1-钢筋和混凝土材料的力学性能
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
第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能
第一篇钢筋混凝土结构第1章钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能1.1 钢筋混凝土结构的基本概念钢筋混凝土结构是由配置受力的普通钢筋或钢筋骨架的混凝土制成的结构。
混凝土（砼）是一种人造石料，其抗压能力很高，而抗拉能力很弱。
采用素混凝土制成的构件（指无筋或不配置受力钢筋的混凝土构件），例如素混凝土梁，当它承受竖向荷载作用时[图1-1a）]，在梁的垂直截面（正截面）上受到弯矩作用，截面中和轴以上受压，以下受拉。
当荷载达到某一数值F c时，梁截面的受拉边缘混凝土的拉应变达到极限拉应变，即出现竖向弯曲裂缝，这时，裂缝处截面的受拉区混凝土退出工作，该截面处受压高度减小，即使荷载不增加，竖向弯曲裂缝也会急速向上发展，导致梁骤然断裂[图1-1b）]。
这种破坏是很突然的。
也就是说，当荷载达到F c的瞬间，梁立即发生破坏。
F c为素混凝土梁受拉区出现裂缝的荷载，一般称为素混凝土梁的抗裂荷载，也是素混凝土梁的破坏荷载。
由此可见，素混凝土梁的承载能力是由混凝土的抗拉强度控制的，而受压混凝土的抗压强度远未被充分利用。
在制造混凝土梁时，倘若在梁的受拉区配置适量的纵向受力钢筋，就构成钢筋混凝土梁。
试验表明，和素混凝土梁有相同截面尺寸的钢筋混凝土梁承受竖向荷载作用时，荷载略大于F c时的受拉区混凝土仍会出现裂缝。
在出现裂缝的截面处，受拉区混凝土虽退出工作，但配置在受拉区的钢筋将可承担几乎全部的拉力。
这时，钢筋混凝土梁不会像素混凝土梁那样立即裂断，而能继续承受荷载作用[图1-1c）]，直至受拉钢筋的应力达到屈服强度，继而截面受压区的混凝土也被压碎，梁才破坏。
因此，混凝土的抗压强度和钢筋的抗拉强度都能得到充分的利用，钢筋混凝土梁的承载能力可较素混凝土梁提高很多。
图1－1 素混凝土梁和钢筋混凝土梁a)受竖向力作用的混凝土梁b)素混凝土梁的断裂c)钢筋混凝土梁的开裂混凝土的抗压强度高，常用于受压构件。
若在构件中配置钢筋来构成钢筋混凝土受压构件，试验表明，和素混凝土受压构件截面尺寸及长细比相同的钢筋混凝土受压构件，不仅承载能力大为提高，而且受力性能得到改善（图1-2）。
混凝土结构设计原理课件第二章
3）轴心抗拉强度
混凝土的轴心抗拉强度可以采用直接轴心受拉的试 验方法来测定，但由于试验比较困难，目前国内外主要 采用圆柱体或立方体的劈裂试验来间接测试混凝土的轴 心抗拉强度。
F
压
a
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拉
压
F
劈裂试验
f sp
2F
a2
6 2.1 混凝土的物理力学性能
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
压强度fc时，试验机中集聚的弹性应变能大于试件所能吸收的
应变能，会导致试件产生突然脆性破坏，只能测得应力-应变 曲线的上升段。
采用等应变速度加载，或在试件旁附设高弹性元件与试件 一同受压，以吸收试验机内集聚的应变能，可以测得应力-应 变曲线的下降段。
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8 2.1 混凝土的物理力学性能
上。e ×10-3
6
8
10 2.21 混凝土的物理力学性能
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
强度等级越高，线弹性段 越长，峰值应变也有所增 大。但高强混凝土中，砂 浆与骨料的粘结很强，密 实性好，微裂缝很少，最 后的破坏往往是骨料破坏， 破坏时脆性越显著，下降 段越陡。
