关于钢筋混凝土在平面拉压受力状态下基本力学性能的研究
钢筋混凝土材料的力学性能
钢筋混凝土材料的力学性能在现代建筑领域中，钢筋混凝土无疑是一种极其重要的材料。
从高耸入云的摩天大楼到横跨江河的大桥，从地下的隧道到普通的民宅，钢筋混凝土的身影无处不在。
要理解钢筋混凝土在各种建筑结构中的应用，就必须深入了解其力学性能。
首先，我们来谈谈混凝土的力学性能。
混凝土是由水泥、骨料（如砂、石子）、水以及可能添加的外加剂等按一定比例混合而成的。
混凝土在受压时表现出较好的性能。
其抗压强度是衡量混凝土性能的一个重要指标。
一般来说，混凝土的抗压强度随着水泥标号的提高、骨料的质量和级配的优化以及养护条件的改善而增加。
然而，混凝土的抗拉强度却相对较低。
这意味着在受到拉力作用时，混凝土容易开裂。
为了克服这一弱点，钢筋便被引入到混凝土中，形成了钢筋混凝土这种复合材料。
钢筋具有很高的抗拉强度和良好的延性。
在钢筋混凝土结构中，钢筋主要承担拉力，而混凝土主要承担压力。
这种分工合作使得钢筋混凝土能够充分发挥两种材料的优势，从而具备了良好的力学性能。
当钢筋混凝土构件受到外力作用时，其内部的应力分布是不均匀的。
例如，在受弯构件（如梁）中，梁的上部受压，下部受拉。
在这种情况下，混凝土主要承受压力，而钢筋则主要承受拉力。
通过合理的设计，使钢筋和混凝土协同工作，可以有效地提高构件的承载能力和变形能力。
钢筋混凝土的粘结性能也是一个重要的方面。
钢筋与混凝土之间的粘结力使得它们能够共同工作。
这种粘结力主要由化学胶着力、摩擦力和机械咬合力组成。
在设计和施工中，要确保钢筋有足够的锚固长度，以保证粘结力的有效发挥。
再来说说钢筋混凝土的徐变和收缩性能。
徐变是指在长期持续荷载作用下，混凝土的变形随时间而增长的现象。
收缩则是指混凝土在硬化过程中体积缩小的现象。
徐变和收缩都会对钢筋混凝土结构的性能产生影响。
例如，徐变可能导致构件的挠度增大，影响结构的正常使用；收缩可能引起混凝土开裂，降低结构的耐久性。
在实际工程中，为了保证钢筋混凝土结构的力学性能，需要对材料的质量进行严格控制。
钢筋与混凝土的力学性能
图3.12 钢筋拔出试验中粘结应力分布图
3.3.3 保证钢筋和混凝土之间粘结力的措施
3.3.3.1 纵向受拉钢筋的基本锚固长度
规范根据拔出试验给出受拉钢筋的基本锚固长度
为
la
fy d ft
其中，锚固钢筋的外形系数按表3.1取值。
普通钢筋、预应力钢筋的强度标准值见附表2、 附表3。
2. 在进行钢筋混凝土结构构件承载力设计计算时，
钢筋强度设计值等于钢筋强度标准值除以钢筋 材料分项系数γs，按不同钢筋种类，分别取 γs=1.10~1.20
钢筋的强度设计值见附表4、附表5。
3.1.2 钢筋的种类
我国《混凝土结构设计规范》中推荐的钢筋由 碳素结构钢和普通低合金钢制成。我国常用的钢筋 品种有以下几类（见图3.6）：
3.2.2 混凝土的变形
混凝土变形有两类：一类是荷载作用下的受力 变形，包括一次短期加荷时的变形、多次重复加荷 时的变形和长期荷载作用下的变形；另一类是体积 变形，包括收缩、膨胀和温度变形。
3.2.2.1 混凝土的弹性模量
1. 混凝土在一次短期加荷时的应力－应变关系可
通过对混凝土棱柱体的受压或受拉试验测定。 混凝土受压时典型的应力－应变曲线如图3.7所
3 钢筋与混凝土的力学性能
本章提要
本章主要论述了混凝土的力学性能（混凝土的 立方体抗压强度、轴心抗压强度、轴心抗拉强度； 混凝土的变形和混凝土的选用）和钢筋的力学性能。 重点讨论了钢筋与混凝土之间的相互作用——粘结 力。它们是学习混凝土结构设计原理和构造要求的 基础。
本章内容
3.1 钢筋 3.2 混凝土 3.3 钢筋与混凝土的相互作用
混凝土与钢筋的力学性能研究
混凝土与钢筋的力学性能研究混凝土与钢筋是建筑工程中常用的两种材料，它们的力学性能对工程的质量和稳定性起着至关重要的作用。
本文将就混凝土与钢筋的力学性能展开研究，探讨其在不同力学加载条件下的行为特点和相互配合的原理。
首先，我们来研究混凝土的力学性能。
混凝土是由水泥、骨料、粉煤灰等材料组成，经过搅拌、浇筑、养护等工艺形成。
在正常工作状态下，混凝土具有很好的抗压强度和抗剪强度。
这是因为混凝土中的水泥胶体在水分蒸发的过程中会逐渐硬化，形成了结实的胶凝体。
同时，混凝土中的骨料在胶凝体的包裹下也会发挥一定的强度作用，增强了整体的抗压性能。
然而，混凝土的抗拉强度较低，容易在承受拉力时发生开裂破坏。
为了克服这一缺陷，我们常常在混凝土中加入钢筋。
