钢筋和混凝土材料力学性能

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钢筋和混凝土的力学性能

规范规定轴心抗拉强度标准值ftk与立方体抗压强度标准值fcu,k 的关系为：
ftk 0.880.395 fcu,k0.55(11.645 )0.45 c2
c2
高强混凝土的脆性折减系数，C40以下取1.00，C80取0.87，中
间线性插值。
0.88 考虑实际构件与试件混凝土之间的差异等，引入的修正系数。
中高强钢丝和钢绞线强度较高，均无明显的屈服点和屈服台阶，主要用于预应力混凝土结构。
热处理钢筋，将强度大致相当于Ⅳ级热轧钢筋的某些特定品种热轧钢筋通过加热、淬火和回火等调质工艺处理，使强度得到较大幅度的提高，但无明显的屈服点和屈服台阶。主要用于预应力混凝土结构。
硬钢的应力应变曲线
N/mm2
1600σ σ0.2
150×150×150
C
200×200×200
A、B、C三个试块，材料、养护条件等均相同，三者强度的大小关系？
A>B> C，为什么？
试验方法方面试件形状、尺寸、加载速度等（3）润滑剂
涂润滑剂
涂润滑剂
A
B
150×150×150
150×150×150
A、B两个试块，材料、养护条件等均相同，二者强度的大小关系？（A>B）
储备，fy/σb=0.6~0.7。
不同级别热轧钢筋的应力应变曲线
热轧钢筋级别越高，强度越高，屈服平台越，塑短性越。差
塑性性能
伸长率
l
l’
l'l 100%
l
伸长率越高，塑性性能越好。
冷弯性能
把钢筋在常温下围绕直径为D的辊轴弯转α角而要求不发生裂纹。
冷弯直径越小，角度越大，塑性越好。
（3）钢筋的冷拉和冷拔

钢筋混凝土材料力学性能

冷弯是检验钢筋局部变形能力的指标。钢筋塑性愈好，构件破坏前预兆愈明显。
*对有明显屈服点的钢筋：检验屈服强度、极限抗拉强度、伸长率、冷弯性能四项指标，
*对没有明显屈服点的钢筋：只须检验极限抗拉强度、伸长率、冷弯性能三项指标。
3 可焊性
2.5钢筋的蠕变、松弛和疲劳
蠕变：钢筋在高应力作用下，随时间的增长其应变继续增长的现象为蠕变。
Ïû ³ý ¦Ó Á¦ ¸Ö Ë¿ ¡¢ ÂÝ Ðý Àß Ö¸ Ë¿ ¡¢ ¿Ì ºÛ ¸Ö Ë¿
¸Ö ½Ê Ïß
Es 2.1Á¡ 105
2.0Á¡ 105
2.05Á¡ 105 1.95Á¡ 105
（2）无明显屈服点的钢筋（硬钢）
a点：比例极限，约为0.65fu a点前：应力-应变关系为线弹性 a点后：应力-应变关系为非线性，有一定塑性变形，且没有明显的屈服点强度设计指标——条件屈服点
（矾）、Nb（铌）、Ti（钛）、Cr（铬）等合金元素，既能使钢筋的强度提高，又能保持一定的塑性。
2 钢筋的品种和级别
RRB400 （KL400）级(Ⅳ级) （《钢筋混凝土用余热处理钢筋》GB1499-1998）钢筋强度太高，不适宜作为钢筋混凝土构件中的配筋，一般冷拉后作预应力筋。
（2）冷拉钢筋：由热轧钢筋和盘条经冷拉、冷拔、冷轧、冷扭加工后而成。
延伸率：钢筋拉断后的伸长值与原长的比率，是反映钢筋塑性性能的指标。延伸率大的钢筋，在拉断前有足够预兆，延性较好。
s
5
or
10

