《混凝土结构基本原理》 第2版 课件 第2章 混凝土结构材料的物理力学性能

混凝土结构基本原理

FundamentalsofConcreteStructure第2章混凝土结构材料的力学性能2.1混凝土第2章混凝土结构材料的力学性能§2.1混凝土的物理力学性能

2.1.1混凝土的组成与结构

2.1.2单向受力状态下混凝土的强度

2.1.3

复杂应力下混凝土的受力性能

2.1.4

混凝土破坏机理

2.1.5

混凝土的变形

2.1.6

混凝土的收缩和徐变1、熟悉混凝土的力学性能指标与变形性能，掌握混凝土的选用原则；2、熟悉钢筋的品种、级别及其力学性能，掌握钢筋的选用原则；3、了解钢筋与混凝土的共同工作原理，熟悉保证混凝土与钢筋之间协同工作的构造措施。重点：混凝土与钢筋材料的材料性能、选用原则难点：混凝土在各种受力状态下的强度和变形性能教学目标2.1混凝土2.1混凝土的物理力学性能2.1.1混凝土的组成与结构普通砼是由水泥、石、砂、水按一定的配合比拌制，经过凝固硬化后做成的人工石材。混凝土的内部结构非常复杂，按尺度特征，可分为微观结构、亚微观结构和宏观结构等三种基本结构层次。微观结构即水泥石结构；亚微观结构即混凝土中水泥砂浆结构；宏观结构即砂浆和粗骨料两组分体系。返回2.1混凝土该组成结构理论认为：混凝土中的水泥结晶体、骨料和未水化的水泥颗粒组成弹性骨架，承受外荷载并产生弹性变形，是混凝土的强度来源；水泥凝胶体中的凝胶、孔隙和界面初始微裂缝，起着调整和扩散混凝土应力的作用，使混凝土产生塑性变形；同时，混凝土中的孔隙、界面微裂缝等初始缺陷又是混凝土受力破坏的根源。返回2.1混凝土1、混凝土立方体抗压强度和强度等级（StrengthGrade

）混凝土结构中，主要是利用它的抗压强度(CompressiveStrength)。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。混凝土立方体抗压强度：边长150mm立方体标准试件，在标准条件下（20±3℃，≥90%相对湿度）养护28天，用标准试验方法（GBJ81-85，加载速度0.15~0.3N/mm2/s，两端不涂润滑剂）测得的具有95%保证率的立方体抗压强度(CubeStrength)，用符号C表示。

C30：fcu,k=30N/mm2

2.1.2单向受力状态下混凝土的强度2.1.2单向受力状态下混凝土的强度2.1混凝土第2章1-录像——混凝土立方体抗压强度试验混凝土的强度等级是根据立方体抗压强度来划分的《规范》用标准制作方式制成的150mm×150mm的立方体试块，在28天龄期，用标准试验方法测得具有95％保证率的抗压强度。根据强度范围，从C15~C80共划分为14个强度等级，级差为5N/mm2。

C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80。C55以上为高强混凝土。表示混凝土Concrete立方体抗压强度2.1混凝土立方体强度的影响因素：小于C50的混凝土，修正系数μ=0.95。随混凝土强度的提高，修正系数μ值有所降低。当fcu100=100N/mm2时，系数μ

