混凝土与钢筋的物理力学性能

1、2.1 2.1 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 2.1.1混凝土的组成结构混凝土的组成结构 通常把混凝土的结构分为三种类型：通常把混凝土的结构分为三种类型： .微观结构：微观结构：也即水泥石结构，包括水泥凝胶、晶体骨架、未也即水泥石结构，包括水泥凝胶、晶体骨架、未 水化完的水泥颗粒和凝胶孔组成。水化完的水泥颗粒和凝胶孔组成。 .亚微观结构：亚微观结构：即混凝土中的水泥砂浆结构。即混凝土中的水泥砂浆结构。 .宏观结构：宏观结构：即砂浆和粗骨料两组分体系。即砂浆和粗骨料两组分体系。 注意：注意：1.骨料的分布及骨料与基相之间在界面的结合强度是影响骨料的分布及骨料与基相之间在界面的结合强度

2、是影响 混凝土强度的重要因素；混凝土强度的重要因素； 2.在荷载的作用下，微裂缝的扩展对混凝土的力学性能有在荷载的作用下，微裂缝的扩展对混凝土的力学性能有 着极为重要的影响。着极为重要的影响。 第1页/共48页 2.1.2单轴应力状态下的混凝土强度单轴应力状态下的混凝土强度 混凝土结构中，混凝土结构中，主要是利用它的主要是利用它的抗压强度抗压强度。因此抗压强度是。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。混凝土力学性能中最主要和最基本的指标。 混凝土的强度等级是用抗压强度来划分的混凝土的强度等级是用抗压强度来划分的 （1 1）单向受力状态下混凝土的强度）单向受力状态下混凝土的强度

3、1）立方体抗压强度）立方体抗压强度：边长为150mm的混凝土立方 体试件，在标准条件下（温度为203，湿度90%） 养护28天，用标准试验方法（加载速度0.150.3N/mm2/s， 两端不涂润滑剂）测得的具有95%保证率的抗压强度， 用符号C表示。 规范根据强度范围，从C15C80共划分为14个强 度等级，级差为5N/mm2。 第2页/共48页 2 2）轴心抗压强度）轴心抗压强度 按标准方法制作的150mml50mm 300mm的棱柱 体试件，在温度为20土3和相对湿度为90以上的条件 下养护28d，用标准试验方法测得的具有95保证率的抗 压强度 。对于同一混凝土，棱柱体抗压强度小于立方体

4、抗压强度。 考虑到实际结构构件制作、养护和受力情况，实际构 件强度与试件强度之间存在差异，规范基于安全取 偏低值，规定轴心抗压强度标准值和立方体抗压强度标 准值的换算关系为： kcuck fkkf ,21 88. 0 第3页/共48页 式中：式中： k k 为棱柱体强度与立方体强度之比，对不大 为棱柱体强度与立方体强度之比，对不大 于于C50C50级的混凝土取级的混凝土取0.760.76，对，对C80C80取取0.820.82，其间按线性插，其间按线性插 值。值。k k2 2为高强混凝土的脆性折减系数，对为高强混凝土的脆性折减系数，对C40C40取取1.01.0，对，对 C80C80取取0.8

5、70.87，中间按直线规律变化取值。，中间按直线规律变化取值。0.880.88为考虑实际为考虑实际 构件与试件混凝土强度之间的差异而取用的折减系数。构件与试件混凝土强度之间的差异而取用的折减系数。 kcuck fkkf ,21 88. 0 f fcu,k cu,k立方体强度标准值即为混凝土强度等级 立方体强度标准值即为混凝土强度等级f fcu cu。 。 第4页/共48页 3 3）轴心抗拉强度）轴心抗拉强度 混凝土的轴心抗拉强度可以采用直接轴心受拉的试验 方法来测定，但由于试验比较困难，目前国内外主要采 用圆柱体或立方体的劈裂试验来间接测试混凝土的轴心 抗拉强度。 劈拉试验 F a F 拉 压

6、 压 2 2 a F f sp 第5页/共48页 混凝土结构设计规范规定轴心抗拉强度标准值与 立方体抗压强度标准值的换算关系为： 0.45 0.55 ,2 0.88 0.3951 1.645 tkcu k ff 混凝土轴心抗拉强度与立方体抗压强度的关系 第6页/共48页 在平面应力状态下，当两方向应力均为压应力时，抗压强度相互提高 ，最大可增加27，而当一方向为压应力，另一方向为拉应力时，强度相互 降低。 当压应力不太高时，其存在可提高混凝土的抗剪强度，拉应力的存在 会降低混凝土的抗剪强度。剪应力的存在降低混凝土的抗压和抗拉强度。 侧向压应力的存在可提高混凝土的抗压强度，关系为: 式中 被约束

