钢筋混凝土材料的主要力学性能(1)
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
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。
钢筋混凝土材料性能
钢筋混凝土材料性能钢筋混凝土，作为现代建筑中广泛应用的一种复合材料，由钢筋和混凝土协同工作，展现出了卓越的性能，为各类建筑结构的稳定与安全提供了坚实的保障。
混凝土，这一主要成分，是一种由水泥、骨料（如砂、石子）、水以及可能的外加剂混合而成的人造石材。
它具有良好的抗压性能，能够承受巨大的压力而不发生明显的变形。
这使得混凝土在承受建筑物的垂直荷载时表现出色，例如高楼大厦的自重以及人员、家具等所产生的静荷载。
然而，混凝土的抗拉性能却相对较弱。
当受到拉伸力时，混凝土容易开裂，从而影响结构的整体性和耐久性。
这便是钢筋登场发挥作用的时刻。
钢筋，具有出色的抗拉性能。
将钢筋嵌入混凝土中，形成钢筋混凝土结构，就能够有效地弥补混凝土抗拉性能的不足。
在受到外力作用时，混凝土承受压力，钢筋承受拉力，两者协同工作，使得结构既能抗压又能抗拉，大大提高了整体的承载能力和稳定性。
从力学性能方面来看，钢筋混凝土的强度是一个关键指标。
混凝土的强度等级通常根据其抗压强度来划分，常见的有C20、C30、C40 等。
强度等级越高，混凝土能够承受的压力就越大。
而钢筋的强度则取决于其材质和规格，高强度钢筋能够提供更大的抗拉能力。
钢筋混凝土的变形性能也不容忽视。
在荷载作用下，混凝土和钢筋都会发生一定程度的变形。
混凝土的变形主要表现为压缩变形，而钢筋的变形则包括拉伸变形和屈服变形。
合理控制变形量对于保证结构的正常使用和安全性至关重要。
耐久性是钢筋混凝土材料的另一个重要性能。
在长期的使用过程中，钢筋混凝土结构可能会受到各种环境因素的侵蚀，如大气中的二氧化碳、酸雨，以及土壤中的化学物质等。
这些因素可能会导致混凝土的碳化、钢筋的锈蚀等问题，从而影响结构的使用寿命。
为了提高耐久性，通常会采取一些措施，如使用抗渗混凝土、添加防腐剂、对钢筋进行防腐处理等。
此外，钢筋混凝土还具有良好的防火性能。
混凝土在高温下能够保持一定的强度和稳定性，不会像钢结构那样迅速软化和变形，从而为人员疏散和消防救援争取了宝贵的时间。
钢筋和混凝土的材料力学性能
影响混凝土收缩的因素：
(1) 水泥强度等级：强度等级越高，混凝土收缩越大；
(2) 水泥的用量：水泥越多，收缩越大； (3) 水灰比：水灰比越大，收缩也越大； (3) 骨料：级配越好、弹性模量越大，收缩越小； (4) 养护条件：养护温度、湿度越高，收缩越小；
罕遇地震下“裂而不倒”, 钢筋应力可考虑进入强化段, 要
求极限抗拉强度 fu ≥1.25 fy 。
（3）塑性指标
1）伸长率：钢筋拉断后的伸长值与原长的比率。伸长 率越大，塑性越好。伸长率最小值可参照国家标准。 2) 冷弯性能: 将直径为d 的钢筋绕直径为D的弯芯，弯 曲到规定的角度后无裂纹、断裂及起层现象，则表示合格。 弯芯直径D越小，弯转角越大，说明钢筋的塑性越好。 相应的弯芯直径及弯转角可参照相应的国家标准。
的依据；
BC段 (σ＝0.8fc～fc )：裂缝快速发展的不稳定状态直至 峰点C，峰值应力σmax通常作为混凝土棱柱体的抗压强度fc， 相应的应变称为峰值应变ε0，通常取ε0=0.002。
2）下降段（CE）：
在峰值应力以后，裂缝迅速发展，试件应力下降， 应力一应变曲线向下弯曲，直到凹向发生改变，曲线出
图3.7 混凝土变形模量的表示方法
（1) 混凝土的弹性模量（即原点模量）
在原点（图中的O点）作一切线，其斜率为混凝土的原 点模量，称为弹性模量Ec。 Ec＝tg α0 混凝土的弹性模量Ec取值见表３.２
(2) 混凝土的变形模量
连接O点至曲线任一点割线的斜率，称为割线模量或变 形模量。包含弹性变形和塑性变形两部分，也称为弹塑性
《规范》规定: 钢筋混凝土不应低于C15；当采用HRB335级钢 筋时，混凝土不宜低于C20；当采用HRB400和RRB400级钢筋以 及承受重复荷载的构件，混凝土强度等级不得低于C20。 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。
钢筋混凝土结构原理1材料的物理力学性能
第1章 材料的物理力学性能 3 硬钢的应力—应变曲线
石家庄铁路职业技术学院
d ——极限抗拉强度 e ——极限应变
条件屈服强度： 取残余应变为0.2%所对应的应力作为无明显流幅钢筋
的强度限值，通常称为条件屈服强度。
1.1 钢筋的物理力学性能
第1章 材料的物理力学性能 4 钢筋的应力—应变简化模型
1.1 钢筋的物理力学性能
第1章 材料的物理力学性能 1 钢筋的种类及符号说明
