混凝土结构基本原理 课件全套 王海军 第1-9章 绪论、混凝土结构材料的物理力学性能 -混凝土结构的耐久性设计

混凝土结构基本原理

Fundamentalsof

ConcreteStructure教材：王海军主编，混凝土结构基本原理第2版，机械工业出版社，2024参考书：东南大学等四校合编，混凝土结构（上册）中国建筑工业出版社,2019沈蒲生，混凝土结构设计原理第5版,高等教育出版社,2020教材及参考书TextBookandReferences我们每天生活在混凝土结构的海洋中，如教室、宿舍、食堂、图书馆、桥梁等，这都是土木工程师们设计施工完成的杰作。《混凝土结构基本原理》就是培养混凝土结构设计素养的核心课程，让我们一起走进混凝土结构的世界，探索其中的奥秘！课程地位：《混凝土结构基本原理》是土建类专业必修的专业基础课程，它建立在材料力学、结构力学、建筑材料等前设课程的基础上，为后续专业课混凝土结构设计、高层建筑结构设计、建筑结构抗震设计等提供理论准备。在课程体系中占有十分重要的地位。课程任务：学习混凝土结构的受力性能、基本计算原理、工程设计方法和配筋构造，培养创新思维和综合能力，训练提高学生的工程设计能力，为今后从事混凝土结构设计与创新奠定基础。

学习形式：《混凝土结构基本原理》课内学时64学时，主要教学环节包括：理论教学、实验教学、创新创业讲座等。该课程内容丰富，具有理论性、实践性、实用性强的特点。第1章绪论Introduction1.1混凝土结构一般概念和特点本课程的研究对象§1.1混凝土结构的基本特点§1.2混凝土结构学科的发展概况§1.3本课程的主要内容与结构§1.4课程学习中应注意的问题学习目标：1、熟悉混凝土结构的概念2、了解混凝土结构的主要特点3、了解课程的主要内容及其在结构设计中的地位与作用4、了解课程的学习方法及应注意的主要问题

主要以混凝土材料，并根据需要配置钢筋、预应力筋、钢骨、钢管等，作为主要承重材料的结构，均可称为混凝土结构(ConcreteStructure)。1.1混凝土结构一般概念和特点本课程的研究对象——混凝土结构1.混凝土结构的概念1.1混凝土结构一般概念和特点2.混凝土结构的分类①素混凝土结构②钢筋混凝土结构③预应力混凝土结构④钢骨混凝土结构⑤钢管混凝土结构⑦FRP筋混凝土⑥钢-混凝土混合结构⑧纤维混凝土混凝土结构请回答！1.1混凝土结构一般概念和特点①素混凝土结构（PlainConcrete)1.1混凝土结构一般概念和特点②钢筋混凝土结构

（ReinforcedConcrete)1.1混凝土结构一般概念和特点钢筋混凝土结构

（ReinforcedConcrete)1.1混凝土结构一般概念和特点③预应力混凝土结构

（PrestressedConcrete)1.1混凝土结构一般概念和特点④钢骨混凝土结构

（SteelReinforcedConcrete)(EncasedConcrete)

1.1混凝土结构一般概念和特点⑤钢管混凝土结构（ConcreteFilledTube)

1.1混凝土结构一般概念和特点⑥钢-混凝土组合（混合）结构(CompositeStructureorHybridStructure)返回1.1混凝土结构一般概念和特点⑦FRP混凝土（FiberReinforcedPolymer(Plastic)Concrete)1.2混凝土结构的发展简况及其应用

上海金贸大厦（88层、420.5m），钢筋混凝土结构东方明珠广播电视塔1994，468m

长江三峡水利枢纽工程，大坝高186m，坝体混凝土用量达1527万m3，是世界上最大的水利工程

上海杨浦大桥是目前世界上跨度最大的斜拉桥，全长1172m台湾101大厦2003，（101+5层，449.2m）广州塔2009，600m，钢筋混凝土内核心筒及钢结构外框筒3.混凝土结构的应用国内

上海中心大厦（118层、632m），钢筋混凝土+钢1.2混凝土结构的发展简况及其应用国外阿拉伯的哈利法塔2010，162层，828m麦加钟楼饭店2010，601m，120层