不同强度混凝土的应力-应变关系曲线
式中： k１为棱柱体强度与立方体强度之比，对不大
于C50级的混凝土取76，对C80取0.82，其间按线性
插值。k2为高强混凝土的脆性折减系数，对C40取1.0，
对C80取0.87，中间按直线规律变化取值。0.88为考虑 实际构件与试件混凝土强度之间的差异而取用的折减系 数。
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5 2.1 混凝土的物理力学性能
考虑到实际结构构件制作、养护和受力情况，实际 构件强度与试件强度之间存在差异，《规范》基于安全 取偏低值，规定轴心抗压强度标准值和立方体抗压强度 标准值的换算关系为：
工程结构上简答题资料 2
0 绪论1.钢筋混凝土结构有什么优缺点？主要优点：（1）取材容易 （2）耐火、耐久性好（3）可模性、整体性好 （4）保养费低缺点：（1）自重大 （2）抗裂性能差（3）费工、费模板，现场施工周期长，且受季节性影响2、钢筋和混凝土两种材料的物理和力学性能不同，为什么能够结合在一起共同工作？（1）钢筋和混凝土之间有良好的粘结力，促成钢筋和混凝土两种性质不同的材料在荷载作用下能有效地共同受力，并保证钢筋与相邻混凝土变形一致。
（2）钢筋和混凝土具有基本相同的温度线膨胀系数。
（3）混凝土包裹着钢筋，起着保护钢筋免遭锈蚀的作用，加强了结构的耐久性。
1 钢筋混凝土材料的物理力学性能 1. 混凝土单轴受压时的应力应变曲线有何特点混凝土单轴受压时的应力应变曲线包括了上升段和下降段两个部分。
上升段：①从加载至混凝土应力为c c f 3.0≤σ，由于应力较小，混凝土变形主要为弹性变形，应力-应变关系接近直线。
②混凝土应力为()c c f 8.0~3.0=σ，混凝土呈现弹塑性性能，应变的增长比应力的增长得块，内部裂缝处于稳态发展。
③内部裂缝非稳态地快速发展，塑性变形显著增长，直至到达峰值，混凝土应力为c c f =σ。
下降段：混凝土到达峰值应力后，裂缝继续迅速发展，并出现贯通的竖向裂缝，内部结构的粘结受到院中破坏，应力下降而应变急剧增大，应力-应变曲线向下弯曲，曲线较陡，当应变达到0.0033时，曲线凹向发生变化，出现反弯点，这时，贯通的竖向主裂缝宽度较大，混凝土内部的粘结已完全丧失，试件破坏。
2.钢筋的应力应变曲线分为哪两类各有什么特征？钢筋限值如何确定？钢筋的应力应变曲线分为有明显屈服点的（称为软钢）和无明显屈服点的(称为硬钢)两类。
软钢的应力应变曲线如图2-1所示，曲线可分为四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和破坏阶段。
有明显流幅的钢筋有两个强度指标：一是屈服强度，这是钢筋混凝土构件设计时钢筋强度取值的依据，因为钢筋屈服后产生了较大的塑性变形，这将使构件变形和裂缝宽度大大增加以致无法使用，所以在设计中采用屈服强度y f 作为钢筋的强度极限。
混凝土结构设计 第一章材料的力学性能-习题 答案要点
第一章材料的力学性能一、填空题1、钢筋混凝土及预应力混凝土中所用的钢筋可分为两类：有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋，通常分别称它们为软钢，和硬钢。
2、对无明显屈服点的钢筋，通常取相当于残余应变为0.2%时的应力作为假定的屈服点，即条件屈服强度。
3、碳素钢可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
随着含碳量的增加，钢筋的强度提高、塑性降低。
在低碳钢中加入少量锰、硅、钛、铬等合金元素，变成为普通低合金钢。
4、钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求主要是强度、塑性、焊接性能、粘结力。
5、钢筋和混凝土是不同的材料，两者能够共同工作是因为两者之间的良好粘结力、两者相近的膨胀系数、混凝土包裹钢筋避免钢筋生锈6、光面钢筋的粘结力由胶结力、摩擦力、挤压力三个部分组成。