7、混凝土的轴心抗压强度； 非约束混凝土的轴心抗压强度； 侧向约束压应力。 侧向压应力的存在还可提高混凝土的延性。 (4.57.0) cccl fff cc f c f l f （3 3）复合受力状态下混凝土的强度 第7页/共48页 2.1.3复杂应力下混凝土的受力性能 双轴应力状态 实际结构中，混凝土很少处于单向受力状态。更多的是处于实际结构中，混凝土很少处于单向受力状态。更多的是处于双双 向向或或三向三向受力状态。受力状态。 双向受压强度大于单向受双向受压强度大于单向受 压强度，最大受压强度发压强度，最大受压强度发 生在两个压应力之比为生在两个压应力之比为0.3 0.6之间，约之间，约(1.2

8、51.60 )fc。 双轴受压状态下混凝土的双轴受压状态下混凝土的 应力应力-应变关系与单轴受压应变关系与单轴受压 曲线相似，但峰值应变均曲线相似，但峰值应变均 超过单轴受压时的峰值应超过单轴受压时的峰值应 变。变。 第8页/共48页 在一轴受压一轴受拉状态在一轴受压一轴受拉状态 下，任意应力比情况下均下，任意应力比情况下均 不超过其相应单轴强度。不超过其相应单轴强度。 并且抗压强度或抗拉强度并且抗压强度或抗拉强度 均随另一方向拉应力或压均随另一方向拉应力或压 应力的增加而减小。应力的增加而减小。 双轴应力状态 实际结构中，混凝土很少处于单向受力状态。更多的是处于实际结构中，混凝土很少处于单向

9、受力状态。更多的是处于双双 向向或或三向三向受力状态。受力状态。 2.1.3复杂应力下混凝土的受力性能 第9页/共48页 构件受剪或受扭时常遇到剪应力构件受剪或受扭时常遇到剪应力t t 和正应力和正应力s s 共同作用下的共同作用下的 复合受力情况。复合受力情况。 混凝土的抗剪强度：随混凝土的抗剪强度：随拉拉应力增大而减小应力增大而减小 随随压压应力增大而增大应力增大而增大 当压应力在当压应力在0.6fc左右时，抗剪强度达到最大，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。力的增大而减

10、小。 第10页/共48页 三轴应力状态 三轴应力状态有多种组合，实际工程遇到较多的螺旋箍筋柱和三轴应力状态有多种组合，实际工程遇到较多的螺旋箍筋柱和 钢管混凝土柱中的混凝土为三向受压状态。三向受压试验一般钢管混凝土柱中的混凝土为三向受压状态。三向受压试验一般 采用圆柱体在等侧压条件进行。采用圆柱体在等侧压条件进行。 由试验得到的经验公式为: 式中 被约束混凝土的轴心抗压强度； 非约束混凝土的轴心抗压强度； 侧向约束压应力。 侧向压应力的存在还可提高混凝土的延性。 (4.57.0) cccl fff cc f c f l f 第11页/共48页 2.1.42.1.4混凝土的变形混凝土的变形 1、

11、单轴受压应力、单轴受压应力-应变关系应变关系 混凝土单轴受力时的应力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应变关系反映了混凝土受力全过 程的重要力学特征程的重要力学特征,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。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。 混凝土单轴受压应力混凝土单轴受压应力-应变关系曲线，常采用棱柱体试件来应变关系曲线，常采用棱柱体试件来 测定。测定。 在普通试验机上采用在普通试验机上采用等应力速度等应力速度加载，达到轴心抗压加载，达到轴心抗压 强度强度fc

12、时，试验机中集聚的弹性应变能大于试件所能吸收的应时，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，只能测得应力变能，会导致试件产生突然脆性破坏，只能测得应力-应变曲应变曲 线的线的上升段上升段。 采用采用等应变速度等应变速度加载，或在试件旁附设高弹性元件与试件一加载，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，可以测得应力同受压，以吸收试验机内集聚的应变能，可以测得应力-应变应变 曲线的曲线的下降段下降段。 第12页/共48页 02468 10 20 30 s(MPa) e 10 -3 B A C E D A点以前点以前，微裂缝没有，

