第三讲 结构用材料的物理力学性能.doc

第三讲 结构用材料的物理、力学性能一、 钢材金属材料包括黑色金属和有色金属两大类。黑色金属是以铁元素为主要成分的金属及其合金，如铁、钢和合金钢。有色金属是以其他金属元素为主要成分的金属及其合金，如铜、铝、锌、铅等金属及其合全。（一）、建筑用钢材建筑钢材是指建筑工程中所用的各种钢材，包括钢结构用的各种型钢（圆钢、角钢、槽钢和工字钢）、钢板和钢筋混凝土中用的各种钢筋和钢丝等。钢材在建筑业中的使用相当广泛，除用于钢筋混凝土和钢结构之外，还大量用作门窗和建筑五金等。钢和铁的主要成分是铁和碳。含碳量大于2的为生铁，含碳量小于2的为钢。生铁的冶炼是将铁矿石、石灰石、焦碳和少量锰矿石在高炉内，在高温的作用下进行还原反应和其他的化学反应，铁矿石中的氧化铁形成全属铁，然后再吸收碳而成生铁。原料中的杂质则和石灰石等化合成熔渣。生铁可用来浇铸成铸铁件，称为铸造生铁。1、钢的冶炼钢的冶炼是以铁水或生铁作为主要原料，在转炉、平炉或电炉中冶炼；与生铁的冶炼相反，是用氧化的方法来除去铁中的碳及部分杂质。转沪炼钢有空气转炉法和氧气转炉法两种。（1）、空气转炉法空气转炉法炼钢是将高压热空气由侧面或底部吹入转炉内的铁液中（铁液直接来自高炉），氧化铁液中的碳和杂质（P、S等）。氧化时产生放热反应，使铁液保持熔融状态。由于冶炼时间较短，以及吹入的空气中含有有害的气体，因此不易准确控制成分，故钢的质量较差，但该方法不需要燃料，速度快，设备投资少，所以成本低。（2）、氧气转炉法氧气转炉法炼钢是由转炉顶部吹入高压纯氧（99.5），将铁液中多余的碳和杂质（P、S等）迅速氧化除去，其优点是冶炼时间短（2545min），杂质含量少，质量好，可生产优质碳素钢和合金钢。（3）、平炉法平炉法炼钢是以铁液或固体生铁、废钢铁和适量的铁矿石为原料，以煤气或重油为燃料，靠废钢铁、铁矿石中的氧或空气中的氧（或吹入的氦气），使杂质氧化而被除去。该方法冶炼时间长（412h），易调整和控制成分，杂质少，质量好。但投资大，需用燃料，成本高。用平炉法炼钢可生产优质碳素钢和合金钢或有特殊要求的钢种。（4）、电炉法电炉法炼钢则是用来冶炼优质碳素钢及特殊合金钢。该方法炼钢产量低，质量好，但成本最高。在炼钢过程中，为保证杂质的氧化，须提供足够的氧，因此在已炼成的钢液中尚留有一定量的氧，如氧的含量超出0.05，会严重降低钢的机械性能。为减少它的影响，在浇铸钢锭之前，要在钢液中加入脱氧剂进行脱氧。常用的脱氧剂有锰铁、硅铁和铝等，铝的脱氧效果最佳，其次是硅铁和锰铁。根据脱氧程度不同，可分为沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢。沸腾钢脱氧不完全，钢中含氧量较高，浇铸后钢液在冷却和凝固的过程中氧化铁和碳发生化学反应，生成CO气体外逸，气泡从钢液中冒出呈“沸腾”状，故称沸腾钢。因仍有不少气泡残留在钢中，故钢的质量较差。镇静钢和特殊镇静钢脱氧比较完全为镇静钢。半镇静钢介于以上两者之间。2、钢的分类（1）、碳素钢按照碳的含量分低碳钢-含碳量小于0.25中碳钢-含碳量为0.250.6高碳钢-含碳量大于0.6 （2）、合金钢按照掺入合金元素（一种或多种）的总量分低合金钢-合金元素总含量小于5中合金钢-合金元素总含量为510高合金钢-合金元素总含量大于10（3）、按钢材品质分按照钢材品质分为：普通钢、优质钢和高级优质钢（主要对硫、磷有害杂质的限制不同，其他杂质也有不同的限制）。（4）、按用途分根据用途的不同，工业用钢常分为结构钢、工具钢和特殊性能钢。3、化学成分对钢材性能的影响碳素钢中除了铁和碳元素之外，还含有硅、锰、磷、硫、氮、氧、氢等元素。