钢筋混凝土结构
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不涂润滑剂且高度比立方体试件高，因而受压时试件中部横向变形不 受端部摩擦力的约束，代表了混凝土处于单向全截面均匀受压的应力 状态。试验量测到fck值比fcu,k值小，并且棱柱体试件高宽比(即h/b)越 大，它的强度越小。我国采用150mm×150 mm×300mm棱柱体作为 轴心抗压强度的标准试件。
例如 C60表示混凝土的立方体抗压强度标准值fcu,k=60 N／(1m-m42)
边长为100mm——0.95 边长为200mm——1.05
②轴心抗压强度fck
棱柱体试件比立方体试件能更好地反映混凝土的实际抗压能力。
棱柱体抗压强度，用fck表示。 棱柱体试件是在与立方体试件相同的条件下制作的，试件承压面
中、高强钢丝直径为4～10 mm，捻制成钢绞线后也不超过15.2 mm。 钢丝外形有光面、刻痕、月牙肋及螺旋肋几种，而钢绞线则为绳 状，由2股、3股或7股钢丝捻制而成，均可盘成卷状。
中强：800~1370MPa 高强：1470~1860MPa
100 3.5% ~ 4%
➢ 做预应力筋用。
图中δ0.2为对应于残余应变为0.2％的 应力，称之为无明显屈服点钢筋的 条件屈服点。（即85%的极限抗拉 强度）
3
2.1 钢筋混凝土材料的力学性能
一、 钢筋的种类及其力学性能 二、 混凝土的力学性能 三、 钢筋与混凝土的粘结和锚固
一、钢筋的种类及其力学性能
1、 建筑用钢筋的种类
❖钢筋的力学性能主要决定于其化学成份
❖碳素钢：主要成份是铁元素，少量的碳、锰、硅、硫、
磷等元素。 ①低碳钢（含碳量不大于0.25%） ②中碳钢（含碳量大于0.25%，小于0.6%） ③高碳钢（含碳量大于0.6%）
力和较好的受力性能以外。与其他结构相比还具有下列优 点：
①就地取材 ②节约钢材 ③耐久、耐火 ④可模性好 ⑤现浇式或装配整体式钢筋混凝土结构的整体性好， 刚度大。
2
钢筋混凝土结构的缺点： ①自重大。钢筋混凝土的重度约为25kN/m3 ②抗裂性差 普通钢筋混凝土结构经常带裂缝工作 ③施工的周期较长 ④补强维修较难。
（1） 冷拉钢筋
可以提高钢筋的抗拉强度，冷 拉经时效的冷拉钢筋具有一 定的塑性
钢筋冷拔示意图
钢筋冷拉前后的应力－应变曲线
（2） 冷拔钢筋
冷拔是将钢筋用强力拔过比其直径小的硬质合金拨丝模。 冷拔可以同时提高钢筋的抗拉强度和抗压强度。
2、 混凝土结构对钢筋性能的要求 1）强度高 2）塑性好 3）可焊性好 4) 耐火性好 5）与混凝土的粘结锚固性能好 寒冷地区，对钢筋的低温性能也有一定的要求。
普通低合金钢：除碳素钢已有的成份外，再加入少量的
合金元素。如硅、锰、钛、钒、铬等。
1、 建筑用钢筋的种类 （1）热轧钢筋：普通低碳钢、低合金钢
钢筋的外形 （a)光圆钢筋；(b)螺旋纹钢筋； (c)人字纹钢筋；(d)月牙纹钢筋
➢ 热轧钢筋的力学性能
①应力——应变曲线的一般特征
热轧钢筋具有明显的屈服点和屈服台阶。
2 钢筋混凝土结构
2.1 钢筋混凝土材料的力学性能 2.2 受弯构件正截面承载力 2.3 受弯构件斜截面承载力 2.4 受弯构件的其他构造要求 2.5 受压构件承载力计算 2.6 钢筋混凝土构造变形和裂缝的计算 2.7 预应力混凝土构件
钢筋混凝土结构的优缺点
钢筋混凝土结构的优点： 钢筋混凝土结构除了比素混凝土结构具有较高的承载
➢上述伸长率只反映断口附近残留变形大小，
不反映钢筋总伸长率情况。
B. 冷弯试验
α D
d
=90°,180 °,反复弯曲要求： 冷弯过程中无裂缝、鳞落或 断裂。
弯芯直径D越小，弯转角越大， 说明钢材的塑性越好。
➢ 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。
③强度及弹性模量
热轧钢筋的强度以屈服点应力为依据。（下屈服点） 为什么不采用极限抗拉强度为依据？这是因为钢筋应力超过屈服点 后将产生过大的应变，导致混凝土的裂缝将过宽。但是作为一种安全储 备，钢筋的极限抗拉强度仍有重要意义。即通常希望构件的某个(或某 些)截面已经破坏时，钢筋仍不致被拉断而造成整个结构倒塌。要求钢 筋的屈服应力不低于规定值。而且“屈服应力／极限抗拉强度”值(通 常称为“屈强比”)不宜过大。 钢筋强度用标准值和设计值表示。