预应力钢筋的屈服强度
种类
钢绞线
1×3 1×7
消除应力钢丝 热处理钢筋
光面螺旋肋
刻痕 40Si2Mn 48Si2Mn
45Si2Cr
石家庄铁路职业技术学院
符号
φS
φP φH φI
fptk 1860 1720 1570 1860 1720 1770 1670 1570 1570
fpy
f'py
1320
1220 390
1110
1320 390
1220
1250
1180 410
1110
1110 410
φHT
1470 1040 400
1.1 钢筋的物理力学性能
第1章 材料的物理力学性能 2 软钢的应力—应变曲线
石家强度 e ——极限应变 ob ——弹性阶段 bc ——屈服阶段 cd ——强化阶段 de ——破坏阶段
影响因素：
尺寸效应：尺寸越大，内部缺陷较多， 强度较低。 加载速度：加载速度越快，强度越低。
端部约束：涂润滑油 ，强度降低。
1.2 混凝土的物理力学性能
第1章 材料的物理力学性能 1 立方体抗压强度
石家庄铁路职业技术学院
钢筋和混凝土的力学性能
1 、钢筋的应力应变曲线钢筋的强度与变形钢筋的力学性能有强度、变形(包括弹性和塑性变形)等。
图1—1 有明显流幅的钢筋应力应变曲线图1—2 没明显流幅的钢筋的应力应变曲线-3对于有明显流幅的钢筋(俗称软钢)，一般取屈服强度作为钢筋设计强度的依据。
因为屈服之后，钢筋的塑性变形将急剧增加，钢筋混凝土构件将出现很大的变形和过宽的裂缝，以致不能正常使用。
对于没有明显流幅的钢筋一般取为0.85 (硬钢)钢材的极限强度是材料能承受的最大应力。
通常以屈强比（屈服强度/极限强度）来反映钢筋的强度储备，屈强比越小，强度储备就越大，钢筋的利用程度越低。
反映钢筋塑性性能的基本指标是伸长率和冷弯性能。
伸长率是钢筋试件拉断后的伸长值与原长的比值，即（1－1）冷弯性能：要求钢筋绕一规定直径辊进行弯曲，在达到规定的冷弯角度时，钢筋不出现裂缝或断裂。
对于有明显流幅的钢筋，其主要指标为屈服强度、抗拉强度、伸长率和冷弯性能四项；对于没有明显流幅的钢筋，其主要指标为抗拉强度、伸长率和冷弯性能三项。
我国用于混凝土结构的钢筋主要有：HPB235级、HRB335级、HRB400级和RRB400级热轧钢筋。
纵向受力钢筋宜采用HRB400级和HRB335级钢筋。
混凝土混凝土强度是混凝土受力性能的一个基本指标。
在工程中常用的混凝土强度有立方体抗压强度标准值、轴心抗压强度和轴心抗拉强度等。
1 、立方体抗压强度标准值我国《混凝土结构设计规范》规定，混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定。
立方体抗压强度标准值( )系指按照标准方法制作养护的边长为150 的立方体试块，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。
按照砼立方体抗压强度标准值的大小我国《混凝土结构设计规范》将混凝土的强度划分为十四个强度等级，如C80即表示其立方体抗压强度标准值是80N/mm2。
混凝土的立方体抗压强度也和试块的尺寸有关，立方体尺寸越小，测得的混凝土抗压强度越高，这种现象称为“尺寸效应”，因此采用200 和l00 的立方体试块时，所得强度数值要分别乘以强度换算系数1.05和0.95加以校正。
钢筋混凝土材料的力学性能
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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》（Ｇ Ｂ50010—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
混凝土结构复习题与答案
第一章钢筋混凝土材料的力学性能（1）第二章钢筋混凝土结构设计方法（2）第三章钢筋混凝土受弯构件（3）第四章受扭构件（4）第五章受压构件（）第六章梁板结构（）第七章预应力混凝土结构（）第八章单层工业厂房（）第九章多层框架结构（）第十章砌体结构基本知识（）绪论一、钢筋混凝土结构主要优缺点有哪些？二．钢筋与混凝土两种物理力学性能不同的材料，为何能共同工作？第 1 章钢筋和混凝土材料的力学性能本章提要1．掌握混凝土的各种强度、强度等级、影响混凝土强度的因素；了解混凝土的应力-应变曲线、混凝土的弹性模量的概念；掌握混凝土的收缩与徐变等特性及其对结构的影响。
2．了解钢筋的品种、级别，熟悉钢筋的力学性能及强度、和变形；掌握钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求及钢筋的选用原则。
3．掌握钢筋与混凝土之间的粘结力的组成及其保证措施，熟悉受力钢筋的锚固与连接构造。
