第三章 混凝土结构材料的性能
第3章 结构材料的力学性能及指标.
la
fy d ft
23
【小结】
1. 建筑用钢筋的种类、力学性能 2. 混凝土的力学性能 3. 混凝土的变形 4. 钢筋与混凝土的粘结锚固
24
The End
25
F
F=13.4KN 截面开裂并破坏
b. 钢筋混凝土梁：受拉区配220钢筋
F
300
200
f
t
200
300
220
Fcr=15 KN 截面开裂; Fu=87KN 截面破坏。
梁的承载力大大提高，梁的受力性能改善。
12
2.1.2 钢筋
一、钢筋的种类及选用
HPB235
热轧钢筋
HRB335 HRB400
其冷弯指标是指在常温下被检验材料对于某一相对的半径 （相对板材厚度与钢筋直径）的弯曲角度。
17
3. 钢材的加工性能
常见的建筑工程钢材加工有冷加工、热加工两类：
冷加工：板材、线材的冷弯；线材的冷拉、冷拔；
热加工：焊接。
冷拉
σ
A B
0
冷拉后的钢筋没有明显的屈服阶段，如
B图。
冷拉卸载后经过一段时间的停滞，再对
e
a—弹性极限fb
c—屈服强度fy
d—极限强度fu
sd
o
e
s0.2 c
0
0.2%
某些无明显屈服点的材料，以残余变形0.2%对应应力
作为名义屈服强度。
4
e
b. 弹性与塑性
材料在外力作用下产生变形，当外力除去后能完全恢复到原
始形状的性质，称为弹性。
s
f
弹性模量： Es s e
u
fbf a’
第三章 结构材料的力学性能及指标
结构材料的力学性能资料
三、钢筋与混凝土相互作用
（一）. 粘结力
胶合力
钢
筋
摩擦力
机械咬合力
主要作用
带肋钢筋的机械咬合力 > 光圆钢筋的机械咬合力 注意：钢筋表面的轻微锈蚀也增加它与混凝土的粘结力
（2）粘结应力分析 (以拉拔试验为例)
由试验可知： （1）最大粘结应力在离开端 部的某一位置出现，且随拔 出力的大小而变化，粘结应 力沿钢筋长度是曲线分布； d P （2）钢筋的埋入长度越长， 拔出力越大，但埋入长度过 大时，则其尾部的粘结应力 很小，基本不起作用； （3）粘结强度随混凝土强度 等级的提高而增大； （4）带肋钢筋的粘结强度高 于光圆钢筋，而在光圆钢筋 末端做弯钩大大提高拔出力
P
土的应变随时间继续增
长的现象被称为徐变。
二、混 凝 土
2. 混凝土的变形
长期荷载作用下混凝土的变形性能----影响徐变的因素
•应力： c<0.5fc，徐变变形与应力成正比----线性徐变 0.5fc<c<0.8fc，非线性徐变 c>0.8fc，造成混凝土破坏，不稳定 •加荷时混凝土的龄期，越早，徐变越大 •水泥用量越多，水灰比越大，徐变越大 •骨料越硬，徐变越小
解：1、直径为28mm>25mm,锚固长度需乘以修正系数取1.1；
2、 钢筋在锚固区的混凝土保护层厚度大于钢筋直径的3倍且配 有箍筋，锚固长度需乘以修正系数取0.8；
3、实配钢筋较多，需乘以1/1.05
故：
la lab 1.1 0.8
fy ft
d
1 360 0.14 32 663m m 1.05 2.04
纵向受力钢筋为HRB400级，直径为28mm，求纵 向受拉钢筋的锚固长度。
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。
第三章 结构材料的力学性能及指标
第一节 结构材料基本要求
塑性：材料在外力作用下产生变形，当外力去除后，
有一部分变形不能恢复，这种性质称为材料的塑性。 弹性变形与塑性变形的区别：前者为可逆变形，后 者为不可逆变形。 材料塑性性能是决定结构或构件是否安全可靠的重要 参数之一，可以通过测量材料伸长取断面收缩率或冷弯 性能来确定材料的塑性性能。
第一节 结构材料基本要求
一、结构材料力学性能的基本要求
工程结构对材料力学性能的要求是通过力学性能指标 来实现的，而力学性能指标又是通过实验方法测定的。 结构材料主要力学性能指标有：强度、弹性、塑性、 冲击韧性与冷脆性、徐变和松弛等。
第一节 结构材料基本要求
(一)强度
强度是材料抵抗破坏能力的指标。
二、其他要求
结构材料不仅要满足强度、弹性、塑性等力学性能方
面的要求，还有满足其他的一些基本要求：
1．协同工作性能
