第二章 材料性能

1、混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理 城建学院城建学院土木系土木系 彭亚萍彭亚萍 第第二二章章 混凝土混凝土结构材料性能结构材料性能 城建学院城建学院土木系土木系 彭彭 亚亚 萍萍 混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理 第二章第二章 混凝土混凝土结构材料性能结构材料性能 n2.1 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 n2.2 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 n2.3 钢筋与混凝土的钢筋与混凝土的粘结粘结 第二章第二章 混凝土混凝土结构材料性能结构材料性能 n2.1 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 n2.2 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 n2.3 钢筋与混凝土的钢筋

2、与混凝土的粘结粘结 混凝土的组成混凝土的组成 固体颗粒固体颗粒 硬化的水硬化的水 泥砂浆泥砂浆 气孔气孔 缝隙缝隙 混凝土是一种非匀质、不等向的，且随时间和环境条件混凝土是一种非匀质、不等向的，且随时间和环境条件 而变化的一种多相混合材料，力学性能复杂多变而变化的一种多相混合材料，力学性能复杂多变 施工因素施工因素 2.1 混凝土混凝土 n混凝土的强度混凝土的强度 n混凝土的变形混凝土的变形 n混凝土的选用原则混凝土的选用原则 2.1.1单轴向应力状态下的混凝土强度单轴向应力状态下的混凝土强度 n立方体抗压强度立方体抗压强度 n轴心抗压强度轴心抗压强度 n轴心抗拉强度轴心抗拉强度 立方体抗压强

3、度立方体抗压强度 n混凝土结构中，主要是利用它的混凝土结构中，主要是利用它的抗压强度抗压强度。因此抗压强度。因此抗压强度 是混凝土力学性能中最主要和最基本的指标。是混凝土力学性能中最主要和最基本的指标。 n我国我国规范规范规定，混凝土强度等级应按规定，混凝土强度等级应按立方体抗压强度立方体抗压强度 标准值标准值确定。确定。 n混凝土抗压强度标准值混凝土抗压强度标准值是指用边长为是指用边长为150 mm的标准立方的标准立方 体试块，在标准养护室（温度体试块，在标准养护室（温度203c，相对湿度不小于，相对湿度不小于 90%）养护）养护28天后，以大约每秒天后，以大约每秒0.30.8 N/mm2的

4、速度在的速度在 试验机上加压至破坏，所测得的具有试验机上加压至破坏，所测得的具有95%保证率的抗压强保证率的抗压强 度。用符号度。用符号fcu,k表示。表示。 ffkcu f645. 1 , 混凝土的强度等级混凝土的强度等级 n混凝土的强度等级以符号混凝土的强度等级以符号C表示，单位表示，单位N/mm2。如。如C20级级 混凝土，就表示混凝土立方体抗压强度标准值为混凝土，就表示混凝土立方体抗压强度标准值为20 N/mm2（即（即20Mpa）。）。 n规范规范根据强度范围，根据强度范围，从从C15C80共划分为共划分为14个强度个强度 等级，等级，级差为级差为5N/mm2。 n一般将混凝土等级一

5、般将混凝土等级C50的混凝土称为的混凝土称为高强混凝土高强混凝土 。 立方体抗压强度的影响因素立方体抗压强度的影响因素 n尺寸效应尺寸效应：尺寸越大，测得的强度尺寸越大，测得的强度 越低。越低。 n试验方法：试验方法：加载面有横向摩擦力时加载面有横向摩擦力时 强度高，消除摩擦力后强度降低。强度高，消除摩擦力后强度降低。 规范规范规定的标准试验方法是规定的标准试验方法是不不 加润滑剂加润滑剂的。的。 n加载速度：加载速度：加载速度越快则强度越加载速度越快则强度越 高，通常规定的加载速度是每秒增高，通常规定的加载速度是每秒增 加压力加压力0.30.8N/mm2。 试块尺寸试块尺寸强度换算系数强度换