朝鲜平壤的柳京饭店（105层、319.8m）钢筋混凝土结构

马来西亚的双塔（457m）钢骨混凝土结构加拿大多伦多电视塔，1976，（553.3m）第三，预应力砼◆混凝土的基本材料性能：

◎抗压强度高，而抗拉强度却很低◎抗拉强度只有抗压强度的1/8~1/20

◎破坏时具有明显的脆性性质(Brittle)

1.1混凝土结构一般概念和特点因此，素混凝土构件在实际工程的应用很有限，主要用于以受压为主的基础、柱墩和一些非承重结构。①素混凝土梁受力性能1.1.1混凝土结构的组成原理像粉笔？混凝土结构的基本特点§1.11）素混凝土梁的抗弯能力很低2）解决该问题有三个途径F钢筋混凝土纤维混凝土与抗拉强度高的材料复合②素混凝土梁脆性破坏的解决途径同学回答！◆钢材的材料性能：◎抗拉和抗压强度都很高◎具有屈服现象，破坏时表现出较好的延性Ductile◎但细长的钢筋受压时极易压曲，仅能作为受拉构件Advantage:

将混凝土和钢材这两种材料有机地结合在一起，可以取长补短，充分利用材料的性能。1.1混凝土结构一般概念和特点工程实践表明，在混凝土截面受拉区设置增强的受拉筋是最经济、最有效的方法。三个解决途径，哪个最好？◆❶钢筋混凝土构件中，除在受拉区配筋外，凡是在结构构件中可能出现拉应力的位置都应配置钢筋，以防止构件开裂，提高构件的承载能力、适用性和耐久性。◆❷可以在构件的受压区配置钢筋协助混凝土承受压力1.1混凝土结构一般概念和特点③混凝土结构的常见配筋方式请回答！◆❸在复杂应力区域（如梁在受剪区段、受扭构件、节点区、剪力墙等），可以配置箍筋或纵横交错的钢筋◆❹还可以利用箍筋或钢管约束混凝土来提高混凝土的抗压强度1.1混凝土结构一般概念和特点③混凝土结构的常见配筋方式请回答！1.1混凝土结构一般概念和特点钢筋（材）和混凝土两种材料的物理力学性能很不相同，它们可以结合在一起共同工作，是因为：⑴钢筋与混凝土之间存在良好的粘结力(Bond)，在荷载作用下，保证两种材料变形协调(SameDeformationunderload)，共同受力；⑵钢材与混凝土具有基本相同的温度线膨胀系数（钢材为1.2×10-5，混凝土为(1.0~1.5)×10-5），因此当温度变化时，两种材料不会产生过大的变形差而导致两者间的粘结力破坏。(3)钢筋外边有一定厚度的混凝土保护层，可以防止钢筋锈蚀，从而保证了钢筋混凝土结构的耐久性。1.1.2

共同工作原理6个优点：⑴材料利用合理：钢筋和混凝土的材料强度可以得到充分发挥，结构承载力与刚度比例合适，基本无局部稳定问题，单位应力价格低，对于一般工程结构，经济指标优于钢结构。⑵可模性好：混凝土可根据需要浇筑成各种性质和尺寸，适用于各种形状复杂的结构，如空间薄壳、箱形结构等。⑶耐久性和耐火性较好，维护费用低：钢筋有混凝土的保护层，不易产生锈蚀，而混凝土的强度随时间而增长；混凝土是不良热导体，30mm厚混凝土保护层可耐火2小时，使钢筋不致因升温过快而丧失强度。1.1混凝土结构一般概念和特点1.1.3

混凝土结构的优缺点返回请回答！⑷现浇混凝土结构的整体性好，且通过合适的配筋，可获得较好的延性，适用于抗震、抗爆结构；同时防振性和防辐射性能较好，适用于防护结构。⑸刚度大、阻尼大，有利于结构的变形控制。⑹易于就地取材：混凝土所用的大量砂、石，易于就地取材，近年来，已有利用工业废料来制造人工骨料，或作为水泥的外加成分，改善混凝土的性能。1.1混凝土结构一般概念和特点⑴自重大：不适用于大跨、高层结构。轻质、高强和预应力⑵抗裂性差：普通RC结构，在正常使用阶段往往带裂缝工作，环境较差(露天、沿海、化学侵蚀)时会影响耐久性；也限制了普通RC用于大跨结构，高强钢筋无法应用。预应力混凝土(3)施工复杂，工序多（支模、绑钢筋、浇筑、养护），工期长，施工受季节、天气的影响较大。(4)混凝土结构一旦破坏，其修复、加固、补强比较困难。钢模、飞模、滑模等，泵送、早强、商品、高性能、免振自密实混凝土等混凝土结构加固技术不断得到发展，如采用碳纤维布加固混凝土结构技术，快速简便。4个缺点请回答！通过以上学习，我们了解了混凝土结构的基本概念与基本特点。辽宁省大学资源共享课

