风景建筑结构与构造风景建筑结构与构造5.5.5.5.钢筋混凝土钢筋混凝土钢筋混凝土钢筋混凝土结构结构结构结构- - - -材性材性材性材性 建筑中常用钢材分为四类建筑中常用钢材分为四类热轧钢筋热轧钢筋冷拉钢筋冷拉钢筋钢丝钢丝热处理钢筋热处理钢筋钢筋的形式和品种钢筋的形式和品种 热轧钢筋按其强度由低到高分为热轧钢筋按其强度由低到高分为HPB235HPB235、HRB335HRB335、HRB400HRB400和和RRB400RRB400冷拉钢筋和冷拔钢筋是通过对某些等级的热轧钢筋进行冷冷拉钢筋和冷拔钢筋是通过对某些等级的热轧钢筋进行冷加工而成，热处理钢筋是对某些特定型号的热轧钢筋进行加工而成，热处理钢筋是对某些特定型号的热轧钢筋进行处理得到的。处理得到的。光面钢筋光面钢筋螺纹钢筋螺纹钢筋月牙纹钢筋月牙纹钢筋人字纹钢筋人字纹钢筋热轧钢筋的符号说明热轧钢筋的符号说明HPB235 生产工艺：生产工艺： hot rolled 表面形状：表面形状：plain 钢筋：钢筋：bar 屈服强度屈服强度热轧钢筋的符号说明热轧钢筋的符号说明HRB335 hot rolledribbed bar RRB400 remained heat treatmentribbed bar 钢丝是由热轧钢筋经冷拔而成，根据原材料不钢丝是由热轧钢筋经冷拔而成，根据原材料不同又分为冷拔低碳钢丝和碳素钢丝，钢丝可刻同又分为冷拔低碳钢丝和碳素钢丝，钢丝可刻痕痕( (刻痕钢丝刻痕钢丝) )和绞成钢绞线。和绞成钢绞线。热处理钢筋是对某些特定钢号的热轧钢筋进行热处理钢筋是对某些特定钢号的热轧钢筋进行热处理得到的。热处理得到的。 钢筋的钢筋的 曲线曲线钢筋的力学性能钢筋的力学性能比例极限屈服强度极限强度o(N/mm2)fyfued流幅abca比例极限比例极限b屈服强度屈服强度0.2% 0.2(N/mm2)od极限强度极限强度 0.2条件屈服强度条件屈服强度由力学性能不同分成：由力学性能不同分成：软钢：有明显屈服台阶的钢筋软钢：有明显屈服台阶的钢筋(热轧钢筋、热轧钢筋、冷拉钢筋冷拉钢筋)硬钢：无明显屈服台阶的钢筋硬钢：无明显屈服台阶的钢筋(钢丝、热钢丝、热处理钢筋处理钢筋)钢筋力学性能指标：对于有明显屈服台阶的软钢取屈服强度对于有明显屈服台阶的软钢取屈服强度 fy 作为强度设计依据。作为强度设计依据。对于无明显屈服台阶的硬钢取条件屈服对于无明显屈服台阶的硬钢取条件屈服强度强度 0.2作为强度设计依据。作为强度设计依据。屈服强度、极限强度、伸长率、冷弯性能屈服强度、极限强度、伸长率、冷弯性能冷加工的方法：冷拉、冷拔、冷轧。冷加工的方法：冷拉、冷拔、冷轧。冷加工的目的：改变钢材内部结构，提高冷加工的目的：改变钢材内部结构，提高 钢材强度，节约钢筋。钢材强度，节约钢筋。冷加工对钢材性能的影响。冷加工对钢材性能的影响。热处理是对某些特定型号的热轧钢进行热处理是对某些特定型号的热轧钢进行淬火和回火处理。淬火和回火处理。 钢筋的冷加工与热处理钢筋的冷加工与热处理 (a)(b)(a) 为冷拉，可采用冷拉控制应力和冷拉率控制。为冷拉，可采用冷拉控制应力和冷拉率控制。冷拉后可提高钢材的抗拉强度，但其屈服台冷拉后可提高钢材的抗拉强度，但其屈服台阶变短。阶变短。(b) 为冷拔，可同时提高钢材的抗拉和抗压强度。为冷拔，可同时提高钢材的抗拉和抗压强度。塑性降低很多。塑性降低很多。 