6、算系数 2002002001.05 1501501501.00 1001001000.95 轴心抗压强度轴心抗压强度 n按标准方法制作的按标准方法制作的150mml50mm 300mm的棱柱体试的棱柱体试 件，在温度为件，在温度为20土土3和相对湿度为和相对湿度为90以上的条件下养以上的条件下养 护护28d，用标准试验方法测得的具有，用标准试验方法测得的具有95保证率的抗压强保证率的抗压强 度，称为度，称为轴心抗压强度的标准值轴心抗压强度的标准值，用，用fc,k表示表示 。 n对于同一混凝土，对于同一混凝土，棱柱体抗压强度小于立方体抗压强度棱柱体抗压强度小于立方体抗压强度。 n考虑到实际结构构

7、件制作、养护和受力情况，实际构件强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，度与试件强度之间存在差异，规范规范基于安全取偏低值，基于安全取偏低值， 规定规定fcu,k和和fc,k之间的换算关系为：之间的换算关系为： kcuccck ff ,21 88. 0 式中：式中： c1 c1轴心抗压强度与立方体抗压强度的比值， 轴心抗压强度与立方体抗压强度的比值， 规范规范规定规定C50及以下取及以下取0.76，对，对C80取取0.82，中间按，中间按 线性规律变化线性规律变化; c2 c2对 对C40以上混凝土的以上混凝土的脆性折减系数脆性折减系数，对，对C40 取

8、取1.0，对，对C80取取0.87，中间按线性规律变化；，中间按线性规律变化； kcuccck ff ,21 88. 0 轴心抗压强度轴心抗压强度 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。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。 轴心抗拉强度轴心抗拉强度 规范规范规定取轴心抗拉强度标准值与立方体抗压强度标规定取轴心抗拉强度标准值与立方体抗压强度标 准值的换算关系为：准值

9、的换算关系为： 0.45 0.55 ,2 0.88 0.3951 1.645 tkcu k ff 式中，式中， 为变异系数；为变异系数；0.88的意义和的意义和c2 c2的取值与前相同。 的取值与前相同。 试验表明，劈裂抗拉强度略大于直接受拉强度，劈裂抗拉试件大小对试试验表明，劈裂抗拉强度略大于直接受拉强度，劈裂抗拉试件大小对试 验结果有一定的影响，标准试件尺寸为验结果有一定的影响，标准试件尺寸为150mm150mm150mm，若采用，若采用 100100100 mm的的非标准试件时，所得强度值应乘以尺寸换算系数非标准试件时，所得强度值应乘以尺寸换算系数0.85。 轴心抗拉强度轴心抗拉强度 2

10、.1.2复合复合应力状态下的混凝土强度应力状态下的混凝土强度 n实际结构中，混凝土很少处于单向受力状态。实际结构中，混凝土很少处于单向受力状态。 n更多的是处于更多的是处于双向双向或或三向三向受力状态。受力状态。 c ff 3 拉拉-拉拉 稍有降低稍有降低 拉拉-压压 明显降低明显降低 压压-压压 明显提高明显提高 ccc ff)35. 115. 1 ( t ff 1 tc ffff 13 , 双向（二）轴双向（二）轴应力状态应力状态 法向应力法向应力和剪应力共同作用和剪应力共同作用 混凝土的抗剪强度：随混凝土的抗剪强度：随拉拉应力增大而减小应力增大而减小 随随压压应力增大而增大应力增大而增大

11、 当压应力在当压应力在0.6fc左右时，抗剪强度达到最大，左右时，抗剪强度达到最大， 压应力继续增大，则由于内裂缝发展明显，抗剪强度将随压应压应力继续增大，则由于内裂缝发展明显，抗剪强度将随压应 力的增大而减小。力的增大而减小。 三轴应力状态有多种组合，实三轴应力状态有多种组合，实 际工程遇到较多的螺旋箍筋柱和钢际工程遇到较多的螺旋箍筋柱和钢 管混凝土柱中的混凝土为三向受压管混凝土柱中的混凝土为三向受压 状态。三向受压试验一般采用圆柱状态。三向受压试验一般采用圆柱 体在等侧压条件进行。体在等侧压条件进行。 图图122 三轴受压下混凝三轴受压下混凝 土的强度关系土的强度关系 2 1 . 4 cc

