第一章：混凝土结构用材料的性能-新规

1、混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第一章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章第一章第一章 混凝土结构用材料混凝土结构用材料混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第一章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章本章重点本章重点 土木工程用钢筋的品种、级别、性能及其土木工程用钢筋的品种、级别、性能及其选用原则；选用原则； 混凝土在各种受力状态下的强度与变形混凝土在各种受力状态下的强度与变形 性能及其选用原则；性能及其选用原则； 钢筋与混凝土的共同工作原理。钢筋与混凝土的共同工作原理。混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第一章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下

2、一章下一章1.1.1 建筑用钢筋的种类建筑用钢筋的种类v热轧钢筋热轧钢筋1.1钢钢 筋筋牌号符号公称直径d(mm)屈服强度标准值fyk极限强度标准值fstkHPB300622300420HRB335HRBF335650335455HRB400HRBF400RRB400650400540HRB500HRBF500650500630FFRF混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第一章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章 HPB 热轧光面钢筋；热轧光面钢筋； HRB 热轧带肋钢筋；热轧带肋钢筋； HRBF 细晶粒热轧带肋钢筋；细晶粒热轧带肋钢筋； RRB 余热处理钢筋余热处理钢筋;v

3、 中强度钢丝、预应力螺纹钢筋中强度钢丝、预应力螺纹钢筋种类符号公称直径d(mm)屈服强度标准值fpyk极限强度标准值fptk中强中强度预度预应力应力钢丝钢丝光面光面螺旋肋螺旋肋5、7、96208007809709801270预应预应力螺力螺纹钢纹钢筋筋螺纹螺纹18、25、32、40、50785980930108010801230P MH MT混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第一章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第一章v 高强度钢丝、钢绞线高强度钢丝、钢绞线种类符号公称直径d(mm)极限强度标准值fptk消除消除应力应力钢丝钢丝光面光

4、面螺旋肋螺旋肋51570, 18607157091470, 1570钢绞钢绞线线13（三股）（三股）8.6、10.8、 12.91570, 1860, 19609.5、12.7、15.2、17.81720, 1860, 196017（七股）（七股）21.61860PHS混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第一章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章1.1.2 砼结构对钢筋性能的要求砼结构对钢筋性能的要求v 强度高强度高屈 服 点0by0b0.2条 件 屈 服 点残 余 应 变 0.2热轧钢筋热轧钢筋中强度预应力钢丝、中强度预应力钢丝、预应力螺纹钢筋预应力螺纹钢筋混凝土结构基本原

5、理混凝土结构基本原理第一章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章v 塑性好塑性好 伸长率伸长率同一根钢筋同一根钢筋上述伸长率只反映断口附近残留变形大小，上述伸长率只反映断口附近残留变形大小， 不反映钢筋总伸长率情况。不反映钢筋总伸长率情况。105mm100105%1001001051ldldlllll1ld混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第一章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章v均匀伸长率均匀伸长率钢筋弹钢筋弹性模量性模量实测钢筋实测钢筋拉断强度拉断强度gt残余残余伸长伸长00lll s0bE已回复弹已回复弹性应变性应变+=混凝土结构基本原理混凝土结构基

6、本原理第一章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章钢筋均匀伸长率的测定0拉 断 点断 口标 线颈 缩 区量 测 区 域l05 0 m m或2 dObreg tgt3.5%混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第一章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章普通钢筋及预应力筋在最大力下的总伸长率普通钢筋及预应力筋在最大力下的总伸长率gt不应小于下表规定的数值不应小于下表规定的数值钢筋品种普通钢筋普通钢筋预应预应力筋力筋HPB300HRB335、HRBF335、HRB400、HRBF400、HRB500、HRBF500RRB400gt（%）10.07.55.03.5混凝土

7、结构基本原理混凝土结构基本原理第一章 =90,180 ,反复弯曲反复弯曲要要求：冷弯过程中无裂缝、鳞求：冷弯过程中无裂缝、鳞落或断裂。落或断裂。D 愈小，要求愈高。愈小，要求愈高。反复次数愈高，要求愈高。反复次数愈高，要求愈高。Dd主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章 冷弯冷弯 冷弯是检验钢筋局部变形能力的指标。冷弯是检验钢筋局部变形能力的指标。 钢筋塑性愈好，构件破坏前预兆愈明显。钢筋塑性愈好，构件破坏前预兆愈明显。 混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第一章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章v 可加工性好可加工性好焊接弯折v 与砼粘接锚固性好与砼粘接锚