材料的协同工作性能是指两种或两种以上的材料或杆 件可以融合成一体，共同参与受力和变形，而不会轻易 分开的性能。 如钢材的可焊性、钢筋和混凝土之间的共同工作性能
以及砌块与砂浆之间的粘结性能等。
能完全恢复到原始形状的性质称为弹性。这种外力消失 后瞬间恢复的变形称为弹性变形。
弹性模量：是反映材料受力时抵抗弹性变形的能力，
即材料的刚度，它是钢材在静荷载作用下计算结构变形 的一个重要指标。 在弹性范围内，弹性模量为常数，其值等于应力与应 变的比值，即：Es=σ/ε 弹性模量越大，材料的刚度越大，即越不容易变形。
第一节 结构材料基本要求
(三)冲击韧性
冲击韧性是指钢材抗冲击而不破坏的能力。
冲击韧性与材料的塑性有关，但是又不等同于塑性，
它是强度和塑性的综合指标。
材料的冲击韧性与其内在质量、宏观缺陷和微观组成
整理版混凝土预制构件结构性能检测
第三章混凝土预制构件结构性能检测1 总则1.0.1 混凝土预制构件结构性能检测依据标准为《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204—2002）》（DBJ14-026-2004）、混凝土结构设计规范（GB50010-2002）、混凝土结构试验方法标准（GB50152-92）1.0.2 为确保混凝土预制构件结构性能检测的质量，正确评价混凝土预制构件的结构性能，统一混凝土预制构件结构性能的检测方法，特制定本规程。
1.0.3 本规程适用于工业与民用建筑和一般构筑物的混凝土预制构件的结构性能检测。
1.0.4 在执行本规程时，还应符合现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）以及其它有关标准、规范的规定。
2 术语、符号2.1 术语2.1.1 混凝土结构以混凝土为主制成的结构包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构等。
2.1.2 预应力混凝土结构由配置受力的预应力钢筋通过张拉或其他方法建立预加应力的混凝土制成的结构 2.1.3 荷载效应由荷载引起的结构或结构构件的反应例如内力变形和裂缝等 2.1.4 荷载效应组合按极限状态设计时为保证结构的可靠性而对同时出现的各种荷载效应设计值规定的组合 2.1.5 基本组合承载能力极限状态计算时永久荷载和可变荷载的组合 2.1.6 标准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 2.1.7 准永久组合正常使用极限状态验算时对可变荷载采用准永久值为荷载代表值的组合2.2 符号0γ —— 结构重要性系数；0u γ —— 构件的承载力检验系数实测值；[]u γ ——构件的承载力检验系数允许值；η —— 构件的承载力检验修正系数，根据现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010-2002按实配钢筋的承载力计算确定；0s a —— 在正常使用短期荷载检验值下，构件跨中短期挠度实测值；[]s a ——短期挠度允许值；[]fa ——受弯构件的挠度限值，按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010-2002确定；k M —— 按荷载标准组合计算的弯矩值； q M —— 按荷载准永久组合计算的弯矩值；θ ——考虑荷载长期作用对挠度增大的影响系数，按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010-2002确定；c s a ——在正常使用短期荷载检验值下，按实配钢筋确定的构件短期挠度计算值（mm ），按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010-2002确定； 0cr γ ——构件的抗裂检验系数实测值，即试件的开裂荷载实测值与荷载标准值（均包括自重）的比值；[]cr γ ——构件的抗裂检验系数允许值；pc σ —— 由预加力产生的构件抗拉边缘混凝土法向应力值，按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010-2002确定；γ—— 