12、c ff 式中式中 被约束混凝土的轴心抗压强度；被约束混凝土的轴心抗压强度； 非约束混凝土的轴心抗压强度；非约束混凝土的轴心抗压强度； 侧向约束压应力。侧向约束压应力。 侧向压应力的存在还可提高混凝土的延性。侧向压应力的存在还可提高混凝土的延性。 cc f c f 2 三向（三轴）应力状态三向（三轴）应力状态 2.1 混凝土混凝土 n混凝土的强度混凝土的强度 n混凝土的变形混凝土的变形 n混凝土的选用原则混凝土的选用原则 02468 10 20 30 (MPa) e 10-3 B A C E D A点以前点以前，微裂缝没有，微裂缝没有 明显发展，混凝土的变明显发展，混凝土的变 形主要弹性变形，

13、应力形主要弹性变形，应力 -应变关系近似直线。应变关系近似直线。A 点应力随混凝土强度的点应力随混凝土强度的 提高而增加，对普通强提高而增加，对普通强 度混凝土度混凝土 A约为约为 (0.30.4)fc ，对高强混，对高强混 凝土凝土 A可达可达(0.50.7)fc。 A点以后点以后，由于微裂缝，由于微裂缝 处的应力集中，裂缝开处的应力集中，裂缝开 始有所延伸发展，产生始有所延伸发展，产生 部分塑性变形，应变增部分塑性变形，应变增 长开始加快，应力长开始加快，应力-应应 变曲线逐渐偏离直线。变曲线逐渐偏离直线。 微裂缝的发展导致混凝微裂缝的发展导致混凝 土的横向变形增加。但土的横向变形增加。但

14、 该阶段微裂缝的发展是该阶段微裂缝的发展是 稳定的。稳定的。 混凝土在结硬过程中，混凝土在结硬过程中， 由于水泥石的收缩、骨由于水泥石的收缩、骨 料下沉以及温度变化等料下沉以及温度变化等 原因，在骨料和水泥石原因，在骨料和水泥石 的界面上形成很多微裂的界面上形成很多微裂 缝，成为混凝土中的薄缝，成为混凝土中的薄 弱部位。混凝土的最终弱部位。混凝土的最终 破坏就是由于这些微裂破坏就是由于这些微裂 缝的发展造成的。缝的发展造成的。 达到达到B点，内部一些微点，内部一些微 裂缝相互连通，裂缝发裂缝相互连通，裂缝发 展已不稳定，横向变形展已不稳定，横向变形 突然增大，体积应变开突然增大，体积应变开 始

15、由压缩转为增加。在始由压缩转为增加。在 此应力的长期作用下，此应力的长期作用下， 裂缝会持续发展最终导裂缝会持续发展最终导 致破坏。取致破坏。取B点的应力点的应力 作为混凝土的长期抗压作为混凝土的长期抗压 强度。普通强度混凝土强度。普通强度混凝土 B约为约为0.8fc，高强强度，高强强度 混凝土混凝土 B可达可达0.95fc以上。以上。 达到达到C点点fc，内部微裂缝，内部微裂缝 连通形成破坏面，应变连通形成破坏面，应变 增长速度明显加快，增长速度明显加快，C 点的纵向应变值称为峰点的纵向应变值称为峰 值应变值应变 e e 0，约为，约为0.002。 纵向应变发展达到纵向应变发展达到D点，点，

