混凝土结构讲义2

第二章钢筋和混凝土的材料性能2.1钢筋

SteelReinforcement一、钢筋的品种(Reinforcementtypes)热轧钢筋、中高强钢丝和钢绞线、热处理钢筋和冷加工钢筋第二章钢筋和混凝土的材料性能热轧钢筋

HotRolledSteelReinforcingBarHPB235级、HRB335级、HRB400级、RRB400级HPBHotrolledPlainBarHRBHotrolledRolledBarRRBRolledRibbedBar屈服强度fyk（标准值=钢材废品限值，保证率97.73%）HPB235级：fyk=235N/mm2HRB335级：fyk=335N/mm2HRB400级、RRB400级：fyk=400N/mm2第二章钢筋和混凝土的材料性能HPB235级(Ⅰ级)钢筋多为光面钢筋（PlainBar），多作为现浇楼板的受力钢筋和箍筋HRB335级(Ⅱ级)和

HRB400级(Ⅲ级)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（DeformedBar）。Ⅳ级钢筋强度太高，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延伸率（Percentageofelongation）：d5=25、16、14、10%，直径8~40。第二章钢筋和混凝土的材料性能钢丝Wire：中强钢丝的强度为800~1200MPa，高强钢丝、钢绞线(StrandorTendon)的为1470~1860MPa；延伸率d10=6%，d100=3.5~4%；钢丝的直径3~9mm；外形有光面、刻痕和螺旋肋三种，另有二股、三股和七股钢绞线，外接圆直径9.5~15.2mm。中高强钢丝和钢绞线均用于预应力混凝土结构。冷加工钢筋Coldworkingrebar：是由热轧钢筋和盘条经冷拉、冷拔、冷轧、冷扭加工后而成。冷加工的目的是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。热处理钢筋Heattreatment

：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。se第二章钢筋和混凝土的材料性能二、钢筋的应力-应变关系Stress-StrainRelation

◆有明显屈服点的钢筋Rebarwithyieldpointa’为比例极限proportionallimit

s=Esea’a为弹性极限elasticlimitade为强化段strainhardeningstagebb为屈服上限upperyieldstrengthc为屈服下限，即屈服强度fyloweryieldstrengthcdcd为屈服台阶yieldplateauefue为极限抗拉强度fu

ultimatetensilestrengthfyf第二章钢筋和混凝土的材料性能几个指标(Index)：屈服强度yieldstrength：是钢筋强度的设计依据，因为钢筋屈服后将很大的塑性变形，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。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度。延伸率elongationstrain：钢筋拉断时的应变，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，延性较好屈强比反映钢筋的强度储备，fy/fu=0.6~0.7。均匀延伸率dgt对应最大应力时应变，包括了残余应变和弹性应变，反映了钢筋真实的变形能力(≥2.5%)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

