第三章 結(jié)構(gòu)材料

　　3.1 學(xué)習(xí)要點

　　本章介紹工程結(jié)構(gòu)常用之鋼材、混凝土、磚石、砌塊等材料的力學(xué)性能和強度取值，是后續(xù)構(gòu)件承載能力、變形等設(shè)計計算的基礎(chǔ)。

　　1.材料的力學(xué)性能由強度指標(biāo)，變形指標(biāo)，冷彎、沖擊韌性等構(gòu)成。作為強度指標(biāo)的有比例極限、彈性極限、屈服極限(屈服點)和強度極限等參數(shù)，結(jié)構(gòu)設(shè)計用屈服極限作為強度指標(biāo)。衡量變形能力除彈性模量(或變形模量)以外，還有延伸率、截面收縮率等塑性指標(biāo)。冷彎是一個綜合性指標(biāo)，沖擊韌性用沖擊功來定義。不同質(zhì)量等級的鋼材除化學(xué)成分要求不同以外，對不同溫度下的沖擊韌性指標(biāo)有要求。

　　2.材料強度有平均值fm，標(biāo)準(zhǔn)值fk和設(shè)計值f之分。平均值是若干標(biāo)準(zhǔn)試件按規(guī)范規(guī)定進行試驗，測得的材料屈服極限的平均值;而標(biāo)準(zhǔn)值則為具有95%保證率的材料強度取值，即低于平均值1.645倍標(biāo)準(zhǔn)差;材料強度設(shè)計值由標(biāo)準(zhǔn)值除以材料的分項系數(shù)(>1)而得到。

　　3.了解鋼材、鋼筋的分類和規(guī)格，掌握鋼材各種強度設(shè)計值(抗拉、抗壓、抗剪、承壓)的確定方法，熟悉鋼材的本構(gòu)模型。

　　4.掌握鋼材焊接連接，螺栓連接的設(shè)計計算方法。

　　5.混凝土屬于人工石材，是典型的脆性材料，抗壓能力遠遠高于抗拉能力，其性能和配合比有關(guān)。了解混凝土受壓破壞機理、變形特點，掌握抗拉、抗壓、抗剪強度之間的差異，熟悉砼的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。

　　6.砌體的承載力和變形能力和塊體、砂漿，砌筑質(zhì)量密不可分。了解塊體、砂漿的種類和強度等級，掌握砌體種類和強度取值，熟悉砌體的變形特性。

　　3.2 思考題

　　1.試?yán)L出有明顯流幅的鋼材(鋼筋)的拉伸圖，說明各階段的特點，指出比例極限、屈服極限和強度極限(極限強度)的含義。

　　2.軟鋼和硬鋼的拉伸圖有何不同，抗拉強度設(shè)計值fy各對應(yīng)于圖中何處的應(yīng)力值?

　　3.鋼材的沖擊韌性如何定義?

　　4.鋼材質(zhì)量等級分A、B、C、D、E級的依據(jù)是什么?

　　5.為什么說冷彎性能是衡量鋼材力學(xué)性能的一項綜合指標(biāo)?

　　7.何謂伸長率?何謂屈強比?

　　8.鋼材強度取值與尺寸有關(guān)，Q345鋼何時fy=345N/mm2?在其他情況下fy是小于還是大于345N/mm2?

　　9.角焊縫在彎矩、軸力、剪力、扭矩作用下的焊接強度是按哪種形式計算的?與對接焊縫有何區(qū)別?

　　10.高強度螺栓的預(yù)拉力起什么作用?預(yù)拉力的大小與承載能力有什么關(guān)系?高強度螺栓與普通螺栓計算有什么不同?摩擦型高強度螺栓與承壓型高強度螺栓有何區(qū)別?

　　11.在交變受力過程中，鋼材的疲勞計算是用最大應(yīng)力、最小應(yīng)力、平均應(yīng)力、還是用應(yīng)力幅?為什么不采用材料力學(xué)中的“疲勞極限”這一概念?

　　12.鋼筋進行冷加工的目的是什么?冷加工的方法有哪幾種?每種加工方法對強度有何影響?

　　13.何謂冷拉時效?

　　14.我國鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中使用的鋼筋有幾種?熱軋鋼筋的強度分哪幾個等級，分別用什么符號表示?

　　15.混凝土立方體抗壓強度能不能代表實際構(gòu)件中混凝土的強度?既然用立方體抗壓強度fcu作為混凝土的強度等級，為什么還要有軸心抗壓強度fc?

　　16.混凝土的基本強度指標(biāo)有哪些?各用什么符號表示，它們之間有什么關(guān)系?

　　17.混凝土在短期一次加載軸心壓力作用下的應(yīng)力應(yīng)變曲線，和熱軋鋼筋一次加載受接時的應(yīng)力應(yīng)變曲線相比有什么不同?并指出前者曲線的某些特點。

　　18.混凝土應(yīng)力等于fc時的應(yīng)變ε0和極限壓應(yīng)變εcu有什么區(qū)別?它們各在什么受力情況下考慮，其應(yīng)變值大致為多少?

　　19.為什么混凝土棱柱體試件在短期軸壓作用下的應(yīng)力應(yīng)變曲線中有一個“下降段”。為什么會出現(xiàn)應(yīng)變不斷增加，而應(yīng)力不斷降低的現(xiàn)象?

　　20.什么叫約束混凝土?處于三向受壓的混凝土，其變形特點如何?

　　21.混凝土的受壓變形模量有幾種表達方式?我國現(xiàn)行規(guī)范是怎樣確定混凝土的受壓彈性模量的?

　　22.混凝土在重復(fù)荷載作用下，其應(yīng)力應(yīng)變曲線有何特征，在實用上有何意義?

　　23.混凝土的收縮和徐變有什么不同?是由什么原因引起的?變形特點是什么?

　　24.混凝土的收縮和徐變對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)各有什么影響?減少收縮和徐變的措施有哪些?

　　25.為什么鋼筋和混凝土能夠共同工作?它們之間的粘結(jié)力是由哪幾部分組成的?提高鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)力可采取哪些措施?

　　26.粘結(jié)力沿鋼筋長度方向的分布圖形如何?鋼筋埋入混凝土中的長度無限增大時，粘結(jié)力圖形的長度是否也隨之無限增大?為什么?

　　27.為使鋼筋在混凝土中有可靠的錨固，可采取哪些措施?

　　28.磚砌體的抗壓強度為什么低于它所用磚所能達到的抗壓強度?

　　29.影響砌體抗壓強度的因素有哪些?

　　30.從影響砌體抗壓強度的因素分析，如何提高磚墻的施工質(zhì)量?

　　31.在何種情況下可按砂漿強度為零來確定砌體強度?

　　32.為什么工程上不允許采用沿水平通縫截面軸心受拉的構(gòu)件?

　　33.砌體在彎曲受拉時有哪幾種破壞形態(tài)?

　　34.垂直壓應(yīng)力對砌體抗剪強度有何影響

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