混凝土构件截面抵抗矩塑性影响系数，按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010计算确定；tk f —— 混凝土抗拉强度标准值；ck σ —— 由荷载标准值产生的构件抗拉边缘混凝土法向应力值，按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010计算确定；0max ,s w —— 在正常使用短期荷载检验值下，受拉主筋处的最大裂缝宽度实测值[]max w ——构件检验的最大裂缝宽度允许值，按下表（3.2.6-1）取用0t a —— 全部试验荷载作用下构件跨中的挠度实测值qa —— 外加试验荷载作用下构件跨中的挠度实测值 oga —— 构件自重和加荷设备产生的跨中挠度实测值 0b a ——从外加试验荷载开始至构件出现裂缝的前一级荷载为止的外加荷载产生的跨中挠度实测值0m v —— 外加试验荷载作用下构件跨中的位移实测值0201,v v —— 外加试验荷载作用下构件左右端支座沉陷位移的实测值g M —— 构件自重和加荷设备重产生的跨中弯矩值b M ——从外加试验荷载开始至构件出现裂缝的前一级荷载为止的外加荷载产生的跨中弯矩值；3 仪器设备3.1 量测仪表3.1.1 混凝土预制构件结构性能检测用的量测仪表，应符合精度要求，并应定期进行校准。
混凝土及砌体结构复习要点
学习必备 欢迎下载混凝土及砌体结构复习要点 第一章 绪论1.配筋的主要作用：提高结构和构件的承载能力及变形能力2.配筋的基本要求：①钢筋与混凝土两者变形一致；②钢筋的位置和数量等也必须正确。
3.砌体结构的主要特点：①主要用于受压的结构和构件；②砌体结构的尺寸应与块体尺寸相匹配；③砌体结构除了满足承载力要求外，还要满足耐久性的要求；④受力性能的离散性比较大；⑤整体性比较差，对抗震不利。
第二章 混凝土及砌体结构设计方法概述 一、结构上的作用1.作用的定义：施加在结构上的集中力或分布力，或引起结构外加变形或约束变形的原因。
作用包括：直接作用（直接作用在结构上的力）和间接作用（使结构产生外加变形或约束变形，但不是直接以力的形式出现的）2.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。
永久作用：在设计基准期内量值不随时间变化的作用，或其变化与平均值相比可以忽略不计的作用。
可变作用：在设计基准期内量值随时间变化的作用，或其变化与平均值相比不可以忽略不计的作用。
偶然作用：在设计基准期内不一定出现，而一旦出现其量值很大且持续时间较短的作用。
二、两类极限状态1.建筑结构的功能（*）（安全性、适用性、耐久性） （1）能承受正常施工和正常使用时可能出现的各种作用； （2）在正常使用时有良好的工作性能； （3）在正常维护下具有足够的耐久性；（4）在偶然事件，例如罕遇地震等发生时及发生后，仍能保持必需的整体稳定性，即结构只产生局部损坏而不发生连续倒塌。
结构的可靠性：结构在设计使用年限内，在规定的条件下，完成预定功能的能力。
结构的设计使用年限：指设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按预定目的使用的年限。
普通房屋和构筑物的设计使用年限为50年。
建筑结构的安全等级分为三级。
2.两类极限状态（结构的可靠性用结构的极限状态来判断） （1）极限状态：整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足某一功能要求。
《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。
材料力学性能与指标
轧 HRB335(20MnSi)
335
钢 筋
HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi) RRB400(20MnSi)
400
HPB235级： fyk = 235 N/mm2 HRB335级： fyk = 335 N/mm2 HRB400级、RRB400级： fyk = 400 N/mm2
（1）有明显屈服点的钢筋
（2）无明显屈服点的钢筋
s