l1/
l1 l1
屈强比：反映钢筋的强度储备，
fy/fu=0.6~0.7。在抗震结构中： fy/fu不小于0.8
µ¯ ÐÔ ±ä ÐÎ ee

钢筋和混凝土的力学性能

Remained heat
treatment
屈服强度 fyk（标准值=钢材废品限值，保证率95%）
HPB235级： fyk = 235 N/mm2
HRB335级： fyk = 335 N/mm2
HRB400级、RRB400级： .fyk = 400 N/mm2
2.1 钢筋
第二章钢筋和混凝土的力学性能
HPB235级(Ⅰ级) 为热轧光面钢筋（Plain Bar），符号，多作为现浇楼板的受力钢筋和箍筋。
HRB335级(Ⅱ级)和 HRB400级(Ⅲ级)为热轧带肋钢筋 (Ribbed Bar)，符号。钢筋强度较高，多作为钢筋混凝土构件的受力钢筋，尺寸较大的构件，也有用Ⅱ级钢筋作箍筋的。为增强与混凝土的粘结（Bond），外形制作成月牙肋或等高肋的变形钢筋（Deformed Bar）。
消除应力钢丝、螺旋肋钢丝、刻痕钢丝
钢绞线
.
Es 2.1×105
2.0×105
2.05×105 1.95×105
2.1 钢筋
第二章钢筋和混凝土的力学性能
◆无明显屈服点的钢筋（Steel bar without yield point）
fu
s0.2
a
0.2%
a点：比例极限，约为0.65fu a点前：应力-应变关系为线弹性 a点后：应力-应变关系为非线性，有一定塑性变形，且没有明显的屈服点强度设计指标——条件屈服点残余应变为0.2%所对应的应力
有物理屈服点的钢筋，如热轧钢筋、冷拉钢筋；
无物理屈服点的钢筋，如钢丝、钢绞线及热处理钢筋。
. 2.1 钢筋
第二章钢筋和混凝土的力学性能
二、钢筋的形式
▪ 普通钢筋（柔性钢筋）

第二章-钢筋混凝土材料的力学性能

第2章钢筋混凝土材料的力学性能知识点1. 钢筋的强度和变形, 钢筋的级别和品种, 混凝土结构对钢筋性能的要求；2. 单轴和复合受力状态下混凝土的强度；3. 混凝土在一次短期加荷以及重复荷载和长期荷载作用下的变形性能；4. 混凝土的弹性模量、混凝土的强度和强度等级；5. 钢筋和混凝土的粘结性能。

要点1. 混凝土材料的强度标准值与强度设计值二者的大小关系。

混凝土材料的强度标准值与强度设计值二者的大小关系为标准值大。

2. 有明显流幅的热轧钢筋屈服强度的依据。

有明显流幅的热轧钢筋屈服强度的依据是屈服下限。

3. 混凝土的徐变混凝土承受荷载不变, 而变形随时间增长的现象称为混凝土的徐变4. 混凝土的立方体抗压强度混凝土的立方强度是指按标准方法制作养护的边长为150mm的立方体试件, 在28天龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度。

5. 混凝土的轴心抗压强度混凝土的轴心强度是指按标准方法制作养护的边长为150 150 300mm的棱柱体作为标准试件, 试验所测得的具有95%保证率的抗压强度为轴心抗压强度。

6. 光圆钢筋与混凝土的粘结作用的组成光圆钢筋与混凝土的粘结作用由胶结力, 摩阻力, 咬合力三部分组成。

7. 钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求有哪些。

钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求有强度、塑性或变形能力、可焊性、温度要求及与混凝土的粘结力或称握裹力。