它们的含量决定了钢材的质量和性能，尤其是某些元素为有害杂质（如磷、硫等），在冶炼时应通过控制和调节限制其含量，以保证钢的质量。（1）、碳碳是影响钢材性能的主要元素之一，在碳素钢中随着含碳量的增加，其强度和硬度提高，塑性和韧性降低。当含碳量大于1后，脆性增加，硬度增加，强度下降。含碳量大于0.3时钢的可焊性显著降低。此外，含碳量增加，钢的冷脆性和时效敏感性增大，耐大气锈蚀性降低。（2）、硅硅含量在1以内时，可提高钢的强度、疲劳极限、耐腐蚀性及抗氧化性，对塑性和韧性影响不大，但对可焊性和冷加工性能有所影响。硅可作为合金元素，用以提高合金钢的强度。（3）、锰锰可提高钢材的强度、硬度及耐磨性。能消减硫和氧引起的热脆性，改善钢材的热加工性能。锰可作为合金元素，提高合金钢的强度。（4）、磷磷是碳素钢中的有害杂质。常温下能提高钢的强度和硬度，但塑性和韧性显著下降，低温时更甚，即引起所谓“冷脆性”。磷可提高钢的耐磨性和耐腐蚀性能。（5）、硫硫是碳素钢中的有害杂质。在焊接时，易产生脆裂现象，称为热脆性，显著降低可焊性。含硫过量还会降低钢的韧性、耐疲劳性等机械性能及耐腐蚀性能。（6）、氧氧是碳素钢中有害杂质。含氧量增加，使钢的机械强度降低、塑性和韧性降低，促进时效作用，还能使热脆性增加焊接性能变差。（7）、氮氮能使钢的强度提高，塑性特别是韧性显著下降。氮还会加剧钢的时效敏感性和冷脆性，使可焊性变差。在钢中氮若与铝或钛元素反应生成的化合物能使晶粒细化，可改善钢的性能。4、钢材的力学性能钢材的力学性能有抗拉性能、抗冲击性能、耐疲劳性能及硬度。在弹性极限范围内，应力与应变的比值为一常量，称为弹性模量，用E表示，即E/。弹性模量反映了钢材的刚度，是钢材在受力条件下计算结构变形的重要指标。（1）、抗拉性能抗拉强度不能直接使用，屈服点与抗拉强度的比称为屈强比（y/u），屈强比越小，表明材料的安全性和可靠性越高，材料不易发生危险的脆性断裂。但如果屈强比太小，则利用率低，造成钢材浪费。-教材中介绍强屈比，即抗拉强度与屈服点的比（u/y），则要求强屈比不小于1.2。 （2）、伸长率伸长率反映了钢材塑性大小情况，在工程中具有重要意义。塑性大，钢质软，结构塑性变形大，影响使用。塑性小，钢质硬脆，超载后易断裂破坏。塑性良好的钢材，偶尔超载、产生塑性变形，会使内部应力重新分布，不致由于应力集中而发生脆断。（3）、冲击韧性冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载作用的能力。钢材的冲击韧性是用标准试件（中部加工有v型或u型缺口），在摆锤式冲击试验机上进行冲击弯曲试验后确定，试件缺口处受冲击破坏后，以缺口底部处单位面积上所消耗的功，即为冲击韧性指标，用冲击韧性值表示。冲击韧性值越大，表示冲断试件时消耗的功越多，钢材的冲击韧性越好。钢材进行冲击试验，能较全面地反映出材料的品质。钢材的冲击韧性对钢的化学成分、组织状态、冶炼和轧制质量，以及温度和时效等都较敏感。（4）、硬度表示钢材表面局部体积内，抵抗外物压入产生塑性变形的能力，是衡量钢材软硬程度的一个指标。（5）、冷弯性能指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。建筑上常把钢筋、钢板弯成要求的形状，因此要求钢材有较好的冷弯性能。冷弯试验是将钢材按规定弯曲角度与弯心直径相对于钢材厚度（或直径）的比值弯曲，检查受弯部位的外拱面和两侧面，不发生裂纹、起层或断裂为合格。弯曲角度越大，弯心直径对试件厚度（或直径）的比值愈小，则表示钢材冷弯性能越好。