2钢筋混凝土材料的讲义力学性质
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
钢筋和混凝土的力学性能
Remained heat
treatment
屈服强度 fyk（标准值=钢材废品限值，保证率95%）
HPB235级： fyk = 235 N/mm2
HRB335级： fyk = 335 N/mm2
HRB400级、RRB400级： .fyk = 400 N/mm2
2.1 钢 筋
第二章 钢筋和混凝土的力学性能
HPB235级(Ⅰ级) 为热轧光面钢筋（Plain Bar），符号 ，多 作为现浇楼板的受力钢筋和箍筋。
HRB335级(Ⅱ级)和 HRB400级(Ⅲ级)为热轧带肋钢筋 (Ribbed Bar)，符号 。钢筋强度较高，多作为钢筋混凝土构 件的受力钢筋，尺寸较大的构件，也有用Ⅱ级钢筋作箍筋的。 为增强与混凝土的粘结（Bond），外形制作成月牙肋或等高肋 的变形钢筋（Deformed Bar）。
消除应力钢丝、螺旋肋钢丝、刻痕钢丝
钢绞线
.
Es 2.1×105
2.0×105
2.05×105 1.95×105
2.1 钢筋
第二章 钢筋和混凝土的力学性能
◆无明显屈服点的钢筋（Steel bar without yield point）
fu
s0.2
a
0.2%
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 残余应变为0.2%所对应的应力
有物理屈服点的钢筋，如热轧钢筋、冷拉钢筋；
无物理屈服点的钢筋，如钢丝、钢绞线及热处理钢筋。
. 2.1 钢筋
第二章 钢筋和混凝土的力学性能
二、钢筋的形式
▪ 普通钢筋（柔性钢筋）
钢筋混凝土构件的受力分析
钢筋混凝土构件的受力分析一、引言钢筋混凝土是一种广泛应用于建筑工程中的结构材料，它的使用范围包括楼房、桥梁、水利工程等。
钢筋混凝土构件的受力分析是建筑工程设计的重要部分，它涉及到钢筋混凝土构件的力学性能、受力特点、受力机理等方面的知识。
本文将详细介绍钢筋混凝土构件的受力分析原理。
二、钢筋混凝土构件的力学性能1. 材料的力学性质钢筋混凝土的力学性质是指它的抗拉强度、抗压强度、弹性模量等指标。
钢筋混凝土通常由水泥、砂子、骨料、水和钢筋组成。
水泥是黏结剂，砂子和骨料是填料，水是调节材料的稠度和流动性，钢筋是增强材料的主要成分。
水泥的强度与其组成的矿物成分、熟化度、水泥砂比等因素有关。
砂子和骨料的强度与它们的种类、大小、形状等因素有关。
钢筋的强度与其材料、直径、表面形状等因素有关。
2. 断面受力特点钢筋混凝土构件的受力分析需要考虑它的断面受力特点。
钢筋混凝土构件通常由板、梁、柱、墙等构件组成。
不同构件的受力特点不同。
板的受力特点主要是受弯矩和剪力作用，梁的受力特点主要是受弯矩作用，柱的受力特点主要是受压力作用，墙的受力特点主要是受拉压力和剪力作用。
因此，不同构件的受力分析需要采用不同的理论和方法。
三、钢筋混凝土构件的受力分析方法1. 弹性力学方法弹性力学方法是一种基于弹性理论的受力分析方法，它假设材料在受力作用下的形变是可逆的、线性的、小的。
在弹性力学方法中，钢筋混凝土构件的受力分析可以看作是一个弹性体的受力分析问题。
弹性力学方法适用于小变形、小应力、单轴受力的情况。
弹性力学方法的主要理论是梁、板、壳的弯曲理论和轴心受压的柱理论等。
2. 塑性力学方法塑性力学方法是一种基于材料塑性特性的受力分析方法，它假设材料在受力作用下的形变是可逆的、非线性的、大的。
在塑性力学方法中，钢筋混凝土构件的受力分析可以看作是一个塑性体的受力分析问题。
塑性力学方法适用于大变形、大应力、多轴受力的情况。
塑性力学方法的主要理论是塑性弯曲理论和塑性轴心受压的柱理论等。
钢筋和混凝土的材料力学性能讲解
2）立方体抗压强度标准值 fcu,k
《混凝土结构设计规范》 》(GB50010-2002)规定: 用上述 标准试验方法测得的具有95％保证率的立方体抗压强度作
为混凝土的立方体抗压强度标准值，用符号 fcu,k 表示。
fk
f
f
3）强度等级的划分及有关规定
混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值 fcu,k 确定。
(2) 强度指标
1) 屈服强度 fy : 有物理屈服点的钢筋到达屈服点后，
会产生很大的塑性变形，使构件出现很大的变形和过宽的
裂缝，以致不能使用。在计算承载力时以屈服强度fy作为
钢筋强度标准值；
2) 极限抗拉强度fu : 在抗震结构设计中，要求结构在
罕遇地震下“裂而不倒”, 钢筋应力可考虑进入强化段, 要
第3章 钢筋和混凝土的力学性能
3.1 混凝土的材料力学性能 3.2 钢筋的材料力学性能 3.3 钢筋和混凝土的粘结力
§3.1 混凝土的材料力学性能
3.1.1 混凝土强度
1. 单向应力状态下的混凝土强度
（1）立方体抗压强度 （2）轴心抗压强度 （3）轴心抗拉强度
2. 混凝土的三轴受压强度
1. 单向应力状态下的混凝土强度
混凝土强度等级：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、 C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80，共14个等级。
例如，C30表示立方体抗压强度标准值为30N/mm2。其中， C50～C80 属高强度混凝土范畴。
《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。
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。
钢筋混凝土材料的力学性质