8. 混凝土在荷载作用下的应变包括哪些。

混凝土在荷载作用下的应变包括加载瞬间产生的瞬时应变, 和在长期荷载作用下的徐变。

9. 钢筋与混凝土这两种材料能结合在一起共同工作的原因。

钢筋与混凝土这两种材料能结合在一起共同工作, 其原因是二者之间具有相近的温度线膨胀系数和良好的粘结力。

10. 结构的极限状态分为哪两种。

结构的极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。

钢筋混凝土材料的力学性能

第2章钢筋混凝土材料的力学性能2.1 钢筋2.1.2 钢筋的力学性能钢筋的主要力学性能包括强度和变形性能，可通过拉伸试验得到的应力-应变曲线来说明。

由此分为有屈服点的钢筋和无屈服点钢筋，即钢筋的应力-应变曲线有的有明显的流幅，如图2-5。

如热轧低碳钢和普通的热轧合金钢制成的钢筋。

有的则没有明显的流幅（图2-6），如光面钢丝等。

从图2-5的典型应力-应变曲线来看，应力值在A点以前，应力和应变按线性比例关系增长，A点对应的应力称为比例极限。

过了A点以后，应变比应力增长地快，到达Bˊ点以后，钢筋开始出现塑流，Bˊ称为屈服上限，它与加载速度、断面形式、试件表面光洁度等不确定因素有关，故Bˊ是不稳定的。

待从Bˊ降至B点（屈服下限）后，应力水平基本不变而应变急剧增加，图形接近水平线，直到C点。

B点到C点的水平部分称为为依据的。

过C点以后，应力又继续增长，钢筋的抗拉能力又开始发挥，随屈服台阶，BC大小称为流幅。

有明显流幅的热轧钢筋屈服强度是以屈服下限着曲线上升，到达最高点D，D对应的应力称为钢筋的极限强度，CD段称为钢筋的强化阶段。

过了D点以后，应变迅速增加，应力随之下降，在测试试件上体现为试件薄弱处的截面突然显著减小，发生局部径缩现象，变形迅速增加达到E点试件被拉断。

而图2-6中没有明显流幅的钢筋应力-应变关系曲线则没有前者的屈服台阶，而是直接到达强度极限，乃至破坏，具有脆性破坏的特点。

钢筋的一个强度代表值是标准值，标准值应具有不小于95%的保证率。

对构件计算配筋时，对于热轧钢筋的强度标准值是根据屈服强度确定，用fyk表示。

因为构件中的钢筋应力达到屈服点后，将产生很大的塑性变形，使钢筋混凝土构件出现很大变形和不可闭合的裂缝，以至不能使用。

对预应力钢绞线、钢丝和热处理钢筋等没有明显屈服点的钢筋强度标准值是根据国家标准极限抗拉强度ζb 确定的，采用钢筋应力为0.85ζb的点作为条件屈服点。

普通钢筋的强度标准值见后面的附表6。

钢筋混凝土材料力学性能

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够变形，在钢筋混凝土结构中，能给出构件将要破坏的预告信号，同时保证钢筋冷弯要求。一般而言强度高的钢筋塑性和可焊性就差些；
1 混凝土立方体抗压强度的定义和强度等级砼立方体强度的定义：立方体试件的强度比较稳定，我国把立方体强度值作为混凝土强度的基本指标，并把立方体抗压强度作为评定混凝土强度等级的标准。我国《规范》规定：，用ƒ表示，单位2。
换句话：混凝土强度等级应按立方体强度标准值确定。
立方体抗压强度标准值（ƒ）两重含义： 1、采用边长为150㎜的立方体试块，在标准条件（温度为17～23℃，湿度在90％以上）下养护28d，按照标准的试验方法加压到破坏测得的立方体抗压强度。
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。
近年来，我国强度高，性能好的预应力钢筋已可充分供应，冷加工钢筋不再列入规范。

1.1.2 钢筋品种、级别和分类
推广具有较好延性、可焊性、机械连接性能及施工适应性的系列普通热轧带肋钢筋。列入采用控温轧制工艺生产的系列细晶粒带肋钢筋。
系列余热处理钢筋由轧制钢筋经高温淬水，余热处理后提高强度。而其它性能则相应降低，一般可用于对变形性能及加工性能要求不高的构件中，如基础、大体积混凝土、楼板、墙体及次要的中小结构构件中。