混凝土结构基本原理

FundamentalsofConcreteStructure☆

混凝土结构起源于欧洲、至今已160年历史；☆1824年英国的阿斯匹丁JosephAspdin调配石灰岩和粘土，烧制成了硅酸盐水泥，并取得专利，成为水泥工业的开端。但混凝土的抗拉强度很低，限制了混凝土的应用。☆1865年法国花匠Joseph.Monier用铁丝配筋制成花盆并于1867年取得专利权，后又申请了梁、桥面板、管、拱桥的专利。被认为是钢筋混凝土结构的发明者。混凝土结构学科的发展简况§1.2一个花匠怎么会成为钢筋混凝土结构的发明者呢？约瑟夫·莫尼埃(1823-1906)是一位普通花匠。他为花盆的脆弱所困扰。那时的花盆都是由一些普通的泥土和陶土烧制而成的瓦盆，不坚固，一碰就破。莫尼埃去咨询其他花匠朋友，可他们也都面临着同样的困扰；去找专门制作盆罐的工人，也没什么好办法。莫尼埃决定自己想办法改进花盆。恰好那时，水泥开始作为建筑材料使用，用水泥加沙子制成混凝土。混凝土有良好的黏结性，变硬固化后又具有很高的强度。这引起了莫尼埃的注意，于是他便用水泥加上沙子制造了混凝土花盆。混凝土花盆果然非常坚固，尤其是不怕压。但混凝土花盆和瓦盆一样也有缺点，就是经不起拉伸和冲击，有时，对花木进行松土和施肥都会导致花盆破碎。☆门外汉发明钢筋混凝土——灵感源自植物根系！！“再想办法改进！”莫尼埃勉励自己。在一个花盆摔碎时发现：花盆被摔的七零八落，可花盆的泥土却抱成一团，仍然保持着原状，好像比水泥还要结实。莫尼埃仔细观察，原来是植物的根系在泥土中互相交叉、形成一种网状结构，使松散的泥土抱成了坚实的一团。莫尼埃得到了启示，他打算仿照植物的根系，制作新的花盆。他先用细小的钢筋编成花盆的形状，然后在钢筋里外两面都涂抹上水泥砂浆，干燥后，花盆果然既不怕拉伸也能经受冲击。莫尼埃发明的钢筋混凝土花盆，在巴黎的园艺界很快得到推广。莫尼埃在1867年获得专利权。有一天，巴黎一位著名的建筑师到莫尼埃的花圃里看花。他看到了莫尼埃用钢筋混凝土制作的花盆，大为惊讶。他鼓励莫尼埃把这项技术运用到工程上，并为他牵线搭桥。莫尼埃开始应用这项技术制作台阶、铁路的枕木、预制板，并逐渐得到一些设计师的支持和社会的承认。钢筋混凝土花盆的设计图纸

1867年，在巴黎的世博会上，莫尼埃展出了钢筋混凝土制作的花盆、枕木。同时展出的还有法国人兰特姆用钢筋混凝土制造的小瓶、小船。一些建筑商在世博会上亲眼目睹了钢筋混凝土的优点：既能承受压力，又能承受张力，造价还便宜。钢筋混凝土引起了他们广泛的兴趣。

1875年，在设计师的帮助下，莫尼埃主持建造了世界上第一座钢筋混凝土大桥。这座桥长16米、宽4米，是座人行的拱式体系桥。当时，人们还不明白钢筋在混凝土中的作用和钢筋混凝土受力后的物理力学性能，因此，桥梁的钢筋配置全是按照体型构造进行，在拱式构件的截面中和轴上也配置了钢筋。1884年，德国一家建筑公司购买了莫尼埃的专利，并对钢筋混凝土进行了一系列科学试验。一位叫怀特的土木建筑工程师研究了它的耐火性能、强度，混凝土和钢筋之间的黏结力等等，并在此基础上研究出了制造钢筋混凝土的最佳方法。从此，钢筋混凝土这种复合材料成了土木工程建筑中的主角之一。约瑟夫·莫尼埃主持建造的首座钢筋混凝土桥