16、 内部裂缝在试件表面出内部裂缝在试件表面出 现第一条可见平行于受现第一条可见平行于受 力方向的纵向裂缝。力方向的纵向裂缝。 随应变增长，试件上相随应变增长，试件上相 继出现多条不连续的纵继出现多条不连续的纵 向裂缝，横向变形急剧向裂缝，横向变形急剧 发展，承载力明显下降，发展，承载力明显下降， 混凝土骨料与砂浆的粘混凝土骨料与砂浆的粘 结不断遭到破，裂缝连结不断遭到破，裂缝连 通形成斜向破坏面。通形成斜向破坏面。E 点的应变点的应变e e = (23) e e 0， 应力应力 = (0.40.6) fc。 一次短期加载时的应力一次短期加载时的应力-应变曲线应变曲线 不同强度混凝土的应力-应变关

17、系曲线 强度等级越高，线弹强度等级越高，线弹 性段和峰值应变变化性段和峰值应变变化 不大，但下降段则短不大，但下降段则短 而陡，延性变差。而陡，延性变差。 一次短期加载时的应力一次短期加载时的应力-应变曲线应变曲线 单轴向受压应力单轴向受压应力-应变关系应变关系 我国规范采用的应力应变曲线方程我国规范采用的应力应变曲线方程 pa EEa/ 0 1x 32 )2()23(xaxaxay aaa 1x xxa x y d 2 ) 1( 轴向受拉时的应力轴向受拉时的应力-应变关系应变关系 弹性模量弹性模量 0 tgEc 变形（割线）模量变形（割线）模量 1 tgEc 切线模量切线模量 tgEc 混凝

18、土的变形模量和弹性模量混凝土的变形模量和弹性模量 e 0.5fc 510 次 )N/mm( 74.34 2 . 2 10 2 , 5 kcu c f E 混凝土受拉弹性模量混凝土受拉弹性模量 与受压时基本一致，与受压时基本一致， 可取相同数值。可取相同数值。 弹性模量的测定弹性模量的测定 混凝土在长期荷载作用下的变形混凝土在长期荷载作用下的变形 n混凝土在荷载的长期作用下，其变形随时间而不断增长混凝土在荷载的长期作用下，其变形随时间而不断增长 的现象称为的现象称为徐变徐变。 n徐变对混凝土结构和构件的工作性能有很大影响。由于徐变对混凝土结构和构件的工作性能有很大影响。由于 混凝土的徐变，会使构

19、件的变形增加，在钢筋混凝土截混凝土的徐变，会使构件的变形增加，在钢筋混凝土截 面中引起应力重分布，在预应力混凝土结构中会造成预面中引起应力重分布，在预应力混凝土结构中会造成预 应力的损失。应力的损失。 n混凝土的徐变特性主要与时间参数有关。混凝土的徐变特性主要与时间参数有关。 徐变徐变 徐变是水泥石中的凝胶体粘性流动的结果，徐变是水泥石中的凝胶体粘性流动的结果， 也受微裂缝在长期荷载作用下发展的影响。也受微裂缝在长期荷载作用下发展的影响。 徐变徐变 n线性徐变线性徐变 n非线性徐变非线性徐变 n混凝土构件在混凝土构件在 使用期间，应使用期间，应 当避免经常处当避免经常处 于不变的高应于不变的高

20、应 力状态。力状态。 徐变的影响因素徐变的影响因素 n内在因素内在因素是混凝土的组成和配比。骨料的刚度（弹性模量）是混凝土的组成和配比。骨料的刚度（弹性模量） 越大，体积比越大，徐变就越小。水灰比越小，徐变也越越大，体积比越大，徐变就越小。水灰比越小，徐变也越 小。构件尺寸越大，徐变越小。小。构件尺寸越大，徐变越小。 n环境影响环境影响包括养护和使用条件。受荷前养护的温湿度越高，包括养护和使用条件。受荷前养护的温湿度越高， 水泥水化作用越充分，徐变就越小。采用蒸汽养护可使徐水泥水化作用越充分，徐变就越小。采用蒸汽养护可使徐 变减少（变减少（2035）%。受荷后构件所处的环境温度越高，。受荷后构