钢筋和混凝土的材料力学性能

(2) 强度指标
1) 屈服强度 fy : 有物理屈服点的钢筋到达屈服点后，
会产生很大的塑性变形，使构件出现很大的变形和过宽的
裂缝，以致不能使用。在计算承载力时以屈服强度fy作为
钢筋强度标准值；
2) 极限抗拉强度fu : 在抗震结构设计中，要求结构在
罕遇地震下“裂而不倒”, 钢筋应力可考虑进入强化段, 要
预应力混凝土不应低于C30；当采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C40。
4）试验方法对立方体抗压强度的影响
图3.1 砼立方体试块的破坏情况
a)不涂润滑剂
b)涂润滑剂
我国规定的标准试验方法：不涂润滑剂。
5）几点说明
① 按图纸规定的强度等级制作混凝土； ② 现场制作试块（标养试块、同条件养护试块）； ③ 检验立方体抗压强度是否满足设计要求采用标养试块； ④ 结构实体的环境条件与实验室养护条件不同，必须增加同条件养护试块予以判定结构实体的强度； ⑤ 不同尺寸试件的“尺寸效应” :
2. 钢筋的种类及选用
热轧钢筋
HPB235 HRB335 HRB400
RRB400
光圆钢筋变形钢筋变形钢筋变形钢筋
强度塑性
非低高
预
应
力
钢筋
高
Байду номын сангаас
低
钢
钢丝
强度高，塑性低
筋
预
钢绞线
强度高，塑性低，粘结
应力
好
钢
热处理钢筋
强度高，塑性低
筋
3. 我国常见钢筋外形
3.2.2 钢筋的材料力学性能
钢筋按力学性能的不同，分为有物理屈服点的钢筋和无物理屈服点的钢筋。

钢筋混凝土材料的力学性能

• ２．轴心抗压强度
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任务2.2 混凝土的力学性能
• 在实际工程中，一般的受压构件不是立方体而是棱柱体，我国《普通混凝土力学性能试验方法标准》（ＧＢ／Ｔ５００８１－２００２）规定，以１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×３００ｍｍ的棱柱体作为混凝土轴心抗压强度试验的标准试件，又称为棱柱体抗压强度。由于棱柱体试件的高度越大，试验机压板与试件之间摩擦力对试件高度中部的横向变形的约束影响越小，所以棱柱体试件的抗压强度都比立方体的强度值小，并且棱柱体试件高宽比越大，强度越小。但是当试件的高宽比为２～３时，可以基本消除影响。《混凝土结构设计规范》（ＧＢ50010—2010）规定以上述棱柱体试件试验测得的具有９５％保证率的抗压强度为混凝土轴心抗压强度标准值，用符号fｃｋ表示。轴心抗压强度标准值与立方体抗压强度标准值的关系按下式确定：
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任务2.2 混凝土的力学性能
• 有利影响：在某种情况下，徐变有利于防止结构裂缝形成；有利于构件的应力重分布，减少应力集中现象及减少温度应力等。不利影响：由于混凝土的徐变使构件变形增大，在预应力混凝土构件中，徐变会导致预应力损失；徐变使受弯和偏心受压构件的受压区变形加大，故而使受弯构件挠度增加，使偏心受压构件的附加偏心距增大进而导致构件承载能力的降低。因弊大于利，在工程实际中应尽量减少徐变。影响徐变的因素可归结为三个方面：内在因素、环境影响、应力因素。混凝土的组成成分水泥用量越多，徐变越大；水灰比越大，徐变也越大。混凝土的龄期越早，徐变越大。
• 按有无物理屈服点，钢筋可分为软钢和硬钢。 • 有物理屈服点的钢筋叫软钢，如热轧钢筋和冷拉钢筋；无物理屈服点
的钢筋叫硬钢，如钢丝和热处理钢筋。 • 除以上三种分类方法外，从外形上钢筋还可分为光圆钢筋、螺纹钢筋

第一章钢筋和混凝土材料的力学性能

第一章钢筋和混凝土材料的力学性能一、选择题1 我国规范采用（）强度作为混凝土各种力学指标的代表值。

A．立方体抗压 B．轴心抗压 C．轴心抗拉 D．劈拉2 混凝土的弹性系数反映了混凝土的弹塑性性质，定义( )为弹性系数。

A．弹性应变与总应变的比值 B．塑性应变与总应变的比值C．弹性应变与塑性应变的比值 D．塑性应变与弹性应变的比值二、填空题1 钢筋的变形性能用_________和_________两个基指标表示。