【故事启示】发现问题、创新思维很重要！钢筋混凝土的发展☆1866年，德国学者Wayss,Bauschingger（包辛格）和Koenen（克内恩）等发表了板的计算理论和计算方法。☆1872年纽约建造了第一所钢筋混凝土房屋。☆1877年美国的ThaddeusHyatt研究了梁的力学性质，1887年德国的Koenen提出了用混凝土承担压力和用钢筋承担拉力的设计方案，德国的包辛格确认了混凝土中的钢筋不受锈蚀等问题，于是混凝土结构有了较快的发展。☆1892年法国的Hennebique阐述了箍筋对抗剪的有效作用，并于1898年提出了T形梁的方案。Conigne对混凝土柱进行研究，取得了混凝土柱的专利，Considere根据实验于1902年取得了螺旋钢筋柱的专利。1886年美国工程师PHJackson和德国的CEWDoehring先后把预应力技术应用到混凝土结构,但由于钢筋的应力松弛、混凝土的收缩及徐变很快就将所施加的低预拉应力损失掉。☆1928年，法国学者尤金·弗雷赛纳特(EugeneFreyssinet)首次将高强度钢丝成功应用于预应力混凝土,发明了预应力混凝土结构。1939年尤金发明了锥型锚具及双作用千斤顶；1940年比利时的麦尼尔（G.Magnel）研制的麦式锲型锚具，为后张预应力混凝土提供了切实可行的生产工艺。1954林同炎提出了被称为预应力混凝土设计三大基础理论之一的“荷载平衡法”设计理论，被全世界尊为“预应力先生”。☆预应力混凝土的发明1.2.1材料的发展☆(1)混凝土强度不断提高：美国20世纪60年代混凝土的抗压强度平均约为28MPa；70年代初42MPa；80年代初C60普遍；我国规范C15~C80；试验室中已达300MPa。☆(2)纤维混凝土的应用(纤维：钢纤维、合成纤维、玻璃纤维、碳纤维等)改善了混凝土的性能(提高抗裂、抗冲击、抗疲劳等)。钢纤维混凝土广泛应用于公路路面、机场跑道、桥面等。☆(3)轻质混凝土的应用：加气混凝土、陶粒混凝土、火山岩混凝土、碎砖混凝土等，其容重约为：(14~18)kN/m3(普通混凝土为24kN/m3)。有利于保温、隔热、隔音、吸能抗震。☆(4)再生骨料混凝土：利用建筑废料、变废为宝。将拆除建筑物的废料如混凝土、砖块经破碎后得到的再生粗骨料，清洗以后可以代替全部或部分石子配制混凝土。☆(5)特种混凝土的应用：膨胀混凝土、自密实混凝土、聚合物混凝土、耐腐蚀混凝土和水下不分散混凝土等。第一阶段：从钢筋混凝土的发明~19201.2混凝土结构的发展简况及其应用1.2.2

混凝土结构的发展分三个阶段：材料：钢筋和混凝土的强度都比较低应用范围：小型楼板、梁、柱、拱和基础等构件。计算理论：结构内力和构件截面计算均套用弹性理论，采用容许应力设计方法。192018491955第一阶段第二阶段第三阶段1.2混凝土结构的发展简况及其应用材料：混凝土和钢筋强度的不断提高1928年法国杰出的土木工程师E.Freyssnet发明了预应力混凝土，使得混凝土结构可以用来建造大跨度计算理论：1938年前苏联著名的混凝土结构专家格沃兹捷夫采用考虑混凝土塑性性能的破损阶段设计法，50年代又提出更为合理的极限状态设计法，奠定了现代钢筋混凝土结构的基本计算理论。第二阶段：1920~19551.2混凝土结构的发展简况及其应用技术：随着建设速度加快，对材料性能和施工技术提出更高要求，出现装配式钢筋混凝土结构、泵送商品混凝土等工业化生产技术。材料：高强混凝土和高强钢筋的发展、计算机的采用和先进施工机械设备的发明，建造了一大批超高层建筑、大跨度桥梁、特长跨海隧道、高耸结构等大型工程，成为现代土木工程的标志。设计计算理论：发展了以概率理论为基础的极限状态设计法。三维有限元分析，开始真实模拟混凝土的非线性行为。返回第三阶段：1955-现在1.2.3混凝土结构设计理论的发展生命全过程设计法