冷轧后，钢筋表面轧成带肋，强度与冷拔低碳冷轧后，钢筋表面轧成带肋，强度与冷拔低碳 丝接近，塑性要好一些。丝接近，塑性要好一些。 冷拉是将钢筋拉到超过屈服强度的某一应力。经过冷冷拉是将钢筋拉到超过屈服强度的某一应力。经过冷冷拉是将钢筋拉到超过屈服强度的某一应力。经过冷冷拉是将钢筋拉到超过屈服强度的某一应力。经过冷拉时效后钢筋的强度有显著地提高，但延伸率减小了，拉时效后钢筋的强度有显著地提高，但延伸率减小了，拉时效后钢筋的强度有显著地提高，但延伸率减小了，拉时效后钢筋的强度有显著地提高，但延伸率减小了，塑性降低塑性降低塑性降低塑性降低。（。（。（。（“ “冷拉时效冷拉时效冷拉时效冷拉时效” ”合理选合理选合理选合理选择择择择a a a a点可点可点可点可以在提高强以在提高强以在提高强以在提高强度的同时度的同时度的同时度的同时 ，保持一定得塑性），保持一定得塑性），保持一定得塑性），保持一定得塑性） 冷拔是将钢筋用强力拔过比直径还小的硬质合金拔丝冷拔是将钢筋用强力拔过比直径还小的硬质合金拔丝冷拔是将钢筋用强力拔过比直径还小的硬质合金拔丝冷拔是将钢筋用强力拔过比直径还小的硬质合金拔丝模，使之产生塑性变形，拔成较细直径的钢丝。但塑模，使之产生塑性变形，拔成较细直径的钢丝。但塑模，使之产生塑性变形，拔成较细直径的钢丝。但塑模，使之产生塑性变形，拔成较细直径的钢丝。但塑性降低。性降低。性降低。性降低。 冷拉只能提高钢筋的抗拉强度，不宜做受压钢筋，冷冷拉只能提高钢筋的抗拉强度，不宜做受压钢筋，冷冷拉只能提高钢筋的抗拉强度，不宜做受压钢筋，冷冷拉只能提高钢筋的抗拉强度，不宜做受压钢筋，冷拔则可同时提高刚才的抗拉及抗压强度。拔则可同时提高刚才的抗拉及抗压强度。拔则可同时提高刚才的抗拉及抗压强度。拔则可同时提高刚才的抗拉及抗压强度。对钢筋质量的要求对钢筋质量的要求1.1.屈服强度是钢筋质量的主要指标。屈服强度是钢筋质量的主要指标。2.2.极限抗拉强度要满足检验标准的要求。极限抗拉强度要满足检验标准的要求。3.3.伸长率伸长率4.4.冷弯要求冷弯要求混凝土的强度混凝土的强度a.a.定义：定义：水泥胶体水泥胶体 ( (水泥结晶体和水泥胶块水泥结晶体和水泥胶块) )弹性骨架（混凝土）水水+ +水水石子、沙子石子、沙子立方体抗压强度是指按照标准方法制作养护的边长为立方体抗压强度是指按照标准方法制作养护的边长为150mm150mm的立方体试件，在的立方体试件，在2828天龄期，用标准试验方法测得天龄期，用标准试验方法测得的抗压强度。的抗压强度。砼强度等级砼强度等级1.1.立方体抗压强度立方体抗压强度150mm150mm150mm150mm150mm150mmb.b.强度等级：强度等级：C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50C80C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50C80共共1414级级C C 混凝土混凝土1515立方体抗压强度的标准值为立方体抗压强度的标准值为15N/mm15N/mm2 2a.a.定义：定义：b.b.折算：折算：轴心抗压强度是指按照标准方法制作养护的截面为轴心抗压强度是指按照标准方法制作养护的截面为150mm150mm150150mmmm高高300mm300mm的棱柱体，在的棱柱体，在2828天龄期，用标准天龄期，用标准试验方法测得的抗压强度。试验方法测得的抗压强度。