第四章 混凝土结构材料的性能
《建筑材料(第4版)》教学课件-第4章 混凝土
§4.4 混凝土的配合比
2. 设计 施工的换算方法
∵由含水率公式可得：
mc′= mc
ms′= ms(1+a%)
mg′= mg(1+b%) mw′= mw - msa% - mgb%
设砂、石的含水率 分别为: a%、b%
∴
mc：ms：mg：mw
实验室配合比= 1：X ：Y ：W
mc′：ms′ ：mg′ ：mw′ 施工配合比= 1：X(1+a%) ：Y(1+b%) ：(W-Xa%-Y b%)
1、定义
三、耐久性
耐久性—— 砼在使用过程中抵抗各种破坏因素的作用，
能长期保持强度和外观完整的性能。
包括：
抗冻性——抵抗冻融循环破坏作用的能力。 用抗冻等级表示。(F50、F100、…… F400)
抗渗性——抵抗压力水渗透的能力。 用抗渗等级表示。(P4、P6、P8、P10、P12)
抗侵蚀性——抵抗水、酸、碱、盐腐蚀的能力。 抗碳化性——抵抗碳化的能力。 抗碱集料反应
一、和易性 3、坍落度的选用：
拌合物流动性的大小应根据构件类型、气候条件来等选用。 构件配筋较密或气候高温干燥，流动性要大，反之则要小。
GB50204-2015规范规定：
一、和易性 4、影响因素：
① 用水量(或水灰比)：(水灰比=水/水泥=W/C) 不能太大 ② 水泥浆用量： 不能过多 ③ 砂率：要合理
95%以上保值率的那个值。
二、强 度
3、影响因素
① 水泥强度: 与砼强度成正比关系
水灰比(W/C): 与砼强度成反比关系
② 集料质量:
经验关系式： f28=Afce (C/W-B)
③ 养护条件（温度与湿度）：
土木工程施工 第四章 钢筋混凝土工程
结构、特种结构、水工结构等
木模板
竹胶板
定型组合钢模板
砖胎模
钢模板 平面模板 阳角模板 阴角模板 连接角模
钢模板面板厚度一般为2.3或2.5mm；加 劲板的厚度一般为2.8mm。钢模板采用模数制 设计，宽度以100mm为基础，以50mm为模数 进级；长度以450 mm为基础，以150mm为模 数进级；肋高55mm。
第四章 钢筋混凝土工程
本章讲解主要内容： 1、模板分类、作用、各基本构件模板支 设； 2、模板设计的基本原理、方法和步骤； 3、钢筋分类、检验、验收、加工与连接； 4、钢筋下料、钢筋代换的计算； 5、砼的制备、砼的施工缝；
6、砼的运输、浇筑与养护；
7、砼的质量评定方法； 8、现行砼工程施工质量验收规范的主要 内容。
四、现浇混凝土常见基本构件模 板支设形式及施工工艺
（一） 基 础 模 板
（二） 梁 模 板
（三） 柱 模 板
（四） 板 模 板 （五） 墙 体 模 板
（六） 楼 梯 模 板
（一）基 础 模 板
侧模
轿杠 支撑
台阶形独立柱基模板支设
台阶形独立柱基混凝土浇筑
支设方法： 1、阶形独立基础模板：根据图纸尺寸制作每一阶梯形独立基础 模板，支模顺序由上至下逐层向上安装，底层第一阶由四块边模拼 成 ，其一队侧板与基础边尺寸相同，另一侧比基础尺寸长 150~200mm，两端加钉木档，用以拼装另一队模板，并用斜撑撑劳， 固定尺寸较大时，四角加钉歇拉杆。在模板上口顶轿杠木，将第二 阶模板臵于较杠上，安装时应找准基础轴线及标高，上下中心线互 相对准 ，在安装第二阶模板前应绑好钢筋。 2、条形基础模板：矩形截面条形基础模板，由两侧的木柱或组 合钢模板组成，支设时应拉通线，将侧板校正后。用斜撑支劳， 间距600~800mm，上口加钉搭头木拉住。对长度很长、截面一致 上阶较高的条形基础，底部矩形截面可先支模浇筑完成，上阶可 采用拉模方法。 3、杯形独立基础模板：杯形基础模板基本上与阶形基础模板相 似,在模板的顶部中间装杯口芯模，杯口芯模有整体式和装配式两种 ,可用木模，也可用组合钢模与异形角模拼成。杯口芯模借轿杠支撑 在杯颈模板上口中心并固定，混凝土灌注后,在初凝后终凝前取出， 杯口较小时一般采用整体式，杯口较大时可采用装配式。
建筑结构 05 第四章 混凝土结构02-打印版
4.2.2 轴压构件承载力
柱的计算长度L0取值:
注：表中H对底层柱为从基础顶面到一层楼盖顶面的高度； 对其余各层柱为上下两层楼盖顶面之间的高度。
5
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2．计算方法 （1）截面设计 已知：构件截面尺寸b×h，轴向力设计值N，构 件的计算长度L0，材料强度等级fc fy’ 。 求：纵向钢筋截面面积As’ 计算步骤如图4.2.5。
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（2）计算稳定系数 l0/b=5000/300=16.7 =0.869 （3）计算钢筋截面面积As′ =1677mm2 （4）验算配筋率 =1.86% ＞ =0.6%，且＜3% ，满足最小配筋率要求，且勿 300 300 4 25 纵筋选用4 如图。 Φ8@300 25（As′=1964mm2），箍筋配置φ8@300，
受压构件复合井字箍筋
筋箍筋。其原因是，内折角处受拉箍筋的合力向外。
柱钢筋图
电渣压力焊
3
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4.2.2 轴心受压构件承载力计算