接下来我们将对钢筋的力学性能进行研究。
钢筋由低碳钢或其他合金钢制成，具有很高的抗拉强度和抗弯强度。
与混凝土相比，钢筋能够更好地承受拉力和弯曲力。
这是因为钢筋的晶格结构更为紧密，且具有较高的延展性。
在受力时，钢筋能够通过形变将外加载荷分散到周围的混凝土中，形成一种受拉和受压相结合的工作状态，从而提高了结构材料的整体承载能力。
混凝土和钢筋在建筑工程中经常被采用，主要有以下几个原因。
首先，混凝土材料的成本相对较低，使用广泛且易于加工和施工。
其次，钢筋具有很高的强度和延展性，可以起到加固混凝土结构、增加承载力的作用。
此外，混凝土的材料特性和钢筋的机械性能可以通过调整配合比和直径等参数来实现，从而满足不同工程项目的要求。
在实际应用中，混凝土和钢筋的力学性能需要通过专业的试验方法进行研究和验证。
例如，我们可以进行压缩试验、拉伸试验和弯曲试验等，来测量混凝土和钢筋在不同应力和应变条件下的力学性能。
通过试验数据的分析和处理，可以得到各种性能指标，如抗压强度、抗拉强度、弯曲刚度等，从而指导工程设计和施工中的应用。
为了进一步提高混凝土和钢筋的力学性能，人们也在不断进行材料和结构的创新。
例如，近年来兴起的高性能混凝土和纤维增强混凝土技术，通过添加化学掺合料和纤维材料，使混凝土具有更好的耐久性和抗裂性能。
钢筋混凝土材料的主要力学性能(1)
采用棱柱体试件测定混凝土受压时应力——应变 全曲线，包括：上升段和下降段
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24
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25
上升段（OC）:
（a）加载到 0.3~，0.4 接fc 近直线，混凝土处于弹性阶
段； A点——比例极限。
（b）加载 0 .3 ~ 0 .4 f，c~ 图0 .形8 fc 逐渐弯曲，混凝土呈现出
fc u ,k1 5 0 0 .9 5fc u ,k1 0 0
fc u ,k1 5 0 1 .0 5fc u ,k2 0 0
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7
混凝土立方体抗压强度试验
混凝土抗压强度试验破坏照片
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8
影响立方体抗压强度的因素：
（1）试验方法： 分为涂润滑剂和不涂润滑剂。
通常试块与试验机垫板之间存在摩擦，这种摩 擦对试块有“套箍”作用――引起抗压强度提 高。
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3
1．混凝土的立方体抗压强度和强度等级
f cu
f cu ,k
N / mm2
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4
标准试验条件
标准方法制作边长150mm立方体,
(20±3)º
湿度90%以上
28天龄期
用标准试验方法测
立方体抗压强度标准值： f c u , k
95%保证率的立方体抗压强度值。
用途：力学性能的基本代表值，混凝土强度 等级划分依据。
强度等级：按立方体抗压强度标准值分为14 级，“C+标准值”
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5
混凝土强度等级：
常用等级：C15，C20，C25，C30，C35， C40， C45，C50，C55， C60，C65，C70， C75， C80
钢筋混凝土材料的力学性能
钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土是一种广泛应用于建筑工程中的复合材料，由钢筋和混凝土两种材料协同工作，共同承受荷载。
要深入理解钢筋混凝土结构的设计和性能，就必须对钢筋混凝土材料的力学性能有清晰的认识。
混凝土是一种由水泥、骨料（砂、石）、水以及可能包含的外加剂等按一定比例混合而成的人造石材。
其力学性能主要包括抗压强度、抗拉强度、弹性模量、徐变和收缩等。
首先来说抗压强度，这是混凝土最重要的力学性能指标之一。
混凝土的抗压强度会受到多种因素的影响，比如水泥的品种和强度等级、水灰比、骨料的种类和级配、养护条件以及龄期等。
一般来说，高强度等级的水泥、较小的水灰比、良好的骨料级配以及充分的养护和较长的龄期都有助于提高混凝土的抗压强度。
与抗压强度相比，混凝土的抗拉强度则要低得多。
