章 节 名 称 授 课 类 别 钢筋和混凝土材料的力学性能 理论课（√）；实验课（ ） 教 学 时 数 4 理解混凝土结构主要用钢筋和混凝土材料制作而成，认识合理地进行教学目的混凝土结构设计的必要性，了解混凝土和钢筋的受力性能。对混凝及要求 土和钢筋力学性能、相互作用和共同工作的了解，是掌握混凝土结构构件性能并对其进行分析与设计的基础。 备注 教 学 内 容 提 要 §2.1钢筋的力学性能 一、 钢筋的分类 1、化学成分： 2、外形： 4、供货形式 3、加工方法 二、 钢筋的强度和变形 1． 钢材的力学性能 （1） 应力-应变曲线： （2） 屈服强度σs ——钢筋强度设计计算的依据 对于有明显屈服点的钢材，由于钢材的屈服将产生明显的，不可恢复的塑性变形，从而导致构件可能在钢材尚未进入强化阶段就发生破坏或产生过大的变形和裂缝，因此在正常使用情况下，构件中的钢材应力小于其屈服强度。故屈服强度是钢筋关键性的强度指标。 （4）混凝土对钢筋性能的要求： （3） 伸长率和冷弯性能——钢材的塑性性能指标 §2.2混凝土的力学性能 一、混凝土的强度 1、立方体抗压强度 fcu,k( the cube compressived strength) 《普通砼力学性能试验方法》（GBJ81—85） 以边长为150mm的立方体在20±3?C的温度和相对湿度在90%以上的潮湿空气中养护28天，依照标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度（以N/mm2计）作为混凝土的强度等级，并用符号 2、轴心抗压强度 fc,k (the compressived strength) 采用150mmx150mmx300mm棱柱体作为轴心抗压强度的标准试件 3、轴心抗拉强度 ft,k(the direct tensile strength) fck?0.88?1?2fcu,k 混凝土的双向受力强度 6
混凝土在正应力和剪应力作用下的复合强度 三向受压时，混凝土的抗压强度和极限变形都有较大提高 二、混凝土的变形混凝土的变形分为两类：混凝土的受力变形 混凝土的非受力变形 1、混凝土在一次短期加荷时的变形 应力—应变曲线（图2－8、9）3）混凝土的弹性模量、变形模量和剪变模量 2）混凝土的横向变形系数 105Ec?(N/mm2)2.2?34.7/fcu,kGc??? 2、混凝土在多次重复加荷时的变形 疲劳现象 强度值和弹性模量均有下降。 3、徐变：在荷载保持不变的情况下随时间而增长的变形 §2.1钢筋与混凝土的粘结力 一、粘结力组成： 粘结力的定义及组成 粘结力的定义 ——若钢筋和混凝土有相对变形（滑移），就会在钢筋和混凝土交界面上产生沿钢筋轴线方向的相互作用力，这种力称为钢筋与混凝土的粘结力 粘结力的组成 1化学胶结力：混凝土凝结时，由于水泥的水化作用在钢筋与混凝土接触面上产生的化学吸附作用力 2摩擦力：混凝土收缩后将钢筋紧紧地握裹住而产生的力 7
3机械咬合力：钢筋表面凹凸不平与混凝土产生的机械咬合作用而产生的力 4钢筋端部的锚固力：采取锚固措施后所造成的机械锚固力 二、影响粘结强度的因素①砼强度，②保护层厚度，③钢筋净距，④横向配筋及侧向压应力，⑤浇筑砼时钢筋的位置，⑥钢筋表面形状。 fA1ffTft? ?dlla?ys?b?d?y4?bd??yftd 重点： 混凝土的强度——立方强度、等级，轴心抗压、抗拉、弯曲抗压和疲劳强度。 教混凝土的变形——混凝土在短期和长期荷载下的变形，混凝土的弹性模量、徐变、学收缩和膨胀。 重钢筋的形式、品种和级别，钢筋的强度、变形和弹性模量，钢筋的冷加工、弯钩点 和接头。 难钢筋混凝土的粘结。 点 难点：混凝土的强度、混凝土的疲劳强度、钢筋的强度。 8
教学过程的组织 教学组织与讨设论计 作业习题的安排 教学手段的应用 教学实 施小结 1、重点介绍混凝土的强度等级，系指标准试件（边长为150mm）在标准条件下养护28后，用标准方法加压测得的具有95%保证率的抗压强度作为立方强度的标准值，亦称混凝土的强度等级。对于非标准试件（如边长为200mm或边长为100mm）须将其抗压强度实测值乘以尺寸效应系数，才能得出标准试件的强度等级。 2、混凝土的变形分两类，即受力变形和体积变形 荷载作用下的变形分为一次短期荷载下的变形（从中得出的σ-ε关系曲线以及拉、压应变值），长期荷载下的变形以及重复荷载下的变形。在应力不太大的重复荷载作用下，每重复一次其塑性变形将衰减一次，同此，可根据不太大的重复应力作用下的σ-ε关系曲线得到混凝土的弹性模量。 3、在荷载长期作用下，即使应力保持不变，混凝土的变形也会随时间的增长而增长，这种变形称为混凝土的徐变。徐变对构件基本上是有害的，应尽量减小混凝土的徐变。 4、掌握钢筋的品种、级别、形式和应用范围，了解钢筋的力学性能及其强度标准值，为结构计算打下基础。 5、 根据钢筋与混凝土的粘结作用，确定钢筋的最小锚固长度，掌握钢筋在构件中的合理构 讨论：混凝土多轴应力下的强度 习题：思考题6题 用多媒体课件展示钢筋与混凝土的基本力学性能 9
章 节 名 称 授 课 类 别 钢筋混凝土结构的设计方法 理论课（√）；实验课（） 教 学 时 数 4 1.掌握结构可靠度理论、结构的功能要求、作用和抗力 2.掌握极限状态设计法及其实用表达式、结构可靠度理论和极限状态设计法 教学目的3.掌握荷载的代表值和材料强度的取值、结构构件设计的一般内容 及要求 4. 了解结构构件设计的一般内容设计基准期和设计使用年限、荷载取值、材料强度的取值 教 学 内 容 提 要 结构设计方法的发展 f??????1、容许应力设计法： K 2、破损阶段设计法： Pf???Pf?? ff3、极限状态设计法： M(kqiqik)?Mu(ck,sk,As,b,h0...)kcks 5、 以概率理论为基础的极限状态设计法 备注 ?§3.1建筑结构的功能要求和极限状态 一、建筑结构的功能要求 1）安全性：建筑结构在其设计使用年限内应能够承受可能出现的各种作用。且在设计规定的偶然事件发生时及发生后，结构应能保持必需的整体稳定性，不致倒塌。 2）适用性：建筑结构在其设计使用年限内应能满足预定的使用要求，有良好的工作性能，其变形、裂缝或振动等性能均不超过规定的限度等。 （3）耐久性：建筑结构在其设计使用年限内应有足够的耐久性。例如保护层厚度不得过薄、裂缝不得过宽而引起钢筋锈蚀等。 结构的可靠性：是指结构在规定的时间内(即设计使用年限)，在规定的条件下(结构正常的设计、施工、使用和维修条件)，完成预定功能(如承载力、刚度、稳定性、抗裂性、耐久性和动力性能等)的能力。 结构可靠度：是指结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率，即结构可靠度是结构可靠性的概率度量。 设计基准期和设计使用年限 二、极限状态 定义：整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态称为该功能的极限状态 1、 承载能力极限状态（图3－1） 结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形。 2、 正常使用极限状态 结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。 10