钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能汇总
结构设计原理知识点
第一章 钢筋混凝土结构基本概念及材料的物理力学性能1.混凝土立方体抗压强度cu f ：（基本强度指标）以边长150mm 立方体试件，按标准方法制作养护28d ，标准试验方法（不涂润滑剂，全截面受压，加载速度0.15~0.25MPa/s ）测得的抗压强度作为混凝土立方体抗压强度cu f 。
影响立方体强度主要因素为试件尺寸和试验方法。
尺寸效应关系： cu f （150）=0.95cu f （100）cu f （150）=1.05cu f （200）2.混凝土弹性模量和变形模量。
①原点弹性模量：在混凝土受压应力—应变曲线图的原点作切线，该切线曲率即为原点弹性模量。
表示为：E '=σ/ε=tan α0②变形模量：连接混凝土应力应变—曲线的原点及曲线上某一点K 作割线，K 点混凝土应力为σc （=0.5c f ），该割线（OK ）的斜率即为变形模量，也称割线模量或弹塑性模量。
E c '''=tan α1=σc /εc 混凝土受拉弹性模量与受压弹性模量相等。
③切线模量：混凝土应力应变—上某应力σc 处作一切线，该切线斜率即为相应于应力σc 时的切线模量''c E =d σ/d ε3 . 徐变变形：在应力长期不变的作用下，混凝土的应变随时间增长的现象称为徐变。
影响徐变的因素：a. 内在因素，包括混凝土组成、龄期，龄期越早，徐变越大；b. 环境条件，指养护和使用时的温度、湿度，温度越高，湿度越低，徐变越大；c. 应力条件，压应力σ﹤0.5c f ，徐变与应力呈线性关系；当压应力σ介于（0.5～0.8）c f 之间，徐变增长比应力快；当压应力σ﹥0.8c f 时，混凝土的非线性徐变不收敛。
徐变对结构的影响：a.使结构变形增加；b.静定结构会使截面中产生应力重分布；c.超静定结构引起赘余力；d.在预应力混凝土结构中产生预应力损失。
4.收缩变形：在混凝土中凝结和硬化的物理化学过程中体积随时间推移而减少的现象称为收缩。
结构设计原理习题集
《结构设计原理》习题集第1章钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能1-1、配置在混凝土梁截面受拉区钢筋的作用是什么？答：配置在混凝土梁截面受拉区的钢筋作用是代替混凝土受拉。
钢筋混凝土梁承受的荷载较大时，梁的受拉区会出现裂缝。
在出现裂缝的截面处，受拉区混凝土退出工作，钢筋可承担几乎全部的拉力。
钢筋混凝土梁能继续承受荷载作用，直至受拉钢筋的应力达到屈服强度，继而截面受压区的混凝土也被压碎，梁才破坏。
因此，钢筋混凝土梁是充分利用混凝土的抗压强度和钢筋的抗拉强度。
1-2、试解释以下名词：混凝土立方体抗压强度；混凝土轴心抗压强度；混凝土抗拉强度；混凝土劈裂抗拉强度。
答：混凝土立方体抗压强度是按规定的标准试件和标准试验方法得到的混凝土强度基本代表值。
我国国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081-2002）规定以每边边长为150mm 的立方体为标准试件，在20℃±2℃的温度和相对湿度在95%以上的潮湿空气中养护28d，依照标准制作方法和试验方法测得的抗压强度值（以MPa为单位）作为混凝土的立方体抗压强度，用符号f表cu 示。
混凝土轴心抗压强度（棱柱体抗压强度）：按照及立方体试件相同条件下制作和试验方法所得的棱柱体试件的抗压强度值，称为混凝土轴心抗压强度，用符号f表示。
国家标准《普通混凝土力学性能试c验方法标准》（GB/T 50081-2002）规定，混凝土的轴心抗压强度试验以150mm ×150mm ×300mm 。
混凝土抗拉强度可采用在两端预埋钢筋的混凝土棱柱体，试验时用试验机的夹具加紧试件的两端外伸的钢筋施加拉力，破坏时试件在没有钢筋的中部截面被拉断，其平均拉应力即为混凝土的轴心抗拉强度。
目前国内外常采用立方体或圆柱体的劈裂试验来测定混凝土的轴心抗拉强度。
混凝土劈裂抗拉强度：我国交通部颁布标准《公路工程水泥混凝土试验规程》规定，采用150mm 立方块作为标准试件进行混凝土劈裂抗拉强度测定，按照规定是试验方法操作，则混凝土的劈裂抗拉强度按下式：。