配置纵筋和普通箍筋的柱， 称为普通箍筋柱； 配置纵筋和螺旋筋 或焊接环筋的柱， 称为螺旋箍筋柱或间接箍筋柱。
普通箍筋柱中，箍筋是构造钢筋。 螺旋箍筋柱中，箍筋既是构造钢筋 又是受力钢筋。
（2）验算配筋率
（3）确定柱截面承载力
（1）确定稳定系数 l0/b=4500/300=15 =0.911
=0.9×0.911×(11.9×300×300+300×1256) =1187.05×103N=1187.05kN＞N=800kN 此柱截面安全。
4.2.2 轴压构件承载力
思 考 题：
5.1在受压构件中配置箍筋的作用是什么？什么情况下需设置复合箍筋? 5.2轴心受压短柱、长柱的破坏特征各是什么？为什么轴心受压长柱的 受压承载力低于短柱？承载力计算时如何考虑纵向弯曲的影响？
混凝土结构材料性能
混凝土结构材料性能混凝土是一种常用的建筑材料，其性能对于建筑结构的安全性和稳定性起着至关重要的作用。
本文将围绕混凝土结构材料的性能展开讨论，包括强度、耐久性、抗渗性以及抗震性等方面。
一、强度混凝土的强度是衡量其抵抗外力作用的能力的重要指标。
强度主要包括抗压强度和抗拉强度两个方面。
抗压强度是指混凝土在受到压力时的抵抗能力，而抗拉强度则是指混凝土在受到拉力时的抵抗能力。
混凝土的抗压强度往往是工程设计的重要参考参数。
通过调整混凝土配合比和施工工艺，可以提高混凝土的抗压强度。
而抗拉强度相对较低，因此在一些关键部位往往需要采取加强措施，如使用钢筋等增强混凝土的抗拉能力。
二、耐久性混凝土结构的耐久性是指其在长期使用和自然环境中的性能表现。
耐久性的好坏直接影响着混凝土结构的使用寿命和维修成本。
主要影响混凝土耐久性的因素包括环境条件、外部侵蚀物质、结构设计和施工质量等。
环境条件是决定混凝土结构耐久性的重要因素之一。
例如，气候条件、湿度、温度变化等都会对混凝土的性能产生影响。
同时，外部侵蚀物质，如化学物质、盐分、腐蚀介质等也会加速混凝土的老化和损坏。
为了提高混凝土的耐久性，可以通过选用高品质的材料、加强结构设计和施工工艺上的控制等方式进行改进。
三、抗渗性混凝土的抗渗性是指其不透水的能力。
在建筑结构中，抗渗性是一个关键指标，直接关系到结构的安全性和耐久性。
当混凝土结构没有足够的抗渗性时，会导致水分渗入混凝土中，从而引起腐蚀、开裂等问题。
提高混凝土的抗渗性可以采用多种方式，如调整配合比、加强混凝土的致密性、使用防水剂等。
此外，施工过程中的注意事项和细节处理也会对抗渗性产生重要影响。
四、抗震性抗震性是指混凝土在地震力作用下的抵抗能力。
混凝土作为一种结构材料，其抗震性能直接关系到建筑结构的安全性和稳定性。
在地震波的作用下，如果混凝土结构的抗震能力不足，会引发严重的破坏和倒塌。
为了提高混凝土结构的抗震性，一方面可以通过增加混凝土的强度和刚度来改善结构的整体抗震性能；另一方面也可以采用一些增强措施，如增设钢筋骨架、加固关键部位等，使混凝土结构具备更好的抗震能力。
1 第四章 混凝土结构工程
主要内容：
第一节 第二节 第三节 第四节 模板工程 钢筋工程 混凝土工程 预应力混凝土工程
学习方法和建议：
建议结合工程实际的钢筋混凝土工程的施工加深 对本章内容的理解和掌握。
第一节 模板工程
主要内容：
一 二 模板的基本要求和分类 模板的构造
三
模板设计
第一节 模板工程
现浇混凝土结构施工用的模板是使混凝土构件按设计 要求的几何尺寸浇注成型的一个十分重要的组成部分。模 板系统包括模板和支架两部分。 模板工程是混凝土成型施工中的一个十分重要的组成 部分。模板工程的费用往往超过混凝土的费用，甚至超过 混凝土和钢筋费用的总和。因此，设计混凝土结构的模板 工程时，充分考虑模板工程的技术经济综合指标。
第一节 模板工程
二、模板的构造
1、组合式模板 是指适用性和通用性较强的模板，用它进行混凝土结构成型，即 可按照设计要求事先进行预拼装整体安装、整体拆除；也可采取散支 散拆的方法，工艺灵活简便。 （1）、 常用的组合式模板 1）木模板 特点：木板条拼装而成，施工过程复杂，周转率低，消耗木材多，但 当混凝土形状复杂时有优势。 应用：最传统的方法，适用各种条件，但随着各种新型模板的不断涌 现，建议少用。 主要混凝土构件木模板系统 基础模板 柱模板 梁板模板。
第一节 模板工程
模板的基本要求和分类
2、模板的分类 采用先进的技术，对于提高工程质量、加快施工速度、提高劳动 生产力、降低工程成本和实现文明施工，都具有十分重要的意义。随 着建设事业的飞速发展，现浇混凝土结构所用模板技术已迅速向工具 化、定型化、多样化、体系化方向发展，除木摸外，已形成组合式、 工具式、永久式三大系列工业化模板体系。 按施工方法不同分：拆移式和活动式。 按材料不同分：木模板、竹编压模模板、钢木模板、钢模板、铝 合金模板、塑料模板、玻璃钢模板等。
第四章_钢筋混凝土工程(1)
注：表中σ值，反映我国施工单位的混凝土施工技术和管理 的平均水平，采用时可根据本单位情况作适当调整。
例：