2 根据《结构规范》，钢筋混凝土和预应力混凝土结构中的非预应力钢筋宜选用_________和_________钢筋，预应力混凝土结构中的预应力钢筋宜选用_________和_________。

3 混凝土的峰值压应变随混凝土强度等级的提高而_______，极限压应变值随混凝土强度等级的提高而_______。

4 混凝土在荷载的_______作用下，随_______而增长的变形称为徐变。

5 光面钢筋与混凝土的粘结作用由化学胶着力、_______和_______三部分组成。

6 由混凝土应力应变曲线的下降段可知：混凝土强度越高，残余应力相对的_______。

这说明高强度混凝土耐受变形的能力_______。

7 采用约束混凝土不仅可以提高混凝土的_______强度，而且可以提高构件的耐受_______的能力。

三、简答题1 为什么限制了混凝土的横向变形，可以提高其纵向抗压强度?2 什么叫混凝土的徐变、线性徐变、非线性徐变？影响徐变的因素有哪些？徐变对工程结构有何影响3 钢筋混凝土构件计算中，对于具有屈服点的钢筋为什么取其屈服强度作为强度限值？怎样确定钢筋的假想屈服点数值？4 绘制有物理屈服点的钢筋的应力－应变曲线，并指出各阶段的特点及各转折点的应力名称。

5 混凝土的受压破坏机理是什么？根据破坏机理，提高混凝土强度可采取什么方法？6 解释条件屈服强度、屈强比、伸长率？7 什么是混凝土的收缩，混凝土的收缩和徐变有何本质区别？？8 钢筋与混凝土之间的粘结力有哪几部分组成？。

第四章第一节钢筋与混凝土的力学性能

轴心抗压强度试验平均值fcm以及立方抗压强度标准值fcu,k的
区别：
f ck f cm (1 1.645 ) f c f ck / c f 0.88 f 1 2 cu,k ck
式中：γc——混凝土的材料分项系数，建筑工程取1.4，公路桥涵取1.45。钢筋取1.1（1.2）；砌体取1.6（1.8）。
e ×10-3
0
2
4
6
8
2.1 单轴受压应力-应变关系
由上述混凝土的破坏机理可知，微裂缝的发展导致横向变
形的增大。对横向变形加以约束，就可以限制微裂缝的发展，从而可提高混凝土的抗压强度。局部受压强度fcl 比轴心抗
压强度 fc 大很多，也是因为局
部受压面积以外的混凝土对局部受压区域内部混凝土微裂缝产生了较强的约束。
e ×10-3
0
2 4 6 8
2.1 单轴受压应力-应变关系 (MPa) 达到C点fc，内部微裂
30
C
B
20
D
A
10
E
缝连通形成破坏面，应变增长速度明显加快，C点的纵向应变值称为峰值应变 e 0，约为0.002。纵向应变发展达到D点，内部裂缝在试件表面出现第一条可见平行于受力方向的纵向裂缝。
第四章第一节钢筋与混凝土的力学性能
一．钢筋混凝土的一般概念二．混凝土三．钢筋
四．钢筋与混凝土的粘结
一.钢筋混凝土的一般概念
◆混凝土(Concrete)：
◎抗压强度高，而抗拉强度却很低
High compressive strength, but lower tensile strength
◎一般抗拉强度只有抗压强度的1/8~1/20 ◎破坏时具有明显的脆性性质( Brittle)

