的性质骨料的性质骨料的性质:
45、骨料弹性骨料弹性骨料弹性骨料弹性模模模模量高量高量高量高、级配好级配好级配好级配好,收收收收缩缩缩缩就小就小就小就小。 (4)养护养护养护养护条件条件条件条件:干燥失干燥失干燥失干燥失水及高温水及高温水及高温水及高温环境环境环境环境,收收收收缩大缩大缩大缩大。 (5)混凝土混凝土混凝土混凝土制制制制作方作方作方作方法法法法:混凝土混凝土混凝土混凝土越密实越密实越密实越密实,收收收收缩缩缩缩越小越小越小越小。 (6)使用使用使用使用环境环境环境环境:使用使用使用使用环境环境环境环境温度温度温度温度、湿度湿度湿度湿度越越越越大大大大,收收收收缩缩缩缩越小越小越小越小。 (7)构件的体构件的体构件的体构件的体积与表积与表积与表积与表面面面面积积积积比值比值比值比值:比值大比值大比值大比值大时时时时,收收收收缩缩缩缩小小小小。 实际实际实际实际工程中工程中工程中工程中,一一一一般般般般采用设采用设采用设采用设置置置置施施施施工缝等工缝等工缝等工缝等来来来来减小收减小收减小收减小收缩应力的不利缩应力的不利缩应力的不利缩应力的不利 影响影响影响影响。 模块4 构件设计计算 混规混规混规混规GB 50010-2010 2 2 2 2)、)、)、)、混凝土的徐变混凝土的徐变混凝土的徐变混凝土的徐变 t0 elel sh cr el el
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