冷弯是钢材处于不利变形条件下的塑性，与表示在均匀变形下的塑性（伸长率)不同，在一定程度上冷弯比伸长率更能反映钢的内部组织状态、内应力及夹杂物等缺陷。一般来说，钢材的塑性愈大，其冷弯性能愈好。5、钢材的冷加工冷加工是在常温下进行机械加工，包括冷拉、冷拔、冷扭、冷冲和冷压等各种方式。通过冷加工产生塑性变形，不但改变钢材的形状和尺寸，而且还能改变钢的晶体结构，从而改变钢的性能。（二）、钢筋的力学性能1、钢筋的类型钢筋可按化学成分、外形、加工方法和供货形式进行分类。钢筋按化学成分的不同可分为碳素钢筋和合金钢筋，碳元素和合金元素的含量还有低、中、高之分。钢筋按外形的不同分为光圆钢筋、带肋钢筋、刻痕钢筋和钢绞线。带肋是指表面带有凸纹。目前，带肋钢筋的凸纹一般为月牙纹（曾经用过的螺纹和人字纹的等高肋现仅用于级钢）。刻痕是将表面刻出椭圆形的浅坑。钢绞线则由多股高强度光圆钢筋绞合而成。钢筋按加工方法的不同可分为热轧钢筋、冷拉钢筋、冷轧钢筋和热处理钢筋等。（1）、热轧钢筋热轧钢筋是用低碳钢或低合金钢在高温下轧制而成。根据其强度的不同，热轧钢筋又分为、四个级别。级别越高，钢筋的强度也越高，但塑性越差。 I级钢筋用普通低碳钢（含碳不大于0.25）制成、表面光圆，最小直径为6mm（直径小于6mm的称为钢丝）。、级钢筋用低、中碳的低合金钢（合碳不大于0.6，其他合金总量不大于5）制成，表面有肋纹，最小直径一般为10mm。各种级别热轧钢筋的符号和所用钢材的牌号列于下表。（2）、冷拉钢筋冷拉钢筋是在常温下，把热轧钢筋拉伸至强化阶段所得到的钢筋。热轧钢筋经冷拉后屈服强度有较大提高，经时效处理后抗拉极限强度也有所提高，但钢筋的塑性则有所下降。冷拉钢筋也为、四个级别。（3）、冷拔钢筋冷拔钢筋，是在常温下，使热轧光圆钢筋通过硬质合金拔丝模上比钢筋直径稍小的锥形孔，强行拉拔而成。拉拔次数越多，直径就越小，强度就越高。冷拔低碳钢筋用I级热轧钢筋冷拔而成，分为甲、乙两级；甲级强度较高，但必须逐盘检验，并根据检验所得的抗拉强度分为、两组、其直径有4mm和5mm两种，乙级强度较低，仅要求分批检验，直径为35mm。冷拔钢筋强度虽高，但表面光滑，与混凝土之间的粘结力较差，现已很少采用。（4）、冷轧钢筋冷轧钢筋是在常温下，将光圆的普通低碳或低台金钢筋（Q215、Q235、20MnSi、24MnTi）经过轧制，使其减小直径，并且表面带肋（一般为三面带有月牙纹肋）的钢筋。目前，使用的冷轧带助钢筋按其极限抗拉强度分为CRB550、CRB650和CRB800三个牌号。其中，CRB550一般用Q215圆钢冷轧而成，CRB 650用Q235圆钢冷轧而成，CRB800则是用20MnSi或24MnTi圆钢冷轧而成、CRB550钢筋的直径为412mm，CRB650钢筋的直径46mm，CRB800钢筋的直径目前只有5mm一种。钢筋按供货形式可分为直条钢筋和盘圆钢筋两种。直径为1050mm的钢筋通常用直条供应，长度为612m；直径小于10mm的钢筋通常用盘圆供应。2、钢筋的强度和变形钢筋的强度和变形方面的性能主要用钢筋拉伸试验所得的应力应变曲线来表示。钢筋的种类、级别不同，其应力应变曲线也不同。热轧和冷拉钢筋的应力应变曲线具有明显的流幅，该类钢筋又被称为软钢；冷拔、冷轧、热处理钢筋、高强钢丝和钢绞线的应力应变曲线则无明显流幅，该类钢筋又被称为硬钢。软钢典型的拉伸应力应变曲线（-）如图所示。在a点之前，材料处于弹性阶段，应力与应变成正比，其比值即为钢筋的弹性模量Es。对应于a点的应力称为比例极限。a点以后，应变增加变快，图形变曲，钢筋开始表现出塑性性质。当到达b点时，应力不再增加而应变却继续增加，钢筋开始塑性流动，直至c点。