塑性变形对工程结构有何意义？ 低强塑性材料好？还是高强弹性材料 好？
e
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1.1.3有明显屈服点钢筋的应力－应变关系
s
fu
e
fy
b a
cd
cd段为屈服台阶 df段为强化段
s =Ese
f a为弹性极限 elastic limit
b为屈服上限upper yield strength
(2) 极限强度：fu 强屈比：反映钢筋的强度储备，fu/fy不小于1.25
？？ s fu fy
问题：
强屈比越大
越好吗？
e
1.1.3.2 双线性的理想弹塑性关系
Bilinear elasto-plastic relation
s
f
y
Es
1
e y
s Ese s fy
e
e ey e ey
¸¸¸¸¸¸¸(N/mm2) Ö àÀ
C50以上为高强混凝土
条件屈服强度 设计中取残余应变为0.2%所对应 的应力，作为钢筋的强度设计指 标，称为“条件 屈服强度”。
一般取σ0.2 = 0.85σb
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1.1.5 钢筋的冷拉加工
（一）冷拉
把有明显屈服点的钢筋应力拉 到超过其原来的屈服点，然后 放松，使钢筋应力重新恢复到 零，钢筋发生了残余变形
混凝土结构设计原理第三章作业及参考资料
第三章 受弯构件正截面承载力计算习题及作业一、思考题1、 试述少筋梁、适筋梁和超筋梁的破坏特征，在设计中如何控制梁的破坏形态。
2、 什么是有效截面高度、相对受压区高度、界限相对受压区高度、最小配筋率和最大配筋率？3、 梁的截面高度、截面宽度与哪些因素有关,设计中通常如何选取？4、 梁中共有几种钢筋，其作用分别是什么？5、 受弯构件计算中采用了几个基本假定,这些基本假定是什么?如何理解?6、 单筋矩形截面梁的计算方法是什么？对矩形截面受弯构件而言，为提高其受弯承载力，可采取的措施有多少种？其中最有效的是哪种？7、 何时采用双筋截面梁？双筋截面梁的计算方法是什么？双筋截面梁有少筋或超筋问题吗?如何在设计中进行控制？8、 T 形截面形成的原因？如何计算T 形截面最小配筋率，为什么? 9、 T 形截面的计算方法是什么？工程中何时采用T 形截面进行计算?10、翼缘在受拉区的T 形截面对承载力有无影响?工程中还有无应用价值？若有价值何时采用？二、作业题1、某办公楼一钢筋混凝土简支梁，梁的计算跨度m l 2.50 ，承受均布线荷载，其中可变荷载标准值为8m kN /,永久荷载标准值为9.5m kN /(不包括梁的自重），拟采用C30混凝土和HRB335级钢筋，结构安全等级为二级，环境类别为一类.钢筋混凝土容重为25m kN /3。
试设计该构件所需的纵向钢筋面积，并选配钢筋.2、某办公楼一矩形截面简支梁,截面尺寸为200X450mm 2，计算跨度4。
5m ，承受均布荷载设计值为79kN/m （含自重).结构安全等级为二级，环境类别为一类。
混凝土强度等级C30，钢筋采用HRB500级。
A 、试设计该梁？B 、若该梁已经配有HRB500级受压钢筋320，受拉钢筋需要多少？3、已知梁截面尺寸为b ×h ＝250×500mm,混凝土强度等级C30，纵向钢筋级别为HRB335，受压区配有216钢筋，受拉区配有625钢筋，试求该梁能够承受的极限弯矩是多少？4、一T 形截面梁,截面尺寸如图，混凝土强度等级C30，钢筋级别为HRB400,结构安全等级为二级,环境类别为一类.试按以下三种弯矩设计值M ，分别设计纵向受拉钢筋面积。
第三章 混凝土结构的耐久性设计
二,混凝土结构耐久性设计原则
混凝土桥梁结构的耐久性取决于混凝土材料的自身特性和结 构的使用环境,与结构设计,施工及养护管理密切相关.综 合国内外研究成果和工程经验,一般是从以下三个方面解决 混凝土桥梁结构的耐久性: (1)采用高耐久性混凝土,增强混凝土的密实度,提高混 凝土自身抗破损能力; (2)加强桥面排水和防水层设计,改善桥梁的环境作用条 件; (3)改进桥梁结构设计,其中包括加大混凝土保护层厚度 ;加强构造钢筋,防止控制裂缝发展;采用具有防腐保护的 钢筋(例如:体外预应力筋,无粘结预应力筋,环氧涂层钢 筋等).