在实际工程中，混凝土的抗拉强度通常可以忽略不计，因为混凝土很容易在受拉状态下开裂。
为了弥补混凝土抗拉性能的不足，常常在结构中配置钢筋来承担拉力。
混凝土的弹性模量反映了其在受力时的变形特性。
弹性模量越大，混凝土在受力时的变形越小。
然而，混凝土并非完全弹性材料，其在荷载长期作用下会产生徐变现象。
徐变是指在恒定荷载作用下，混凝土的变形随时间而逐渐增长的现象。
徐变会对结构的性能产生一定的影响，比如会导致预应力混凝土结构中的预应力损失。
混凝土还会发生收缩现象，即在没有荷载作用的情况下，混凝土体积会随着时间的推移而减小。
收缩会使混凝土产生拉应力，可能导致混凝土开裂。
再来说说钢筋。
钢筋的力学性能主要包括屈服强度、抗拉强度和伸长率等。
屈服强度是钢筋开始产生明显塑性变形时的应力值，抗拉强度则是钢筋所能承受的最大应力值。
伸长率反映了钢筋的塑性变形能力，伸长率越大，说明钢筋的塑性越好。
在钢筋混凝土结构中，钢筋和混凝土能够协同工作，主要是由于它们之间存在良好的粘结力。
这种粘结力使得钢筋和混凝土能够共同变形，共同承受荷载。
当钢筋受到拉力时，通过粘结力将拉力传递给周围的混凝土，从而使混凝土也参与受拉工作。
国家开放大学专科《建筑结构》在线形考(形考作业1至4)试题及答案
国家开放大学专科《建筑结构》在线形考形考作业1至4 试题及答案说明：资料整理于2024年7月；适用于国家开放大学专科学员一平台在线形考考试。
形考作业1 试题及答案1 .（红色字体为本题正确答案）主要优点是强度高、整体性好、耐久性与耐火性好，便于就地取材，具有良好的可模板性。
主要缺点包括：自重大、抗裂性差、施工步骤繁琐、工期较长。
A混凝块构B.钢结构C.砌体结构D.组合结构2 .（红色字体为本题正确答案）主要优点是易于就地取材、耐久性与耐火性好、施工简单、造价较低。
主要缺点是抗拉强度低、整体性差、结构自重大、工人劳动强度高等。
A.混凝土结构B.钢结构C砌体结构D∙组合结构3 .（红色字体为本题正确答案）具有强度高、结构自重轻、材质均匀、可靠性好、施工便捷、抗震性能良好的优点.主要缺点是易腐蚀、耐火性差、工程造价和维护费用较高.A混凝块构B.钢结构C.砌体结构D.组合结构4 .（红色字体为本即正诵答案）一般具有钢结构、混凝土结构的双重优点，相比混凝土结构延性更好，抗震性能更优，可以减小构件截面面积，经济漱益较高。
A.混凝:磔构B∙钢勾C.砌体结构D组合结构5 .（红色字体为本题正确答案）的主要优点是建筑平面布置灵活，可形成较大的建筑空间，建筑立面处理也比较方便；主要缺点是侧向刚度较小，当层数较多时，会产生过大的侧移，易引起非结构性构件破坏而影响使用.A.砖混结构B.框架结构C.剪力墙结构D.框架-剪力墙结构6.（红色字体为本题正确答案）一般是指楼盖和屋盖采用钢筋混凝土或钢木结构，而墙和柱采用砌体组成的结构，大多用于住宅、办公楼和教学楼.B.框架结构C.剪力墙结构D.框架-剪力墙结构7 .（红色字体为本题正确答案）的主要优点是侧向刚度大，水平荷载作用下相腐小；主要缺点是结构建筑平面布首不灵活，不适用于大空间的公共建筑,结构自重较大。
A.砖混结构B框架结构C剪力墙结构D.框架-剪力墙结构8 .（红色字体为本题正确答案）是由两种不同结构组合而成，具有结构平面布首灵活、空间较大、侧向刚度也较大的优点.A.砖混结构B.框架结构C∙剪力墙结构D.框架-剪力墙结构9（红色字体为本题正确答案）是抵抗水平荷载较有效的结构体系，它的受力特点是整个建筑犹如一个固定于基础上的封闭空心筒悬臂梁来抵抗水平力.A筒体结构B.松架结构C.剪力墙结构D.框架-剪力墙结构10.建筑结构在正常设计、正常施工、正常使用和正常维修条件下，并在规定的设计使用年限内满足的功能要求不包括（红色字体为本愿正确答案）.A安全性B.适用性G耐久性D.经济性I1.安全等级为一级的重要工业与民用建筑物，其结构重要性系数不应小于（红色字体为本题正确答案）.A.0.9B.1.0C.1.1D.1.212 .（红色字体为本弘正确答案）是指结构在使用期间，在正常情况下可能出现的最大荷载值.A,荷载标准值B.荷载准永久值C.荷载组合值D.荷载频遇值13 .下列建筑中，属于甲类建筑的是（红色字体为本题正确答案）.A.重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑B.地震时使用功能不能中断或需尽快恢且的建笊C.公共建筑、住宅、旅馆、厂房等一般工业与民用建筑。
钢筋混凝土材料的力学性能