21、件所处的环境温度越高， 相对湿度越小，徐变就越大。相对湿度越小，徐变就越大。 n应力条件、加荷时间对徐变的影响见图应力条件、加荷时间对徐变的影响见图1-23、1-24. 混凝土的非受力变形混凝土的非受力变形 n混凝土的收缩混凝土的收缩 混凝土在空气中硬化时体积会缩小，这种现象称为混凝混凝土在空气中硬化时体积会缩小，这种现象称为混凝 土的土的收缩收缩。 收缩是混凝土在不受外力情况下体积变化产生的变形。收缩是混凝土在不受外力情况下体积变化产生的变形。 当这种自发的变形受到外部（支座）或内部（钢筋）的约当这种自发的变形受到外部（支座）或内部（钢筋）的约 束时，束时，将使混凝土中产生拉应力，甚至引起混

22、凝土的开裂。将使混凝土中产生拉应力，甚至引起混凝土的开裂。 混凝土收缩会使预应力混凝土构件产生预应力损失。混凝土收缩会使预应力混凝土构件产生预应力损失。 混凝土的非受力变形混凝土的非受力变形 n混凝土的收缩混凝土的收缩 收缩的影响因素收缩的影响因素 n（1）水泥的品种：）水泥的品种：水泥强度等级越高，制成的混凝土收水泥强度等级越高，制成的混凝土收 缩越大。缩越大。 n（2）水泥的用量：）水泥的用量：水泥用量多、水灰比越大，收缩越大。水泥用量多、水灰比越大，收缩越大。 n（3）骨料的性质：）骨料的性质：骨料弹性模量高、级配好，收缩就小。骨料弹性模量高、级配好，收缩就小。 n（4）养护条件：）养护

23、条件：干燥失水及高温环境，收缩大。干燥失水及高温环境，收缩大。 n（5）混凝土制作方法：）混凝土制作方法：混凝土越密实，收缩越小。混凝土越密实，收缩越小。 n（6）使用环境：）使用环境：使用环境温度、湿度越大，收缩越小。使用环境温度、湿度越大，收缩越小。 n（7）构件的体积与表面积比值：）构件的体积与表面积比值：比值大时，收缩小。比值大时，收缩小。 温度变形温度变形 n温度变化引起的温度应力可能会使混凝土形成贯穿性温度变化引起的温度应力可能会使混凝土形成贯穿性 裂缝，进而导致渗漏、钢筋锈蚀、整体性下降，使结裂缝，进而导致渗漏、钢筋锈蚀、整体性下降，使结 构承载力和混凝土耐久性显著降低。构承载力

24、和混凝土耐久性显著降低。 n大体积混凝土中的温度应力极易使结构开裂，需要进大体积混凝土中的温度应力极易使结构开裂，需要进 行温差控制施工。行温差控制施工。 1.2 混凝土混凝土 n混凝土的强度混凝土的强度 n混凝土的变形混凝土的变形 n混凝土的选用原则混凝土的选用原则 混凝土的选用原则混凝土的选用原则 n建筑工程中，钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应建筑工程中，钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应 低于低于C20 n当采用当采用400MPa及以上钢筋时，混凝土强度等级不应及以上钢筋时，混凝土强度等级不应 低于低于C25 n预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于预应力混凝土结构的混凝土强度等级不

25、宜低于C40， 且不应低于且不应低于C30 n承受重复荷载的钢筋混凝土构件，混凝土的强度等级承受重复荷载的钢筋混凝土构件，混凝土的强度等级 不应低于不应低于C30 第二章第二章 混凝土混凝土结构材料性能结构材料性能 n2.1 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 n2.2 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 n2.3 钢筋与混凝土的钢筋与混凝土的粘结粘结 2.2 钢筋钢筋 n钢筋的品种与性能钢筋的品种与性能 n混凝土结构对钢筋性能的要求混凝土结构对钢筋性能的要求 n钢筋的选用原则钢筋的选用原则 钢筋钢筋的种类的种类 柔性（热轧）钢筋柔性（热轧）钢筋 钢筋钢筋的种类的种类 劲性钢筋劲性钢筋