7、钢筋在混凝土中应有足够的锚固长度，钢筋的强度越高、直径越粗、混凝土强度越低，则钢筋的锚固长度就越长。
8、混凝土的极限压应变包括弹性应变和塑性应变两部分。
塑性应变部分越大，表明变形能力越大，延性越好。
9、混凝土的延性随强度等级的提高而降低。
同一强度等级的混凝土，随着加荷速度的减小，延性有所增加，最大压应力值随加荷速度的减小而减小。
10、钢筋混凝土轴心受压构件，混凝土收缩，则混凝土的应力增加，钢筋的应力减小。
11、混凝土轴心受拉构件，混凝土徐变，则混凝土的应力减小，钢筋的应力增大。
12、混凝土轴心受拉构件，混凝土收缩，则混凝土的应力增大，钢筋的应力减小。
13、混凝土轴心抗压强度的标准试件尺寸为150*150*300或150*150*150 。
14、衡量钢筋塑性性能的指标有延伸率和冷弯性能。
15、当钢筋混凝土构件采用HRB335级钢筋时，要求混凝土强度等级不宜低于C20；当采用热处理钢筋作预应力钢筋时，要求混凝土强度不宜低C40 。
二、判断题1、混凝土强度等级是由一组立方体试块抗压后的平均强度确定的。
（N）2、采用边长为100mm的非标准立方体试块做抗压试验时，其换算系数是0.95。
钢筋混凝土结构各章重点(0-4章)
钢筋混凝土结构各章重点绪论1、混凝土结构概念：以混凝土为主要材料制作的结构称为混凝士结构。
◇2、混凝土结构分类：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三类。
◇3、钢筋和混凝土共同工作的主要原因钢筋和混凝土是两种物理、力学性能很不相同的材料，它们可以相互结合共同工作的主要原因是：①混凝土结硬后，能与钢筋牢固地粘结在一起，相互传递内力。
粘结力是这两种性质不同的材料能够共同工作的基础；②钢筋的线膨胀系数为 1.2×10-5℃-1，混凝土的为 1.0×10-5℃-1～1.5×10-5℃-1，二者数值相近。
因此.当温度变化时，钢筋与混凝土之间不会存在较大的相对变形和温度应力而发生粘结破坏。
③钢筋包裹在混凝土中，混凝土保护层可以保护钢筋，避免或延缓钢筋锈蚀。
◇4、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。
钢筋混凝土结构中，砂和石料所占比例很大，水泥和钢筋所占比例较小。
砂和石料一般可以由建筑工地附近供应。
②节约钢材。
钢筋混凝土结构的承载力较高。
大多数情况下可用来代替钢结构，因而节约钢材。
③耐久、耐火。
钢筋埋放在混凝土中，受混凝土保护不易发生锈蚀，因而提高了结构的耐久性。
当火灾发生时。
钢筋混凝土结构不会象木结构那样被燃烧，也不会象钢结构那样很快软化而破坏。
④可模性好。
钢筋混凝土结构可以根据需要浇捣成任何形状。
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。
◇5、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，比砌体和木材的重度都大。
尽管比钢材的重度小，但结构的截面尺寸比钢结构的大，因而其自重远远超过相同跨度或高度的钢结构。
②抗裂性差。
如前所述，混凝土的抗拉强度非常低，因此，普通钢筋混凝土结构经常带裂缝工作。
尽管裂缝的存在并不一定意味着结构发生破坏，但是它影响结构的耐久性和美观。
高等钢筋混凝土结构讲义-1.钢筋的物理力学性能
f0.2 =（0.8~0.9）fb