约为0.9尺寸效应：影响①材料组成②养护环境条件③试验龄期④端部约束⑤加载速度⑥尺寸效应⑦形状影响同学回答！承压板试块摩擦力不涂润滑剂>涂润滑剂

(MPa)fco

0

(

10-3)abcd225201510546810加载速度快加载速度减慢o⑤④⑥2.1混凝土形状影响：美国、日本、加拿大等国家，采用圆柱体（直径150mm，高300mm）标准试件测定的抗压强度来划分强度等级，符号记为fc'。圆柱体强度与我国标准立方体抗压强度的换算关系为，提醒：立方体和圆柱体抗压试验都不能代表混凝土在实际构件中的受力状态，只是用来在同一标准条件下比较混凝土强度水平和品质的标准（制作、测试方便）。《规范》对小于C60级的混凝土取0.79，对C60取0.833，对C70取0.857，对C80取0.875⑦高强混凝土的脆性折减系数：对小于C40级的混凝土取1.00，对C80取0.87，其间按线性插值2.1混凝土2、轴心抗压强度AxialCompressiveStrength轴心抗压强度fc比较接近实际构件中混凝土的受压情况。采用棱柱体试件测定，为消除端部约束的影响，试件高宽比一般为h/b=3~4，我国通常取150mm×150mm×450mm，也常用100×100×300。对于同一混凝土，棱柱体抗压强度小于立方体抗压强度。棱柱体抗压强度和立方体抗压强度的换算关系为，对不大于C50级的混凝土取0.76，对C80取0.82，其间按线性插值2.1混凝土承压板试块第2章2-录像——轴心抗压强度试验2.1混凝土也是其基本力学性能，用符号ft表示。混凝土构件开裂、裂缝、变形，以及受剪、受扭、受冲切等的承载力均与抗拉强度有关。3、轴心抗拉强度AxialTensileStrength2.1混凝土由于轴心受拉试验对中困难，也常常采用立方体或圆柱体劈拉试验测定混凝土的抗拉强度(SplittingStrength)规范：考虑了从普通强度混凝土到高强混凝土的变化规律，取2.1混凝土第2章3-录像——混凝土抗拉强度试验2.1混凝土4、混凝土强度的标准值CharacteristicStrength《规范》规定材料强度的标准值应具有不小于95%的保证率立方体强度标准值即为混凝土强度等级fcu,k。《规范》在确定混凝土轴心抗压强度和轴心抗拉强度标准值时，假定它们的变异系数与立方体强度的变异系数相同，利用与立方体强度平均值的换算关系，便可按上式计算得到。概率密度分布图2.1混凝土《规范》考虑到试件与实际结构的差异以及高强混凝土的脆性特征，对轴心抗压强度和轴心抗拉强度，还采用了以下两个折减系数：⑴结构中混凝土强度与混凝土试件强度的比值，取0.88；⑵脆性折减系数αc2，对C40取1.0，对C80取0.87，中间按线性规律变化。2.1混凝土2.1混凝土工程应用——混凝土轴心抗压强度的计算【例2-2】试计算C40混凝土的轴心抗压强度标准值和设计值【解】则，【例2-1】试计算C30混凝土的轴心抗压强度标准值【解】2.1混凝土【例2-3】试计算C40混凝土的轴心抗拉强度标准值和设计值【解】则，返回2.1混凝土2.1.3复合应力状态下混凝土强度看以下四种受力（1）双向正应力作用（2）正应力和剪应力作用（3）三轴受压（4）局部抗压强度实际结构中，混凝土很少处于单向受力状态。更多的是处于双向或三向受力状态。如梁弯剪段得剪压区、梁柱节点区、牛腿、深梁、剪扭构件、弯剪扭和压弯剪扭构件、混凝土拱坝、核电站安全壳等。第2章4-录像——双向复合受力强度.swf2.1混凝土0（1）双向正应力作用BiaxialStressState

1,

2(压－压)抗压强度增加

1,

2(拉－压)抗拉、压强度均降低

1,

2(拉－拉)抗拉强度基本不变由于剪应力的存在，混凝土抗压强度低于单向；由于压应力的存在，混凝土抗剪强度有限增加。2.1混凝土双向受压时（第三象限），抗压强度大于单向受压强度，最大受压强度发生在两个压应力之比为0.3~0.6之间，约为(1.25~1.60)fc。双向受压状态下混凝土的应力-应变关系与单轴受压曲线相似，但峰值应变均超过单轴受压时的峰值应变。一轴受压一轴受拉状态下(第二、四象限)，任意应力比情况下均不超过其相应单轴强度。并且抗压强度或抗拉强度均随另一方向拉应力或压应力的增加而减小。在双轴受拉状态下（第一象限），则不论应力比多大，抗拉强度均与单轴抗拉强度接近。2.1混凝土

（2）正应力和剪应力作用构件受剪或受扭时常遇到剪应力t和正应力s共同作用下的复合受力情况。2.1混凝土0.61.00-0.10.2σ/fcτ/fc混凝土的抗剪强度：随拉应力增大而减小随压应力增大而增大当压应力在（0.5~0.7）fc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，抗剪强度将随压应力的增大而减小。2.1混凝土（3）三向受压TriaxialStressState三向受压状态，不仅强度提高，而且延性增加。一般采用圆柱体在等侧压条件下的试验测定抗压强度。200

