混凝土抗压强度标准值计算

1 总 则

1.0.1～1.0.3 本规范系根据国家标准《水利水电工程结构可靠度设计统一标准（GB50199—94）》（简称《水工统标》）的规定，对《水工钢筋混凝土结构设计规范（SDJ20—78）》（简称原规范）的设计基本原则进行了修改，并依据科学研究和工程实践增补有关内容后，编制而成。其适用范围扩大到预应力混凝土结构和地震区的结构，其它与原规范相同。但不适用于混凝土坝的设计，也不适用于碾压混凝土结构。

当结构的受力情况、材料性能等基本条件与本规范的编制依据有出入时，则需要根据具体情况，通过专门试验或分析加以解决。

1.0.4 本规范的施行，必须与按《水工统标》制订、修订的水工建筑物荷载设计规范等各种水工建筑物设计标准、规范配套使用，不得与未按《水工统标》制订、修订的各种水工建筑物设计标准、规范混用。 3 材 料 3.1 混凝土

3.l.2 按照国际标准（ISO3893）的规定，且为了与其它规范相协调，将原规范混凝土标号的名称改为混凝土强度等级。在确定混凝土强度等级时作了两点重大修改；

（1）混凝土试件标准尺寸，由边长200mm 的立方体改为边长150mm 的立方体；

（2）混凝土强度等级的确定原则由原规范规定的强度总体分布的平均值减去1.27倍标准差（保证率90％），改为强度总体分布的平均值减去1.645倍标准差（保证率95％）。用公式表示，即： f cu,k =μfcu,15－1.645σfcu =μfcu ,15(1－1.645δfcu ) （3.1.2-1） 式中 f cu,k ──混凝土立方体抗压强度标准值，即混凝土强度等级值（N ／mm 2）； μ

fcu,15──混凝土立方体（边长

150mm ）抗压强度总体分布的平均值；

σfcu ──混凝土立方体抗压强度的标准差； δ

fcu ──混凝土立方体抗压强度的变异系数。

混凝土强度等级由立方体抗压强度标准值确定，立方体抗压强度标准值是本规范混凝土 其他力学指标的基本代表值。

R （原规范的混凝土村号）与C （本规范的混凝土强度等级）之间的换算关系为：

)1.0()

27.11(95.0645.1115,15,R C fcu fcu δδ--=

(3.1.2-2)

式中0.95为试件尺寸由200mm 立方体改为150mm 立方体的尺寸效应影响系数；0.1为计量单位换算系数。

由此可得出R 与C 的换算关系如表3.1.2所列 表3.1.2 R 与C 换算表

注：表中混凝土立方体抗压强度的变异系数是取用全国28个大中型水利水电工程合格 水平的混凝土立方体抗压强度的调查统计分析的结果。 3.1.3 混凝土强度标准值

（1）混凝土轴心抗压强度标准值

根据国内120组棱柱体抗压强度与边长200mm立方体抗压强度的对比试验，并考虑试件尺寸效应影响，两者平均值的关系为：

μfpri=0.8×0.95μfcu,15=0.76μfcu,15(3.1.3-1)

考虑到结构中混凝土强度与试件混凝土强度之间的差异，根据以往经验，并结合试验数据分析，同时参与国内外有关规范的规定，对试件强度进行修正，修正系数取为0.867，则结构中混凝土轴心抗压强度与150mm立方体抗压强度的关系为：

μfc=0.867×0.76μfcu,15=0.66μfcu,15(3.1.3-2)

根据混凝土强度标准值的取值原则，并假定δfC＝δfCu（δfC为混凝土轴心抗压强度的变异系数），则得结构中混凝土轴心抗压强度标准值为：

f ck=μfc(1－1.645δfc)=0.66μfcu,15(1－1.64δfc)=0.66f cu,k(3.1.3-3)

（2）混凝土轴心抗拉强度标准值

根据国内72组轴心抗拉试件强度与边长200mm立方体抗压强度的对比试验，并考虑尺寸效应影响，两者平均值的关系为：

μft,sp=0.58(0.95μfcu,15)2/3 =0.56μ2/3fcu,15(kgf/cm2) (3.1.3-4)

同样，考虑到结构中混凝土强度为试件混凝土强度的差异，取修正系数为0.867，同时将计量单位由kgf/cm2改为N／mm2，则结构中混凝土轴心抗拉强度为150mm立方体抗压强度的关系为：

μft=0.867×0.56μ2/3fcu,15×0.11/3=0.225μ2/3fcu,15(N/mm2) (3.1.3-5)

在假定轴心抗拉强度的变异系数δft=δfcu条件下，则结构中混凝土轴心抗拉强度标准值为：

f tk=μft(1－1.645δft)=0.225μ2/3fcu,15(1－1.645δft)

=0.225f2/3cu,k(1－1.645δ1/3fcu) (N/mm2) (3.1.3-6)

考虑到较高强度等级的混凝土的脆性破坏特征显着和实践经验不足，对C45～C60级混凝土，按上式计算后再分别乘以0.975～0.9的折减系数。对轴心抗压强度也同样考虑了该项折减系数。

需要说明的是，由于水工混凝土的强度变异系数与国标《混凝土结构设计规范（GBJ10—89）》（简称GBJ10—89规范）有所不同，同时本规范将考虑结构中混凝土强度与试件混凝土强度差异的修正系数取为0.867，较GBJ10—89规范所取修正系数0.88低1.5％，因而本规范混凝土强度标准值的计算值与GBJ10—89规范中的相应值有所不同，但两者十分接近，为了便于实际应用和规范间的协调，本规范混凝土强度标准值在取整时决定取与GBJ10—89规范相同的指标。

（3）取消弯曲抗压强度指标

原规范在受弯构件和偏心受压构件的正截面强度计算中，受压区混凝土极限强度取为混凝土弯曲抗压强

度R W（现GBJ10—89规范采用新符号为f cm）。R W并不是混凝土真正的力学指标，而仅仅是在计算受弯构

件或偏心受压构件承载力时，对于非均匀受压混凝土应力图形换算为矩形应力图形时，人为地引入的一个指标。原规范的R W取值原则是沿用前苏联30年代的资料，明显偏高，同时引入这一指标后，给偏心受压构件计算带来很多麻烦，小偏心受压和轴心受压构件的正截面承载力计算公式也不相衔接。事实上，弯曲抗压强度f cm与轴心抗压强值f c的比值并非定值，而是随着构件相对受压区高度的变化而变化的，当相对受压区高度较小时，f cm／f c就比较大，反之较小。原规范在相对受压区高度接近界限时，承载力计算值偏大，偏于不完全。国际上所有国家的混凝土结构设计规范都没有采用弯曲抗压强度f cm而是直接采用混凝土轴心抗压强