26、 钢骨混凝土柱 n型钢型钢 n钢骨钢骨 n钢架钢架 热轧钢筋的分类热轧钢筋的分类 HPB300级级 HRB335级、级、HRBF335级级、 HRB400级级、 HRBF400级、级、RRB400级级 HRB500级级、HRBF500级级 钢筋的品种与性能钢筋的品种与性能 HPB300 生产工艺：生产工艺： hot rolled 表面形状：表面形状：plain 钢筋：钢筋：bar 屈服强度屈服强度 热轧光圆热轧光圆 钢筋钢筋 热轧钢筋的分类热轧钢筋的分类 HPB300级级 HRB335级、级、HRBF335级级、 HRB400级级、 HRBF400级、级、RRB400级级 HRB500级级、H

27、RBF500级级 钢筋的类型、品种和级别钢筋的类型、品种和级别 HRB335 hot rolled ribbed bar HRBF335 hot rolled ribbed bar fine 热轧带肋热轧带肋 变形钢筋变形钢筋 细晶粒热细晶粒热 轧带肋变轧带肋变 形钢筋形钢筋 热轧钢筋的分类热轧钢筋的分类 HPB300级级 HRB335级、级、HRBF335级级、 HRB400级级、 HRBF400级、级、RRB400级级 HRB500级级、HRBF500级级 钢筋的类型、品种和级别钢筋的类型、品种和级别 余热处理余热处理 带肋变形带肋变形 钢筋钢筋 RRB400 remained heat

28、treatment ribbed bar 热轧钢筋的分类（表热轧钢筋的分类（表1-11-1） HPB300级级 HRB335级级 HRBF335级级 HRB400级级 HRBF400级级 RRB400级级 HRB500级级 HRBF500级级 钢筋的类型、品种和级别钢筋的类型、品种和级别 F F R F 热轧钢筋的力学性能热轧钢筋的力学性能 e e a a b c d e fu a 为比例极限为比例极限 oa为为弹性阶段弹性阶段 de为为强化阶段强化阶段 b为屈服上限为屈服上限 c为屈服下限，即为屈服下限，即屈服强度屈服强度 fy cd为为屈服台阶屈服台阶 e为为极限抗拉强度极限抗拉强度 fu

29、 fy f ef为为颈缩阶段颈缩阶段 热轧钢筋的力学性能热轧钢筋的力学性能 强强 度度 n屈服强度屈服强度：是钢筋强度的设计依据是钢筋强度的设计依据，因，因 为钢筋屈服后将发生很大的塑性变形，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且卸载时这部分变形不可恢复不可恢复，这会使，这会使 钢筋混凝土构件产生很大的变形和不可钢筋混凝土构件产生很大的变形和不可 闭合的裂缝。屈服上限与加载速度有关，闭合的裂缝。屈服上限与加载速度有关， 不太稳定，一般取屈服下限作为屈服强不太稳定，一般取屈服下限作为屈服强 度。度。 n屈屈 强强 比比：反映钢筋的强度储备反映钢筋的强度储备 fy/fu=0.60

30、.7 简化的应力-应变曲线 热轧钢筋的力学性能热轧钢筋的力学性能 塑塑 性性 n伸伸 长长 率率：钢筋拉断后的伸长：钢筋拉断后的伸长 值与原长的比率，是反映钢筋值与原长的比率，是反映钢筋 塑性性能的指标。延伸率大的塑性性能的指标。延伸率大的 钢筋，在拉断前有足够预兆，钢筋，在拉断前有足够预兆， 延性较好。延性较好。 n冷弯性能冷弯性能：可以反映钢材脆化可以反映钢材脆化 倾向，通过冷弯试验来检验。倾向，通过冷弯试验来检验。 保证钢筋在弯折加工时不致断保证钢筋在弯折加工时不致断 裂和使用过程中不致脆断。裂和使用过程中不致脆断。 e 残余变形er 弹性变形ee s b gt El ll 0 0 0