3=50N/mm235N/mm2

1

3

310N/mm2150100500510152025

1—

2(N/mm2)

1(‰)工程应用主动约束：在试验室有意义，在工程中无实际意义。

被动约束：

螺旋箍筋混凝土

钢管混凝土

方形截面柱

圆形截面柱

◆（4）局部抗压强度LocalBearingStrength2.1混凝土返回◆影响混凝土强度的因素2.1混凝土返回水泥强度、水灰比、骨料性质、骨料级配、成型方法、硬化时的环境条件、龄期等。硬化前，这是材料人研究的问题几何形状、几何尺寸、应力状态、加荷方法、加荷速度。硬化后，这是结构人关心的问题混凝土结构基本原理

FundamentalsofConcreteStructure第2章混凝土结构材料的力学性能主讲：王海军教授2.1混凝土fc<fcu

?不涂润滑剂涂润滑剂>≈2.1.4混凝土破坏机理FailureMechanism同学回答！2.1混凝土由上述混凝土的破坏机理可知，微裂缝的发展导致横向变形的增大。对横向变形加以约束(LateralConstraint)，就可以限制微裂缝的发展，从而可提高混凝土的抗压强度。结论：立方体试件受约束范围大，而棱柱体试件中部未受约束，因此造成了不同受压试件强度的差别和破坏形态的不同。不涂润滑剂涂润滑剂>≈螺旋箍筋约束混凝土2.1混凝土混凝土的破坏机理，不仅可以解释各种不同试验混凝土强度的差别，还可以通过约束混凝土的横向变形来提高混凝土的抗压强度。如图采用配置螺旋箍筋形成所谓“约束混凝土”，可显著提高混凝土的抗压强度，并且可以提高混凝土变形能力。②破坏机理的工程应用螺旋箍筋约束混凝土2.1混凝土由螺旋箍筋约束混凝土的应力-应变曲线可见，当应力较小时，横向变形很小，箍筋的约束作用不明显；当应力超过B点的应力时，由于混凝土的横向变形开始显著增大，侧向膨胀使螺旋箍筋产生环向拉应力，其反作用力使混凝土的横向变形受到约束，从而使混凝土的强度和变形能力都得到提高。“约束混凝土(ConfinedConcrete)”的概念在工程中许多地方都有应用，如螺旋箍筋柱、后张法预应力锚具下局部受压区域配置的钢筋网或螺旋筋等。而钢管混凝土(ConcreteFilledTube)对内部混凝土的约束效果更好，因此近年来在我国工程中得到许多应用。返回“约束混凝土”可以提高混凝土的强度，但更值得注意的是可以提高混凝土的变形能力(DeformationCapacity)，这一点对于抗震结构非常重要。在抗震结构对于可能出现塑性铰的区域，均要求加密箍筋配置来提高构件的变形能力，达到坏而不倒的目的。混凝土结构基本原理

FundamentalsofConcreteStructure第2章混凝土结构材料的力学性能主讲：王海军教授2.1混凝土2.1.4混凝土的变形Deformation

4个知识点：①混凝土的应力-应变关系曲线；②弹性模量；③混凝土的徐变；④收缩。学习要求：熟悉混凝土的应力-应变关系曲线、混凝土的收缩和徐变，了解弹性模量和疲劳强度。2.1混凝土混凝土的变形可分为两类：（1）荷载作用下的受力变形，如单调短期加载的变形、荷载长期作用下的变形以及多次重复加载的变形。（2）与受力无关，称为体积变形，如混凝土收缩以及温度变化引起的变形。（1）单轴受压应力-应变关系Stress-strainRelationship

混凝土单轴受力时的应力-应变关系反映了混凝土受力全过程的重要力学特征，是分析混凝土构件应力、建立承载力和变形计算理论的必要依据，也是利用计算机进行非线性分析的基础。CBDEfc