钢筋和混凝土两种物理力学性能不同的材料能够共同工作的原因

1 钢筋和混凝土两种物理力学性能不同的材料能够共同工作的原因P1 ：a 混凝土石化后,钢筋和混凝土之间存在粘结力,使两者之间能传递力和变形.粘结力是使这两种不同性质的材料能够共同工作的基础。

b 钢筋和混凝土两种材料的线膨胀系数接近,钢筋为1.2X10-5K-1，混凝土为（1.0~1.5）X10-5K-1,所以当温度变化时,钢筋和混凝土的粘结力不会因两者之间过大的相对变形而破坏.2 预应力混凝土结构采用的钢筋种类P163：目前国内常用的预应力钢材有:高强光面钢丝,刻痕钢丝,高强钢绞线和热处理钢筋,以及强度等级较高的冷拉钢筋等.对于中小构件中的预应力钢筋,也可采用冷拔中强钢丝和冷拔低碳钢丝3 热轧钢筋和冷拉钢筋属于有明显屈服点的钢筋;钢丝和热处理钢筋属于无明显屈服点的钢筋.4 钢筋的蠕变、松驰和疲劳的概念钢筋在高应力作用下，随时间的增长，其应变继续增加的现象为蠕变。

钢筋受力后，若保持长度不变，则其应力随时间的增长而降低的现象称为松驰。

钢筋的疲劳破坏是指钢筋在承受重复、周期动荷载作用下，经过一定次数后，从塑性破坏的性质转变成脆性突然断裂的现象。

5 荷载作用下，混凝土的应力-应变曲线特征（分成3个阶段和各阶段特点）P15 OA段：σ≤0.3f0c混凝土表现出理想的弹性性质，应力应变关系呈直线变化，混凝土内部的初始微裂缝没有发展 AB段：σ=(0.3-0.8) f0c混凝土开始表现出越来越明显的非弹性性质，应力应变关系偏离直线，应变增长速度比应力增长速度快。

混凝土内部的微裂纹已有所发展，但处于稳定状态。

BC段：σ=(0.8-1.0) f0c，应变增长速度进一步加快，应力-应变曲线的斜率急剧减小，混凝土内部微裂缝进入非稳定发展的阶段。

6 混凝土的徐变概念，影响徐变的因素、如何影响混凝土在荷载长期作用下产生随时间增长的变形称为徐变。

混凝土的组成成分和配合比直接影响徐变的大小。

骨料的弹性模量愈大，骨料体积在混凝土中所占的比重愈高，则由凝胶体流变后转给骨料压力所引起的变形愈小，徐变亦愈小。

第3章钢筋力学性能

r s (%)
0.200 0.100 0.000
其他方面
●裂缝宽度计算（修改钢筋混凝土裂缝宽度计算公式，钢筋应力按荷载准永久组合弯矩计算）；
●锚固长度
基本锚固长度 lab 锚固长度
fy ft d
la alab
原规范规定：当混凝土的强度等级高于C40时，按C40取值；修订后改为：当混凝土的强度等级高于C60时，按C60取值
●钢筋断后伸长率

l l0 100% l0
只能反映钢筋断口颈缩区域残余变形的大小；不同标距长度l0得到的结果不一致；忽略了钢筋的弹性变形，不能反映钢筋受力时的总体变形能力；容易产生人为误差。 ●最大力下的总伸长率（均匀伸长率）gt （Agt）
s sb
0 残余变形e r 最大力下总伸长率(%)
e
弹性变形e e
L L0 s b gt ( ) 100% L0 Es
钢筋和混凝土材料的力学性能
（3）冷弯性能
钢筋弯曲试验是检验钢筋在弯折加工时或在使用时不致脆断的一种试验方法。伸长率不能反应钢筋这一脆
性性能。在常温下将钢筋绕规定的直径D弯曲α角度而不出现裂纹、鳞落或断裂现象,即认为钢筋的弯曲性能符合要求。通常D值愈小,而α值愈大,则其弯曲性能愈好。
F
6～22
6～50
300
335
420
455
F R
6～50
400
540
F
6～50
500
630
钢筋的强度设计值和伸长率
表2 普通钢筋强度设计值（N/mm2）牌号抗拉强度设计值 f 2.热轧钢筋强度设计值 HPB300 HRB335、HRBF335 HRB400、HRBF400、 RRB400 HRB500、HRBF500 270 300 360 415（抗剪计算360）