31、无明显流幅的钢筋无明显流幅的钢筋 a 0.2% 0.2 fu a点：比例极限，约为点：比例极限，约为0.65fu a点前：应力点前：应力-应变关系为线弹性应变关系为线弹性 a点后：应力点后：应力-应变关系为非线性，应变关系为非线性， 有一定塑性变形，且没有明显的屈有一定塑性变形，且没有明显的屈 服点服点 强度设计指标强度设计指标条件屈服点条件屈服点 残余应变为残余应变为0.2%所对应的应力所对应的应力 规范规范取取 0.2 =0.85 fu 钢筋的本构关系钢筋的本构关系 yy ys f E ee eee 2.2 钢筋钢筋 n钢筋的品种与性能钢筋的品种与性能 n混凝土结构对钢筋性能的要求混凝土结

32、构对钢筋性能的要求 n钢筋的选用原则钢筋的选用原则 混凝土结构对钢筋性能的要求混凝土结构对钢筋性能的要求 n强度强度：钢筋应具有可靠的钢筋应具有可靠的屈服强度屈服强度和和极限强度极限强度，钢筋的，钢筋的 强度越高，钢材的用量越少。强度越高，钢材的用量越少。 要求钢筋有足够的强度和适宜的要求钢筋有足够的强度和适宜的强屈比强屈比(极限强度与屈服极限强度与屈服 强度的比值强度的比值)。例如，对抗震等级为一、二级的框架结构，。例如，对抗震等级为一、二级的框架结构， 其纵向受力钢筋的实际强屈比不应小于其纵向受力钢筋的实际强屈比不应小于1.25。 n延性：延性：要求钢筋应有足够的变形要求钢筋应有足够的变形

33、能力破坏前的预兆。能力破坏前的预兆。应应 保证钢筋的保证钢筋的伸长率伸长率和和冷弯性能冷弯性能合格合格。 n可焊性可焊性：要求钢筋焊接后不产生裂缝和过大的变形，要求钢筋焊接后不产生裂缝和过大的变形， 焊接接头性能良好焊接接头性能良好。 n机械连接性能：机械连接性能：以便能方便地在工地上轧制螺纹，以便能方便地在工地上轧制螺纹， 以便进行机械连接（如套筒连接）。以便进行机械连接（如套筒连接）。 n施工适应性：施工适应性：方便于在方便于在工地工地上对钢筋进行加工和安装。上对钢筋进行加工和安装。 n钢筋与混凝土的粘结力钢筋与混凝土的粘结力：保障钢筋与混凝土共同保障钢筋与混凝土共同 工作。工作。 混凝土

34、结构对钢筋性能的要求混凝土结构对钢筋性能的要求 2.2 钢筋钢筋 n钢筋的品种与性能钢筋的品种与性能 n混凝土结构对钢筋性能的要求混凝土结构对钢筋性能的要求 n钢筋的选用原则钢筋的选用原则 钢筋的选用原则钢筋的选用原则 n原则：原则：尽量选择强度较高、塑性较好、价格较低的钢材。尽量选择强度较高、塑性较好、价格较低的钢材。 n钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构中的非预应钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构中的非预应 力钢筋宜优先选用力钢筋宜优先选用HRB400、HRB500、 HRBF400、 HRBF500钢筋，以节约钢筋用量，改善我国建筑结构的钢筋，以节约钢筋用量，改善我国建筑结构