一、填空题1．混凝土立方体抗压强度标准值系指按标准方法制作养护的边长为的立方体试件，在龄期，用标准试验方法测得的具有保证率的抗压强度。
2．钢筋混凝土结构的砼强度等级不应低于，当采用HRB335级钢筋时，混凝土强度等级不宜低于，当采用HRB400或RRB400级钢筋以及承受重复荷载的构件，混凝土强度等级。
3．预应力混凝土结构的砼强度等级不应低于，当采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋作为预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于。
4．现行规对钢筋选用的规定如下：①普通钢筋（指用于钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构中的非预应力钢筋）宜采用和钢筋，也可采用和钢筋。
②预应力钢筋宜采用、，也可采用。
5．钢筋的连接方式有、、。
6．混凝土的强度指标有、、等几种。
7 ．混凝土在长期不变荷载作用下，应变随时间的增长而的现象称为。
8．混凝土在时，随时间的增长其体积不断的现象称为收缩。
9．钢筋和混凝土之间的粘结力是由、、等主要部分组成。
10．钢筋与混凝土两种材料能在一起共同工作的原因是它们之间、二、判断题1．混凝土的轴心抗压强度比作为混凝土标志强度的立方体抗压强度大。
钢筋混凝土材料力学性能
钢筋混凝土材料的力学性能1．《规范》规定钢筋混凝土结构（包括预应力钢筋混凝土结构）中的钢筋有哪几种，其等级如何？答：《规范》规定钢筋混凝土结构（包括预应力钢筋混凝土结构）中的钢筋有以下几种：（1）热轧钢筋：是低碳钢、普通低合金钢在高温状态下轧制而成，包括光圆钢筋和带肋钢筋。
等级分为HPB235级，HRB335级，HRB400级，HRB500级。
（2）余热处理钢筋：热轧后立即穿水，进行表面控制冷却，然后利用芯部自身余热完成回火处理所得成品钢筋。
钢筋混凝土中常用RRB400级。
（3）热处理钢筋：是将热轧钢筋在通过加热、淬火和回火等调质工艺处理的钢筋。
热处理后钢筋强度能得到较大幅度的提高，而塑性降低并不多。
常用的有三种，分别是40Si2Mn，48Si2Mn，45Si2Cr。
（4）冷轧带肋钢筋：采用强度较低、塑性较好的普通低碳钢或低合金钢热轧圆盘条作为母材，经冷轧减径后其表面形成二面或三面有月牙肋的钢筋，根据其力学指标的高低，分为LL550，LL650，LL800三种。
《规范》规定预应力混凝土结构中用的钢丝按外形有下列几类：（1）光面钢丝（消除应力钢丝）：用高碳镇定钢轧制成圆盘后经过多道冷拔，并进行应力消除矫直回火处理而成。
（2）刻痕钢丝：在光面钢丝的表面上进行机械刻痕处理，以增加与混凝土的粘结能力。
（3）螺旋肋钢丝：是用普通低碳钢或低合金钢热轧的圆盘条作为母材，经冷轧减径在其表面形成二面或三面有月牙肋的钢丝。
（4）钢绞线：是由多根高强钢丝捻制在一起，并经低温回火处理清除内应力后制成。
可分为2股、3股、7股3种。
2．上述种类钢筋的受力和变形有何特点？答：在上述钢筋种类中，热轧钢筋为软钢，其应力-应变曲线有明显的屈服点和流幅，断裂时有“颈缩”现象，伸长率比较大；冷轧带肋钢筋、热处理钢筋、光面钢丝、刻痕钢丝、螺旋形钢丝及钢绞线均为硬钢，它们的应力-应变曲线没有明显的屈服点，伸长率小，质地硬脆。
从各级热轧钢筋和光面钢丝的应力-应变曲线中可以看出：随着钢材强度的提高其塑性性能降低，HPB235级钢筋有较好的塑性，但强度较低，碳素钢丝虽强度很高，但塑性较差。
钢筋混凝土材料的力学性能
混凝土的强度等级是用抗压强度来划分的
混凝土强度等级：边长150mm立方体标准试件，在标准条件下 [20±3℃，≥90%湿度(Degree of humidity)]养护(curing)28天， 用标准试验方法（加载速度0.15~0.3N/mm2/sec，两端不涂润滑 剂(lubricant)）测得的具有95%保证率的立方体抗压强度(Cube
2 钢筋混凝土材料的力学性能 Mechanics Performance of RC
2.1 钢筋的形式和品种
1 钢筋的成分 （1）碳素钢： 低碳钢（含C量少于0.25%）； 高碳钢（含C量0.6%-1.4%）。 *钢筋含C量越高强度越高，但塑性和可焊性降低。 （2）普通低合金钢： 在钢材中除C元素外加入Mn（锰）、Si（硅）、V
轴心抗压强度 fck
轴心抗拉强度
ftk
10.0 13.4 16.7 20.1 23.4 1.27 1.54 1.78 2.01 2.20
混凝土强度等级 C40 C45 C50 C55 C60 C65 C70 C75 C80 26.8 29.6 32.4 35.5 38.5 41.5 44.5 47.4 50.2 2.40 2.51 2.65 2.74 2.85 2.93 3.00 3.05 3.10