一,混凝土结构的耐久性
混凝土结构的耐久性是指结构对气候作用,化学侵蚀,物 理作用或任何其他破坏过程的抵抗能力.由于混凝土的缺 陷(例如裂隙,孔道,汽泡,孔穴等),环境中的水及侵 蚀性介质就可能渗入混凝土内部,产生碳化,冻融,锈蚀 作用而影响结构的受力性能.并且结构在使用年限内还会 受到各种机械物理损伤(腐损,撞击等)及冲刷,溶蚀, 生物侵蚀的作用.混凝土结构的耐久性问题表现为:混凝 土损伤(裂缝,破碎,酥裂,磨损,溶蚀等);钢筋的锈 蚀,脆化,疲劳,应力腐蚀;以及钢筋与混凝土之间粘结 锚固作用的削弱等三个方面.从短期效果而言,这些问题 影响结构的外观和使用功能;从长远看,则会降低结构安 全度,成为发生事故的隐患,影响结构的使用寿命.
影响混凝土结构耐久性的因素十分复杂,主要取决于以下四 个方面: (1)混凝土材料的自身特性; (2)混凝土结构的设计与施工质量; (3)混凝土结构所处的环境条件; (4)混凝土结构的使用条件和防护措施. 混凝土材料的自身特性和结构的设计与施工质量是决定其耐 久性的内因.混凝土的材料组成,如水灰比,水泥品种和 数量,骨料的种类与级配都直接影响混凝土结构的耐久性. 混凝土的缺陷(例如裂缝,气泡,空穴等)都会造成水分 和侵蚀性物质渗入混凝土内部,与混凝土发生物理化学作 用,影响混凝土结构的耐久性.
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ⅱ. 柱的附加偏心距增大
ⅲ. 预应力损失 ⅳ. 截面应力重分布
3.1.2 混凝土的变形 3.非荷载引起的变形 ◆在结硬过程中的变形 ●混凝土膨胀与收缩 水中膨胀 4 空气中收缩，收缩远大 于膨胀 , 缩 3 10
三峡大坝按38.3m分段施工
3.1.2 混凝土的变形 3.Βιβλιοθήκη 荷载引起的变形 ◆在结硬过程中的变形
fcu（N/mm2）
混凝土轴心抗压强度与立方抗压强度关系
3.1.1 混凝土的强度 5.混凝土轴心抗拉强度 f t , f tk , t
l=d
立方体
2P 压 f ts 2 d
拉
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 。
3.1.1 混凝土的强度 5.混凝土轴心抗拉强度
混凝土 的变形
徐 变
长 期 变 形
短 期 变 形
3.1.2 混凝土的变形 1.荷载产生的短期变形 ◆轴心受压
N / mm 2
25
20 15 B 普通试验机 C（应力峰值） f c
0 0.0015~ 0.0025 0 0.002
10 5
A 1
2 3
0
4 5 6
7
8 9 10 11 12 13 14
◆精轧螺纹钢筋 新规增加
18 ～ 32
T
3.2.2 钢筋的力学性能 1.强度
fu
●
屈强比
fy fu
普通钢筋应力-应变曲线
3.2.2 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
3.2.2 钢筋的力学性能 2.伸长率（极限应变）
l1 l 0 gt 100% l0
3.3.2.1 混凝土的强度标准值 f ck 0.88c1c 2 f cu,k ◆轴心抗压强度标准值
fc（N/mm2）
C50及以下混凝土 1 0.76 C 80 混凝土 1 0.82 C 50 ～C 80 中间 1 按线性插值 C 40及以下混凝土 2 1.0