某建筑公司具有近期混凝土强度的统计资料30组如下：31.4、30.63、 43.03、37.23、37.7、36.17、34.17、35.17、35.9、24.3、35.43、25.63、 36.37、44.73、35.37、27.67、32.13、31.57、33.03、41.43、38.53、 31、 39.6、 33.5、38.7、32.03、32.67、30.8、34.67、27.1。现要求配置C30 级混凝土，求应将配置混凝土强度提高多少？
进料与出料
出料容量
搅拌机每次从搅拌筒内可卸出的最大混凝土体积
进料容量
搅拌前搅拌筒可容纳的各种原材料的累计体积 我国规定以搅拌机的出料容量来标定其规格
出料系数
出料容量与进料容量间的比值称为出料系数，其值一般为 0.60～0.70，通常取0.67。
投料顺序
一次投料法：
将砂、石、水泥和水一起同时加入搅拌筒中进行搅拌。
工作原理
活塞泵工作时，搅拌机卸出的或由 混凝土搅拌运输车卸出的混凝土倒入料 斗4，分配阀5开启、分配阀6关闭 ，在 液压作用下通过活塞杆带动活塞2后移， 混凝土搅拌运输车 料斗内的混凝土在重力和吸力作用下进 1—水箱； 2—外加剂箱； 3—搅拌筒； 4—进料斗； 入混凝土缸1。然后，液压系统中压力油 5—固定卸料溜槽；6—活动卸料溜槽 的进出反向，活塞2向前推压，同时分配 阀5关闭，而分配阀6开启，混凝土缸中 的混凝土拌合物就通过“Y”形输送管压入输送管。由于有两个缸体交替进料和出 料，因而能连续稳定的排料。
《钢筋混凝土结构设计原理》复习资料
第一章混凝土结构用材料的性能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。
第二章混凝土结构的设计方法1、结构设计的目的,就是要使所设计的结构，在规定的时间内能够在具有足够可靠性性的前提下，完成全部功能的要求。
2、结构能够满足各项功能要求而良好地工作，称为结构可靠，反之则称为失效，结构工作状态是处于可靠还是失效的标志用极限状态来衡量。
3、国际上一般将结构的极限状态分为三类：承载能力极限状态、正常使用极限状态和“破坏一安全”极限状态。
4、正常使用极限状态的计算,是以弹性理论或塑性理论为基础,主要进行以下三个方面的验算：应力计算、裂缝宽度验算和变形验算.5、公路桥涵设计中所采用的荷载有如下几类：永久荷载、可变荷载和偶然荷载。
6、结构的安全性、适用性和耐久性通称为结构的可靠性.7、作用是指使结构产生内力、变形、应力和应变的所有原因，它分为直接作用和间接作用两种. 直接作用是指施加在结构上的集中力或分布力如汽车、人群、结构自重等，间接作用是指引起结构外加变形和约束变形的原因，如地震、基础不均匀沉降、混凝土收缩、温度变化等。
8、结构上的作用按其随时间的变异性和出现的可能性分为三类：永久作用（恒载）、可变作用和偶然作用.9、我国《公路桥规》根据桥梁在施工和使用过程中面临的不同情况,规定了结构设计的三种状况：持久状况、短暂状况和偶然状况。
混凝土结构材料的物理性能
混凝土结构材料的力学性能
1的重要指标，决定了结构的承载能力。
2
抗拉强度
混凝土的抗拉强度是衡量其抗拉能力的指标，决定了结构的抗震性能。
3
抗弯强度
混凝土的抗弯强度是衡量其抵抗弯曲力的指标，决定了结构的稳定性。
混凝土结构材料的耐久性能
耐久性
混凝土具有很强的耐久性，能够 抵抗化学腐蚀、高温、低温等环 境侵蚀。
混凝土结构材料的组成和成分
1 水泥
水泥是混凝土的主要胶结材料，能够与骨料反应形成坚固的胶状物质。
2 骨料
骨料是混凝土的填充物，常用的骨料有砂、石子等，它们能够增加混凝土的强度和耐久 性。
3 掺合料
掺合料是混凝土中添加的辅助材料，如粉煤灰、矿渣等，能够改善混凝土的性能。
混凝土结构材料的物理性质
混凝土结构材料具有密度高、强度大、抗压性能好等物理性质。这些性质使 其成为一种理想的结构材料，在建筑工程中得到广泛应用。
防水性
耐候性
混凝土能够有效抵御水的渗透， 保证建筑结构的密封性和防水性。
混凝土能够很好地抵御自然环境 的侵蚀，耐久性强，维护成本低。
混凝土结构材料的热物理性能
混凝土具有较高的热容量和热导率，能够稳定地吸收和释放热量，起到动态调温的作用。这使其成为一种理想 的保温材料。
混凝土结构材料的声学性能
混凝土能够有效吸收声音和降低噪音传播，具有良好的隔声性能，可以提供安静和舒适的环境。
混凝土结构材料的物理性 能
混凝土结构材料是一种由水泥、骨料和掺合料组成的坚固材料。它具有独特 的物理性质，这使其成为建筑工程中最常用的材料之一。
混凝土结构材料的定义
混凝土结构材料是通过将水与水泥、骨料（如砂、石子）和掺合料（如粉煤灰、矿渣等）混合而成的坚固材料。 它的特点是在固化后具有较高的强度和耐久性。
混凝土结构第四章
二、斜截面受剪破坏的三种主要形态
斜拉破坏
剪压破坏
斜压破坏
4.2 斜截面受剪承载力计算
一、斜截面的受剪机理
梁的弯剪区段发生剪压破坏时，无腹筋梁斜截面上的抗 力有： ①剪压区混凝土承担的剪力Vc和压力C； ②骨料咬合力Va； ③纵向钢筋的销栓力Vd； ④纵向钢筋的拉力T。
一、斜截面的受剪机理
梁的弯剪区段发生剪压破坏时，有腹筋梁斜截面上除存 在上述抗力外，还有腹筋的抗剪承载力。 梁中配置腹筋，可有效地提高斜截面的受剪承载力。 (1) 腹筋的作用 斜裂缝出现以前，腹筋作用很小； 斜裂缝出现以后，腹筋作用增大。 斜截面上的剪力主要有： ① 腹筋直接受剪Vsv和Vsb； ② 腹筋限止斜裂缝的开展， Va Vsv 提高Vc； Tsb ③ 腹筋减小裂缝宽度，提高Va； T