钢筋和混凝土的力学性能

混凝土模板
混凝土结构的优点（2）

⑶ 耐久性和耐火性较好，维护费用低：钢筋有混凝土的保护层，不易产生锈蚀，而混凝土的强度随时间的增加而增长；混凝土是不良导体，一般30mm厚混凝土保护层，可耐火2小时，使钢筋不致因升温过快而丧失强度。
⑷
现浇混凝土结构的整体性好，且通过合适的配筋，可获得较好的延性，适用于抗震、抗爆结构；同时防振性和防辐射性能较好，适用于防护结构。

y
a—比例极限fp c—屈服强度fy →是钢筋强度的设计依据 d—极限强度fu
条件屈服点 0.2 是残余应 E
s 变为0.2%时的应力
屈强比反映钢筋的强度储备， fy/fu=0.6~0.7。
fy
y
4.1 钢筋和混凝土结构的力学性能（2/4）
4.1.2 钢筋（4/7）
第二篇
各种建筑结构
一、混凝土结构二、砌体结构三、钢结构四、钢筋混凝土单层厂房五、多高层钢筋混凝土结构六、大跨度建筑结构
CH.4 混凝土结构
钢筋和混凝土材料的力学性能
钢筋混凝土受弯构件
钢筋混凝土受压构件预应力混凝土结构的基本知识钢筋混凝土平面楼盖
环球金融中心混凝土浇筑
钢筋混凝土桩内部
二、混凝土结构的分类
• • • • • • 素混凝土结构钢筋混凝土结构型钢（钢骨）混凝土结构钢管混凝土结构预应力混凝土结构其它混凝土结构
钢筋混凝土——Reinforced Concrete（1）
◆除在构件的受拉区配筋外，还有许
多其他配筋方式
钢筋混凝土梁
钢筋混凝土——Reinforced Concrete （2）
2. 塑性性能

第二章-钢筋混凝土材料的物理力学性能

中间按线性插值； 0.88——结构中混凝土的实体强度与立方体试件混凝土强度差异等因素的修正系数。
2.2 混凝土的物理力学性能
第2章材料的物理力学性能
2.2 混凝土的物理力学性能
第2章材料的物理力学性能
的抗拉强度，不提高抗压强度，且塑性下降。冷拔，经过冷拔后钢筋没有明显的屈服点和流幅，可同时提
高钢冷材加的工抗钢拉筋和主抗要压用强于度对，延塑性性要降求低不很高多的。板类构件，或作为
非受力构造钢筋。由于冷加工钢筋的性能受母材和冷加工工艺的影响，《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）中未列入冷加工钢筋，工程应用时可按相关的冷加工钢筋技术标准执行。
光面钢筋人字纹钢筋
螺纹钢筋
月牙纹钢筋
2.1 钢筋的物理力学性能
第2章材料的物理力学性能
钢丝是由热轧钢筋经冷拔而成，根据原材料不同又分为：
碳素钢丝：高碳镇静钢通过多次冷拔、应力消除、矫正、回火处理而成刻痕钢丝：在钢丝表面刻痕，以增强其与混凝土间的粘结力钢绞线：若干根相同直径的钢丝成螺旋状铰绕在一起冷拔低碳钢丝：由低碳钢冷拔而成
新《规范》采用钢筋最大拉力下的总伸长率（均匀伸长率）来表示钢筋的变形能力。
gt
l (
l0 l0
b
Es
) 100%
2.1 钢筋的物理力学性能
第2章材料的物理力学性能
（2）冷弯性能： =90°,180 °,反复弯曲要求：冷弯过程中无裂缝、鳞落或断裂。 D越小，弯过的角度越大，冷弯性能越好，反复次数愈高，要求愈高。
2.2 混凝土的物理力学性能
第2章材料的物理力学性能
2.2 混凝土的物理力学性能
第2章材料的物理力学性能