钢筋混凝土材料的力学性能在现代建筑工程中，钢筋混凝土无疑是最为广泛使用的材料之一。
它的强大力学性能使其成为构建高楼大厦、桥梁、水坝等大型结构的首选。
那么，钢筋混凝土究竟具有哪些令人瞩目的力学性能呢？让我们一同来深入探究。
首先，我们来谈谈混凝土的力学性能。
混凝土本身是一种由水泥、骨料（如砂、石子）、水以及外加剂等按照一定比例混合而成的人造石材。
它具有较高的抗压强度，这意味着它能够承受巨大的垂直压力。
然而，混凝土的抗拉强度却相对较低，这是它的一个明显弱点。
在实际应用中，当混凝土受到拉伸作用时，很容易产生裂缝。
为了弥补这一缺陷，钢筋的加入就显得至关重要。
钢筋具有出色的抗拉强度，能够有效地承担混凝土结构中的拉力。
当混凝土和钢筋协同工作时，钢筋混凝土材料的整体性能得到了极大的提升。
钢筋与混凝土之间的粘结力也是钢筋混凝土力学性能的一个重要方面。
这种粘结力使得钢筋和混凝土能够共同变形，协同承受外力。
良好的粘结力能够确保钢筋在混凝土中不发生滑移，从而充分发挥钢筋的抗拉性能。
钢筋混凝土的徐变特性也值得我们关注。
徐变是指在长期恒定荷载作用下，混凝土的变形随时间而逐渐增长的现象。
徐变会对结构的长期性能产生影响，例如可能导致预应力损失、结构变形增大等。
但在一定范围内，徐变也有助于减少结构中的应力集中，提高结构的耐久性。
另外，钢筋混凝土的疲劳性能也不容忽视。
在反复荷载作用下，钢筋混凝土结构可能会出现疲劳破坏。
这就要求在设计中充分考虑结构所承受的荷载类型和频率，以确保结构具有足够的疲劳寿命。
再来看看钢筋混凝土的抗震性能。
在地震作用下，钢筋混凝土结构需要具备良好的变形能力和耗能能力。
通过合理的设计，如设置箍筋、加强节点等，可以有效地提高钢筋混凝土结构的抗震性能，减少地震带来的破坏。
从温度方面考虑，钢筋混凝土的热膨胀系数相对较小，这使得它在温度变化时的变形相对较小，有利于保持结构的稳定性。
但在极端温度条件下，如火灾，钢筋混凝土的性能可能会受到较大影响，这就需要在设计和施工中采取相应的防火措施。
01.2钢筋混凝土基本力学性能
dy a1 dx
x0
d ( / fc ) d ( / p ) x0
d / d
x0
fc / p
E0 Ep
a
第9页，共63页。
dy
a1 dx x0
式中：
E0
d d
d ( / fc ) d ( / p )
x0
d / d x0 fc / p
E0 Ep
a
混凝土的初始切线弹性模量（N/mm2）。
第15页，共63页。
对参数取αa 和αd 赋予不等的数值，可得变化的理论曲线。
对于不同原材料和强度等级的结构混凝土，甚至是约束混凝土， 选用了合适的参数值。都可以得到与试验结果相符的理论曲线。过 镇海等建议的参数值见表，可供结构分析和设计应用。
第16页，共63页。
1.3.3规范中的曲线方程和参数值
混凝土的受压应力-应变曲线方程是其最基本的本构关系， 又是多轴本构模型的基础。在钢筋混凝土结构的非线性分 析中，例如构件的截面刚度、截面极限应力分布、承载力 和延性，超静定结构的内力和全过程分析等过程中，它是 不可或缺的物理方程，对计算结果的准确性起决定性作用。
第1页，共63页。
1.3.1试验方法
35 40 45 50 55 1720 1790 1850 1920 1980 1.96 1.90 1.84 1.78 1.71 1.65 1.94 2.21 2.48 2.74 2.1 2.0 1.9 1.9 1.8
60 2030 1.65 3.00 1.8
将这些参数带入式⑶、⑷即得混凝土单轴（轴心）受压应力-应 变全曲线。
即 αd= b0 将其代入⑵式，并简化可得：
x 1
y
d
(x
x 1) 2
03钢筋混凝土材料的力学性能要点.doc
第二篇钢筋混凝土结构3钢筋混凝土材料的力学性能3.1概述3.2混凝土3.2.1混凝土的强度三大强度：立方抗压强度/；“轴心抗压强度/；•、轴 心抗拉强度A 。
⑴碇立方体抗压强度呱）试块尺寸：150X150X150mn?养护时间：28天养护条件：温度20±3匸，相对湿度＞90%加荷速度：每秒0・J-0・5N/mm2混凝土按立方体抗压强度的标准值（几Q 的大小，分为14 等级，它们是C15、C20、C25、C30. C35、（：40、C45、C50、 C55、C60、C65. C70、C75、C80,两者间的帖结*» 主要因素及 钢筋锚固与连接3.2混凝土3.2.1混凝土的强度三大强度：立方抗压强度几八轴心抗压强度/；•、轴心抗拉强度A。