8、固性好光面变形变形钢筋比光面钢筋好变形钢筋比光面钢筋好混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第一章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章v 钢筋的直径钢筋的直径d=6mm50mm常用：常用： 6，6.5，8，8.2，10，12，14，16，18，20， 22，25，28，32，36，40，50v 钢筋的选用钢筋的选用纵向受力普通钢筋纵向受力普通钢筋宜用宜用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500，也，也可用可用HPB300、HRB335、HRBF335、RRB400钢筋；钢筋；梁、柱纵向受力普通钢筋梁、柱纵向受力普通钢筋应采用应采用HRB400、HRB500、H

9、RBF400、HRBF500钢筋；钢筋；混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第一章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章v 钢筋的选用钢筋的选用箍筋箍筋宜用宜用HRB400、HRBF400、HPB300、HRB500、HRBF500钢筋，钢筋，可用可用HRB335、HRBF335钢筋；钢筋；预应力筋预应力筋宜用宜用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋。预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋。混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第一章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章1.2混凝土混凝土1.2.1 组成及特点组成及特点主要材料：主要材料：水泥、水、砂、石水泥、水、砂、

10、石 特点特点: 1）固、液、气三相体；）固、液、气三相体； 2）水化过程长，性能要很长时）水化过程长，性能要很长时 间才稳定；间才稳定； 3）水泥石收缩可形成微裂缝；）水泥石收缩可形成微裂缝； 4）受制作、养护、使用条件影）受制作、养护、使用条件影 响大。响大。 混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第一章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章1.2.2 混凝土强度混凝土强度v立方体抗压强度立方体抗压强度（强度等级）（强度等级） 1.标准尺寸：标准尺寸：150150150mm 2.养护条件：养护条件：203，湿度，湿度90%；28d或设计规定龄期或设计规定龄期 3.加荷方法：加荷

11、速度加荷方法：加荷速度0.30.5MPa/s， 垫板不涂油或垫橡胶板。垫板不涂油或垫橡胶板。 不涂润滑剂涂润滑剂混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第一章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章v4.强度保证率：强度保证率：95% ，f = -1.645 5.非标准试块强度换算系数：非标准试块强度换算系数： 200200200mm: 1.05；100100100mm:0.95 612圆柱体：圆柱体：1.20 （1=2.54cm） 612棱柱体：棱柱体：1.32 尺寸效应尺寸效应 立方体试块尺寸愈小，则试验测出的混凝土抗压强度愈高。立方体试块尺寸愈小，则试验测出的混凝土抗压强度愈高

12、。高。高。 可能原因：初始缺陷、试块端部与承压板间的摩擦影响。可能原因：初始缺陷、试块端部与承压板间的摩擦影响。 尺寸效应系数还与混凝土强度有关尺寸效应系数还与混凝土强度有关混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第一章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章6.分级：分级：C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50, C55, C60, C65,C70,C75,C80 (高强混凝土），共高强混凝土），共14个等级个等级 CConcrete,单位：单位：N/mm2或或MPa 混凝土立方体抗压强度并不能代表混凝土在实际构件中的受力状态，因此不能作为设计时的强度指标，

13、只能作为衡量混凝土质量及强度的一种标准。用来在同一标准条件下比较混凝土强度水平的高低和混凝土的品质标准（制作、测试方便）。混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第一章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章v轴心抗压强度轴心抗压强度 ckc1c2cu,k0.88ff 砼强度与试砼强度与试块砼强度的块砼强度的修正系数修正系数脆性折减脆性折减系数系数 棱柱体强度棱柱体强度与立方体强与立方体强度之比值度之比值fckfcu,kh b1.00.5012345bbh混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第一章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章砼强度砼强度等等 级级C40C45

14、C50C55C60C65C70C75C80 10.760.760.760.770.780.790.800.810.82 21.000.984 0.968 0.951 0.935 0.919 0.903 0.887 0.87v轴心抗拉强度轴心抗拉强度0.550.45tkc2cu,k0.880.395(1 1.645 )ff0.55kcu,395. 0f45. 0)645. 11 (轴心抗拉强度与轴心抗拉强度与立方体抗压强度立方体抗压强度的折算系数的折算系数 试验离散性的试验离散性的影响系数影响系数 试验离散试验离散性系数性系数 1 0 01 0 05 0 0 m m150mm150mm混凝土结构

15、基本原理混凝土结构基本原理第一章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章 劈裂试验劈裂试验由于轴心受拉试验对中困难，也常常采用立方体或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圆柱体劈拉试验测定混凝土的抗拉强度劈拉试验FaP拉压压22aFfsp4/319. 0cuspff混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第一章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章v 复杂应力下的强度复杂应力下的强度ft*, fc*砼单轴抗拉、抗砼单轴抗拉、抗 压强度压强度f1 ,f2,f3砼的多轴强度砼的多轴强度, f1f2f3此图说明：此图说明： 压压压：