混凝土结构设计原理-材料及性能教材
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钢筋混凝土结构的优点 钢筋混凝土结构的缺点
10
§1-2 混凝土
混凝土的性质： 非匀质、各向异性、离散性、抗压强度高的 弹塑性材料。 其破坏是由于内部微裂缝引起的。
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microcracks
hydrated cores
C-S-H
C-S-H
Capillary pore
=28d
F A
4000 300 200
A a) B
A－A
200 210
300
4000
B
316
b)
B－B
5
素砼梁 极限荷载 P=8kN 梁的开裂即等于破坏：
由砼抗拉强度控制，
Mu = Mcr
极限弯矩 开裂弯矩
破坏性质：脆性
6
钢筋混凝土梁的表现 开裂不等于破坏！受拉钢筋替代。极限荷载P=36kN
Mu >>13
混凝土强度等级：
常用等级：C15，C20， C25，C30， C35， C40，
C45，C55， C60，C65 ，C70， C75， C80
一般将C50以下称为普通砼，C50及以上称为高强砼
14
混凝土立方体抗压强度与试验方法有着密切的关系。
图1-3 立方体抗压强度试件
深刻理解混凝土在一次单调加载作用下受压应力-应变曲线。
了解普通热轧钢筋的强度和变形，掌握普通热轧钢筋的强度级别和品 种。
理解钢筋与混凝土之间的粘结性能及其机理。
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1.1 钢筋混凝土结构的基本概念
4
例：一跨度为4m，跨中作用集中荷载的简支梁，梁截 面尺寸200×300mm，混凝土为C20。如图所示：
1 0.5 2
钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能汇总共84页
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。 力学性能汇总
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Байду номын сангаас
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能
第一篇钢筋混凝土结构第1章钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能1.1 钢筋混凝土结构的基本概念钢筋混凝土结构是由配置受力的普通钢筋或钢筋骨架的混凝土制成的结构。
混凝土（砼）是一种人造石料，其抗压能力很高，而抗拉能力很弱。
采用素混凝土制成的构件（指无筋或不配置受力钢筋的混凝土构件），例如素混凝土梁，当它承受竖向荷载作用时[图1-1a）]，在梁的垂直截面（正截面）上受到弯矩作用，截面中和轴以上受压，以下受拉。
当荷载达到某一数值F c时，梁截面的受拉边缘混凝土的拉应变达到极限拉应变，即出现竖向弯曲裂缝，这时，裂缝处截面的受拉区混凝土退出工作，该截面处受压高度减小，即使荷载不增加，竖向弯曲裂缝也会急速向上发展，导致梁骤然断裂[图1-1b）]。
这种破坏是很突然的。
也就是说，当荷载达到F c的瞬间，梁立即发生破坏。
F c为素混凝土梁受拉区出现裂缝的荷载，一般称为素混凝土梁的抗裂荷载，也是素混凝土梁的破坏荷载。
由此可见，素混凝土梁的承载能力是由混凝土的抗拉强度控制的，而受压混凝土的抗压强度远未被充分利用。
在制造混凝土梁时，倘若在梁的受拉区配置适量的纵向受力钢筋，就构成钢筋混凝土梁。
试验表明，和素混凝土梁有相同截面尺寸的钢筋混凝土梁承受竖向荷载作用时，荷载略大于F c时的受拉区混凝土仍会出现裂缝。
在出现裂缝的截面处，受拉区混凝土虽退出工作，但配置在受拉区的钢筋将可承担几乎全部的拉力。
这时，钢筋混凝土梁不会像素混凝土梁那样立即裂断，而能继续承受荷载作用[图1-1c）]，直至受拉钢筋的应力达到屈服强度，继而截面受压区的混凝土也被压碎，梁才破坏。