第四章 受弯构件斜截面承载力计算
2.斜裂缝分类： (1)弯剪斜裂缝：在M和V的共同作用下，首先在梁的下部产 生垂直裂缝，然后斜向上延伸，是一种较为常见的裂缝。 特点：裂缝下宽上窄。 (2)腹剪斜裂缝：当梁承受的剪力较 大，或者梁腹部较薄时，首先在截面 中部出现斜裂缝，然后向上、向下 延伸。 特点：裂缝中间宽两头窄。
c
0
M u TZ Tsb Zsb Vsvi Z vi
i 1 n
Vc
C
Vsv
n——与临界斜裂缝相交的箍 筋根数。
T Vu
Vsb
Tsb
三、斜截面受剪承载力的计算公式
(2) 腹筋的作用 梁发生剪压破坏时，与临界斜裂缝相交的箍筋能达到屈服强 度。对弯起钢筋不一定屈服。 (3) 剪跨比的考虑 仅对承受集中荷载或以集中荷载为主的矩形截面独立梁考虑 剪跨比(＝a/h0)的影响。其余情况不考虑。
《混凝土结构设计原理》第四章_课堂笔记
《混凝土结构设计原理》第四章受弯构件正截面承载力计算课堂笔记◆知识点掌握：受弯构件是土木工程中用得最普遍的构件。
与构件计算轴线垂直的截面称为正截面，受弯构件正截面承载力计算就是满足要求：M≤Mu。
这里M为受弯构件正截面的设计弯矩,Mu为受弯构件正截面受弯承载力，是由正截面上的材料所产生的抗力，其计算及应用是本章的中心问题。
◆主要内容受弯构件的一般构造要求受弯构件正截面承载力的试验研究受弯构件正截面承载力的计算理论单筋矩形戴面受弯承载力计算双筋矩形截面受弯承载力计算T形截面受弯承载力计算◆学习要求1.深入理解适筋梁的三个受力阶段，配筋率对梁正截面破坏形态的影响及正截面抗弯承载力的截面应力计算图形。
2.熟练掌握单筋矩形、双筋矩形和T形截面受弯构件正截面设计和复核的握法，包括适用条件的验算。
重点难点◆本章的重点:1.适筋梁的受力阶段，配筋率对正截面破坏形态的影响及正截面抗弯承载力的截面应力计算图形。
2.单筋矩形、双筋矩形和T形截面受弯构件正截面抗弯承载力的计算。
本章的难点：重点1也是本章的难点。
一、受弯构件的一般构造（一）受弯构件常见截面形式结构中常用的梁、板是典型的受弯构件:受弯构件的常见截面形式的有矩形、T形、工字形、箱形、预制板常见的有空心板、槽型板等；为施工方便和结构整体性，也可采用预制和现浇结合，形成叠合梁和叠合板。
（二）受弯构件的截面尺寸为统一模板尺寸，方便施工，宜按下述采用:截面宽度b=120, 150 , 180、200、220、250、300以上级差为50mm。
截面高度h=250, 300,…、750、800mm，每次级差为50mm，800mm以上级差为100mm。
板的厚度与使用要求有关，板厚以10mm为模数。
但板的厚度不应过小。
（三）受弯构件材料选择与一般构造1.受弯构件的混凝土等级提高砼等级对增大正截面承载力的作用不显著。
受弯构件常用的混凝土等级是C20~C40。
2.受弯构件的混凝土保护层厚度纵向受力钢筋的外表面到截面边缘的最小垂直距离，称为混凝土保护层厚度，用c表示。
混凝土结构设计原理复习重点(1到11章)
混凝土结构设计基本原理复习重点第 1 章绪论1.钢筋与混凝土为什么能共同工作：（1）钢筋与混凝土间有着良好的粘结力，使两者能可靠地结合成一个整体，在荷载作用下能够很好地共同变形，完成其结构功能。
（2）钢筋与混凝土的温度线膨胀系数也较为接近，因此，当温度变化时，不致产生较大的温度应力而破坏两者之间的粘结。
（3）包围在钢筋外面的混凝土，起着保护钢筋免遭锈蚀的作用，保证了钢筋与混凝土的共同作用。
1、混凝土的主要优点：1)材料利用合理2 )可模性好3)耐久性和耐火性较好4)现浇混凝土结构的整体性好5)刚度大、阻尼大6)易于就地取材2、混凝土的主要缺点：1)自重大2)抗裂性差3 )承载力有限4)施工复杂、施工周期较长5 )修复、加固、补强较困难建筑结构的功能包括安全性、适用性和耐久性三个方面作用的分类：按时间的变异，分为永久作用、可变作用、偶然作用结构的极限状态：承载力极限状态和正常使用极限状态结构的目标可靠度指标与结构的安全等级和破坏形式有关。
荷载的标准值小于荷载设计值；材料强度的标准值大于材料强度的设计值第2章钢筋与混凝土材料物理力学性能一、混凝土立方体抗压强度（f cu,k）：用150mm×150mm×150mm的立方体试件作为标准试件，在温度为（20±3）℃，相对湿度在90%以上的潮湿空气中养护28d，按照标准试验方法加压到破坏，所测得的具有95%保证率的抗压强度。
（f cu,k为确定混凝土强度等级的依据）1.强度轴心抗压强度（f c）：由150mm×150mm×300mm的棱柱体标准试件经标准养护后用标准试验方法测得的。
（f ck=0.67 f cu,k）轴心抗拉强度（f t）：相当于f cu,k的1/8～1/17, f cu,k越大，这个比值越低。
复合应力下的强度：三向受压时，可以使轴心抗压强度与轴心受压变形能力都得到提高。
双向受力时，（双向受压：一向抗压强度随另一向压应力的增加而增加；双向受拉：混凝土的抗拉强度与单向受拉的基本一样；一向受拉一向受压：混凝土的抗拉强度随另一向压应力的增加而降低，混凝土的抗压强度随另一向拉应力的增加而降低）受力变形：（弹性模量：通过曲线上的原点O引切线，此切线的斜率即为弹性模量。