Bilinearelasto-plasticrelation1Es第二章钢筋和混凝土的材料性能◆无明显屈服点的钢筋Rebarwithoutyieldpointa点：比例极限，约为0.65fua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(Equivalentyieldpoint)残余应变为0.2%所对应的应力《规范》取s0.2=0.85fu第二章钢筋和混凝土的材料性能三、钢筋的强度标准值(CharacteristicorUnfactoredStrength)按冶金钢材质量控制标准，钢筋的强度标准值是取其出厂时的废品限值，其数值相当于fy,m-3s，具有97.73%的保证率，满足《建筑结构设计统一标准》材料强度标准值保证率95%的要求。第二章钢筋和混凝土的材料性能2.2混凝土土2.2.1混凝土的的强度混凝土的的抗压强强度立方体抗抗压强度度轴心抗压压强度混凝土的的抗拉强强度混凝土在在复合应应力作用用下的强强度混凝土立立方体抗抗压强度度以边长为为150mm的立方体体在20±3˚C的温度和和相对湿湿度在90%以上的潮潮湿空气气中养护护28天，依照照标准试试验方法法测得的的具有95%保证率的的抗压强强度（以以N/mm2计）作为为混凝土土的强度度等级，，并用符符号表示混凝土的的强度等等级一般般可划分分为：C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60C65C70C75C80混凝土立立方体的的破坏情情况“箍套””作用混凝土轴轴心抗压压强度采用150mmx150mmx300mm棱柱体作作为轴心心抗压强强度的标标准试件件轴心抗压压强度与与立方体体抗压强强度的关关系为：：混凝土抗抗拉强度度混凝土的的抗拉强强度比抗压压强度低低得多，一一般只有有抗压强度度的5%~10%混凝土在在复合应应力作用用下的强强度混凝土的的双向受力强度度双向受拉拉：强度接接近单向向受拉拉强度双向受压压：抗压强强度和极极限限压应变变均有所所提高高一拉一压压：强度降降低混凝土在在正应力力和剪应应力作用用下的复复合强度度在有剪应应力作用用时，混混凝土的的抗压强强度将低低于单轴轴抗压强强度混凝土的的三向受受压强度度三向受压压时，混混凝土的的抗压强强度和极极限变形形都有较较大提高高2.2.2混凝土的的变形混凝土的的变形分分为两类类：混凝土的的受力变变形混凝土的的非受力力变形混凝土的的受力变变形受压混凝凝土一次次短期加加荷的应应力—应变曲线线混凝土的的变形模模量混凝土的的弹性模模量测定定混凝土的的徐变——在荷载保保持不变变的情况况下随时时间而增增长的变变形影响徐变变因素及及减小徐徐变措施施混凝土的的非受力力变形混凝土的的收缩与与膨胀混凝土在在水中或或处于饱饱和湿度度情况下下硬结时时体积增增大的现现象称为为膨胀混凝土在在空气中中结硬时时体积减减小的现现象称为为收缩混凝土的的温度变变形当温度变变化时，，混凝土土也随之之热胀冷冷缩影响混凝凝土收缩缩的原因因减小混凝凝土收缩缩和温变变影响的的措施2.2.3混凝土的的选用原原则建筑工程程中，钢钢筋混凝凝土构件件的混凝凝土强度度等级不应低于C15当采用HRB335级钢筋时时，不宜低于C20当采用HRB400和RRB400级钢筋以以及承受受重复荷荷载的构构件，不得低于C20预应力混混凝土结结构不应低于C30采用钢绞绞线、钢钢丝、热热处理钢钢筋作预预应力钢钢筋时，，不宜低于C402.3钢筋与混混凝土之之间的粘粘结与锚锚固钢筋与混混凝土之之间的粘粘结是这这两种材材料共同同工作的的保证，，使之能能共同承承受外力力、共同同变形、、抵抗相相互之间间的滑移移钢筋能否否可靠地地锚固在在混凝土土中则直直接影响响到这两两种材料料的共同同工作，，从而关关系到结结构和构构件的安安全和材材料强度度的充分分利用2.3.1粘结力的的定义及及组成粘结力的的定义——若钢筋和和混凝土土有相对对变形（（滑移）），就会会在钢筋筋和混凝凝土交界界面上产产生沿钢钢筋轴线线方向的的相互作作用力，，这种力力称为钢钢筋与混混凝土的的粘结力力粘结力的的组成1化学胶结结力：混混凝土凝凝结时，，由于水水泥的水水化作用用在钢筋筋与混凝凝土接触触面上产产生的化化学吸附附作用力力2摩擦力：：混凝土土收缩后后将钢筋筋紧紧地地握裹住住而产生生的力3机械咬合合力：钢钢筋表面面凹凸不不平与混混凝土产产生的机机械咬合合作用而而产生的的力4钢筋端端部的的锚固固力：：采取取锚固固措施施后所所造成成的机机械锚锚固力力2.3.2粘结强强度钢筋与与混凝凝土的的粘结结强度通通常采采用拔拔出试试验来测测定。。设拔拔出力力为F，则以粘结结破坏坏（钢筋筋拔出出或混混凝土土劈裂））时钢钢筋与与混凝凝土截面面上的的最大大平均均粘结应应力作作为粘粘结强强度2.3.3影响粘粘结强强度的的因素素混凝土土强度度混凝土土保护护层厚厚度和和钢筋筋净距距横向配配筋钢钢筋筋表面面和外外形特特征受力情情况锚固长长度2.3.4锚固长长度进行拔拔出试试验时时，受受拉钢钢筋达达到屈屈服的的同时时发生生粘结结破坏坏，该该临界界情况况的锚锚固长长度称称为基基本锚锚固长长度，，用表