因此，混凝土的抗压强度和钢筋的抗拉强度都能得到充分的利用，钢筋混凝土梁的承载能力可较素混凝土梁提高很多。
图1－1 素混凝土梁和钢筋混凝土梁a)受竖向力作用的混凝土梁b)素混凝土梁的断裂c)钢筋混凝土梁的开裂混凝土的抗压强度高，常用于受压构件。
若在构件中配置钢筋来构成钢筋混凝土受压构件，试验表明，和素混凝土受压构件截面尺寸及长细比相同的钢筋混凝土受压构件，不仅承载能力大为提高，而且受力性能得到改善（图1-2）。
第一章钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能1
结构设计原理部分第一章钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第一节钢筋混凝土结构的基本概念一、工作机理1、钢筋与混凝土粘结力强，能很好地共同变形。
2、温度线膨胀系数较接近。
3、混凝土保护层可防止钢筋锈蚀。
二、特点1、优点：①耐久性好，刚度大，受荷变形小。
②可浇筑成任意任意形状，可预制也可现浇。
③主要材料为砂石，易就地取材，降低造价。
2、缺点：①截面尺寸较钢结构大，自重大，对大跨度不利。
②抗裂性差，带裂缝工件。
③施工受气候影响较大，耗木材较多。
④修补和拆除较困难。
三、用途可用于桥梁、隧道、房屋、铁路、水工结构、海洋结构等。
第二节混凝土一、混凝土的强度1、混凝土的立方体抗压强度f cu,k以边长为150mm的立方体试件，在标准条件下（温度20±3℃，相对湿度为90%以上），养护28天，按标准试验方法测得的具有95%强度保证率的抗压强度值。
（MPa）。
混凝土立方体抗压强度与试验方法和试验尺寸有关。
如涂润滑剂，强度降低；试验试件尺寸越小，强度越高。
混凝土立方体抗压强度标准值又称强度等级。
公路桥梁等级：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80。
对钢筋混凝土结构，混凝土≥C20，预应力混凝土结构，混凝土≥C40。
2、混凝土轴心抗压强度（棱柱体抗压强度）f c d、f c k以边长为150mm×150mm×450mm的标准试件，按标准试验方法测得的抗压强度值。
3、轴心抗拉强度f t d、f t k轴心抗拉强度约为立方体抗压强度的1/8～1/18。
测定方法：①直接测定法：两端预埋钢筋的长方体试件，施加拉力，试件破坏时的平均拉应力。
②间接测定法（如劈裂试验）立方体或圆柱体试件放在压力机上，通过垫条施加线荷载P，破坏时，在裂面上产生与该面垂直且均匀分布的拉应力。
4、混凝土轴心抗压抗拉强度标准值与设计值（见表1—1）二、混凝土的变形混凝土的变形分受力变形和体积变形（一）混凝土的受力变形1、混凝土在一次短期荷载作用下的变形（应力—应变曲线见右图）①σc≤0.2%σm a x：应力—应变曲线近似成线性关系。
混凝土第一章
5
or
10
l
l0 l0
%
弹性模量Es：为常数，为应力-应变上升直线的斜率。
1.3 钢筋
b.无明显流幅的s-曲线(硬钢) sb
0.2
1.3 钢筋
2.钢筋拉伸的塑性指标 伸冷长弯率试：验δ。5，δ10
图中D称为弯心直径；α为冷弯角度。 冷弯试验的合格标准为在规定的D和α下冷弯后的 钢筋应无裂纹、鳞落、起皮或断裂现象。 冷弯试验不但可以检验钢筋塑性，同时可以检验 钢筋内部是否有缺陷，是对质量较严格的检验。
3.混凝土的收缩——体积变形 ★定义：
混凝土在空气中结硬时其体积会缩小的现象。
★收缩的原因
凝缩和干缩。 干缩指干燥失水导致的收缩为收缩主要原因。
★混凝土收缩变形与时间曲线见图
1.2.2.混凝土的变形
★混凝土收缩的特点 ➢ 结硬初期收缩变形发展很快，一个月完成50%， 三个月后增长缓慢。最终收缩值约为(2～6)×10-4。 ➢ 蒸汽养护比常温养护的收缩变形小。
1.2 混凝土
一、混凝土的组成
水泥、水、粗骨料、 细骨料、 外加剂；掺合料（硅 粉、矿渣、粉煤灰等）
二、内部构造
1)固体颗粒： 为粗骨料和未水化的水泥团； 2)硬化的水泥砂浆； 3)气孔和微裂缝。
1.2 混凝土
三、混凝土力学性能
强度
变形
单轴受力 强度
立棱抗 方柱拉 体体强 抗抗度 压压 强强 度度
相对湿度95%以上;养护28
天