混凝土结构设计规范
混凝土结构设计规范《混凝土结构设计规范》（DG310-2020）是由中国建筑工业出版社发布的国家标准，旨在统一国内混凝土结构设计要求，使混凝土结构能够处理新的荷载、材料及施工技术等发展，规范主要包括：第一章总则1、本规范包括一般要求、分析、设计、健全力学设计、材料及施工性质等内容；2、设计必须符合本规范，重要项目可要求实行加强监护制度；3、设计必须考虑抗震设计、非震动结构安全、合理结构及施工性质；4、非震动结构设计应符合国家标准及本规范；第二章材料1、混凝土结构材料的性质、分类、计量等应服从有关国家标准、本规范和施工文明；2、混凝土材料必须符合设计要求，建议应使用连续等级的高级材料；3、混凝土中掺用外加剂不得超出规定标准，施工时必须采用合格材料；第三章设计1、设计应符合本规范及施工文件；2、设计结构应以安全、结构刚度、使用性能及经济效果为前提；3、设计中要考虑荷载、材料强度、结构力学特性等；第四章施工1、施工必须符合设计施工文件，并遵守国家及地方施工技术规范及有关法律法规；2、施工必须保证材料及结构密实、合理分担力矩、施工及其他构件之间的配合度等；3、施工现场应建立混凝土质量控制系统，以保证施工质量；第五章复核1、设计必须进行复核，应检查设计计算、施工文件等；2、复核必须符合国家标准及施工文件，复核时应注意结构安全性及抗震设计；3、复核前应仔细检查设计、施工文件及其他与设计有关的文件；第六章变更1、如发生变更，必须在工程安全的前提下，批准后方可实施变更；2、变更后须按本规范设计或重新检查已设计的构件，并按照施工及施工文件等办法加以改正；3、变更后必须重新复核，并完成变更复核报告。
混凝土结构设计规范(GB50010-2002) 主要修订内容介绍
前言
新的《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
经过四年多的修订已经于2002年4月1日起施 行； 新规范仍采用以分项系数表达的概率极限状 态设计方法； 为适应加入世贸以后与国际接轨，与国内其 他规范协调一致，适当提高了结构的安全度， 增加和改动了不少内容。
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第一章 概论
修订经过 修订原则 修订内容 试设计分析
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第二节 修订原则
修订原则：统一、接轨、补充、完善、安全；
与国内各专业规范协调统一，如水工、公路、桥
梁桥涵、港口工程等规范组成员的共同参与； 与国际标准规范接轨，尽量与MC-90等国际规范基 本一致； 设计方法的补充，如补充了混凝土耐久性的规定、 结构分析的原则和方法等内容； 设计理论和方法的完善，如提高了混凝土强度等 级和主导钢筋的要求、改进了正截面和斜截面承 载力的计算模式、完善了预应力设计方法和深受 弯构件设计方法等； 适当提高了安全度约10-15%，造价约提高5%。
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第四节 耐久性的规定
新规范关于耐久性设计的内容有两种形式：
1) 特别增加了耐久性规定这一节，直接规定环境的分级方 法以及各类环境对结构混凝土耐久性的基本要求等； 2) 对于分散在各章节中的影响混凝土耐久性的有关条款作 必要的修改，如加大混凝土保护层的厚度，在“构件”和“构 造”章节中表达与耐久性有关的构造措施等； 影响耐久性的最重要因素是环境，新规范把环境分为五类，与 模式规范MC-90基本相同，环境是耐久性设计的主要依据； 影响耐久性的另一个重要因素是混凝土本身的质量，而混凝土 的质量与混凝土强度等级、水灰比、水泥用量密切有关，此外 混凝土中的氯离子含量和碱的含量也对耐久性有重大影响，新 规范为保证结构混凝土的耐久性，对使用年限50年和100年的 混凝土结构的混凝土质量提出了规定； 应该指出，新规范只是采用宏观控制的办法，还不能定量地确 定结构的耐久性。
第四章第一节 钢筋与混凝土的力学性能
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)
混凝土结构设计规范GB50010-2019主要修订内容介绍
1)由可变荷载效应控制的组合：
S=γ GSGk+γ Q1SQ1+∑ni=2γ Qiψ ciSQik
对于一般排架、框架结构可简化为：
S=γ S=γ
GGSSGGkk++γ0.Q19S∑Q1 ni=1γ
QiSQik
2)由永久荷载效应控制的组合：
跨高比小于5的受弯构件为深受弯构件； 跨高比不大于2的单跨梁和不大于2.5的多跨连续
梁为深梁； 承载力极限状态计算时，永久荷载和可变荷载的
组合为基本组合； 正常使用极限状态验算时，对可变荷载采用标准
值、组合值为荷载代表值的组合为标准组合； 正常使用极限状态验算时，对可变荷载采用准永
级和主导钢筋的要求、改进了正截面和斜截面承 载力的计算模式、完善了预应力设计方法和深受 弯构件设计方法等； 适当提高了安全度约10-15%，造价约提高5%。