热轧钢筋有明显流幅称为软钢以屈服强度作为设计依据消除应力钢丝钢绞线精轧螺纹钢无明显流幅称为硬钢热处理钢筋冷轧带肋钢筋冷轧扭钢筋钢筋的分类hrb40020mnsiv20mnsinb20mnti级带肋kl400k20mnsi新iii级变形注钢筋名称前面的数字表示平均含碳量万分之数按钢材含碳量多少分为低碳钢含碳量25中碳钢2660高碳钢60土建结构用钢低中碳钢r235q235i级光圆hrb33520mnsi级iiiii热轧钢筋直径大于6mm000000000000热轧钢筋的符号说明生产工艺hotrolled表面形状plain钢筋barhpb235屈服强度hotrolledribbedbarhrb335桥梁工程中热轧钢筋的屈服强度材料分项系数12种类r235q235hrb33520mnsihrb40020mnsiv20mnsinb20mntirrb400k20mnsi符号fsd195280330330fsd195280330330热轧钢筋r建筑工程中热轧钢筋的屈服强度材料分项系数11种类hpb235q235hrb33520mnsihrb40020mnsiv20mnsinb20mntirrb400k20mnsi符号fyfy210300360360热轧钢筋210300360360r?钢筋的se曲线l0ppa00pas0lle钢筋的力学性能p点所对应的应力为比例极限而e点所对应的应力为弹性极限
固溶体
按溶质原子在溶剂晶格中的位置, 固溶体 可分为置换固溶体与间隙固溶体两种。
间隙固溶体
置换固溶体
固溶体的性能 无论置换固溶体，还是间隙固溶体，由于溶质原 子的存在都会使晶格发生畸变，使其性能不同于 原纯金属。
当溶质元素的含量极少时，固溶体的性能与溶剂金属基本相同。 随溶质含量的升高，固溶体的性能将发生明显改变，其一般情 况下，强度、硬度逐渐升高，而塑性、韧性有所下降，电阻率 升高，导电性逐渐下降等。 这种通过形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象称为固 溶强化。 固溶强化是金属强化的一种重要形式。在溶质含量适当时， 可显著提高材料的强度和硬度，而塑性和韧性没有明显降低。
钢筋混凝土结构的基本概念及其的力学性能
50
2
0 5 10 15 20 25
1 (‰)
第二十五页，共74页。
工程应用——钢管混凝土、密配螺旋箍筋
• 工程(gōngchéng)应用——钢管砼、 密配螺旋箍筋
纵向(zònɡ xiànɡ)钢筋
螺旋(luóxuán)
箍筋
第二十六页，共74页。
二、混凝土的变形(biàn xíng) 1、混凝土变形(biàn xíng)性能的特点
2 2c1 1.5 fc
1 / fc
0.1 1.2 1.0
0.8 0.6 0.4 0.20 0.2
1
0.4
2 / fc
2
2
0.6 0.8
1
1.0
1.2
➢（第三象限） ➢1, 2 (拉－压) 混
凝土强度降低 ➢（第二、四象限） ➢1, 2 (拉－拉) 混
max1 1.27 fc 1 0.5 fc
• 影响因素——加载方式、荷载作用时间、温度、湿
度、试验的尺寸(chǐ cun)、形状、 混凝土强度载(hèzài)作用而产生的受力变形：长期荷载作用下的变形
重复荷载作用下的变形
体积变形：包括温度变形和收缩变形
第二十七页，共74页。
2. 混凝土在单调、短期加载作用下的变形(biàn xíng)性能
F
200
A
300
A 4000
a)
B
A－A
200
210
300
4000 B
b)
第六页，共74页。
316
B－B
试验(shìyàn)结果： a）图中，素砼梁极限荷载(hèzài) P=8kN，由砼抗拉 强度控制，破坏形态：脆性破坏
b）图中，钢筋砼梁极限荷载 P=36kN，由钢筋受拉、 砼受压而破坏(pòhuài)，破坏(pòhuài)形态：延性破坏 (pòhuài)（配筋适量）
二建：建筑结构与建筑设备讲义. 第七章第三节 钢筋混凝土结构(一)
第三节钢筋混凝土结构一、概述（一）钢筋混凝土的基本概念混凝土的抗压强度很高，但抗拉强度很低，在拉应力处于很小的状态时即出现裂缝，影响了构件的使用，为了提高构件的承载能力，在构件中配置一定数量的钢筋，用钢筋承担拉力而让混凝土承担压力，发挥各自材料的特性，从而可以使构件的承载能力得到很大的提高。
这种由混凝土和钢筋两种材料组成的构件，就成为钢筋混凝土结构。