➢标准试验方法
接触面不涂润滑油；
加载速度0.3-0.5MPa/s。
单轴强度测试时不涂润滑油。 加载速度越快，强度越高。
2.轴心抗压强度 fc(棱柱体抗压强度)—强度设计指标
钢筋混凝土结构.ppt
2019年8月28
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三、影响粘结强度的因素
1．混凝土强度
粘结强度与混凝土抗拉强度大约成正比关系
2．构件中钢筋的位置
混凝土浇筑后有下沉及泌水现象。处于水平位置的钢筋，其下的混 凝土由于水分、气泡的逸出及混凝土的下沉，并不与钢筋紧密接触，削 弱了二者之间的粘结作用，比竖向位置的钢筋的粘结强度要低。
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2.混凝土在长期荷载作用下的变形—徐变
1 )徐变：混凝土在荷载长期作用下产生随时间而增长的变形。 2 )徐变曲线
2019年8月28
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3)影响徐变的因素：
（1）混凝土长期荷载作用下的应力
应力≤0.5R0a时，线性徐变； 0.5R0a≤≤0.8R0a，时，非线性徐变 >0.8R0a，非稳定徐变。
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3. 抗拉强度 1)测试方法:采用圆柱体或立方体的劈裂 试件来测定.(如下图）
劈裂试验
2019年8月28
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2)采用劈裂试验测抗拉强度的原因
采用两端预埋钢筋的混凝土棱柱体测试轴心抗拉 强度时（如下图），保持试件轴心受拉是很重要的， 也是不容易完全做到的。混凝土内部结构不均匀，钢 筋的预埋和试件的安装都难以对中，而偏心又对抗拉 强度测试有很大的干扰。
性越差。延性是材料承受变形的能力）
3. —应变速率。
4.
应变速率小，峰值应力R0a降低，0增大。
5. —测试技术和实验条件
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3）混凝土的弹性模量，变形模量 （如图）
2019年8月28
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原点弹性模量：Eh 切线模量： Eh
钢筋混凝土结构的材
精选ppt
一、钢筋的化学成分
钢筋组的合力结学构性柱能简主介要取决于它的化学成分。其主
要成分是铁元素,此外还含有少量的碳、锰、硅、硫等 元素。
增加含碳量可提高钢材的强度,但塑性和可焊性 降低。锰、硅元素可提高钢材强度,并保持一定塑性; 磷、硫是有害元素,其含量超过一定限度时,钢材塑性 明显降低,磷使钢材冷脆,硫使钢材热脆,且焊接质量 也不易保证。除上述元素外,再加入少量合金元素,如 锰、硅、钒、钛等即制成低合金钢。
精选ppt
预应力钢筋的屈服强度
种类
符号
组合结构柱简介
1×3
钢绞线
φS
1×7
消除应力 钢丝
热处理 钢筋
光面螺旋肋
φP φH
刻痕
40Si2Mn 48Si2Mn
45Si2Cr
φI φHT
精选ppt
fptk 1860 1720 1570 1860 1720 1770 1670 1570
1570
fpy
f'py
HRB335级、HRB400级钢筋；预应力混凝土结构 宜优先采用高强的预应力钢绞线、钢丝。这样不 仅可以提高混凝土结构的安全度水平，降低工程 造价，而且还可以降低配筋率，缓解钢筋密集带 来的施工困难。
精选ppt
考组虑合到结我构国近柱年简来介强度高、性能好的预应力钢
筋（钢丝、钢绞线）已可充分供应。SL191－2008不 再列入冷拔低碳钢丝、冷拉钢筋、冷轧带肋钢筋和 冷轧扭钢筋等延性较差的冷加工钢筋。未列入标准 不是不允许使用这些钢筋，而是使用这些冷加工钢 筋时，应符合JGJ－92、JGJ95－2003、JGJ115－97 等专门规程的相关规定。
《结构设计原理》复习资料_crl44485