0

0•••A

cu••OA–––弹性阶段

A:0.3fcAB–––弹塑性阶段

:0.3fc～0.8fc

裂缝稳定阶段BC–––裂缝不稳定阶段

:0.8fc～1.0fc知识点1、单调加载下混凝土的变形工程中主要关心的是上升段，研究者两者都关心。2.1混凝土

混凝土单轴受压应力-应变关系曲线，常采用棱柱体试件来测定。①在普通试验机上采用等应力速度加载，达到轴心抗压强度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(AscendingCurve)。②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(DescendingCurve)。试验录像5——混凝土应力-应变曲线第2章5-录像——混凝土应力应变曲线.MPG2.1混凝土不同强度混凝土的应力-应变关系曲线强度等级越高，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。2.1混凝土反映混凝土全部受压力学性能，可采用混凝土应力-应变全曲线的形式。若采用无量纲坐标x=e/e0，y=s/fc，则混凝土应力-应变全曲线的几何特征必须满足①

x=0，y=0，0ddEExyc=②

0≤x

≤1，0dd22£xy③

x=1，0dd=xy，y=1④

拐点D，22ddxyxd=0，xd≥1⑤

曲率最大点E，33ddxyxe=0，xe>

xd⑥

当x→∞时，y→0，0dd=xy⑦

x≥0，0≤y

≤1（2）混凝土单轴受压应力-应变曲线的数学模型2.1混凝土◆模型一：

美国E.Hognestad提出了应力-应变模型：上升段为二次抛物线，下降段为斜直线

u=0.0038

0=0.002o

cfc

c0.15fc2.1混凝土◆模型二：德国Ruschu建议的模型

ε≤ε0（上升段）

ε0≤ε≤εu

u=0.0035

0=0.002o

cfc

c2.1混凝土◆模型三：三向受压时混凝土的模型

cu约束混凝土非约束混凝土

c

cfccfcEsecEc

c02

c0

sp

cco环箍断裂工程应用主动约束：在试验室有意义，在工程中无实际意义。

被动约束：

螺旋箍筋混凝土

钢管混凝土

方形截面柱

圆形截面柱

◆模型四：《规范》应力-应变关系上升段：下降段：2.1混凝土知识点2、混凝土的弹性模量

ModulusofElasticity（1）原点切线模量InitialModulus（2）割线模量SecantModulus（3）切线模量TangentModulus弹性系数n

(coefficientofelasticity)

随应力增大而减小，n

=1~0.52.1混凝土k

c

c

0

ela

pla

0h

割线切线原点适用于用于增量法非线性分析

◆弹性模量测定方法2.1混凝土Ec与立方体强度的实验统计结果se0.5fc5~10次混凝土弹性模量的试验方法：

采用150×150×300标准试件，先加载至0.5fc，然后卸载至0，再重复加载5～10次，曲线逐渐趋于直线，该直线的斜率即为混凝土的弹性模量。2.1混凝土3、混凝土受拉应力-应变关系混凝土的抗拉强度很低，受拉达峰值时的弹性系数ν≈0.5，其峰值拉应变为：

t(MPa)0

(mm)

cr=0.00012试件：76

19

305mmfc=44MPa43210.010.020.030.040.050.06标距＝83mm

峰值应力对应的峰值应变：75～115με受拉弹性模量：Et≈Ec峰值应力时的割线模量：构件计算时，可取：纤维混凝土：可提高峰值拉应变4、箍筋约束混凝土受压的应力-应变关系◎螺旋箍筋约束对强度和变形能力均有很大提高◎矩形箍筋约束对强度的提高不是很显著，但对变形能力有显著改善ConfinementofTransversalReinforcement⑴箍筋与内部混凝土的体积比；⑵箍筋的屈服强度；⑶箍筋间距与核心截面直径或边长的比值；⑷箍筋直径与肢距的比值；⑸混凝土强度，对高强混凝土的约束效果差一些。◆影响因素同学回答！2.1混凝土5.混凝土在重复荷载作用下的变形混凝土在重复荷载作用下的应力-应变曲线混凝土在荷载重复作用下引起的破坏称为疲劳破坏。疲劳强度：荷载重复作用下使应力应变曲线始终保持密合直线的最大应力值；2.1混凝土应力大小应力幅疲劳强度影响疲劳应力比值计算公式：混凝土抗压疲劳强度计算公式：修正系数γp