统 计 c 0 .76 cu C 50 ～C 80 中间 2 按线性插值 规 范 c 0 .67 cu
2
例题3-1
附表3
规 范 t 0.23 cu3
2
ft与fcu的关系
fcu（N/mm2）
3.3.2.2 混凝土的强度设计值 f ck f tk fc ，f t , c 1 .4 c c
例题3-2 附表4 材料分项系数
各强度值比较
立 方 抗 压f cu,k 轴 心 抗 压f ck 轴 心 抗 拉f tk 立 方 抗 压f cu 轴 心 抗 压f c 轴 心 抗 拉f t
混凝土在拉剪或压剪复合受力状态下的强度
3.1.1 混凝土的强度 6.混凝土复合受力强度 ◆三向应力状态
箍筋
据试验 f f cc c
经验公式 f cc f c 4 .5～ 7.0 2 三向受压，强度提高，延性增大
3.1.2 混凝土的变形
非荷载引起的变形 温 度 变 形 收 缩 变 形 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 计算 施工措施 荷载引起的变形
10 3
应力-应变曲线
3.1.2 混凝土的变形 1.荷载产生的短期变形 ◆轴心受压
N / mm 2
25 B 20 15 10 A 5 1 2 3 C（应力峰值） D E
fc
特殊试验机
残余应力
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 10 3
0
应力-应变曲线全曲线
◆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
3.3 材料强度取值
3.3.2 混凝土的强度标准值 f cu ,k cu 1 .645 cu cu 1 1 .645 cu
f cu,k 1.645 cu cu
立方抗压强度标准值保证率
混凝土受压破坏模式与端面条件有关
端面条件：端面与试验机压板有摩擦 端面与试验机压板无摩擦（涂抹润滑剂）
3.1.1 混凝土的强度
2.混凝土试件压力试验
破坏形式：当有摩擦时，试 件中部外围混凝土剥落，形 成两个相连的截锥体；没摩 擦时，纵向裂缝扩展、贯通 形成一个个短柱而破坏。
不同破坏形式的原因：当有摩擦 时，摩擦力约束了混凝土的横向 变形，起“箍”的作用，两端箍 效应大中部小，故中部剥落；没 摩擦时，试件横向变形自由，裂 缝自由扩展、贯通。
3.1.2 混凝土的变形 1.荷载产生的短期变形 ◆轴心受拉
σ（N/mm2）
天津大学用电液伺服试验机得出
3.1.2 混凝土的变形 1.荷载产生的短期变形 ◆弹性模量
原点切线模量 （弹性模量）
d Ec d
tg 0
0
用于低应力状态 割线模量
c Ec c
切线模量
d c Ec d c
立方抗压强度是确定混凝土强度等级的依据 f cu ,k C××
3.1.1 混凝土的强度 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 普通混凝土
C10 C15 C20 C30 C40 可作基础垫层； 高强混凝土 只能用于素混凝土结构；新规 钢筋混凝土结构的最低强度等级； 预应力砼结构要求的最低强度等级； 采用钢铰线、钢丝、热处理钢筋的预应力 混凝土结构要求的最低强度等级。
不涂润滑剂
涂润滑剂
混凝土立方体破坏形式