16、强度提高；压：强度提高； 拉拉拉：强度不变；拉：强度不变； 拉拉压：抗拉和抗压压：抗拉和抗压 强度都低。强度都低。 双向受力双向受力01.01.0-1.2-1.2-1.0(压 -压 )(拉 -压 )2 cf /f*f /f*f /f3 c2 3/=0.22 3/=1.01 3/=-0.05*f /f(拉 -拉 )1 t2 t混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第一章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章 剪力存在时剪力存在时拉拉-剪：抗拉、抗剪强度都降低；剪：抗拉、抗剪强度都降低；压压-剪：当剪：当 时，抗剪强度随压应力提时，抗剪强度随压应力提 高而增大；高而增大； 当当 时，

17、内部裂缝增加，抗剪时，内部裂缝增加，抗剪 抗压强度均降低。抗压强度均降低。 6.0/cf6 .0/cf0.10.20.3/fc纯剪剪压t/fc*-0.1轴拉轴压fcft00.20.40.60.81.0混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第一章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章 三向受力三向受力影响砼强度的主要因素影响砼强度的主要因素 1.原材料的品质原材料的品质 2.水灰比及水泥用量水灰比及水泥用量 3.龄期龄期三向受压时，强度增加，最大增加三向受压时，强度增加，最大增加5倍倍1.2/2 3-f /f3 c*/=0.31 3/=0.251 3/=0.201 31 3/=0.

18、15/=0.101 31 3/=0.05/=0.01 31 2/00.20.40.60.81.01.02.03.04.05.05.03.93.02.31.81.4混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第一章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章1.2.3 混凝土的变形混凝土的变形v一次加载一次加载6 55 54 53 52 51 5（N/mm）2OO . 0 0 26 05 04 03 02 01 0O . 0 0 4O . 0 0 6O . 0 1 0O . 0 0 8O . 0 1 2高强砼：高强砼： ， 0cu 30.0（N/mm）2破 坏 点 F比 例 极 限 A临 界

19、点 B峰 值 点 C拐 点 D收 敛 点 E5.010.015.020.025.035.00.0010.0030.0070.0090.0110.0020.0040.0060.0080.0100.012O0.0050A:近似弹性近似弹性 AB:非线性非线性 BC:体积增大体积增大 CF:破坏破坏 混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第一章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章v弹性模量弹性模量割线模量。棱柱体试件。割线模量。棱柱体试件。受压：受压：受拉：受拉：Ec=0.5 Ec剪切模量：剪切模量：Gc=0.4 Ec 泊桑比泊桑比 =横向应变横向应变/纵向纵向 应变应变=0.25c

20、cu,k1034.72.2Etgf残 余 变 形e lEc= / e 123450/fcE00 . 10 . 20 . 30 . 40 . 50 . 60 . 0 0 0 40 . 0 0 0 20 . 0 0 0 60 . 0 0 0 50 . 0 0 0 3混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第一章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章v徐变徐变定义：定义：在荷载保持不变的情况下，变形随时间继续在荷载保持不变的情况下，变形随时间继续 增大的现象。增大的现象。 特点：特点：早期发展快，但可以延续数年。早期发展快，但可以延续数年。 影响因素：影响因素：加载时的砼龄期；加载时的砼

21、龄期； 持续压力大小；持续压力大小； 砼的组成材料及配合比；砼的组成材料及配合比； 砼的制作养护条件。砼的制作养护条件。徐变对结构的影响：徐变对结构的影响：使构件变形增大；使构件变形增大；在轴压构件中，使钢筋应力增加，砼应力减小；在轴压构件中，使钢筋应力增加，砼应力减小；在预应力构件中，使预应力发生损失；在预应力构件中，使预应力发生损失；在超静定结构中，使内力发生重分布。在超静定结构中，使内力发生重分布。 混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第一章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章 当初始应力水平当初始应力水平i /fc 0.5时，徐变值与初应时，徐变值与初应力基本上成正比

22、，这种徐变称为力基本上成正比，这种徐变称为线性徐变线性徐变。 当初应力当初应力i 在在(0.50.8) fc 范围时，徐变最终范围时，徐变最终虽仍收敛，但最终徐变与初应力虽仍收敛，但最终徐变与初应力i不成比例，这不成比例，这种徐变称为种徐变称为非线性徐变非线性徐变。 当初应力当初应力i 0.8fc 时，混凝土内部微裂缝的时，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，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。因此将最终导致混凝土的破坏。因此将0.8fc作为混凝土作为混凝土的长期抗压强度。的长期抗压强度。 混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第一章主主