20世纪30年代以前对材料的力学性能认识不够20世纪初，人们就对混凝土的塑性性能进行了研究，直到1938年，前苏联颁布了一本混凝土结构设计规范

20世纪50年代允许应力设计法

材料力学法：σ≤[σ]

破坏阶段设计法按经验确定安全系数:KP≤[p]

极限状态设计方法考虑材料和荷载的变异性应用概率理论，融可靠度于多个系数中的实用设计表达式:γ0

S≤R半经验、半概率法 近似概率法 全概率法我国混凝土结构设计规范的发展照搬前苏联设计规范采用破坏阶段设计法1949年以前我国规范几乎一片空白1955年规范6-55《钢筋混凝土结构设计暂行规范》

GBJ21-1966

TJ10-74 SDJ20-1978 GBJ10-89 DL/T5057-1996GB50010-2002 SL191-2008 DL/T5057-2009

1966年

1974年

1978年

1989年

1996年2002年

2008年

2009年

多系数表达的极限状态设计法多系数分析单一安全系数表达的极限状态法(半经验、半概率法)

分项系数表达的极限状态 设计法(近似概率法)

分项系数表达的极限状态 设计法(近似概率法)

多系数分析的安全系数表达式 分项系数表达式1.2混凝土结构的发展简况及其应用应用范围从建筑工程、交通工程、水利工程和港口工程扩大到近海工程、海底建筑、地下建筑、核电站安全壳等1.2.4工程实践的发展1.3混凝土结构课程的内容与结构1.3.1课程的定位混凝土结构课程的定位、内容与特点§1.31.3混凝土结构课程的内容与结构1.3.2课程的主要内容返回概念设计梁、板、柱、基础、墙梁、板构件设计基本原理材料物理力学性能极限状态设计方法截面尺寸确定选择耐久性设计承载能力极限状态正常使用极限状态截面设计配筋（箍）率连接与锚固构造设计正截面斜截面扭曲截面截面刚度构件裂缝构件变形1.3混凝土结构课程的内容与结构1.3.3课程的特点返回①实践性强：②学习难度较大：从力学的角度来看，混凝土结构学是一种非均质、非弹性的材料力学，这与材料力学、结构力学有着本质的区别。混凝土结构的计算理论大都建立在试验研究的基础之上，目前还缺乏完善的理论体系。很多公式不能由严密的逻辑推导得出，只能由试验结果回归而成。学习和应用时要注意思维方式的转变。③综合性强：学习过程中要综合应用数学、力学、建筑材料、施工等方面的知识；设计时要综合考虑安全、适用、经济以及施工的可行性等因素。④构造要求多：构造措施是工程界长期实践经验的总结，必须给予足够的重视。学习重点：应放在一些基本概念的理解上，如：①各种构件的受力全过程；②基本公式及公式适用条件的物理意义。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

（2）混凝土收缩将钢筋紧紧握固而产生的摩擦力；（1）混凝土颗料的化学作用产生的混凝土与钢筋之间的胶结力；（3）钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的咬合力；（4）钢筋端部加弯钩、弯折或在锚固区焊短钢筋、焊角钢等来提供锚固能力。2.3.2粘结力的组成?请回答！返回第2章7---钢筋与混凝土的粘结.swf2.3混凝土与钢筋的粘结

粘结力的测定：直接拔出实验；弯曲拔出试验

粘结力的测定通常采用拔出试验方法。将钢筋的一端埋入混凝土内，在另一端施力将钢筋拔出。2.3.3粘结强度lPd

2.3混凝土与钢筋的粘结

粘结强度：式中：P—拔出力；d—钢筋直径；l—钢筋埋入长度。怎样测?第2章8---粘结强度的测定.swf2.3混凝土与钢筋的粘结

粘结应力的类型：

由弯曲引起粘结应力；

两相邻裂缝间钢筋应力不均匀引起的局部粘结应力；

锚固粘结应力。2.3混凝土与钢筋的粘结

锚固设计的基本原则是必须保证足够的锚固粘结强度以使钢筋强度得以充分利用，即以锚固粘结应力为例：2.3混凝土与钢筋的粘结

钢筋的粘结性能：（1）光面钢筋的粘结性能

光面钢筋的粘结能力来源于胶结和摩擦。由中心拉拔试验可知，在加荷初期，胶结力承担了全部拉拔力，随着拉力增大，首先在加载端出现滑移线，此时粘结力主要靠钢筋和混凝土之间的摩擦力提供。2.3混凝土与钢筋的粘结