结论：当有摩擦时，由于 套箍作用，混凝土抗压强 度大于无摩擦横向自由膨 胀的混凝土抗压强度。
3.1.1 混凝土的强度
2.混凝土试件压力试验 ◆尺寸效应
试验还发现试件尺寸越小，抗压强度越高。 尺寸越小试件内部缺陷越少，而且端部套箍 效应越高。
综上所述：为了便于比较，需要统一试件尺
第三章 混凝土结构材料的性能
主要内容
3.1 混凝土的力学性能 3.2钢筋的种类及其性能 3.3材料强度取值 3.4钢筋与混凝土的粘结 3.5钢筋代换
3.1 混凝土的力学性能
3.1.1 混凝土的强度 1.混凝土材料构成
水泥+骨料+水 混凝土 （弹塑性材料）
骨料
水泥石
水泥结晶体 水泥凝胶
弹性骨料（承受主要外力）
新规
种类
钢筋伸长率（极限应变）要求
HPB300 ≥10.0 HRB,HRBF,RRB ≥7.5 预应力筋 ≥3.5
gt %
3.2.2 钢筋的力学性能 3.冷弯性能
冷弯试验示意图
钢筋冷弯性能要求
1.对钢筋的要求 ◆适当的屈强比
有明显屈服点≤0.8，无明显屈服点≤0.85。
◆足够的塑性
满足规定的伸长率和冷弯性能要求。
Ec G 21 c
0.2
3.1.2 混凝土的变形 2.荷载产生的长期变形 ◆徐变 混凝土在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。
压应变（10-3）
3.1.2 混凝土的变形
2.荷载产生的长期变形
加载瞬 徐变应变 时应变
C 80 混凝土 2 0.87
fcu（N/mm2）
轴心抗压强度与立方抗压强度关系
3.3.2.1 混凝土的强度标准值 ◆轴心抗拉强度标准值
f tk 0.88 0.395 c 2 f
0.55 cu ,k
1 1.645 0.45
详表3-3
ft
中国建 研院和 铁科院 试验
统 计 t 0.26 cu3
新规 均属应采用钢筋
3.2.1 钢筋的种类 1.普通钢筋 ◆余热处理带肋钢筋 RRB400级 R 6～50 公称直径 热轧后直接穿水，进行外部冷却，利用 芯部余热进行回火处理的成品钢筋。化学成 分与低一级的热扎钢筋相同，强度、外观与 同级的热扎钢筋相同，但疲劳性能、冷弯性 能和可焊性均较差，其应用受到一定限制。
混凝土徐变曲线
时间（月） 残余变形
卸载时瞬时恢复变形
卸载后弹性后效
3.1.2 混凝土的变形 2.荷载产生的长期变形 ◆影响徐变的主要因素
ⅰ. 应力水平
ⅱ. 加载龄期
ⅲ. 水泥用量、水灰比
ⅳ. 骨料
ⅴ. 养护期温湿度
3.1.2 混凝土的变形 2.荷载产生的长期变形 ◆徐变对结构的影响
ⅰ. 受弯构件挠度增大
寸和试验方法来确定混凝土试块的强度。
3.1.1 混凝土的强度 3.混凝土的强度等级 ◆立方抗压强度
f cu , f cu ,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 的抗压强度为参考，取具有95﹪保证率的抗压强度 作为立方体抗压强度标准值 。
塑性胶凝体（调整和扩散应力）
混凝土复合材料性质
3.1.1 混凝土的强度
2.混凝土试件压力试验 ◆微裂隙理论
混凝土试件受压破坏的根本原因是：混凝土在 形成过程中，凝结初期水泥石收缩，以致在骨料与 水泥石接触面以及水泥石内部形成许多微裂隙，在 外压力作用下，裂缝扩展与贯通，引起试件形成短 柱而破坏。
◆“套箍”原理
3.2.1 钢筋的种类 1.预应力钢筋 ◆钢绞线