钢筋和混凝土这两种材料能有效地结合在一起共同工作，主要是由于混凝土硬结后，钢筋与混凝土之间产生了良好的粘结力，使两者可靠地结合在一起，从而保证了在荷载作用下构件中的钢筋与混凝土协调变形、共同受力。
其次，钢筋与混凝土两种材料的温度线膨胀系数很接近——混凝土：1.0×10-5/℃；钢：1.2×10-5/℃(1×10-5/℃，即温度每升高1℃，每1m伸长0.Olmm)；因此，当温度变化时，不致产生较大的温度应力而破坏两者之间的粘结。
钢筋混凝土具有以下特点：(1)节约钢材，降低造价。
由于合理地利用了两种材料的特性，使构件强度较高，刚度较大，比起钢结构来可节约钢材。
(2)耐久性和耐火性较好。
由于混凝土对钢筋起到保护作用，使构件的耐久性和耐火性明显优于钢结构。
(3)可塑性好。
钢筋混凝土可根据需要浇筑成各种形状。
(4)现浇钢筋混凝土结构整体性好、刚度大，又具有一定的延性，适用于抗震结构。
(5)可以就地取材。
钢筋混凝土中的砂、石一般可以就地取材，降低造价。
由于钢筋混凝土具有以上优点，因此，在建筑结构中得到了广泛的应用。
但是，钢筋混凝土也存在着自重大、抗裂性差、隔热隔声性能较差、施工现场作业劳动量大等缺点。
这些缺点，随着技术的进步将会逐步得到克服和改善。
（二）混凝土材料的力学性能1．混凝土强度标准值(1)立方体抗压强度混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定，立方体抗压强度标准值是混凝土种力学指标的基代表值。
混凝土的立方体抗压强度是根据边长为150mm的立方体试件，用标准方法制作和养护（即温度为20±3℃，相对湿度不小于90%），经28天龄期（或按设计规定的龄期），用标准试验方法（加载速度为每秒0.3～0.8N/mm2，试件两端与试验机接触面不涂润滑剂）进行抗压试验，测得的具有95%保证率的抗压强度极限值。
昆明理工大学建筑结构复习资料
《建筑结构》复习资料绪论一、填空题1、混凝土结构,包括钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构和素混凝土结构等。
2、钢筋和混凝土能共同工作的机理是:钢筋和混凝土之间有良好的粘结力、钢筋和混凝土的线胀系数接近、混凝土对钢筋有一定的保护作用。
二、判断题1、钢筋和混凝土能共同工作是因为钢筋和混凝土具有相同的力学性质。
(×）2、钢筋和混凝土具有相同的抗压强度。
（×）3、在其他条件相同时,与素混凝土相比钢筋混凝土梁抵抗裂缝的能力有很大提高。
（×）４、与素混凝土结构相比,钢筋混凝土结构的突出优点是可以实现大跨度。
（×）5、与素混凝土梁相比,配筋适量的钢筋混凝土梁的承载力和抵抗开裂的能力都得到明显提高。
(×)三、选择题1、在其他条件相同时，与素混凝土梁相比,钢筋混凝土梁承载能力(B）。
Ａ．相同 B．提高许多 C. 有所提高Ｄ. 降低2、在其他条件相同时，与素混凝土梁相比,钢筋混凝土梁抵抗开裂的能力(A )。
A. 提高不多B. 提高许多C. 完全相同Ｄ. 没有提高3、在其他条件相同时,与素混凝土梁相比，配筋适量的钢筋混凝土梁的承载力和抵抗开裂的能力（B）。
A. 均提高很多B. 承载力提高很多,抵抗开裂提高不多C. 抵抗开裂提高很多,承载力提高不多D. 均提高不多4、钢筋混凝土梁在正常使用荷载下(A）。
A. 通常是带裂缝工作的Ｂ．一旦出现裂缝，裂缝贯通全截面C. 一旦出现裂缝,沿梁全长混凝土与钢筋的黏结力丧尽Ｄ. 一旦出现裂缝，钢筋混凝土梁就失去承载力。
5、钢筋与混凝土能共同工作的前提是（C)。
A. 防火、防锈Ｂ．混凝土对钢筋的握裹及保护C. 二者之间有可靠的黏结力D. 混凝土和钢筋的力学性能相同。
1、钢筋与混凝土共同工作的基础条件是什么？［答] 混凝土和钢筋共同工作的条件是：(1)钢筋与混凝土之间有良好的粘结力，使两者结合为整体。
（2）钢筋和混凝土两者之间线胀系数几乎相同两者之间不会发生相对的温度变形使粘结力遭到破坏。