⑵妊轴心抗压强度(A)试块尺寸：150x150 x 300mnrP养护时间：28天养护条件：温度20±3・C,相对湿度＞90%工程中由立方体强度进行换算：棱柱强度与立方强度之比3.2混凝土3.2.1混凝土的强度三大强度：立方抗压强度几八轴心抗压强度/；•、轴心抗拉强度A。
⑶碇轴心抗拉强度(A)混凝土为脆性材料，其抗拉强度很低。
国内外多采用圆柱体或立方体的劈裂试验来间接测定。
混凝土的抗拉强度远小于抗压强度，只有抗压强度的1/18〜1/9・沒发土劈毀试验3.2混凝土3.2.2 混凝土的变形• •扁凝土的变形可分为两类：一类是由于受力而产生变形; 另一类是由于收缩和温湿度变化而产生的变形。
⑴混凝土在一次短期加载时的变形性能⑵混凝土的弹性模量边长为150mm的混凝土立方体试块抗压强度标准值.N/mn?混凝土的剪切模量G “一般可根据抗压试验测得的弹性模量&和泊松比％按下式确定：G = --------- ——C2(”)⑶混凝土在长期荷载作用下的变形性能在荷载的长期作用下混凝土的变形将随时间而增加，亦即在应力不变的情况下，混凝土的应变随时间而增长，这种现象称为混凝土的徐变.徐变对钢筋混凝土和预应力混凝土结构有着有利和不利两方面的影响。
混凝土压力力学原理分析
混凝土压力力学原理分析一、引言混凝土是一种重要的建筑材料，其在建筑结构中的应用越来越广泛。
混凝土结构的力学性能是设计和施工的关键，因此混凝土力学原理的研究具有重要意义。
本文将从混凝土压力力学原理角度出发，分析混凝土在受压状态下的力学性能和变形规律。
二、混凝土压力力学基础1.混凝土材料特性混凝土是一种复合材料，其中水泥、砂、石子等材料按一定比例混合而成。
混凝土具有以下特性：(1)质量轻：混凝土的密度约为2400kg/m³，比重约为2.4，比钢轻约1/4。
(2)强度高：混凝土的强度与水泥的种类、配合比、养护条件等因素有关，一般28天龄期的强度可达到20MPa以上。
(3)耐久性好：混凝土具有较好的耐久性，能够抵抗风化、侵蚀、冻融、化学腐蚀等因素的侵害。
(4)易塑性变形：混凝土的塑性变形性能较好，能够承受一定程度的变形而不破坏。
2.混凝土受压的力学性能混凝土受压时，其力学性能表现为以下几个方面：(1)压缩强度：混凝土受压时，其抵抗压缩变形的能力称为压缩强度。
混凝土的压缩强度与其配合比、水灰比、养护条件等因素有关。
(2)变形特性：混凝土在受压状态下会发生弹性变形和塑性变形。
弹性变形随着外力消失而恢复，塑性变形则是永久性的。
(3)破坏形态：混凝土在受压状态下会发生不同的破坏形态，如压缩破坏、剪切破坏、拉伸破坏等。
三、混凝土压力力学原理分析1.混凝土受压的应力分布混凝土在受压状态下，其应力分布呈现出以下特点：(1)应力集中：在受力点周围，应力呈现高度集中的状态。
(2)应力逐渐减小：从受力点周围向外，应力逐渐减小。
(3)应力分布不均匀：混凝土的应力分布不均匀，受力点周围应力较大，距离受力点较远处应力较小。
2.混凝土受压的变形规律混凝土在受压状态下，其变形规律呈现出以下特点：(1)弹性变形阶段：在外力作用下，混凝土发生弹性变形，其变形量与外力大小成正比。
(2)塑性变形阶段：当外力达到一定程度时，混凝土会发生塑性变形，此时其变形量与外力大小不成比例。
高等钢筋混凝土结构-2.混凝土的力学性能
高等钢筋混凝土结构-2.混凝土的力学性能高等钢筋混凝土结构 2、混凝土的力学性能混凝土是现代建筑中广泛使用的一种重要材料，其力学性能对于钢筋混凝土结构的设计和安全性至关重要。
在这篇文章中，我们将深入探讨混凝土的力学性能，包括其强度、变形特性、应力应变关系等方面。
混凝土的强度是其最重要的力学性能之一。
混凝土的抗压强度通常是设计中最关注的指标。
在标准试验条件下，混凝土立方体试件在一定的加载速率下被压缩，直至破坏，所测得的抗压强度值就是混凝土的立方体抗压强度。
然而，实际结构中的混凝土并非处于理想的立方体受压状态，更多的是处于棱柱体受压状态。
因此，混凝土的轴心抗压强度更能反映其在结构中的真实受力情况。
影响混凝土抗压强度的因素众多。
首先是水泥的强度和水灰比。
水泥强度越高，水灰比越小，混凝土的抗压强度通常越高。
因为较小的水灰比意味着混凝土中水泥浆体的孔隙率较低，从而提高了其密实度和强度。
其次，骨料的种类、粒径和级配也会对混凝土强度产生影响。
坚硬、表面粗糙且级配良好的骨料能够增强混凝土的抗压强度。
此外，养护条件，如温度、湿度和养护时间，也对混凝土强度的发展起着关键作用。
良好的养护条件可以促进水泥的水化反应，使混凝土强度得到充分发展。
混凝土的抗拉强度远低于其抗压强度，一般只有抗压强度的 1/10 到1/20。