2.2.轴心抗压强度轴心抗压强度（棱柱体抗压强度）（棱柱体抗压强度）150mm150mm300mm300mm3.轴心抗拉强度轴心抗拉强度混凝土的抗拉强度比抗压强度低得多，一般只有抗压强度的混凝土的抗拉强度比抗压强度低得多，一般只有抗压强度的10%10%1 1 混凝土的应力应变关系混凝土的应力应变关系OA 弹性阶段弹性阶段AB 弹塑性弹塑性阶段阶段裂缝稳定阶段裂缝稳定阶段BC 裂缝不稳定阶段裂缝不稳定阶段CBDEfc00Acu荷载作用下混凝土的变形性能荷载作用下混凝土的变形性能 混凝土的徐变和收缩混凝土的徐变和收缩161284369121518212427Acecr徐变ce弹性变形ch收缩ceaeerBCD(104)t (月)0徐变：混凝土在受到荷载作用后，在荷载徐变：混凝土在受到荷载作用后，在荷载( (应力应力) ) 不变的不变的情况下，变形情况下，变形( (应变应变) )随时间而不断增长的现象。随时间而不断增长的现象。混凝土的级配、水灰比、初始加载龄期、初应混凝土的级配、水灰比、初始加载龄期、初应力大小，养护使用条件等。力大小，养护使用条件等。徐变性质徐变性质：线性徐变线性徐变 徐变与初应力呈正比徐变与初应力呈正比非线性徐变非线性徐变当当 c 0.8fc ，徐变发展最终导致破坏徐变发展最终导致破坏作为混凝土的长期抗压强度。作为混凝土的长期抗压强度。 徐变的影响因素：徐变的影响因素：0.8fc徐变对结构的影响徐变对结构的影响：使构件的变形增加；使构件的变形增加；在截面中引起应力重分布；在截面中引起应力重分布；在预应力混凝土结构中引起预应力损失。在预应力混凝土结构中引起预应力损失。蒸汽养护常温养护051015200.10.20.30.4收缩(103)时间 (月)收缩：混凝土在空气中结硬体积减小的现象。收缩：混凝土在空气中结硬体积减小的现象。收缩的性质收缩的性质自由收缩自由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支座的外部约束来自支座的外部约束收缩对结构的影响收缩对结构的影响自由收缩一般不会引起拉自由收缩一般不会引起拉应力，故不会开裂应力，故不会开裂约束收缩产生收缩应力甚约束收缩产生收缩应力甚至开裂至开裂 钢筋与混凝土这两种材料所以能共同工作钢筋与混凝土这两种材料所以能共同工作钢筋与混凝土这两种材料所以能共同工作钢筋与混凝土这两种材料所以能共同工作地基本前提是二者间具有足够的粘结强度，能地基本前提是二者间具有足够的粘结强度，能地基本前提是二者间具有足够的粘结强度，能地基本前提是二者间具有足够的粘结强度，能承受由于变形差（相对滑移）沿钢筋与混凝土承受由于变形差（相对滑移）沿钢筋与混凝土承受由于变形差（相对滑移）沿钢筋与混凝土承受由于变形差（相对滑移）沿钢筋与混凝土接触面上产生的剪应力，通常把这种剪应力称接触面上产生的剪应力，通常把这种剪应力称接触面上产生的剪应力，通常把这种剪应力称接触面上产生的剪应力，通常把这种剪应力称为粘结应力。为粘结应力。为粘结应力。为粘结应力。产生钢筋和混凝土粘结强度的主要原因：产生钢筋和混凝土粘结强度的主要原因：混凝土颗料的化学作用产生的混凝土与钢筋之间的化学混凝土颗料的化学作用产生的混凝土与钢筋之间的化学胶结力；胶结力；混凝土收缩将钢筋紧紧握固而产生的摩阻力；混凝土收缩将钢筋紧紧握固而产生的摩阻力；钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合力。钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合力。钢筋与混凝土间的粘结钢筋与混凝土间的粘结图图图图A A钢筋与混凝土钢筋与混凝土钢筋与混凝土钢筋与混凝土之间没有粘结之间没有粘结之间没有粘结之间没有粘结作用的构件作用的构件作用的构件作用的构件图图图图B B钢筋与混凝土钢筋与混凝土钢筋与混凝土钢筋与混凝土之间有粘结的之间有粘结的之间有粘结的之间有粘结的构件构件构件构件图图图图C C结构中出现了结构中出现了结构中出现了结构中出现了裂缝裂缝裂缝裂缝局部粘结应力局部粘结应力局部粘结应力局部粘结应力图图图图A A钢筋与混凝土钢筋与混凝土钢筋与混凝土钢筋与混凝土之间无粘结之间无粘结之间无粘结之间无粘结图图图图B B钢筋与混凝土钢筋与混凝土钢筋与混凝土钢筋与混凝土之间有粘结的之间有粘结的之间有粘结的之间有粘结的构件构件构件构件图图图图C-DC-D取出微段钢筋，取出微段钢筋，取出微段钢筋，取出微段钢筋，平衡关系如故，平衡关系如故，平衡关系如故，平衡关系如故，开裂前，开裂前，开裂前，开裂前，BBBBBBBB间间间间钢筋应力不变，钢筋应力不变，钢筋应力不变，钢筋应力不变，开裂后，裂缝截开裂后，裂缝截开裂后，裂缝截开裂后，裂缝截面钢筋拉应力增面钢筋拉应力增面钢筋拉应力增面钢筋拉应力增的，裂缝两层将的，裂缝两层将的，裂缝两层将的，裂缝两层将出现局部粘结应出现局部粘结应出现局部粘结应出现局部粘结应力力力力钢筋混凝土梁的图示钢筋混凝土梁的图示钢筋混凝土梁的图示钢筋混凝土梁的图示 除了上述裂缝间的局部粘结应力外，对于构件的除了上述裂缝间的局部粘结应力外，对于构件的除了上述裂缝间的局部粘结应力外，对于构件的除了上述裂缝间的局部粘结应力外，对于构件的强度至关重要的是钢筋在支座及节点处的锚固粘结应强度至关重要的是钢筋在支座及节点处的锚固粘结应强度至关重要的是钢筋在支座及节点处的锚固粘结应强度至关重要的是钢筋在支座及节点处的锚固粘结应力。梁或屋架的支座，受拉钢筋在支座中须有足够的力。梁或屋架的支座，受拉钢筋在支座中须有足够的力。梁或屋架的支座，受拉钢筋在支座中须有足够的力。梁或屋架的支座，受拉钢筋在支座中须有足够的“ “锚固长度锚固长度锚固长度锚固长度” ”，通过这段长度上的粘结应力的积累，通过这段长度上的粘结应力的积累，通过这段长度上的粘结应力的积累，通过这段长度上的粘结应力的积累，才能使钢筋中建立起所发挥的拉力。局部粘结应力的才能使钢筋中建立起所发挥的拉力。局部粘结应力的才能使钢筋中建立起所发挥的拉力。局部粘结应力的才能使钢筋中建立起所发挥的拉力。局部粘结应力的丧失只影响到构件的刚度和裂缝开展，而锚固粘结应丧失只影响到构件的刚度和裂缝开展，而锚固粘结应丧失只影响到构件的刚度和裂缝开展，而锚固粘结应丧失只影响到构件的刚度和裂缝开展，而锚固粘结应力的丧失将使构件提前破坏，降低承载能力。力的丧失将使构件提前破坏，降低承载能力。力的丧失将使构件提前破坏，降低承载能力。力的丧失将使构件提前破坏，降低承载能力。保证粘结力的措施：保证粘结力的措施：保证足够的锚固长度和搭接长度；保证足够的锚固长度和搭接长度；保证钢筋周围的混凝土有足够的厚度；保证钢筋周围的混凝土有足够的厚度；( (保保护层厚度及钢筋净距护层厚度及钢筋净距) )光圆受力钢筋在端部做成弯钩。光圆受力钢筋在端部做成弯钩。