二、混凝土
混凝土——水泥和粗细骨料加水搅拌经养护而形成的人 造石。
混凝土构造复杂、具有各向异性、抗拉强度低（易开 裂），是一种弹塑性材料。
1、混凝土的强度
混凝土的强度与水泥强度、水灰比、骨料品种、混凝 土配合比、硬化条件和龄期等有很大关系。此外，试件的 尺寸及形状、试验方法和加载时间的不同，所测得的强度 也不同。
（4）冷加工钢筋
冷加工钢筋是指在常温下采用某种工艺对热轧钢筋进行加工 得到的钢筋。常用的加工工艺有冷拉、冷拔、冷轧和冷轧扭四种。 其目的都是为了提高钢筋的强度，以节约钢材。但是，经冷加工 后的钢筋在强度提高的同时，延伸率显著降低，除冷拉钢筋仍具 有明显的屈服点外，其余冷加工钢筋均无明显屈服点和屈服台阶。
（1）混凝土的抗压强ห้องสมุดไป่ตู้ ①立方体抗压强度fcu,k－混凝土强度的基本代表值
边长为150mm、 20±3℃、相对湿度在 90％以上、养 护28d，用标准试验方法测得的具有95％保证率的抗压强度并用
符号fcu,k表示。
混凝土强度等级一般可划分为：C15，C20，C25，C30，C35， C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80，C代表 混凝土，数字即为混凝土立方体抗压强度的标准值，其单位为N ／mm2
规范取具有95％以上的保证率的屈服强度作为钢筋的强 度标准值fyk。
fy
fyk
s
（2）热处理钢筋： 由特定强度的热轧钢筋通过加热、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提高，而塑 性降低并不多。
其抗拉强度为1470MPa，伸长率δ10＝6％，无明显的屈 服点和屈服台阶。
（3）中、高强钢丝、钢绞线
② 塑性性能
A. 伸长率 伸长率是衡量钢筋塑性性能的一个指标，伸长率越大，塑性越好。伸长
率用 表示，我国以往用钢筋试样拉断后断口两侧的残留应变作伸长率，即
l l 100%
l
d
l
l1
l 100%
l
5 : l 5d
l1
: 10 l 10d
: 100
l 100mm
➢同一根钢筋 5 10
例如 C60表示混凝土的立方体抗压强度标准值fcu,k=60 N／(1m-m42)
边长为100mm——0.95 边长为200mm——1.05
②轴心抗压强度fck
棱柱体试件比立方体试件能更好地反映混凝土的实际抗压能力。
棱柱体抗压强度，用fck表示。 棱柱体试件是在与立方体试件相同的条件下制作的，试件承压面
中、高强钢丝直径为4～10 mm，捻制成钢绞线后也不超过15.2 mm。 钢丝外形有光面、刻痕、月牙肋及螺旋肋几种，而钢绞线则为绳 状，由2股、3股或7股钢丝捻制而成，均可盘成卷状。
中强：800~1370MPa 高强：1470~1860MPa
100 3.5% ~ 4%
➢ 做预应力筋用。
图中δ0.2为对应于残余应变为0.2％的 应力，称之为无明显屈服点钢筋的 条件屈服点。（即85%的极限抗拉 强度）
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2.1 钢筋混凝土材料的力学性能
一、 钢筋的种类及其力学性能 二、 混凝土的力学性能 三、 钢筋与混凝土的粘结和锚固
一、钢筋的种类及其力学性能
1、 建筑用钢筋的种类
❖钢筋的力学性能主要决定于其化学成份
❖碳素钢：主要成份是铁元素，少量的碳、锰、硅、硫、
磷等元素。 ①低碳钢（含碳量不大于0.25%） ②中碳钢（含碳量大于0.25%，小于0.6%） ③高碳钢（含碳量大于0.6%）
力和较好的受力性能以外。与其他结构相比还具有下列优 点：
①就地取材 ②节约钢材 ③耐久、耐火 ④可模性好 ⑤现浇式或装配整体式钢筋混凝土结构的整体性好， 刚度大。
2
钢筋混凝土结构的缺点： ①自重大。钢筋混凝土的重度约为25kN/m3 ②抗裂性差 普通钢筋混凝土结构经常带裂缝工作 ③施工的周期较长 ④补强维修较难。
（1） 冷拉钢筋
可以提高钢筋的抗拉强度，冷 拉经时效的冷拉钢筋具有一 定的塑性
钢筋冷拔示意图
钢筋冷拉前后的应力－应变曲线
（2） 冷拔钢筋