与疲劳应力比ρcf

有关。应力比越大，修正系数越大。?请回答！返回2.1混凝土知识点3、混凝土的徐变Creep

（1）概念：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徐变。2.1.6混凝土的收缩和徐变ShrinkageandCreep（2）徐变对结构的影响：①不利影响：徐变会使结构（构件）的（挠度）变形增大，引起预应力损失，在长期高应力作用下，甚至会导致破坏。②有利影响：徐变有利于结构构件产生内（应）力重分布，降低结构的受力（如支座不均匀沉降），减小大体积混凝土内的温度应力，受拉徐变可延缓收缩裂缝的出现。?请回答！徐变产生的原因：水泥凝胶体的粘性流动——应力较小时

混凝土内部微裂缝的发展与增加——应力较大时

2.1混凝土

在应力（≤0.5fc）作用瞬间，首先产生瞬时弹性应变eel（=si/Ec(t0)，t0加荷时的龄期）。随荷载作用时间的延续，变形不断增长，两周内可完成总收缩变形的25%，一个月内可完成50%，6个月可达最终徐变的（70~80）%，以后增长逐渐缓慢，2~3年后趋于稳定。161284369121518212427•A

ce

cr徐变

el弹性变形

sh收缩

ce

ae

erBCD(10–4)t(月)0徐变-时间关系曲线（3）徐变随时间的变化关系。在测定混凝土的徐变时，应同批浇筑同样尺寸不受荷的试件，在同样环境下同时量测混凝土的收缩变形，从徐变试件的变形中扣除对比的收缩试件的变形，才可得到徐变变形。2.1混凝土如在时间t卸载，则会产生瞬时弹性恢复应变eel'。由于混凝土弹性模量随时间增大，故弹性恢复应变eel'小于加载时的瞬时弹性应变

eel。再经过一段时间后，还有一部分应变eel''可以恢复，称为弹性后效或徐变恢复，但仍有不可恢复的残留永久应变ecr'记(t-t0)时间后的总应变为ec(t,t0)，此时混凝土的收缩应变为esh(t，t0)，则徐变为，ecr(t,t0)=ec(t,t0)-ec(t0)-esh(t,t0)=ec(t,t0)-eel-esh(t,t0)2.1混凝土◆徐变系数j(t，t0)CreepCoefficient当初始应力小于0.5fc时，徐变在2年以后可趋于稳定，最终的徐变系数j=2~4。◆（4）徐变的影响因素①内在因素是混凝土的组成和配比。骨料(aggregate)的刚度（弹性模量）越大，体积比越大，徐变就越小。水灰比越小，徐变也越小。②环境影响包括养护和使用条件。受荷前养护(curing)的温湿度越高，水泥水化作用月充分，徐变就越小。采用蒸汽养护可使徐变减少（20~35）%。受荷后构件所处的环境温度越高，相对湿度越小，徐变就越大。2.1混凝土③应力条件是指初应力水平si/fc和加荷时混凝土的龄期t0④加荷时间对徐变的影响应力对徐变的影响2.1混凝土当初始应力水平si/fc≤0.5时，徐变值与初应力基本上成正比，也即（最终）徐变系数j=ecr/eel=Ececr/si=常数，这种徐变称为线性徐变。当初应力si在(0.5~0.8)fc范围时，徐变最终虽仍收敛，但最终徐变与初应力si不成比例，也即徐变系数j随si的增大而增大，这种徐变称为非线性徐变。当初应力si>0.8fc时，混凝土内部微裂缝的发展已处于不稳定的状态，徐变的发展将不收敛，最终导致混凝土的破坏。因此将0.8fc作为混凝土的长期抗压强度。高强混凝土的密实性好，在相同的s/fc比值下，徐变比普通混凝土小得多。但由于高强混凝土承受较高的应力值，初始变形较大，故两者总变形接近。此外，高强混凝土线性徐变的范围可达0.65fc，长期强度约为0.85fc，也比普通混凝土大一些。2.1混凝土知识点4、混凝土的收缩

Shrinkage

（1）概念：

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收缩。收缩前收缩后2.1混凝土

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）的约束时，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。某些对跨度比较敏感的超静定结构（如拱结构），收缩也会引起不利的内力。（2）混凝土的收缩对结构的影响