钢筋混凝土材料的力学性质关键信息项1、钢筋混凝土材料的组成成分及比例水泥种类及用量：＿___________________________骨料类型及粒径：＿___________________________钢筋的规格及强度等级：＿___________________________水灰比：＿___________________________2、力学性能指标抗压强度：＿___________________________抗拉强度：＿___________________________抗弯强度：＿___________________________弹性模量：＿___________________________泊松比：＿___________________________3、加载方式及条件静态加载速率：＿___________________________动态加载频率及幅值：＿___________________________加载方向（轴向、横向等）：＿___________________________环境温度及湿度：＿___________________________4、破坏模式及特征受压破坏形态：＿___________________________受拉破坏特征：＿___________________________弯曲破坏的裂缝发展：＿___________________________5、耐久性相关力学性能疲劳寿命：＿___________________________抗渗性能对力学性质的影响：＿___________________________抗冻融循环能力：＿___________________________11 引言钢筋混凝土作为一种广泛应用的建筑材料，其力学性质对于结构的安全性和可靠性至关重要。
本协议旨在明确钢筋混凝土材料力学性质的相关内容，为工程设计、施工和质量控制提供依据。
2钢筋混凝土材料的力学性质
fy
s Ese e ey
Es
1
s fy
ey
¸¸¸¸¸¸¸(N/mm2)
Ö àÀ
HPB235 ¼¶ ¸Ö ½î
HRB335 ¼¶ ¸Ö ½î ¡¢ HRB400 ¼¶ ¸Ö ½î ¡¢ RRB400 ¼¶ ¸Ö ½î ¡¢ È ´¦ íÀ ¸Ö ½î
Ïû ³ý ¦Ó Á¦ ¸Ö Ë¿ ¡¢ ÂÝ Ðý Àß Ö¸ Ë¿ ¡¢ ¿Ì ºÛ ¸Ö Ë¿
School of Civil Engineering And Architecture
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
美国、日本、加拿大等国家，采用圆柱体（直径150mm， 高300 mm）标准试件测定的抗压强度来划分强度等级，符 号记为 fc'。 圆柱体强度( Cylinder strength )与我国标准立方体抗压强度 ( Unfactored cube strength )的换算关系为，
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
2 钢筋混凝土材料的力学性能 Mechanics Performance of RC
School of Civil Engineering And Architecture
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
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
（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。
School of Civil Engineering And Architecture
002第一章钢筋混凝土材料的物理力学性能
200×200 ×400 换算系数 1.05
试
块
•考虑到承压板对试件的约束，立方体抗压强度大
于棱柱体抗压强度，且有：fc=0.76fcu (试验结果)
•考虑到构件和试件的区别，取fc=0.67fcu
•对国外（美国、日本、欧洲混凝土协会等）采用的圆柱体试件（d=150,
h=300），有fc’=0.79fcu
采用与立方体试件相同制作条件、尺寸为150×150×300mm
或者150×150×450mm棱柱体试件测得的抗压强度作为混凝
土的轴心抗压强度标准值，用符号 f c k
表示，混凝土的轴心抗压强度标准值按下式计算：
fck0.881 f 2 cu,k
（2.2.1）
式中 1 —棱柱强度与立方强度之比，对C50及以下取 1
15；当采用HRB335级钢筋时，混凝土强度等级不宜低于 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 结构的混凝土强度等级不应低于Ｃ30；当采用钢丝、钢 绞线、热处理钢筋作为预应力钢筋时，混凝土强度等级 不宜低于Ｃ40。
2 混凝土轴心抗压强度
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。
小 结：
1. 混凝土的强度指标； 2. 混凝土的变形；
结束！ 谢谢大家！
n26 1(0fcu5)0当 ,n2时， n2取
c fc
c
fc
110c
n
o
0
0 0 .0 0 0 .5 2 fc u 5 1 0 50
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
பைடு நூலகம்
① 比例极限，应力和应变成比例，卸 荷后应变恢复为零，
② 弹性极限，超过比例极限后应变增
长速度比应力增长速度略快，但卸
s
荷后应变仍能恢复为零，
③ 上屈服点（其值不够稳定），
④ 下屈服点（其值稳定），对有明显
屈服点的钢筋，下屈服点的应力值
称为钢筋的屈服强度或流限， ⑤ 屈服台阶或流幅，
（3）钢丝、钢绞线：高强钢丝（1570Mpa、1860Mpa），中强 钢丝（800-1370Mpa），钢绞线（1570Mpa、1860Mpa，分 为7股、3股等）。
School of Civil Engineering And Architecture