这种现象称为钢筋的“屈服”，对应于b点的应力称为屈服强度，bc水平段称为流幅或屈服台阶。c点以后，钢筋又恢复部分弹性，应力沿曲线上升至最高点d，对应于d点的应力称为极限强度，cd段称为强化阶段。d点以后，钢筋在薄弱处发生局部颈缩现象，塑性变形迅速增加，而应力却随之下降，到达e点时试件断裂。断裂后的残余应变称为伸长率，用表示。强度级别不同的软钢，其应力应变曲线也有所不同。I级热轧钢筋的应力应变曲线如下图所示，由图可知，随着级别的提高，钢筋的强度增加，但伸长率降低。硬钢典型的拉伸应力应变曲线如下图所示，由图可知，这类钢筋无明显的流幅和屈服强度。与软钢相比，这类钢筋的极限强度较高而伸长率较小。钢筋混凝土结构计算时，软钢和硬钢设计强度的取值依据不同。软钢取屈服强度作为设计强度的依据，这是因为该种钢筋屈服后有较大的塑性变形，这时即使荷载基本不增加，构件也会产生根大的裂缝和变形，以致不能使用。硬钢无明显的屈服点，但为防止构件突然破坏并防止构件裂缝和变形太大，设计强度也不能取为抗拉极限强度，而是取其残余应变为0.2时相应的强度0.2（称为条件屈服强度）作为设计强度的依据，如上图所示。该应力一般为极限强度的0.80.9倍、规范统一取为极限强度的0.85倍。3、钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构对钢筋性能的要求钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构对钢筋性能的要求主要有以下几点：（1）、有较高的强度和适宜的屈强比。这里的强度是指屈服强度或条件屈服强度。屈强比是指屈服强度与极限强度之比，该值可反映结构的可靠程度：屈强比小，结构可靠，但钢材强度的利用率低，不经济；屈强比太大，则结构不可靠。（2）、有较好的塑性。这是保证构件破坏前有较明显的预兆（明显的变形和裂缝），保证较好塑性的措施是钢筋拉伸率不小于规定值，并且冷弯试验合格。（3）、与混凝土之间有良好粘结力。这是钢筋与混凝土共同工作的基础。 （4）、具有较好的可焊性。保证焊接后接头的受力性能良好，拉伸破坏不发生在接头处。此外，在寒冷地区（例如-20度以下），对钢筋的低温性能也有一定的要求，不宜采用冷加工钢筋，以免发生脆性破坏。4、钢筋的选用钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构的钢筋，应按下列规定选用：（1）、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采用、级热轧钢筋和牌号为CRB550的冷轧带肋钢筋；也可采用冷拉I级（d12mm）钢筋；（2）、预应力钢筋宜采用消除应力钢丝、钢绞线和热处理钢筋，也可采用冷拉、级钢筋，对中小型构件中的预应力钢筋，宜采用牌号为CRB650或CRB800的冷轧带肋钢筋。钢材的热处理：热处理的目的在于取得高强度的同时，能够保持良好的塑性与韧性。热处理的方法：正火-把钢材加热至850-900度，并保持一段时间后在空气中自然冷却。回火-将钢材重新加热至650度，并保持恒温一段时间后在空气中自然冷却。淬火-将钢材加热到900度以上，保持一段时间，然后放入水中或油中快速冷却。淬火加回火通常称为调质处理。二、 混凝土由胶凝材料将粗、细骨料胶结而成的固体材料称为混凝土。混凝土按其表现密度的大小可分为：重混凝土-干表观密度大于2600Kg/m，系采用重晶石、铁矿石或钢屑等作骨料制成，对射线、射线有较高的屏蔽能力。普通混凝土-干表观密度在19002500 Kg/m，系采用天然砂、石作骨料制成，在建筑工程中广泛使用。轻混凝土-干表观密度小于1900 Kg/m。