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第三节 修订内容
在结构设计基本规定方面增加了耐久性的规定、提高了 混凝土的强度等级和钢筋的要求、调整了设计参数、增 加了结构分析的内容；
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混凝土结构的环境类别
环境类别
条
件
一
室内正常环境
a 室内潮湿环境；非严寒和非寒冷地区的露天环境、与
二
无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境
b 严寒和寒冷地区的露天环境、与无侵蚀性的水或土壤
直接接触的环境
三 使用除冰盐的环境；严寒和寒冷地区冬季水位变动的 环境；滨海室外环境
四
海水环境
五
受人为或自然的侵蚀性物质影响的环境
S=γ GSGk+∑ni=1γ Qiψ ciSQik
湖南大学等四校合编《土木工程材料》(第2版)【课后习题】(第四章 水泥混凝土)【圣才出品】
第四章水泥混凝土4-1．普通混凝土的组成材料有哪几种？在混凝土硬化前后各起何作用？答：（1）普通混凝土的主要组成材料有水泥、细骨料、砂、粗骨料、石和水。
另外还常加入适量的掺合料和外加剂。
（2）在混凝土中，水泥与水形成水泥浆，水泥浆包裹在骨料表面并填充其空隙。
在混凝土硬化前水泥浆起润滑作用。
赋予拌合物一定的流动性、粘聚性便于施工。
在硬化后则起到了将砂、石胶结为一个整体的作用，使混凝土具有一定的强度、耐久性等性能。
砂、石在混凝土中起骨架作用，可以降低水泥用量，减小干缩、提高混凝土的强度和耐久性。
4-2．何谓骨料级配？如何判断某骨料的级配是否良好？答：（1）骨料级配是指骨料中不同粒径颗粒的组配情况。
（2）骨料级配良好的标准是骨料空隙率及总表面面积均较小；在W/C一定时，达到相同和易性，最省水及水泥的骨料级配。
4-3．对混凝土用砂为何要提出级配和细度要求？两种砂的细度模数相同，其级配是否相同？反之，如果级配相同，其细度模数是否相同？答：（1）级配是为了保证各粒级都有合适的颗粒搭配，降低孔隙率。
良好的级配指粗颗粒的空隙恰好由中颗粒填充，中颗粒的空隙恰好由细颗粒填充，如此逐级填充使砂形成最密致的堆积状态，空隙率达到最小值，堆积密度达最大值。
这样可达到节约水泥，提高混凝土综合性能的目标。
（2）细度是为了混凝土和易性。
比表面积小，但是孔隙率大，需要较多的水泥浆填充，流动性差。
太细的话，比表面积大，需要大量的水泥浆来包裹砂子颗粒，水泥用量多，粘性大，流动性不好。
水泥最终使用是要加水硬化的，如果太粗则水化程度不完全，如果太细则水化速度太快而且造成混凝土早期强度太快，会产生裂缝或后期强度不够等。
（3）细度模数M=[(A2+A3+A4+A5+A6)-5A1]/(100-A1)，A1、A2、A3、A4、A5、A6是累计筛余百分数，沙的级配是由累计筛余百分数确定的，所以级配相同，细度模数相同。
反之细度模数相同，级配未必相同。
混凝土结构材料知识点总结
混凝土结构材料知识点总结一、混凝土的组成及性能1.混凝土的组成混凝土主要由水泥、砂和骨料组成。
其中水泥是混凝土的胶凝材料，砂是用来填充水泥中的空隙，骨料主要是用来增加混凝土的强度和硬度。
2.混凝土的性能混凝土具有很好的耐压、耐拉、耐抗弯等性能，同时还具有抗渗、抗冻融、抗腐蚀等特点。
混凝土在施工中具有可塑性好、施工工艺简单和易于保养等优点。
二、混凝土的配合比设计1.混凝土的配合比混凝土的配合比是指水泥、砂和骨料的比例以及使用的水泥和水的比例。
合理的配合比可以使混凝土具有较好的性能。
2.配合比设计方法混凝土的配合比设计通常包括试验设计和经验设计两种方法。
试验设计主要是通过试验确定具体的配合比，而经验设计则是根据以往的施工经验确定混凝土的配合比。
三、混凝土的配制和施工工艺1.混凝土的配制混凝土的配制主要包括原材料的配送、搅拌和运输，其中搅拌是保证混凝土均匀性和品质的关键环节。
2.混凝土的施工工艺混凝土的施工工艺通常包括模板安装、骨料铺设、混凝土浇筑、振捣、养护等多个环节。
每个环节都对混凝土的品质和性能有着重要影响。
四、混凝土的强度、硬度及变形特性1.混凝土的强度混凝土的强度是指其抗压、抗拉、抗折等力学性能，可以通过试验测定来进行评定。
2.混凝土的硬度混凝土的硬度是指其在受力后变形和破坏的能力，通常可以通过混凝土的抗压强度等指标来评定。
3.混凝土的变形特性混凝土在受力后会发生变形，主要包括弹性变形、塑性变形和破坏性变形。
了解混凝土的变形特性有利于设计和施工。
五、混凝土的耐久性能1.混凝土的耐久性能混凝土的耐久性能是指其在外界环境条件下能够保持稳定的结构和性能，包括抗渗、抗冻融、抗腐蚀等特性。
2.影响混凝土耐久性的因素混凝土的耐久性受到多种因素的影响，包括施工工艺、原材料的质量、外界环境条件等。
了解这些因素对混凝土耐久性的影响有利于提高混凝土的使用寿命。
六、混凝土的应用1.混凝土的应用范围混凝土广泛应用于建筑、桥梁、隧道、港口等土木工程领域，同时也在水利、电力、交通、城市建设等方面有着重要作用。
第四章-混凝土结构材料的性能课后习题详解