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
（4）热处理钢筋：是将Ⅳ级钢筋通过加热、淬火和回火等调质 工艺处理，使强度得到较大幅度的提高，而延伸率降低不多。 用于预应力混凝土结构。
School of Civil Engineering And Architecture
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
（2）冷拔
*冷拔可同时提高钢筋的抗拉屈服强度和抗压屈服强度。 (3) 冷轧：冷轧带肋钢筋 (4) 冷轧扭：冷轧扭钢筋 2.钢筋的热处理
对某些特定钢号（40Si2Mn、48Si2Mn、45Si2Cr）的热轧钢 筋进行淬火和回火处理，钢筋强度大幅度提高，并保留较好的塑 性和韧性，成为较理想的预应力钢筋。
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
弹性变形ee
e
残余变形er
School of Civil Engineering And Architecture
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
有明显屈服点钢筋的应力-应变关系 一般可采用双线性的理想弹塑性关系
fy
s Ese e ey
Es
1
s fy
ey
钢筋的弹性模量(N/mm2)
种类
HPB235 级钢筋
HRB335 级钢筋、HRB400 级钢筋、RRB400 级钢筋、 热处理钢筋
消除应力钢丝、螺旋肋钢丝、刻痕钢丝
School of Civil Engineering And Architecture
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
2.2 钢筋的力学性能
1 钢筋的应力-应变关系 Stress-Strain Relation (1) 有明显屈服点的钢筋（软钢） (2)
s
弹性变形ee
e
残余变形er
School of Civil Engineering And Architecture
School of Civil Engineering And Architecture
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
（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。
冷加工的目的：为了提高钢筋的强度，节约钢材。但经冷加 工后，钢筋的延伸率降低。近年来，冷加工钢筋的品种很多， 应根据专门规程使用。
（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。
School of Civil Engineering And Architecture
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
2 钢筋的品种和级别
School of Civil Engineering And Architecture
School of Civil Engineering And Architecture
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
柔性钢筋和劲性钢筋 (1)劲性钢筋：由各种型钢或型钢与钢筋焊成骨架，施工 时模板及混凝土的重量由钢筋本身承担。 (2)柔性钢筋：由钢筋经绑扎或焊接成钢筋网及空间骨架， 便于固定在模板中浇注混凝土。
此处加标题
2钢筋混凝土材料的力 学性质
眼镜小生制作
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
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
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
School of Civil Engineering And Architecture
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
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。
钢绞线
e ey
Es 2.1×105 2.0×105 2.05×105 1.95×105
School of Civil Engineering And Architecture
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
（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 (Equivalent yield point) 残余应变为0.2%所对应的应力
《规范》取s0.2 =0.85 fu
School of Civil Engineering And Architecture
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
2.3 钢筋的冷加工和热处理
1 钢筋的冷加工（冷拉、冷拔、冷轧、冷轧扭） 2 （1）冷拉
冷拉（所有冷加工钢筋）一般情况下不能焊接，如必须焊接， 应先焊后拉。 冷拉只能提高钢材的抗拉强度
弹性变形ee
e
⑥ 强化阶段，d点的应力称为极限抗
残余变形er
拉强度，
⑦ 颈缩阶段。
School of Civil Engineering And Architecture
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
几个指标： 屈服强度：是钢筋强度的设计依据。？
因为钢筋屈服后将发生很大的塑性变形，且卸载时这部分变形不 可恢复，这会使钢筋混凝土构件产生很大的变形和不可闭合的裂 缝。