4材料力学性能及指标(钢筋、砼)1

4.2.3 当构件中配有不同品牌号和强度等级的钢筋时,可采用各自的强度设计值进行计算。因为尽管强度不同，但极限状态下各种钢筋先后均以达到屈服。
在做结构设计时，比如梁的纵向受力钢筋，能否考虑
同时采用不同强度等级的钢筋？例如同时采用HRB335 和HRB400两种热轧带肋筋
在这个构件中两种钢筋能同时达到屈服强度且 HRB400钢筋所处的部位后期要求更多的强度富余，这是混用的浪费。两种构件在组合区，如钢筋混用不当时，次构件该屈服破坏时不破坏，内力过多转移到主构上，造成主构先于次构破坏，如主梁先于次梁破坏，柱先于梁破坏，后果是严重的。
C3S C2S C3A C4AF
很快
较多
促进凝结硬化，主导早期后期强度与凝结无关，主导后期强度
15%~37%
慢
较低
7%~15%
极快
大且集中
主导凝结，早期强度
10%~18%
快
低
改进抗折强度
三、水泥
（一）技术性质
1. 细度
细度是指水泥颗粒的粗细程度从加水搅拌到凝结完成所需的时间称为终凝时间。水泥浆体硬化后体积变化的均匀性按标准方法制作的水泥胶砂试件，在20±1°C温度的水中，养护到规定龄期时检测的强度值。其中标准试件尺寸为 4cm×4cm×16cm ，胶砂中水泥与标准砂之比为 1 ： 3 （W/C=0.5), 标准试验龄期分别为３d和28d．分别检验其抗压强度和抗折强度。
C —混凝土 15—立方体抗压强度的标准值为15N/mm2
2. 轴心抗压强度
f ck （棱柱体抗压强度）
a. 定义：轴心抗压强度是指按照标准方法制作养护的截面为 150mm×150mm高300mm的棱柱体，在28天龄期，用标准试验方法测得的抗压强度。

钢筋混凝土材料的主要力学性能

第1章钢筋混凝土材料的主要力学性能
混凝土结构材料
混凝土钢筋
强度和变形（主要力学性能）
第一节混凝土的主要力学性能
一．混凝土的强度
荷载的性质和受力条件不同，使混凝土具有不同的强度
立方体抗压强度单向应力状态下的强度轴心抗压强度
轴心抗拉强度
复合应力状态下的强度双向受力强度三向受压强度
《规范》规定采用反复加荷的方法确定
对标准棱柱体试件
，取
150150 300mm3
0.5 fc
反复加荷、卸载5至10次，随加载次数增加，
接近直线，该直线斜率即为弹性模量。
Ec
Ec tg 0
据实验值的统计分析，得出 Ec 与 fcu的,k 关系式：
Ec
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
102
2.2
34.7
（kN/mm2）
过某一应力作曲线切线，其斜率为
规律：随荷载增大，和不断减小。 c
E
'' c
（3）混凝土轴向受拉时的应力应变曲线
E'
与受压时相似——上升段、下降段 c
E
'' c
但其应力、应变峰值小的多，
u 0.0001
弹性模量
Ec tg0
变形模量
Ec tg1
切线模量
Ec'' tg
2. 荷载长期作用下混凝土的变形性能
重复荷载作用下的变形
2. 混凝土的体积变形收缩、膨胀、温度变化
1. 一次短期加载下混凝土的变形性能
（1）混凝土受压时的应力——应变曲线
（通过应力——应变曲线，可以了解混凝土各阶段的强度和变形）
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

钢筋和混凝土材料力学性能

钢筋和混凝土的力学性能

钢筋混凝土材料力学性能

钢筋和混凝土的力学性能

第二章-钢筋混凝土材料的力学性能

钢筋混凝土材料的力学性能

钢筋混凝土材料力学性能

钢筋和混凝土的材料力学性能

钢筋混凝土材料的力学性能

第一章 钢筋和混凝土材料的力学性能

第四章第一节 钢筋与混凝土的力学性能

钢筋和混凝土两种物理力学性能不同的材料能够共同工作的原因

第3章钢筋力学性能

钢筋和混凝土的力学性能

第二章-钢筋混凝土材料的物理力学性能

4材料力学性能及指标(钢筋、砼)1

钢筋混凝土材料的主要力学性能

第一章钢筋和混凝土材料的力学性能

第四章第一节钢筋与混凝土的力学性能