这是由于混凝土内部存在微观裂缝和孔隙，在受拉时容易扩展和连通，导致混凝土迅速破坏。
为了提高混凝土的抗拉性能，通常会在混凝土中配置钢筋，通过钢筋来承担拉力。
混凝土的变形特性也是其力学性能的重要方面。
在荷载作用下，混凝土会产生弹性变形和塑性变形。
弹性变形是可逆的，当荷载去除后，变形可以恢复；而塑性变形是不可逆的，会在混凝土中留下永久的变形。
混凝土的弹性模量是衡量其弹性变形性能的重要指标，它反映了混凝土在弹性阶段抵抗变形的能力。
混凝土的应力应变关系是描述其力学性能的重要曲线。
在受压时，混凝土的应力应变曲线通常分为上升段和下降段。
钢筋混凝土构件的受力分析
钢筋混凝土构件的受力分析一、引言钢筋混凝土是一种广泛应用于建筑工程中的结构材料，它的使用范围包括楼房、桥梁、水利工程等。
钢筋混凝土构件的受力分析是建筑工程设计的重要部分，它涉及到钢筋混凝土构件的力学性能、受力特点、受力机理等方面的知识。
本文将详细介绍钢筋混凝土构件的受力分析原理。
二、钢筋混凝土构件的力学性能1. 材料的力学性质钢筋混凝土的力学性质是指它的抗拉强度、抗压强度、弹性模量等指标。
钢筋混凝土通常由水泥、砂子、骨料、水和钢筋组成。
水泥是黏结剂，砂子和骨料是填料，水是调节材料的稠度和流动性，钢筋是增强材料的主要成分。
水泥的强度与其组成的矿物成分、熟化度、水泥砂比等因素有关。
砂子和骨料的强度与它们的种类、大小、形状等因素有关。
钢筋的强度与其材料、直径、表面形状等因素有关。
2. 断面受力特点钢筋混凝土构件的受力分析需要考虑它的断面受力特点。
钢筋混凝土构件通常由板、梁、柱、墙等构件组成。
不同构件的受力特点不同。
板的受力特点主要是受弯矩和剪力作用，梁的受力特点主要是受弯矩作用，柱的受力特点主要是受压力作用，墙的受力特点主要是受拉压力和剪力作用。
因此，不同构件的受力分析需要采用不同的理论和方法。
三、钢筋混凝土构件的受力分析方法1. 弹性力学方法弹性力学方法是一种基于弹性理论的受力分析方法，它假设材料在受力作用下的形变是可逆的、线性的、小的。
在弹性力学方法中，钢筋混凝土构件的受力分析可以看作是一个弹性体的受力分析问题。
弹性力学方法适用于小变形、小应力、单轴受力的情况。
弹性力学方法的主要理论是梁、板、壳的弯曲理论和轴心受压的柱理论等。
2. 塑性力学方法塑性力学方法是一种基于材料塑性特性的受力分析方法，它假设材料在受力作用下的形变是可逆的、非线性的、大的。
在塑性力学方法中，钢筋混凝土构件的受力分析可以看作是一个塑性体的受力分析问题。
塑性力学方法适用于大变形、大应力、多轴受力的情况。
塑性力学方法的主要理论是塑性弯曲理论和塑性轴心受压的柱理论等。
1钢筋混凝土材料的物理力学性能2
双向压压区， 双向压压区，一向强度随另一向压力的 增加而增加， 增加而增加，双向受压强度比单轴强度 最多提高27%。 最多提高 。
构件受剪或受扭时常遇到剪应力τ 和正应力σ 共同作用 下的复合受力情况。 下的复合受力情况。 τ
三轴应力状态 Triaxial Stress State 三轴应力状态有多种组合， 三轴应力状态有多种组合，实际工程遇到较多的螺旋箍筋柱和 钢管混凝土柱中的混凝土为三向受压状态。 钢管混凝土柱中的混凝土为三向受压状态。
f cc = f c′ + k ′σ 2
二、 混凝土的变形Deformation
•C20，C25，C30，C35，C40，C45 ， ， ， ， ，
立方体抗压强度 表示混凝土Concrete
普通强度
C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80 ， ， ， ， ， ， 高强度
影响立方体抗压强度的因素： 影响立方体抗压强度的因素：
横向摩擦约束， （1）试验方法：压力机垫板的横向摩擦约束，造成混凝土试块端 ）试验方法：压力机垫板的横向摩擦约束 部处在多轴受力状态 就象在试件上下端各加了一个套箍 多轴受力状态， 套箍， 部处在多轴受力状态，就象在试件上下端各加了一个套箍，致使 破坏时形成两个对顶的角锥破坏面，抗压强度高于无约束情况 两个对顶的角锥破坏面 无约束情况。 破坏时形成两个对顶的角锥破坏面，抗压强度高于无约束情况。
等高肋钢筋月牙肋钢筋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30热轧钢筋将钢材在高温下轧制而成根据强度高低分为三个级别冷拉钢筋由热轧钢筋在常温下机械拉伸而成屈服强度得到提冷轧带肋钢筋由热轧圆盘条经冷轧减小直径后在其表面冷轧成带有斜肋的钢筋明显提高屈服强度三个级别ll550ll650ll800热处理钢筋将热轧的螺纹钢筋再通过淬火和回火的调质热处理显著提高强度