?请回答！平行裂缝垂直与收缩方向墙板干燥收缩裂缝与边框架的变形2.1混凝土（3）收缩与时间的关系混凝土的收缩是随时间而增长的变形，早期收缩变形发展较快，两周可完成全部收缩的25%，一个月可完成50%，以后变形发展逐渐减慢，整个收缩过程可延续两年以上。一般情况下，最终收缩应变值约为(2~5)×10-4

混凝土开裂应变为(0.5~2.7)×10-4混凝土的收缩蒸汽养护常温养护051015200.10.20.30.4收缩(10–3)时间(月)2.1混凝土◆（4）收缩的影响因素

混凝土的收缩受结构周围的温度、湿度、构件断面形状及尺寸、配合比、骨料性质、水泥性质、混凝土浇筑质量及养护条件等许多因素有关。（1）水泥的品种：强度等级越高，制成的混凝土收缩越大。（2）水泥的用量：水泥用量多、水灰比越大，收缩越大。（3）骨料的性质：骨料弹性模量高、级配好，收缩就小。（4）养护条件：干燥失水及高温环境，收缩大。（5）混凝土制作方法：混凝土越密实，收缩越小。（6）使用环境：使用环境温度、湿度越大，收缩越小。（7）构件的体积与表面积比值：比值大时，收缩小。影响收缩的因素多且复杂，要精确计算尚有一定的困难。在实际工程中，要采取措施减小收缩应力的不利影响—施工缝?请回答！混凝土结构基本原理

FundamentalsofConcreteStructure第2章混凝土结构材料的力学性能主讲：王海军教授2.2钢筋§2.2钢筋的物理力学性能

2.2.1钢筋的品种

2.2.2钢筋的应力-应变关系

2.2.3钢材的冷加工

2.2.4混凝土结构对钢材性能的要求基本要求重点、难点钢筋的典型应力应变关系；种类和级别，冷加工钢筋强度指标和变形能力指标。第2章混凝土结构材料的力学性能2.2钢筋§2.2钢筋的物理力学性能SteelReinforcement4个知识点：①钢筋的品种；②钢筋的应力-应变关系曲线、指标；③钢筋的冷加工；④混凝土结构对钢筋的要求。学习要求：熟悉钢筋的品种、应力-应变关系曲线、指标，了解钢筋的冷加工。2.2钢筋§2.2钢筋的物理力学性能SteelReinforcement2.2.1钢筋的品种钢筋的分类化学成分表面形状制作工艺碳素钢普通低合金钢光圆钢筋变形钢筋热轧钢筋中强度预应力钢丝钢绞线消除应力钢丝预应力螺纹钢筋预应力混凝土结构钢筋混凝土结构细晶粒热轧钢筋2.2钢筋2.2.1钢筋的品种①热轧钢筋②中强度预应力钢丝③钢绞线④消除应力钢丝⑤预应力螺纹钢筋⑥冷加工钢筋钢筋的规格2.2钢筋①热轧钢筋

HotRolledSteelReinforcingBar

HPB300、HRB335、HRBF335、HRB400、

HRBF400、RRB400、HRB500、HRBF500；HPBHotrolledPlainBarHRBFHotrolledRibbedBarRRBRemainedHeat-treatmentRibbedBar屈服强度fyk（标准值=钢材废品限值，保证率97.73%）HPB300级：fyk=300N/mm2HRB335级：fyk=335N/mm2HRB400级、RRB400级：fyk=400N/mm2Fine2.2钢筋HPB300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：d5=25、16、14、10%，直径8~40。2.2钢筋②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，用于预应力混凝土结构。③钢绞线：有二股、三股和七股钢绞线，外接圆直径9.5~15.2mm。用于预应力混凝土结构。⑥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。返回2.2钢筋◆钢筋拉伸试验lPPA2.2.2钢筋的应力-应变关系Stress-StrainRelation第2章6--低碳钢标准拉伸试验.swfse2.2钢筋