fc0
c1
f0
c2 cu
棱柱体强度 与立方体强 度之比值
脆性影响 系数
c1 和 c2 值
混凝土 强度
≤
C45 C50 C55 C60 C65 C70 C75 C80
等级 C40
c1 0.76 0.76 0.76 0.77 0.78 0.79 0.80 0.81 0.82
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。
钢筋混凝土的力学性能
钢筋混凝土的力学性能钢筋混凝土是一种常见且广泛应用的建筑材料，其独特的力学性能使得它成为了许多结构工程的首选材料之一。
本文将介绍钢筋混凝土的力学性能，包括抗压强度、抗拉强度、抗剪强度和抗弯强度。
1. 抗压强度钢筋混凝土的抗压强度是指材料能够承受的最大压缩力。
通常用单位面积上的最大抗压应力表示，单位为兆帕（MPa）。
混凝土的抗压强度主要取决于混凝土的配合比、水胶比和混凝土的龄期等因素。
一般来说，混凝土的强度随着时间的增加而增强，而在龄期较低时，则容易出现早期抗压强度低的情况。
钢筋的加入可以提高钢筋混凝土的抗压强度，因为钢筋具有较高的强度。
2. 抗拉强度钢筋混凝土的抗拉强度是指材料能够承受的最大拉伸力。
由于混凝土的抗拉强度相对较低，因此在设计结构时通常使用钢筋来抵抗拉伸力。
钢筋的引入可以显著提高钢筋混凝土的抗拉强度，钢筋在拉力作用下具有较高的强度和延性。
在实际施工过程中，为了保证混凝土结构的安全性，常常采用预应力或者加固措施来增强混凝土的抗拉强度。
3. 抗剪强度钢筋混凝土的抗剪强度是指材料能够承受的最大剪切力。
在施加剪切力时，混凝土结构容易出现剪切破坏。
为了增强钢筋混凝土的抗剪强度，常常在梁的预制过程中设置横向钢筋。
横向钢筋的加入可以增加混凝土的抗剪承载能力，并且提高了结构的抗剪强度。
4. 抗弯强度钢筋混凝土的抗弯强度是指材料可以承受的最大弯曲力矩。
在现实工程中，许多结构承受着弯曲荷载或者弯矩。
为了保证结构的稳定性和安全性，钢筋混凝土中的钢筋起到了关键的作用。
钢筋的加入可以提高混凝土的抗弯强度，从而使钢筋混凝土结构能够承受更大的弯曲力矩。
综上所述，钢筋混凝土的力学性能可以通过抗压强度、抗拉强度、抗剪强度和抗弯强度来衡量。
钢筋混凝土是一种具有良好力学性能的结构材料，广泛应用于建筑工程和基础设施建设中。
在实际应用中，合理优化钢筋混凝土的组合比例和配筋方案，可以进一步提高其力学性能，满足工程的设计要求。
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
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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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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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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
例如 C20, 表示
fcu,k 20N/mm2
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6
当边长不是150mm时，可通过尺寸效应换 算系数换算成标准试块的强度。规范规定 其换算关系为：
如果涂润滑剂，摩擦力大大减小，横向不受约 束，强度不提高。
注意：我国规定的标准试验方法是不涂润滑剂的。
（2）试件尺寸：尺寸越小，强度越高。 （3）加载速度：速度越快，强度越高。
（4）混凝土龄期：随龄期的增长而提高。
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2．混凝土的轴心抗压强度
f ck f c
用标准棱柱体试件（150mm × 150mm × 300 mm） 采用标准试验方法（与立方体相同）测定的混 凝土抗压强度――轴心抗压强度。
也就是说：由于剪应力存在，混凝土的抗拉强度 降低。
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（3）混凝土的三向受压强度
混凝土在三向受压时，由于侧向压应力的约 束作用，最大的主压应力轴的抗压强度大大增 大。
试验经验公式： fc ' c fc ' 4 .5~ 7 .0 fL
（实际工程中，配有螺旋钢箍柱、钢管混凝土 柱等都是利用此性质，强度、延性大大提高）