第一章钢筋混凝土结构的力学性能
Pre-stress rebar
Pre-stressed concrete hollow floor
结构设计原理
第一章 钢筋混凝土结构的力学性能
钢骨混凝土结构（Steel Reinforced Concrete) (Encased Concrete)
Steel Reinforcement
Stirrup
fc=13.4N/mm2 ft=1.54N/mm2 fy=335N/mm2
150 300 2f16
sc= ft
sc= f s fc ct
ft 载到屈服荷载，在很长的过程带裂缝工作； ★通常裂缝宽度很小，不致影响正常使用。 ★但裂缝导致梁的刚度显著降低，使得钢筋混凝土梁不能应用 于大跨度结构。如何解决？
300 150
fcd=13.4N/mm2 ftd=1.54N/mm2
sc= ft
sc= ftd
ft
2500
ftd
破坏时跨中截面受压边缘的压应力与抗拉强度相近，远未达到 混凝土的抗压强度，破坏表现为脆性断裂，无明显预兆。
结构设计原理
第一章 钢筋混凝土结构的力学性能
◆钢
材(Steel)：
◎抗拉和抗压强度都很高 Both tensile and compressive Strengths are high
结构设计原理
第一章 钢筋混凝土结构的力学性能
混凝土结构的发展
第二阶段(The second stage) ： 从本世纪20年代到第二次世界大战前后 混凝土和钢筋强度的不断提高 1928年法国杰出的土木工程师E.Freyssnet发明了预 应力混凝土，使得混凝土结构可以用来建造大跨度 计算理论：前苏联著名的混凝土结构专家格沃兹捷夫 （Α.Α.Гвоздев）开始考虑混凝土塑性性能 的破损阶段设计法(Failure stage design method)，50 年代又提出更为合理的极限状态设计法(limit state design method)，奠定了现代钢筋混凝土结构的基本 计算理论。
钢筋混凝土的力学性能
P
D
10
第10页，本讲稿共64页
2 钢筋应力－应变曲线
(N/mm2)
ft 流幅
fy
b a
c
d e
(N/mm2) 0.2
比例极限 屈服强度
极限强度
o
软钢
o
0.2%
oa－弹性阶段,ac－流塑阶段,cd－强化阶段,de－颈缩阶段
硬钢
a－比例极限,b－屈服强度,d－极限强度,0.2－条件屈服强度
11
第11页，本讲稿共64页
1.1.4 钢筋的强度和变形指标
钢筋力学性能要求：屈服强度、极限强度、伸长率、冷弯性能。 1 钢筋强度指标
（1）软钢：屈服强度、极限强度
当某截面钢筋应力达到屈服强度后，试件将在荷载基本不增加情况下产生持 续塑性变形，构件可能在钢筋尚未进入强化阶段之前就已破坏或产生过大的变 形与裂缝。因此，钢筋的屈服强度是钢筋关键性强度指标；此外，钢筋的屈强比 （屈服强度与极限强度之比）表示结构可靠性潜力。在抗震结构中，考虑受拉钢筋可 能进入强化阶段，要求其屈强比≤0.8，因而钢筋极限强度是检验钢筋质量的另一 强度指标。 （2）硬钢：极限强度
砼结构对钢筋质量要求
适当强度：屈服和极限强度，屈服强度是计算主要依据； 可焊性好：要求钢筋焊接后不产生裂纹及过大变形； 足够塑性：以伸长率和冷弯性能为主要指标，即要求钢筋断裂前有足
钢筋混凝土结构混凝土材料的力学性能PPT课件
§2.1 混凝土材料的力学性能 《钢筋混凝土结
3.轴心抗拉强度 ft，s
P
压
d
拉
f ts
2P
dl
fts
2P
d2
压
P
劈拉试验
fts
0.23
f 2/3
cu
§2.1 混凝土材料的力学性能 《钢筋混凝土结
4.双轴应力状态 Biaxial Stress State
§2.1 混凝土材料的力学性能 《钢筋混凝土结
b.特点
混凝土的收缩是随时间而增长的变形，早期收缩变形 发展较快，两周可完成全部收缩的25%，一个月可完成50%， 以后变形发展逐渐减慢，整个收缩过程可延续两年以上。
§2.1 混凝土材料的力学性能 《钢筋混凝土结
esh
50% 25% 14d 28d
(2~5)×10-4
t
§2.1 混凝土材料的力学性能 《钢筋混凝土结 5.温度变形
a、压－压作用
一向的强度随另一向 压应力的增加而增加。
最大受压强度发生在两 个压应力之比为0.5或2时， 约为1.27fc。
§2.1 混凝土材料的力学性能 《钢筋混凝土结