钢筋的粘结性能：（2）变形钢筋的粘结性能

变形钢筋的粘结能力主要来源于摩擦力和机械咬合力。影响变形钢筋粘结力的主要因素有混凝土强度、锚固长度、保护层相对厚度、锚筋外形特征、混凝土浇注状况以及锚筋受力情况等。返回2.3混凝土与钢筋的粘结

2.3.4影响粘结强度的因素?请回答！

影响钢筋与混凝土粘结强度的因素很多，主要有钢筋表面形状、混凝土强度、保护层厚度及钢筋净间距、横向配筋及侧向压应力，以及浇筑混凝土时钢筋的位置等。（1）钢筋表面形状：变形钢筋能够提高粘结强度。（2）混凝土强度：粘结强度都随混凝土强度等级的提高而提高，但不与立方体强度成正比。（3）浇筑位置：浇筑钢筋所处的位置也会影响粘结强度。（4）钢筋净距及保护层厚度对粘结强度也有重要影响。（5）横向钢筋可以限制混凝土内部裂缝的发展，提高粘结强度.在直接支撑的支座处，横向压应力约束了混凝土的横向变形，可以提高粘结强度。返回

1.保证粘结力的措施：2.3.5钢筋的锚固与搭接?请回答！(1)对不同等级的混凝土和钢筋，要保证最小搭接长度和锚固长度；(2)为了保证混凝土与钢筋之间有足够的粘结，必须满足钢筋最小间距和混凝土保护层最小厚度的要求；(3)在钢筋的搭接接头内应加密箍筋；(4)为了保证足够的粘结在钢筋端部应设置弯钩；(5)对大深度混凝土构件应分层浇筑或二次浇捣；(6)一般除重锈钢筋外，可不必除锈。

2.基本锚固长度钢筋的基本锚固长度取决于钢筋的强度及混凝土抗拉强度，并与钢筋的外形有关。《规范》规定纵向受拉钢筋的锚固长度作为钢筋的基本锚固长度。返回——锚固钢筋的外形系数，光面钢筋取0.16，带肋钢筋取0.14。当锚固长度不足时，可采用机械锚固方法来缩短锚固长度。采用机械锚固措施时，锚固长度可乘以修正系数0.7。

3.钢筋的搭接钢筋搭接的原则是：接头应设置在受力较小处，同一根钢筋上应尽量少设接头，机械连接接头能产生较牢固的连接力，应优先采用机械连接。ζ—受拉钢筋搭接长度修正系数，它与同一连接区内搭接钢筋的截面面积有关，详见《规范》。返回混凝土结构基本原理

FundamentalsofConcreteStructures第3章受弯构件的正截面承载力计算原理

§3.1受弯构件的一般构造要求§3.2受弯构件正截面受力试验分析§3.3受弯构件正截面承载力计算原理§3.4单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算§3.5双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算§3.6T形截面受弯构件正截面承载力计算§3.7梁内钢筋的构造要求本章思考题第3章受弯构件的正截面承载力计算原理1、熟悉受弯构件梁、板钢筋的作用及配筋构造要求。2、了解受弯构件的正截面破坏类型及特征，适筋受弯构件的受力过程及各阶段的受力特点。3、深刻理解受弯承载力计算的基本原理，是创新的源泉。4、掌握单筋、双筋矩形截面和T形截面受弯构件正截面承载力计算的基本假定、应力简图、计算公式及适用条件，掌握计算原理的工程应用，即截面设计及截面复核。第3章学习目标何为受弯构件？①民用建筑中的楼盖和屋盖梁、板，楼梯的梯段板、平台板、平台梁，门窗过梁等；②工业厂房中屋面大梁、吊车梁、连系梁等；③桥梁中的行车道板、主梁和横隔梁等。

概述同时受到弯矩M和剪力V共同作用,而N可以忽略的构件。受弯构件的破坏形式在弯矩M作用下发生正截面受弯破坏；在M和V共同作用下发生斜截面受剪或受弯破坏。◆

梁的截面形式有矩形、T形、工形、十字形、花篮形、倒T形、箱形◆

预制板常见的有矩形、空心形、槽型板等?请举例！受弯构件的截面形状◆

何为构造措施？影响混凝土结构性能的因素很多、很复杂。承载力计算时通常只考虑荷载作用，而温度变形、混凝土的收缩与徐变、钢筋的应力松弛和蠕变等对承载力的影响不容易计算，一般采取