23、页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章v收缩收缩定义：定义：砼在空气中结硬时体积减小的现象。砼在空气中结硬时体积减小的现象。 收缩率：收缩率：310-4。收缩。收缩=凝缩凝缩+干缩干缩特点：特点：早期快，可延续早期快，可延续12年。年。影响因素：影响因素：砼的组成及配合比，尤其是水灰比；砼的组成及配合比，尤其是水灰比； 养护条件；使用时的温度与湿度。养护条件；使用时的温度与湿度。收缩对结构的影响：收缩对结构的影响： 当收缩受约束时，引起构件开裂。当收缩受约束时，引起构件开裂。减少收缩的措施：减少收缩的措施： 限制水泥用量；减小水灰比；加强振捣和养护；限制水泥用量；减小水灰比；加强振捣

24、和养护； 构造钢筋数量加强；设置变形缝；掺膨胀剂。构造钢筋数量加强；设置变形缝；掺膨胀剂。混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第一章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章1.2.3 混凝土的选用原则混凝土的选用原则v 钢筋砼结构中：钢筋砼结构中： 砼强度等级砼强度等级不应不应低于低于C20。 采用强度等级采用强度等级400MPa及以上钢筋时，及以上钢筋时，不应不应低于低于C25； 承受重复荷载的钢筋混凝土构件，混凝土强度承受重复荷载的钢筋混凝土构件，混凝土强度等级等级不应不应低于低于C30。v预应力砼结构中预应力砼结构中 ： 砼强度等级砼强度等级不应不应低于低于C30，不宜不宜

25、低于低于C40。 v素砼结构中素砼结构中 ： 砼强度等级砼强度等级不应不应低于低于C15。 混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第一章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章1.3钢筋与混凝土共同工作钢筋与混凝土共同工作v粘结锚固长度粘结锚固长度As1 0 0100加 荷 端套 管自 由 端（2-3）dl=5ddF平均粘结应力平均粘结应力 amdlF光面钢筋光面钢筋 变形钢筋变形钢筋 2mN/mm5 . 35 . 12mN/mm0 . 65 . 2由由 和钢筋强度可推算出锚固长度和钢筋强度可推算出锚固长度 mal混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第一章主主 页页目目 录录帮帮

26、助助上一章上一章下一章下一章普通钢筋基本锚固长度普通钢筋基本锚固长度 按下列公式计算：按下列公式计算：ablyabtfldf钢筋抗拉强钢筋抗拉强度设计值度设计值 钢筋外钢筋外形系数形系数 钢筋直径钢筋直径 混凝土轴心抗混凝土轴心抗拉强度设计值拉强度设计值 0.140.16带肋钢筋带肋钢筋光面钢筋光面钢筋钢筋类型钢筋类型混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第一章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章受拉钢筋的锚固长度应根据锚固条件按下列公式计受拉钢筋的锚固长度应根据锚固条件按下列公式计算，且不应小于算，且不应小于200mm：aa abll式中：式中：la受拉钢筋的锚固长度；受拉钢

27、筋的锚固长度； a锚固长度修正系数，当带肋钢筋的公称直径大于锚固长度修正系数，当带肋钢筋的公称直径大于25mm时取时取1.10；环氧树指涂层带肋钢筋取；环氧树指涂层带肋钢筋取1.25；施工过程；施工过程中易受扰动的钢筋取中易受扰动的钢筋取1.10；当纵向受力钢筋的实际配筋面；当纵向受力钢筋的实际配筋面积大于其设计计算面积时，修正系数取设计计算面积与实积大于其设计计算面积时，修正系数取设计计算面积与实际配筋面积的比值，但对有抗震设防要求及直接承受动力际配筋面积的比值，但对有抗震设防要求及直接承受动力荷载的结构构件，不应考虑此项修正；锚固钢筋的保护层荷载的结构构件，不应考虑此项修正；锚固钢筋的保护

28、层厚度为厚度为3d时修正系数可取时修正系数可取0.8保护层厚度为保护层厚度为5d时修正系数可时修正系数可取取0.7，中间按内插取值。当多于一项时，可按边乘计算，中间按内插取值。当多于一项时，可按边乘计算，但不应小于但不应小于0.6；对预应力筋，可取；对预应力筋，可取1.0混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第一章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章v 增加粘结锚固的措施增加粘结锚固的措施 光面钢筋端部做弯钩光面钢筋端部做弯钩dddRAB5 . 5)5 . 025. 1 (dddddACdABDC25. 6)25. 1 (35 . 53手工弯手工弯混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理第一章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章