《结构设计原理》复习资料第一篇钢筋混凝土结构第一章钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能一、学习目的本章介绍了钢筋混凝土的基本概念，分别从强度、变形等方面阐述了组成钢筋混凝土材料的混凝土和钢筋的特性，并对钢筋与混凝土共同作用机理作了简要说明。
学习本章的目的是使读者认识并熟悉钢筋混凝土材料，了解它们的工作性能，能在工作中正确的使用它们。
本课程的主要内容取材于我国现行的《公路桥涵设计通用规范》（JTJ D60-2004）、《公路圬工桥涵设计规范》（JTG D61-2005）、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）、《公路桥涵钢结构和木结构设计规范》（JTJ 025-86）。
习惯上将上述设计规范统称为《公路桥规》。
二、学习重点在本章的学习中应注意以下几个方面的问题：（1）混凝土的强度指标有哪些，以及获得它们的方法；（2）混凝土的应力应变关系曲线，弹性模量的取值方法；（3）混凝土收缩、徐变的概念及特性；（4）两类钢材的变形及强度特征；（5）锚固长度的意义；（6）钢筋混凝土结构对混凝土与钢筋的基本要求。
三、复习题（一）填空题1、在钢筋混凝土构件中钢筋的作用是替混凝土受拉或协助混凝土受压。
2、混凝土的强度指标有混凝土的立方体强度、混凝土轴心抗压强度和混凝土抗拉强度。
3、混凝土的变形可分为两类：受力变形和体积变形。
4、钢筋混凝土结构使用的钢筋，不仅要强度高，而且要具有良好的塑性、可焊性，同时还要求与混凝土有较好的粘结性能。
5、影响钢筋与混凝土之间粘结强度的因素很多，其中主要为混凝土强度、浇筑位置、保护层厚度及钢筋净间距。
6、钢筋和混凝土这两种力学性能不同的材料能够有效地结合在一起共同工作，其主要原因是：钢筋和混凝土之间具有良好的粘结力、钢筋和混凝土的温度线膨胀系数接近和混凝土对钢筋起保护作用。
7、混凝土的变形可分为混凝土的受力变形和混凝土的体积变形。
其中混凝土的徐变属于混凝土的受力变形，混凝土的收缩和膨胀属于混凝土的体积变形。
2016《结构设计原理》复习资料_知识点资料
《结构设计原理》复习资料第一篇钢筋混凝土结构第一章钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能一、学习目的本章介绍了钢筋混凝土的基本概念，分别从强度、变形等方面阐述了组成钢筋混凝土材料的混凝土和钢筋的特性，并对钢筋与混凝土共同作用机理作了简要说明。
学习本章的目的是使读者认识并熟悉钢筋混凝土材料，了解它们的工作性能，能在工作中正确的使用它们。
本课程的主要内容取材于我国现行的《公路桥涵设计通用规范》（JTJ D60-2004）、《公路圬工桥涵设计规范》（JTG D61-2005）、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）、《公路桥涵钢结构和木结构设计规范》（JTJ 025-86）。
习惯上将上述设计规范统称为《公路桥规》。
二、学习重点在本章的学习中应注意以下几个方面的问题：（1）混凝土的强度指标有哪些，以及获得它们的方法；（2）混凝土的应力应变关系曲线，弹性模量的取值方法；（3）混凝土收缩、徐变的概念及特性；（4）两类钢材的变形及强度特征；（5）锚固长度的意义；（6）钢筋混凝土结构对混凝土与钢筋的基本要求。
三、复习题（一）填空题1、在钢筋混凝土构件中钢筋的作用是替混凝土受拉或协助混凝土受压。
2、混凝土的强度指标有混凝土的立方体强度、混凝土轴心抗压强度和混凝土抗拉强度。
3、混凝土的变形可分为两类：受力变形和体积变形。
4、钢筋混凝土结构使用的钢筋，不仅要强度高，而且要具有良好的塑性、可焊性，同时还要求与混凝土有较好的粘结性能。
5、影响钢筋与混凝土之间粘结强度的因素很多，其中主要为混凝土强度、浇筑位置、保护层厚度及钢筋净间距。
6、钢筋和混凝土这两种力学性能不同的材料能够有效地结合在一起共同工作，其主要原因是：钢筋和混凝土之间具有良好的粘结力、钢筋和混凝土的温度线膨胀系数接近和混凝土对钢筋起保护作用。
7、混凝土的变形可分为混凝土的受力变形和混凝土的体积变形。
其中混凝土的徐变属于混凝土的受力变形，混凝土的收缩和膨胀属于混凝土的体积变形。