第1章 钢筋混凝土材料的 主要力学性能
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1
混凝土结构材料
混凝土 钢筋
强度和变形 （主要力学性能）
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2
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
需研究复合应力状态下混凝土的强度。
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（1）混凝土的双向受力强度（正应力）
a. 双向受拉： 1 、 2 相互影响不大，双向受拉
b.
强度接近于单向受拉强度。
b. 双向受压： 一向的强度随另一向压力的增加
c.
而增加，双向受压强度比单向受压
d.
强度最多可提高27% 。
c. 一向受压、一向受拉： 双向异号应力使单向
一般认为当 h / b = 2~4 时，可以消除摩擦力 的影响，中间为纯压状态，接近实际情况。
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通过试验分析， fck/fc,uk0.7~ 00.92
《规范》给出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：
fck0.88c1 f c2 cu,k
1――棱柱体强度与立方体强度的比值，C50以下取
“套箍作用”
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二. 混凝土的变形
混凝土的变形分为:
1. 混凝土的受力变形
一次短期加载下的变形 荷载长期作用下的变形 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
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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
d.
（受压或受拉）强度降低。
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18
（2）在法向应力和剪应力组合下的混凝 土强度
“拉剪状态” 压应力低时，抗剪强度随压应
力的增大而增大，当压应力超过0.6
f
' c
时，抗
剪强度随压应力的增大而减小。
也就是说：由于剪应力存在，混凝土的抗压强度 低于单向抗压强度。
“压剪状态” 抗剪强度随拉应力增大而减小。
注意：混凝土强度越高，f t 与 f c u 的比值越小。
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小贴示：在以后实际计算时，f t ， f不c 用上式
计算，当混凝土强度等级一定时，直接查表， 见附录。
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4、复合应力状态下的混凝土的强度
实际上混凝土构件都处于复合应力状态，
梁既受M又受V，柱同时受M、N、V，所 以
弹塑性性质，E不是常数；
B点——混凝土长期抗压强度的取值依据。
（c）加载至峰点C，应变增大，图形更弯曲。
C点——混凝土棱柱体抗压强度 f，c
对应的应变
0。0.002
下降段（CE）: 缓慢荷，裂缝继续扩展、贯
通，变形增大。
收敛点E——应变 m ax0.003~0.004
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0.76， C80取0.82。
2 ―― 高强混凝土的脆性折减系数，C40及以
下，取1.0，C80取0.87。
0.88――考虑实际构件与试件混凝土之间的差异而
取的折减系数。
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小贴示：在以后计算受弯构件，轴心受压
构件和偏心受压构件的正截面承载力时，
都是以
f
作为强度计算指标的。
c
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3．混凝土的轴心抗拉强度 f t ftk
一般只为抗压强度的 1/18 ~ 1/9。 轴心抗拉强度可由试验直接测得
轴心受拉试验（直接） 劈裂试验 （间接）
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通过试验分析，《规范》给出轴心抗拉强度标准值与 立方体抗压强度标准值的关系
ft0 .8 8 0 .3 9 5fc 0 u .5 52