第4章混凝土结构材料的性能4.1 思考题4-1 混凝土立方体抗压强度能不能代表实际构件中混凝土的强度？既然用立方体抗压强度f c u作为混凝土的强度等级，为什么还要有轴心抗压强度f c ?答：不能代表实际构件中混凝土的强度，因为立方体抗压强度采用立方体受压试件，有箍的作用，而混凝土构件的实际长度一般远大于截面尺寸，没有“箍”的作用，因此采用棱柱体试件的轴心抗压强度能更好的反映实际状态。
所以除立方体抗压强度外，还有轴心抗压强度。
4-2 混凝土的基本强度指标有哪些？各用什么符号表示，它们之间有什么关系?答：混凝土的基本强度指标有立方体抗压强度标准值f cu,k；轴心抗压强度f c、轴心抗拉强度f t s及混凝土劈裂抗拉强度f t；其分别用f cu,k，f c，f t s表示；它们的关系为f cu,k>f c>f t s>f t，其中f t=0.9f ts。
4-3 混凝土应力等于f c时的应变ξ0和极限压应变ξcu有什么区别？它们各在什么受力情况下考虑，其应变值大致为多少？答：A、混凝土应力等于f c时，ξ0为峰值应变，试件处于不稳定阶段，而ξcu为极限压应变，试件已近宏观破坏，峰值应变的应力大于极限压应变。
B、峰值应变是以在峰值应力（以棱柱体式样的抗压强度f c）作用下得到应变，其值大约为0.0015~0.0025；极限压应变是极限应力作用下的应变，其值大约为0.003~0.005.4-4 混凝土的受压变形模量有几种表达方式？混凝土的受压弹性模量如何测定、如何根据立方抗压强度标准值进行计算？答：混凝土的受压变形模量有两种表达方式，分别为弹性模量和变形模量。
弹性模量E c测定：我国国家标准《普通混凝土力学性能试验方法》规定E c用以下方法测定：棱柱体式样，应力上限0.5f c，下限位0，反复加载-卸载5~10次，应力-应变曲线接近于直线，取该直线的斜率为弹性模量E c。
（补1：将混凝土受压时的应力应变曲线的切线斜率定义为混凝土的切线模量，并将原点时的切线斜率定义为混凝土的初始模量，简称弹性模量。
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fcu（N/mm2）
混凝土轴心抗压强度与立方抗压强度关系
4.1.1 混凝土的强度试验 5.混凝土轴心抗拉强度
ft , ftk ,t
l=d
立方体
拉
2P压 fts d 2压
中间截面
劈裂方法试验
混凝土抗拉强度远小于其抗压强度，一 般为抗压强度的1/16～1/8 。
N / mm 2
fcu ,k
例题4-4 附表3
4.3 钢筋的种类及其性能
4.3.1 钢筋的种类 1.普通钢筋
●热轧光圆钢筋 HPB235级（Q235） 直径（mm） 6～20 附表14
4.3.1 钢筋的种类 1.普通钢筋 ◆热轧带肋钢筋
HRB335级（20MnSi） 直径 6～50
HRB400级
加载瞬 徐变应变 时应变
卸载时瞬时恢复变形 残余变形
卸载后弹性后效
4.1.2 混凝土的变形性能 2.荷载产生的长期变形
σ=0.6fc
徐变εcr（10-3）
σ=0.5fc σ=0.4fc σ=0.3fc σ=0.2fc
时间（月）
压应力与徐变的关系曲线
线性徐变
c 0.5 fc
非线性徐变
c 0.5 fc
立方抗压强度是确定砼强度等级的依据
fcu,k C××
4.1.1 混凝土的强度试验
3.混凝土的强度等级 ◆强度等级
C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、 C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80
◆选用要求
C10 可作基础垫层； C15 构件最低强度等级； C20 HRB335级钢筋要求的最低强度等级； C30 预应力砼结构要求的最低强度等级； C40 采用钢铰线、钢丝、热处理钢筋的预应力
混凝土在拉剪或压剪复合受力状态下的强度
4.1.1 混凝土的强度试验 6.混凝土复合受力强度 ◆三向应力状态
箍筋
据试验 fcc fc
经验公式 fcc fc 4.5～7.0 2
三向受压，强度提高，延性增大
应力（N/mm2）
应变
三向压力应力-应变曲线
4.1.2 混凝土的变形性能
非荷载引起的变形
4.1.1 混凝土的强度试验
5.混凝土轴心抗拉强度
ft 中国建研
院和铁科 院试验
统计t
2
0.26cu3
规范t
2
0.23cu3
ft与fcu的关系
fcu（N/mm2）
4.1.1 混凝土的强度试验 6.混凝土复合受力强度 ◆双向应力状态
混凝土在双 向应力状态 下的强度
4.1.1 混凝土的强度试验 6.混凝土复合受力强度 ◆双向应力状态
◆足够的塑性
满足规定的伸长率和冷弯性能要求。
◆可焊性 ◆良好的粘结力 ◆不发生低温脆断 2.对混凝土的要求 ◆最低强度等级要求 ◆耐久性要求
4.4 钢筋的性能指标取值
4.4.1 钢筋强度标准值
f yk sf 2 sf sf 1 2 sf
2.27%
97.73%
第四章 混凝土结构材料的性能
主要内容
4.1 混凝土的力学性能 4.2 混凝土的性能指标取值 4.3 钢筋的种类及其性能 4.4 钢筋的性能指标取值 4.5 钢筋与混凝土的粘结
4.1 混凝土的力学性能