冷拔是将钢筋用强力拔过比其直径小的硬质合金拨丝模。 冷拔可以同时提高钢筋的抗拉强度和抗压强度。
2、 混凝土结构对钢筋性能的要求 1）强度高 2）塑性好 3）可焊性好 4) 耐火性好 5）与混凝土的粘结锚固性能好 寒冷地区，对钢筋的低温性能也有一定的要求。
普通低合金钢：除碳素钢已有的成份外，再加入少量的
合金元素。如硅、锰、钛、钒、铬等。
1、 建筑用钢筋的种类 （1）热轧钢筋：普通低碳钢、低合金钢
钢筋的外形 （a)光圆钢筋；(b)螺旋纹钢筋； (c)人字纹钢筋；(d)月牙纹钢筋
➢ 热轧钢筋的力学性能
①应力——应变曲线的一般特征
热轧钢筋具有明显的屈服点和屈服台阶。
2 钢筋混凝土结构
2.1 钢筋混凝土材料的力学性能 2.2 受弯构件正截面承载力 2.3 受弯构件斜截面承载力 2.4 受弯构件的其他构造要求 2.5 受压构件承载力计算 2.6 钢筋混凝土构造变形和裂缝的计算 2.7 预应力混凝土构件
钢筋混凝土结构的优缺点
钢筋混凝土结构的优点： 钢筋混凝土结构除了比素混凝土结构具有较高的承载
➢上述伸长率只反映断口附近残留变形大小，
不反映钢筋总伸长率情况。
B. 冷弯试验
α D
d
=90°,180 °,反复弯曲要求： 冷弯过程中无裂缝、鳞落或 断裂。
弯芯直径D越小，弯转角越大， 说明钢材的塑性越好。
➢ 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。
③强度及弹性模量
热轧钢筋的强度以屈服点应力为依据。（下屈服点） 为什么不采用极限抗拉强度为依据？这是因为钢筋应力超过屈服点 后将产生过大的应变，导致混凝土的裂缝将过宽。但是作为一种安全储 备，钢筋的极限抗拉强度仍有重要意义。即通常希望构件的某个(或某 些)截面已经破坏时，钢筋仍不致被拉断而造成整个结构倒塌。要求钢 筋的屈服应力不低于规定值。而且“屈服应力／极限抗拉强度”值(通 常称为“屈强比”)不宜过大。 钢筋强度用标准值和设计值表示。
二、混凝土
混凝土——水泥和粗细骨料加水搅拌经养护而形成的人 造石。
混凝土构造复杂、具有各向异性、抗拉强度低（易开 裂），是一种弹塑性材料。
1、混凝土的强度
混凝土的强度与水泥强度、水灰比、骨料品种、混凝 土配合比、硬化条件和龄期等有很大关系。此外，试件的 尺寸及形状、试验方法和加载时间的不同，所测得的强度 也不同。
（4）冷加工钢筋
冷加工钢筋是指在常温下采用某种工艺对热轧钢筋进行加工 得到的钢筋。常用的加工工艺有冷拉、冷拔、冷轧和冷轧扭四种。 其目的都是为了提高钢筋的强度，以节约钢材。但是，经冷加工 后的钢筋在强度提高的同时，延伸率显著降低，除冷拉钢筋仍具 有明显的屈服点外，其余冷加工钢筋均无明显屈服点和屈服台阶。
（1）混凝土的抗压强ห้องสมุดไป่ตู้ ①立方体抗压强度fcu,k－混凝土强度的基本代表值
边长为150mm、 20±3℃、相对湿度在 90％以上、养 护28d，用标准试验方法测得的具有95％保证率的抗压强度并用
符号fcu,k表示。
混凝土强度等级一般可划分为：C15，C20，C25，C30，C35， C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80，C代表 混凝土，数字即为混凝土立方体抗压强度的标准值，其单位为N ／mm2
规范取具有95％以上的保证率的屈服强度作为钢筋的强 度标准值fyk。
fy
fyk
s
（2）热处理钢筋： 由特定强度的热轧钢筋通过加热、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提高，而塑 性降低并不多。
其抗拉强度为1470MPa，伸长率δ10＝6％，无明显的屈 服点和屈服台阶。
（3）中、高强钢丝、钢绞线
② 塑性性能
A. 伸长率 伸长率是衡量钢筋塑性性能的一个指标，伸长率越大，塑性越好。伸长
率用 表示，我国以往用钢筋试样拉断后断口两侧的残留应变作伸长率，即
l l 100%
l
d
l
l1
l 100%
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5 : l 5d
l1
: 10 l 10d
: 100
l 100mm
➢同一根钢筋 5 10