包括轻骨料混凝土、多孔混凝土和无砂大孔混凝土，这类混凝土多用于有保温绝热要求的部位，强度等级高的轻骨料混凝土也可用于承重结构。（一）、混凝土的强度混凝土是用一定比例的水泥、砂、石和水，经拌合、浇筑、振捣、养护，逐步凝固硬化形成的人造石材。混凝土的强度不仅与组成材料的质量和比例有关，还与制作方法、养护条件和龄期有关。另外，不同的受力情况、不同的试件形状和尺寸、不同的试验方法所测得的混凝土强度值也不同。混凝土基本的强度指标有立方体抗压强度、轴心抗压强度和轴心抗拉强度三种。立方体抗压强度并不能直接用于设计计算，但因试验方法简单且与后两种强度之间存在着一定的关系，故被作为混凝土最基本的强度指标，以此为依据确定混凝土的强度等级，并由强度等级查表得到混凝土的轴心抗压强度和轴心抗拉强度用于设计计算。1、混凝土立方体抗压强度与混凝土的强度等级混凝土立方体抗压强度是将混凝土拌合物制成边长为150mm的立方体试块，在标准养护条件下养护28天，进行抗压强度试验测得的抗压强度值，用cu表示。这里的标准养护条件是：温度203、相对湿度不小于90。混凝土规范规定，混凝土可按其立方体抗压强度标准值的大小划分为14个强度等级，它们是C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80。字母C后面的数值表示以N/mm为单位的立方体抗压强度标准值。而材料强度标准值则是指具有95保证率的材料强度。小于C50的称为普通混凝土，大于C50者可称为高强混凝土。2、混凝土轴心抗压强度(棱柱体抗压强度)按“试验方法”的规定，该强度采用150mm150mm300mm的棱柱体作为标准试件，故又称为棱柱体抗压强度。由于试件高度比立方体试块大得多，在其高度中央的混凝土不再受到上下压机钢板的约束，故该试验所得的混凝土抗压强度低于立方体抗压强度，符合轴心受压短柱的实际情况。大量试验资料表明混凝土轴心抗压强度的标准值与立方体抗压强度的标准值之间存在线形的关系（根据混凝土强度不同，分别乘以修正系数，详见教材P47）。有了以上关系式，只要知道混凝土的强度等级，便可求得轴心抗压强度，故在工程中一般不再进行轴心抗压强度的检测试验。3、混凝土轴心抗拉强度混凝土是一种脆性材料，且内部存在许多孔缝，因此抗拉强度很低，仅为轴心抗压强度的1/10左右，且该比值随混凝土强度的提高而降低。按“试验方法”规定，该强度采用劈裂抗拉强度试验来确定。根据大量试验资料的分析，并考虑了构件与试件的差别，设计规范根据轴心抗拉强度的标准值与立方体强度标准值之间的关系，列出了两者数值的对照表。由此，可直接查得某强度等级混凝土的轴心抗拉强度标准值，而无需再进行轴心抗拉强度试验。（二）、混凝土的变形混凝土变形通常分两类：一类是荷载作用下的受力变形，包括一次短期加荷时的变形、多次重复加荷时的变形和长期荷载作用下的变形；另一类是体积变形，包括收缩、膨胀和温度变形。1、混凝土在一次短期加荷时的变形混凝土在一次短期加荷时的应力应变关系可通过对混凝土棱柱体的受压或受拉试验测定。混凝土受压时典型的应力应变曲线如图所示。该曲线包括上升段和下降段两部分，对应于顶点c的应力为轴心抗压强度fc。在上升阶段中，当应力小于0.3fc时，应力-应变曲线可视为直线，混凝土处于弹性阶段。随着应力的增加，应力应变曲线逐渐偏离直线，表现出越来越明显的塑性性质：此时，混凝土的应变由弹性应变和塑性应变两部分组成，且后者占的比例越来越大。在下降段，随着应变的增大，应力反而减少，当应变达到极限值知时，混凝土破坏。不同强度等级混凝土的应力应变曲线如图所示。由上图可知：随着混凝土强度等级的提高，与fc对应的应变。