关于材料强度取值的理解和应用

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关于材料强度的理解

1 材料强度介绍

材料强度有3种，以抗压特性为例，分别是fcu k、fck、fc，含义如下：

fcuk：立方体抗压强度标准值，代表混凝土强度等级；

fck：棱柱体轴心抗压强度标准值；

fc：抗压强度设计值

2 理解

强度标准值和强度设计值本质是材料强度的保证率不同。在实际工作中，按同一标准生产的混凝土各批之间的强度是有差异的，试验所得的强度也不完全相同，在确定强度标准值和强度设计值时必须充分考虑这种变异性。

强度标准值相当于实测棱柱体轴压强度平均值-1倍的方差，取值有84.13%的保证率。

强度设计值相当与实测棱柱体轴压强度平均值-2倍的方差，取值有97.73%保证率。

3 应用

混凝土结构进行截面承载力验算时，使用的是强度设计值，称为截面设计承载力。

混凝土结构进行抗震验算时，对于中小地震，一般按结构处于弹性阶段设计，因此可采用强度设计值，这样就能使结构有较大的安全储备；对于大震，允许结构发生开裂、变形以及屈服，结构进入弹塑性阶段，截面不需要承载力方面的安全储备，因此采用的是强度标准值，也称截面实际承载力。

E2地震分析时，需要定义非线性材料特性（钢筋和混凝土），用于计算m-fai曲线，当混凝土使用mander本构时，在civil 2012中的定义界面如下：

关于无约束混凝土抗压强度的定义需要注意2点：

1 中国规范(fcu k)和美国规范(f’ c)混凝土强度等级差异。fcuk=0.85f’c。

2 fco’抗压强度的取值。目前，工程师取用的是立方体抗压强度标准值，及混凝土的强度等级，范院士的桥梁抗震延性设计中关于mander本构的参数的解释也是这么采用的。

个人对fco’抗压强度的取值有不同观点。结合上面的说明，可以看出取值是由设计标准决定的，如果是弹性设计标准，取用的是设计强度，是弹塑性设计的标准，取用强度标准值。mander本构是用来计算m-fai曲线的，考虑了m对刚度的影响，模拟了开裂、初始屈服、屈服意见极限强度各阶段的计算，因此应是弹塑性设计的标准，故应取用混凝土强度标准值。