第三讲 钢筋与混凝土的物理力学性能

3. 轴心抗拉强度ft
混凝土的抗拉强度可采用尺寸为 100×100×500mm的柱体试件进行直接轴心受拉 试验，但其准确性较差。故国内为多采用圆柱体或 立方体的劈裂试验来间接测定。
混凝土的抗拉强度较小，一般只有轴心抗压强 度的5%~10%。 混凝土轴心抗拉强度标准值按下式计算：
பைடு நூலகம்
ft,k
0.88
0.395
六、混凝土强度等级的选用
在建筑工程中，钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低 于C20；当采用400MPa及以上钢筋时，洪凝土强度等级不应 低于C25。
预应力混凝土结构的混凝土强度等级不低于C40，且承受 重复荷载的钢筋混凝土构件，其混凝土的强度等级不应低于 C30。
小结： 1. 钢筋的种类、钢筋的强度和等级、钢筋的选择； 2. 混凝土强度 、混凝土的变形及混凝土的选择。
在预应力混凝土构件中引起预应力损失等。
影响因素：混凝土的徐变除与构件截面的应力大小和 时间长短有关外，还与混凝土所处环境条件和混凝土的组 成有关。养护条件越好，周围环境的湿度越大，构件加载 前混凝土的强度愈高，水泥用量愈少，混凝土越密实，集 料含量越大，集料刚度越大，则徐变越小。
对结构构件的不利影响：当构件受到约束时，混凝土的 收缩就会使构件中产生收缩应力，收缩应力过大，就会使构 件产生裂缝，以致影响结构的正常使用；在预应力混凝土构 件中混凝土收缩将引起钢筋预应力值损失，等等。
凝土的立方抗压强度标准值，用符号fcu,k表示。
（2）混凝土的强度等级
根据立方体抗压强度标准值fcu,k的大小，混凝土强 度等级分C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、 C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80共14级。其 中，C60~ C80属高强混凝土。
2.混凝土的轴心抗压强度fc
二、钢筋的强度和类型
主要是由单项向拉伸测得的应力-应变曲线图。
s
fu
b
fy a c
o
1）有明显屈服点的钢筋（软钢）
e f
a为比例极限
oa为弹性阶段
d
b为屈服上限
c为屈服下限，即屈服强度 fy
cd为屈服阶段 de为强化阶段
e e为极限抗拉强度 fu
ef为颈缩阶段
把ƒy取为计算构件的强度标准，以ƒu作为材料的强度储备。
2）中、高强钢丝和钢绞线
中、高强钢丝的直径为4-10mm，常用的有消除应力光面钢 丝和螺旋肋钢丝。
钢绞线是由冷拉光面钢丝按2股、3股或7股捻制成绳状而成。
3）预应力螺纹钢筋
是一种大直径、高强度的钢筋，直径为18-50mm。
4）冷加工钢筋
在常温下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。
f 0.55
cu,k
(1
1.645
)0.45
2
五、混凝土的变形
混凝土的变形有两类：一类是受力变形；另一类是 体积变形，包括收缩、膨胀和温度变形。
1.混凝土在长期荷载作用下的变形——徐变 定义：混凝土在长期不变荷载作用下，应变随时间
继续增长的现象，叫做混凝土的徐变。 对结构构件的不利影响：增大混凝土构件的变形；
2）梁、柱纵向受力普通钢筋应采用HRB400、HRB500、 HRBF400、HRBF500级钢筋。
3）箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HRB500、HRBF500级钢筋， 也可采用HRB335、HRBF335级钢筋。
4）预应力筋宜采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺旋钢筋。
四、混凝土的强度
150
钢筋与混凝土的物理力学性能
一、钢筋的种类
根据钢材的化 学成分分类
碳素钢 普通低合金钢
碳素钢含有铁、碳两种基本元素外，还还有少量的硅、锰、硫、磷 等元素。
普通低合金钢是在碳素钢的基础上，有目的地加入少量的合金元素， 如硅、锰、钛、钒、铬等，有效提高钢材的强度并改善钢材的其他性质。
钢筋按制作方法 不同分类
1.混凝土的立方抗压强度fcu 及强度等级。
（1）混凝土的立方抗压强度
150
150
确定方法：用边长为150mm的标准立方体试件，在标准养
护条件下（温度20±3℃，相对湿度不小于90%）养护28天后，
按照标准试验方法（试件的承压面不涂润滑剂，加荷速度约每
秒0.15～0.3N/mm2）测得的具有95%保证率的抗压强度，作为混
我国采用150×150×300mm棱柱体试件测 得的强度作为混凝土的轴心抗压强度。
混凝土的轴心抗压强度标准值按下式计算：
fc,k 0.881 2 fcu,k
150 150
式中 1 —棱柱强度与立方强度之比，对C50及以下取 1=0.76，
对C80取 1 =0.82，中间按线形规律变化；
2 —考虑C40以上混凝土脆性的折减系数，对C40取 2 =1.0， 对C80取 2 =0.87，中间按线形规律变化。
热轧钢筋 中、高强钢丝和钢绞线 预应力螺纹钢筋 冷加工钢筋
热轧钢筋形式
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的软钢。 共分为8个牌号，分为4个强度等级：300MPa、335MPa、400MPa和
500MPa。
生产工艺： hot rolled 表面形状：plain 钢筋：bar
HPB235 屈服强度
2）无明显屈服点的钢材（硬钢） 没有明显的屈服点和屈服台阶钢材的应力-应变曲线见下图
对于没有明显屈服 点的钢材，以残余变形为 0.2%时的应力作为名义 屈服点，其值约等于极限 强度85%。
无明显屈服点钢筋的应力—应变曲线
三、钢筋的选择
1）纵向受力普通钢筋宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、 HRBF500级钢筋也可采用HPB300、HRB335、RRB400级钢筋。