4.1.1 混凝土的强度试验
1.混凝土材料构成
水泥+骨料+水
人工石材
混凝土=骨料（呈弹性）+水泥凝胶体（呈塑性）
粗骨料
水泥石
水泥砂浆
砼
混凝土复合材料性质
4.1.1 混凝土的强度试验 2.试件受压破坏机理
不涂润滑剂
涂润滑剂
混凝土立方体破坏形式
4.1.1 混凝土的强度试验 3.混凝土的强度等级 ◆立方抗压强度
fcu , fcu,k , cu
标准立方试块150mm×150mm×150mm，标准养 护（温度20±3℃、相对湿度>90%）28天，以标准 试验方法（普通试验机，试块表面不涂润滑剂，全 截面受力，加荷速度为0.15～0.25MPa/s））测得 的抗压强度。
10
6
8
4
6
2
4
0
2
12 3 4
ft N mm 2
01
2
3 ft N mm 2
光圆钢筋
变形钢筋
4.5.2 保证粘结可靠的措施
◆足够的锚固长度
la
F
f
y
d 2
2
又 u
F
dl
, u
kft
la
fy d ft
钢筋的外形系数
4.5.2 保证粘结可靠的措施 ◆一定的搭接长度
混凝土结构要求的最低强度等级。
4.1.1 混凝土的强度试验 4.混凝土棱柱体抗压强度（轴心抗压强度）
fc , fck , c
棱柱体150mm×150mm×450（600）mm
压力机垫板
棱柱体
混凝土棱柱体抗压试验
fc（N/mm2）
4.1.1 混凝土的强度试验 4.混凝土棱柱体抗压强度（轴心抗压强度）
0 0.002
B 20
15
普通试验机
10 A 5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 103
0
应力-应变曲线
4.1.2 混凝土的变形性能 1.荷载产生的短期变形 ◆轴心受压
N / mm 2
25 20 B 15 10 A 5
C（应力峰值）f c
胶结力
粘接力机 摩械 擦咬 力合力
端锚力
摩擦力
挤压力
肋高h
肋间距
环向拉力
机械咬合力
挤压力 径向分力
4.5.1 粘结力 ◆粘结应力分布
F
m
u
m
F
dl
粘结强度τu
粘结应力分布
4.5.1 粘结力
◆粘结强度与砼强度的关系
Байду номын сангаас u N mm 2
u N mm 2
8
P 4～ 9 H 4～ 8 l 6～10
◆热处理钢筋 HT 6～10
4.3.2 钢筋的力学性能 1.强度
fu
●
屈强比 f y fu
普通钢筋应力-应变曲线
4.3.2 钢筋的力学性能 1.强度
f 0.2 ●
条件屈服点
残余应变
0.2%
无明显屈服的钢筋应力-应变曲线
4.3.2 钢筋的力学性能 2.伸长率
4.2.1 混凝土的强度标准值 ◆轴心抗拉强度标准值
ftk
0.88
0.3952
f 0.55 cu,k
1 1.645
0.45
ft 中国建
研院和
详表4-1
铁科院 试验
统计t
2
0.26cu3
例题4-2 附表1
规范t
2
0.23cu3
ft与fcu的关系
fcu（N/mm2）
4.2 混凝土的性能指标取值
（20MnSiV、20MnSiTi、…）
直径 6～50
附表14
月牙纹钢筋
4.3.1 钢筋的种类 1.普通钢筋 ◆余热处理带肋钢筋
RRB400级（20MnSi） 直径 R 6～50
附表14
4.3.1 钢筋的种类 1.预应力钢筋
◆钢绞线
S 8.6～12.9 S 9.5～15.2
◆消除应力钢丝（光面、螺纹肋、刻痕）
荷载引起的变形
温收 度缩 变变 形形
混凝土 的变形 徐
变
构造措施
计算和构造措施
地基不均匀沉降引起的变形
混凝土结构变形
长短 期期 变变 形形
计算 施工措施
4.1.2 混凝土的变形性能 1.荷载产生的短期变形
◆轴心受压
N / mm 2
0 0.0015 ~ 0.0025
25
C（应力峰值） fc
4.1.2 混凝土的变形性能 3.非荷载引起的变形 ◆在结硬过程中的变形 ●膨胀与收缩
水中膨胀
空气中收缩，收缩远大于膨胀, 缩 3104
4.1.2 混凝土的变形性能 3.非荷载引起的变形 ◆在结硬过程中的变形
随时间变化的收缩应变
4.1.2 混凝土的变形性能
3.非荷载引起的变形 ◆在结硬过程中的变形
用于低应力状态
弹性模量及变形模量
◆弹性模量
f
0 c
0.5
0.4
c 0.5 fc
Ec
c c
经验公式
0.3
105
Ec 2.2 34.7
N / mm 2
σc
0.2
fcu ,k
0.1
剪切模量
0
1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 ε×10-4
G
Ec
21
附表4
附表7
◆钢筋代换 ●等面积代换 ●等强度代换
在满足裂缝限宽条件下 △P86中5-77式
4.5 钢筋与混凝土的粘结
4.5.1 粘结力 ◆粘结力定义
在各种作用下，当钢筋混凝土中的钢筋 有相对于混凝土的滑移和滑移趋势时，在其 交界面上会产生沿钢筋轴线方向的相互作用 力。
4.5.1 粘结力
◆粘结力构成
c
εc
混凝土弹性模量试验
4.1.2 混凝土的变形性能
2.荷载产生的长期变形
◆徐变
混凝土在压应力不变但长期作用下，其 应变随时间继续增长的现象。一年以后趋于 稳定，三年左右基本终止，大约为瞬时弹性 应变的1～4倍。