有所提高，但极限应变却明显减少，这说明高强混凝土的延性较差，强度越高，脆性越明显。2、混凝土在多次重复加荷时的变形-疲劳工程中的某些构件，例如工业厂房中的吊车梁、在其使用期限内荷载作用的重复次数可达二百万次以上；在这种多次重复加荷情况下，混凝土的变形情况与一次短期加荷时明显不同。试验表明，多次重复加荷情况下，混凝土将产生“疲劳”现象，这时的变形模量明显降低，其值约为弹性模量的0.4。混凝土疲劳时除变形模量减少外，其强度也有所减小，强度降低系数与重复作用应力的变化幅度有关，最小值为0.74。3、混凝土在长期荷载作用下的变形-徐变混凝土在长期荷载作用下，应力不变，应变随时间的增长而继续增长的现象称为混凝土的徐变。加载时产生的瞬时应变，加载后应力不变，应变随时间的在增长而继续增长，增长速度先快后慢，最终徐变量即可达瞬时应变时的14倍。通常最初6个月内可完成徐变70-80，一年以后趋于稳定，三年以后基本终止。如果将荷载在作用一定时间后卸去，徐变会回复一部分，称为瞬时恢复应变，另外还有一部分应变在以后一段时间内逐渐恢复，称为弹性后效，最后还剩下相当一部分不能恢复的塑性变形称为残余变形。产生徐变的原因有两个：一是由于混凝土中尚未转化为晶体的水泥混凝土胶体在荷载长期作用下发生了粘性流动；二是由于混凝土硬化过程中，会因水泥凝胶体收缩等因素在其与骨料接触面形成一些微裂缝，这些微裂缝在长期荷载作用下会持续发展。当作用应力较小时，产生徐变的主要原因是第一个，反之为第二。影响混凝土徐变的主要因素及其影响情况如下： 1)、水灰比和水泥用量：水灰比小、水泥用量少，则徐变小。 2)、骨料的级配与刚度：骨料的级配好、刚度大，则徐变小。 3)、混凝土的密实性：混凝土密实性好，则徐变小。 4)、构件养护温湿度：构件养护时的温度高、湿度高，徐变小。 5)、构件使用时的温湿度：构件使用时的温度低、湿度大，徐变小。 6)、构件单位体积的表面积大小：表面积小、则徐变小。 7)、构件加荷时的龄期：龄期短、则徐变大。 8)、持续应力的大小：应力大，则徐变大。当0.5fc时，徐变大致与应力成正比，称为线性徐变。当0.5fc时，徐变的增长速度大于应力增长速度，称为非线性徐变。4、混凝土的收缩、膨胀和温度变形混凝土在空气中结硬时会产生体积收缩，而在水中结硬时会产生体积膨胀。两者相比，前者数值较大，且对结构有明显的不利影响，故必须予以注意；而后者数值很小，且对结构有利，一般可不予考虑。混凝土的收缩包括凝缩和干缩两部分。凝缩是水泥水化反应引起的体积缩小，它是不可恢复的；干缩则是混凝土中的水分蒸发引起的体积缩小，当干缩后的混凝土再次吸水时，部分干缩变形可以恢复。混凝土的收缩变形先快后慢，一个月约可完成1/2，二年后趋于稳定，最终收缩应变约为0.00020.0005。影响混凝土收缩变形的主要因素有：1)、水灰比和水泥用量：水灰比小、水泥用量少，则干缩小。 2)、骨料的级配与刚度：骨料的级配好、刚度大，则干缩小。 3)、混凝土的密实性：混凝土密实性好，则干缩小。 4)、构件养护温湿度：构件养护时的温度高、湿度高，干缩小。 5)、构件使用时的温湿度：构件使用时的温度低、湿度大，干缩小。 6)、构件单位体积的表面积大小：表面积小、则干缩小。7)、水泥品种与强度级别：矿渣水泥的干缩率大于普通水泥，高强度水泥的颗粒较细，干缩率大。（三）、混凝土的变形模量1、弹性模量-应力应变曲线原点切线的斜率Ec=tg=/ 2、弹塑性模量-任一点的割线模量 混凝土的总应变为其弹性应变和塑性应变之和。（四）、钢筋与混凝土之间的粘结作用在钢筋混凝土结构中，钢筋和混凝土能共同工作的主要原因是两者在接触面上具有良好的粘结作用，该作用可承受粘结表面上的剪应力，抵抗钢筋与混凝土之间的相对滑动。