35、的 质量质量。 n除此之外除此之外，也可以采用，也可以采用HPB300、HRB335、HRBF335、 RRB400钢筋钢筋。 第二章第二章 混凝土混凝土结构材料性能结构材料性能 n2.1 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 n2.2 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 n2.3 钢筋与混凝土的钢筋与混凝土的粘结粘结 1.3 钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结 n粘结力的定义粘结力的定义 n粘结力的粘结力的组成组成 n粘结应力粘结应力-滑移关系滑移关系 n钢筋的锚固钢筋的锚固 1.3 钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结 n粘结力的定义粘结力的定义 n粘结力的粘结力的组成组成 n粘结

36、应力粘结应力-滑移关系滑移关系 n钢筋的锚固钢筋的锚固 粘结力的定义粘结力的定义 n粘结应力粘结应力：钢筋与混凝土接触面上产生的沿钢筋钢筋与混凝土接触面上产生的沿钢筋 纵向的剪应力纵向的剪应力 n粘结应力分为粘结应力分为锚固粘结应力锚固粘结应力和和局部粘结应力局部粘结应力 n粘结作用使钢筋与混凝土两者之间可进行应力传粘结作用使钢筋与混凝土两者之间可进行应力传 递并协调变形。递并协调变形。 锚固粘结与局部锚固粘结与局部(缝间缝间)粘结粘结 P P T 两种粘结作用两种粘结作用 锚固粘结锚固粘结 保证钢筋和混保证钢筋和混 凝土共同工作凝土共同工作 缝间粘结缝间粘结 改善钢筋混凝改善钢筋混凝 土的耗

37、能性能土的耗能性能 1.3 钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结 n粘结力的定义粘结力的定义 n粘结力的粘结力的组成组成 n粘结应力粘结应力-滑移关系滑移关系 n钢筋的锚固钢筋的锚固 粘结力的组成粘结力的组成 n钢筋与混凝土表面的钢筋与混凝土表面的化学胶着力化学胶着力； n钢筋与混凝土接触面的钢筋与混凝土接触面的摩阻力摩阻力 ； n钢筋与混凝土表面凹凸不平的钢筋与混凝土表面凹凸不平的机械咬合力机械咬合力 。 粘结力的组成粘结力的组成 n钢筋与混凝土表面的钢筋与混凝土表面的化学胶着力化学胶着力； n钢筋与混凝土接触面的钢筋与混凝土接触面的摩阻力摩阻力 ； n钢筋与混凝土表面凹凸不平的钢筋与混凝土

38、表面凹凸不平的机械咬合力机械咬合力 。 1.3 钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结 n粘结力的定义粘结力的定义 n粘结力的粘结力的组成组成 n粘结应力粘结应力-滑移关系滑移关系 n钢筋的锚固钢筋的锚固 粘结应力粘结应力-滑移关系滑移关系 -s曲线曲线 (a)光圆光圆钢筋钢筋 (b)变形钢筋变形钢筋 1.3 钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结 n粘结力的定义粘结力的定义 n粘结力的粘结力的组成组成 n粘结应力粘结应力-滑移关系滑移关系 n钢筋的锚固钢筋的锚固 1. 基本基本锚固锚固长度长度 原则原则钢筋屈服时正好发生锚固破坏钢筋屈服时正好发生锚固破坏 对象对象 以直径为以直径为2c的混凝土试件内配的混凝土试件内配 直径为直径为d的变形钢筋为例的变形钢筋为例 假定假定 纵裂发生在刮出式破坏以前纵裂发生在刮出式破坏以前 1. 基本锚固基本锚固长度长度 d f f l t y ab 基本锚固长度（基本锚固长度（GB50010）：）： 锚固钢筋的外形锚固钢筋的外形系数，系数， 见见教材教材P32表表2-1 锚固区混凝土轴心抗锚固区混凝土轴心抗 拉强度设计值，拉强度设计值，高于高于 C40时按时按C40取值取值。 2. 受拉钢筋的锚固受拉钢筋的锚固长度长度 abaa ll 锚固长度的锚固长度的修正系数