单元2 钢筋和混凝土的力学性能（课件）-《建筑结构》同步精品课堂（高教版-第4版）

2.1+2.2 钢筋和混凝土共同工作原理+ 钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构 同步精品课堂（中职专业课） 1 知识目标 掌握混凝土的强度指标和变形；熟练掌握钢筋的品种、级别、指标和选用原则；掌握钢筋与混凝土共同工作原理。 能力目标 使学生能够根据具体要求选择合适的钢筋及混凝土。 情感目标 具有主动思考、虚心请教、改革创新意识；养成自觉学习和主动学习的良好习惯。 三维目标 构施工图，掌握图 知识点复习与回顾 ？ 1.结构安全等级如何划分； 2.结构重要性系数0的选取原则； 3.概率极限状态设计法的实用设计表达式； 你了解什么是建筑结构？生活中你见过哪些常见的结构？ 问题引入——学会观察和总结 情境引入 1）、以小组为单位回答问题。 2）、每组派出代表回答老师提问 3）、学生分组相互评价 4）、老师点评，哪个组最好，回答最准确。评出优胜小组。 大家思考城市中常见的高楼是由哪些材料组成的呢？ 这些材料具备哪些性质呢？ 探索新知 钢筋混凝土是由物理、力学性能完全不同的钢筋与混凝土两种材料组合而成的。为什么要把以上两种材料结合在一起共同工作呢？其目的就是充分发挥各自的优点，取长补短，提高承载能力。 因为混凝土具有较强的抗压能力，但抗拉能力很弱，而钢筋的抗拉能力很强，两种材料合理结合后，让混凝土主要承受压力，钢筋主要承受拉力，以满足工程结构的使用要求。 一、钢筋和混凝土共同工作原理 时间 探索新知 图2-2为钢筋混凝土梁与素混凝土梁的比较[这两根梁的截面尺寸、跨度和混凝土强度等级（C20）完全相同]。图2-2a为素混凝土梁，由试验得知，当跨中集中荷载FP=13.4kN时，该梁便由于受拉区混凝土被拉裂而突然折断。如在该梁的受拉区配置两根直径为20mm、强度等级为HRB400的钢筋，如图 2-2b所示，则荷载加至FP=87kN 时，梁才破坏。 时间 探索新知 试验表明，钢筋混凝土的承载能力比素混凝土的承载能力大得多。 其原因是：在受拉区配有钢筋的钢筋混凝土梁，当跨中集中荷载FP很小时，混凝土就已经开裂，其拉力由钢筋承担，随着FP的增大，钢筋继续承担拉力，当FP达到一定程度时，钢筋屈服，受压区混凝土被压碎，梁才会破坏。 钢筋和混凝土为什么能够有效地结合而共同工作呢？ ？思考 时间 探索新知 硬化后的混凝土与钢筋表面有很强的黏结力，如图 2-3 所示。如果没有黏结力的话，钢筋将会被拔出。 (一) 时间 探索新知 钢筋与混凝土之间的黏结力主要由以下三部分组成： ①混凝土硬化收缩将钢筋握紧产生的摩擦力； ② 水泥浆凝结后与钢筋表面产生的吸附作用力，也称为胶结力； ③钢筋表面凹凸不平而与混凝土之间产生的机械咬合作用力，也称为机械咬合力。 (一) 时间 探索新知 钢筋与混凝土之间有较接近的线膨胀系数，不会因温度变化产生变形不同步，从而使钢筋与混凝土之间产生错动。 (二) (三) 混凝土包裹在钢筋表面，防止锈蚀，起保护作用。混凝土本身对钢筋无腐蚀作用，从而保证了钢筋混凝土构件的耐久性。 学习新知 （一）钢筋的品种和级别 （二）钢筋的变形 （三）钢筋的塑性性能 （四）混凝土结构对钢筋性能的要求 （五）钢筋的选用 二、钢筋的 力学性能 学习新知 钢筋的品种和级别 我国常用的钢筋（钢丝）有热轧钢筋、中强度预应力钢丝、消除应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋等。其中热轧钢筋按外形分为光圆钢筋和带肋钢筋。热轧钢筋按强度高低分为HPB300、HRB400、HRBF400、RRB400、HRB500、HRBF500和HRB600。热轧钢筋符号含义见表2-1。常见钢筋如图2-4所示。 (一) 学习新知 钢筋的变形 钢筋的强度和变形方面的性能主要通过钢筋的应力应变曲线来表示。 (二) (a)有明显屈服点 (b)没有明显屈服点 (C)各级钢筋的应力应变曲线 学习新知 钢筋的塑性性能 反映钢筋的塑性性能的基本指标是钢筋的伸长率和冷弯性能。 ①钢筋试件拉断后的伸长值与原长的比值称为伸长率。伸长率越大，塑性性能越好。 ②冷弯是将直径为d的钢筋绕直径为D的钢辊进行弯曲，弯成一定的角度而不发生断裂，并且无裂纹、鳞落或断裂现象，即认为钢筋的弯曲性其弯曲性能、塑性性符合要求。通常D值越小，值越大，则其弯曲性能、塑性性能越好。 屈服强度、极限抗拉强度、伸长率和冷弯性能是有明显屈服点钢筋进行质量检验的四项主要指标。 (三) 学习新知 混凝土结构对钢筋性能的要求 (1)有较高的强度和适宜的屈强比。 (2)有较好的塑性。 (3)具有较好的焊接性能。 (4)与混凝土之间具有良好的粘结。 (四) 学习新知 钢筋的选用 对于钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构用钢筋，《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2002)规定如下:普通钢