根据粘结作用的产生原因可知，粘结作用由胶合作用、摩擦作用和咬合作用三部分组成。其中，胶合作用较小；在后两种作用中，光面钢筋以摩擦作用为主，带肋钢筋（又称变形钢筋），则以咬合作用为主。1、钢筋与混凝土的粘结力包括：混凝土收缩或硬结过程中的握裹力、水泥胶体与钢筋表面的化学胶着力、钢筋表面不平所产生的机械咬合力。2、钢筋与混凝土的粘结强度钢筋与混凝土的粘结面上所能承受的平均剪应力的最大值称为粘结强度。通常可用拔出试验确定。影响钢筋与混凝土粘结强度的主要因素有：（1）、钢筋表面形状-带肋钢筋的粘结强度比光面钢筋大得多。（2）、混凝土强度-混凝土的强度越高，它与钢筋问的粘结强度也越高。（3）、侧向压应力-当钢筋受到侧向压应力时(如梁支承处的下部钢筋)，粘结强度将增大，且带肋钢筋由于该原因增大的粘结强度明显高于光面钢筋。（4）、混凝土保护层厚度和钢筋净距-对于带肋钢筋，由于钢筋的肋纹与混凝土咬合在一起，在拉拔钢筋时，钢筋斜肋对混凝土的斜向挤压力在径向的分力将使周围混凝土环向受压（如图）。如果钢筋外围的混凝土保护层厚度太薄，会产生与钢筋平行的劈裂裂缝，如下图a所示。如果钢筋间的净距太小，会产生水平劈裂而使整个保护层崩落，如下图b所示。（5）、横向钢筋的设置-横向钢筋(如梁内箍筋)的设置可限制上述劈裂裂缝的开展，增加钢筋与混凝土间的粘结强度。（6）、钢筋在混凝土中的位置-浇捣水平构件时，当钢筋下面的混凝土深度较大(如大于300mm)时，由于混凝土的泌水下沉和水分气泡的退出，会在钢筋底面形成一层带有空隙的强度较低的混凝土层，因而使钢筋与混凝土间的粘结强度降低。因此，对高度较大的梁应分层浇注，并宜采用二次振捣方法以保证梁顶面钢筋周围混凝土的密实。3、钢筋的锚固La=.fy/ft.d-钢筋的外形系数，查P53 表2-13。fy-钢筋的抗拉强度设计值。ft-混凝土轴心抗拉强度设计值，超过C40按C40计。d-钢筋直径。当混凝土自身锚固不足时，可采用机械锚固，如图。三、 砌体砌体结构（masonry structure）由块体和砂浆砌而成的墙、柱作为建筑物主要受力构件的结构，是砖砌体、砌块砌体和石砌体结构的统称。砌体是由块体和砂浆砌筑而成的整体材料，常用砌体有砖、石和砌块。块体和砂浆的强废等级，是指根据其抗压强度而划分的等级，它是确定砌体在各种受力状态下强度的基础数据。块体强度等级以“MU”(M-Masonry U-Unit)表示，砂浆强度等级以“M”(Mortar)表示。（一）、材料1、砖通常简称的砖包括烧结普通砖、承重粘土空心砖和非烧结硅酸盐砖，其强度等级划分： MU30、MU25、MU20、MU15和MU10。2、砌 块高度为180350mm的块体，一般称为小型砌块；高度为360900mm的块体，一般称为中型砌块。混凝土小型空心砌块、混凝土中型空心砌块和粉煤灰中型实心砌块的强度等级划分为：MU25、MU20、MU15、MU10、MU7.5和MU5。强度等级为MU10的砌块，表示砌块的抗压强度为10MPa。3、石 材砌体中的石材可由重质岩石和轻质岩石制成，采用何者，常取决于当地的石材资源。石材的强度等级划分为MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30和MU20。石材的强度等级，通常由边长为70mm的立方体试块进行抗压试验而确定。4、砂 浆砌体中常用的砂浆有水泥石灰混合砂浆、石灰砂浆和水泥砂浆(纯水泥砂浆)。石灰砂浆强度低，但砌筑方便；水泥砂浆适用于潮湿环境的砌体，但施工中其保水性和流动性差，和易性不好。砂浆的强度等级划分为