4.双轴应力状态 Biaxial Stress State
b、拉－压作用 任意应力比情况下均
不超过其相应单轴强度。 并且抗压强度或抗拉强度 均随另一方向拉应力或压 应力的增加而减小。
切线模量
§2.1 混凝土材料的力学性能 《钢筋混凝土结
3.混凝土的徐变 Creep
a.定义
混凝土在荷载的长期作用下，其变形随时间不断增长的现象称为徐变
b.特点
早期发展较快，然后趋于稳定
§2.1 混凝土材料的力学性能 《钢筋混凝土结
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Ｙ ｎ ｉ ｊ ｎ Ｚ ｏ ｉｇ Ｃ ｅ ｕ ｘ ａ ｇＪ ｎｉ ｇ ｈｕ Ｙ ｎ ｈ ｒＹ ｎ ｉ ａ ａ ｔ ａ
（ ｉ ｊ ｎｖｒ ｔ Ｔａｊ ３ ０ ７ ） Ｔａ ｉ Ｕ ｉｅ ｉ ｉ ｉ ｎｎ ｓｙ ｎ ｎ ００ ２
Ａｂｓｒ ｃ ：Ｔ ｅｒ ．ａ ｃ ｆｔ ｅｓｒ ｓ ‘ｔ ｉ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔ ｆ ｈ ｏ ｃ ｅｅ ａ ｄ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ￣ｉ ｆｒ ｅ ｏ ｃ ｅ ｅｕ ｄ ｒ ｔｅ ｐ ａ ｅｓｒ ￣ ｓａｅ ａ ｅ ｔａ ｔ ｈ ｅ ｒ ｈ ｏ ｔｅ ｓｓｒ ｎ ｃ ａａ ｔｒｓｉ ｏ ｅ ｃ ｎ ｒ ｔ ｎ ｔ ｌｉ ｈ ｈ ａ ｃ ｔ ｅ ｎ ｏ ｃ ｄ ｃ ｎ ｒｔ ｎ ｅ ｌｎ ｔ ｈ ｅ ｔｔ ｒ
学性 能 。 因 此 对 近 年 来 国 内 外 的 研 究 成 果 进 行 了综 述 。
关 键 词 ：平面应 力 软 化
应力 一 应变关 系 钢筋 混凝土
Ｓ ＴＵ ＤＹ Ｎ ｏ ＴＨ Ｅ ＴＩＥＳ Ｓ Ｓ ｔ Ｓ． ＴＲ Ａ Ｎ Ｉ ＣＨ ＡＲＡＣ ｎ ＵＳ Ｃ Ｆ ，】】 ｔ ＮＦＯ ＲＣＥＤ Ｉ ＴＩ ｏ Ｉ｜ Ｅ ＩＥＩ ’Ｉ Ｃｏ ＮＣＲＥＴＥ ＵＮＤＥＲ ＴＨＥ ＰＬ Ｊ Ｓ Ｅ ＴＲＥＳＳ Ｓ ＴＡＴＥ
维普资讯
关 于 钢 筋 混 凝 土在 平 面拉 压 受 力 状 态 下 基 本 力 学 性 能 的 研 究
杨 建 江 周 颖 陈 云 霞
（ 津 大 学 建 筑 工 程 学 院 土 木 工 程 系 天 津 天 ３０ ７ ） ００２
摘 要 ：钢筋混凝土在 平面受 力状态 下混凝土 和钢筋 的基本力学性能 的研究 ， 是近几年 国内外 十分关注的研究领域 。
钢筋和混凝 土。
的力 学 性 能 ， 其 是 处 在 平 面 拉 一压 受 力 状 态 下 的 钢 筋 混 凝 尤 土 的基 本 力 学 性 能 （ 中应 力 和 应 变 以拉 为 正 ． 为 负 ） 文 压 。
１ 钢 筋 混 凝 土处 在 平 面 拉 一压 受 力 状 态 下 混 凝 土 主 压 应 力
一
应 变 关 系研 究
目前 ． 内 外 对 钢 筋 混 凝 土 结 构 或 构 件 的 研 究 ， 以 分 国 可 为 两 种 方 法 ： 是 将 钢 筋 和 混 凝 土 的 基 本 力 学 性 能 分 别 进 行 一 研 究 ， 别 得 钢 筋 和 混 凝 土 的 本 构 方 程 ． 混 凝 土 的 弹 性 分 如
或 ＿ 弹 性 本 构 方 程 等 。这 些 理 论模 型 从 宏 观 和 微 观 上 ， 混 Ｉ 乍 对
Ｋ ｅ ｗ ｏ ｄｓ ：ｐａｅ ｓ ｓ ￣ｆ ｎ ｓ￣ｓ—ｔ ｉ ｈ ｒｃｅ ｓｉ ｒｉｆｒｅ ｏ ｃ ｔ ｙ ｒ ｌ ｔ ｓ ｎ ｅ ｒ ｔ ｅ ｅｄ ｔ ｓｓｒ ｎｃ ａａｔｒ ｔ ａ ｉ ｃ ｅｎｏｃｄ ｃ ｎｒ ｅ ｅ
在对钢筋 混凝土结构或 构件进行强 度和 变形计算 时 ， 我 们 通 常 是 将 其 形 象 化 为 一 些 单 元 体 的 集 合 。 如 果 已 知 这 些 单 元 各 自 的特 性 ， 整 个 结 构 或 构 件 的 特 性 即 可 较 为 准 确 地 则 预测 出 来 。 而 作 为 钢 筋 混 凝 土 结 构 或 构 件 的 宏 观 单 元 即 是
近 几 年提 出 的 平 面桁 架 理 论 、 架 一拱 模 型 理 论 等 的 研 究 ， 桁 在保 证 分 析 计 算 精 度 的情 况 下 ， 钢 筋 混 凝 士 构 件 复 合 受 力 的 分 使
析研 究 更 为 简 便 。但 是 ， 些 模 型 在 进 行 受 力 全 过 程 分 析 时 ， 先 需 了解 钢 筋 混凝 土 在 平 面 受 力 状 态 下 ， 筋 和 混 凝 土 的 力 这 首 钢