◆(1)有明显屈服点的钢筋Rebarwithyieldpoint

(热轧钢筋、冷拉钢筋)a’为比例极限proportionallimita’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比例极限屈服强度极限强度流幅2.2钢筋①几个指标：钢筋的强度用屈服强度和屈强比衡量。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。屈强比反映钢筋的强度储备，fy/fu=0.6~0.7。?请回答！2.2钢筋钢筋的塑性变形能力用延伸率和冷弯性能衡量。伸长率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，延性较好均匀伸长率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%)2.2钢筋②有明显屈服点钢筋的应力-应变关系一般采用双线性的理想弹塑性关系Bilinearelasto-plasticrelation双直线型（理想弹塑性模型）2．三折线型（完全弹塑性加硬化模型）2.2钢筋

3．双斜线型（弹塑性模型）且：2.2钢筋◆(2)无明显屈服点的钢筋Rebarwithoutyieldpoint(钢丝、热处理钢筋)a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——条件屈服点残余应变为0.2%所对应的应力《规范》取s0.2=0.85fu2.2钢筋

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。钢筋的强度标准值(CharacteristicorStandardStrength)2.2钢筋预应力钢筋强度标准值（N/mm2）种

类fptk消除应力钢丝螺旋肋钢丝4~91470157016701770刻痕钢丝5、714701570二股d=10.0d=12.01720三股d=10.8d=12.91720钢绞线七股d=9.5d=11.1d=12.7d=15.21860186018601860，1820，1720热处理钢筋40Si2Mn(d=6)48Si2Mn(d=8.2)45Si2Cr(d=10)14701、

钢绞线直径d系指钢绞线外接圆直径2、

各种直径、钢丝、钢绞线的截面积见附录返回2.2.3钢筋的疲劳钢筋的疲劳强度是指在规定应力幅内，经受一定次数（我国规定200万次）循环荷载后发生疲劳破坏的最大应力值。2.2钢筋疲劳应力比：疲劳应力幅:钢筋的疲劳强度取决于疲劳应力幅和疲劳应力比钢筋的疲劳：钢筋在承受重复、周期动荷载作用下，经过一定次数后，从塑性破坏的性质转变成脆性突然断裂的现象。2.2.3钢材的冷加工目的：改变钢材内部结构，提高钢材强度，节约钢筋方法：冷拉、冷拔、冷轧。2.2钢筋o冷拉控制应力

(N/mm2)

冷拉率残余变形o'abcc'd'd冷拉无时效冷拉经时效①冷拉可采用控制应力和控制冷拉率两种方法。冷拉时应力值必须超过钢筋的屈服强度。时效硬化。冷拉后可提高钢材的抗拉强度，但其屈服台阶变短。③冷扎

冷轧后，钢筋表面轧成带肋，强度与冷拔低碳丝接近，塑性要好一些。2.2钢筋

冷拔可同时提高钢材的抗拉和抗压强度。塑性降低很多。d1d2Pd2d1②冷拔返回2.2钢筋2.2.4混凝土结构对钢材性能的要求1.强度高：要求钢筋有足够的强度和适宜的强屈比(极限强度与屈服强度的比值)。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1.25。2.塑性好：要求钢筋应有足够的变形能力。3.可焊性好：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。4.

与混凝土的粘结力高：要求钢筋与混凝土之间有足够的粘结力，以保证两者共同工作。5.低温性能：在严寒地区，还应考虑钢筋的低温性能。返回混凝土结构基本原理

FundamentalsofConcreteStructures第2章混凝土结构材料的力学性能主讲：王海军教授2.3混凝土与钢筋的粘结§2.3混凝土与钢筋的粘结

2.3.1

粘结的意义

2.3.2

粘结力的组成

2.3.3

粘结强度

2.3.4影响粘结强度的因素第2章钢筋和混凝土材料的力学性能基本要求：共同工作的基本条件，钢筋与混凝土之间的粘结机理，保证钢筋和混凝土间粘结力的措施。2.3混凝土与钢筋的粘结

§2.3钢筋与混凝土的粘结

钢筋和混凝土这两种材料结合在一起，在荷载、温度、收缩等外界因素作用下，能够共同工作，除了两者具有相近的线膨胀系数外，主要是由于混凝土硬化后，钢筋与混凝土之间产生了良好的粘结能力。2.3.1粘结的意义返回2.3混凝土与钢筋的粘结