13、微裂缝没有 明显发展，混凝土的变明显发展，混凝土的变 形主要弹性变形，应力形主要弹性变形，应力 -应变关系近似直线。应变关系近似直线。A 点应力随混凝土强度的点应力随混凝土强度的 提高而增加，对普通强提高而增加，对普通强 度混凝土度混凝土s sA约为约为 (0.30.4)fc ，对高强混，对高强混 凝土凝土s sA可达可达(0.50.7)fc。 A点以后点以后，由于微裂缝，由于微裂缝 处的应力集中，裂缝开处的应力集中，裂缝开 始有所延伸发展，产生始有所延伸发展，产生 部分塑性变形，应变增部分塑性变形，应变增 长开始加快，应力长开始加快，应力-应应 变曲线逐渐偏离直线。变曲线逐渐偏离直线。 微裂

14、缝的发展导致混凝微裂缝的发展导致混凝 土的横向变形增加。但土的横向变形增加。但 该阶段微裂缝的发展是该阶段微裂缝的发展是 稳定的。稳定的。 混凝土在结硬过程中，混凝土在结硬过程中， 由于水泥石的收缩、骨由于水泥石的收缩、骨 料下沉以及温度变化等料下沉以及温度变化等 原因，在骨料和水泥石原因，在骨料和水泥石 的界面上形成很多微裂的界面上形成很多微裂 缝，成为混凝土中的薄缝，成为混凝土中的薄 弱部位。混凝土的最终弱部位。混凝土的最终 破坏就是由于这些微裂破坏就是由于这些微裂 缝的发展造成的。缝的发展造成的。 达到达到B点，内部一些微点，内部一些微 裂缝相互连通，裂缝发裂缝相互连通，裂缝发 展已不稳

15、定，横向变形展已不稳定，横向变形 突然增大，体积应变开突然增大，体积应变开 始由压缩转为增加。在始由压缩转为增加。在 此应力的长期作用下，此应力的长期作用下， 裂缝会持续发展最终导裂缝会持续发展最终导 致破坏。取致破坏。取B点的应力点的应力 作为混凝土的长期抗压作为混凝土的长期抗压 强度。普通强度混凝土强度。普通强度混凝土 s sB约为约为0.8fc，高强强度，高强强度 混凝土混凝土s sB可达可达0.95fc以上。以上。 达到达到C点点fc，内部微裂缝，内部微裂缝 连通形成破坏面，应变连通形成破坏面，应变 增长速度明显加快，增长速度明显加快，C 点的纵向应变值称为峰点的纵向应变值称为峰 值应

16、变值应变 e e 0，约为，约为0.002。 纵向应变发展达到纵向应变发展达到D点，点， 内部裂缝在试件表面出内部裂缝在试件表面出 现第一条可见平行于受现第一条可见平行于受 力方向的纵向裂缝。力方向的纵向裂缝。 随应变增长，试件上相随应变增长，试件上相 继出现多条不连续的纵继出现多条不连续的纵 向裂缝，横向变形急剧向裂缝，横向变形急剧 发展，承载力明显下降，发展，承载力明显下降， 混凝土骨料与砂浆的粘混凝土骨料与砂浆的粘 结不断遭到破，裂缝连结不断遭到破，裂缝连 通形成斜向破坏面。通形成斜向破坏面。E 点的应变点的应变e e = (23) e e 0， 应力应力s s = (0.40.6) f

17、c。 不同强度混凝土的应力-应变关系曲线 强度等级越高，线弹性段强度等级越高，线弹性段 越长，峰值应变也有所增越长，峰值应变也有所增 大。但高强混凝土中，砂大。但高强混凝土中，砂 浆与骨料的粘结很强，密浆与骨料的粘结很强，密 实性好，微裂缝很少，最实性好，微裂缝很少，最 后的破坏往往是骨料破坏，后的破坏往往是骨料破坏， 破坏时脆性越显著，下降破坏时脆性越显著，下降 段越陡。段越陡。 Hognestad建议的应力-应变曲线 u u c c f f eee ee ee s ee e e e e s 0 0 0 0 2 00 15. 01 0 2 00.0020.0038 f c 0.15 fc s

18、 e e0eu 规范规范应力应力-应变关系应变关系 上升段：)1 (1 0 n c cc f e e s 0 ee 下降段： cc fs u eee 0 5 5 0 10)50(0033. 0 10)50(5 . 0002. 0 )50( 60 1 2 cuu cu cu f f fn e e 规范混凝土应力-应变曲线参数 fcuC50C60C70C80 n21.831.671.5 e00.0020.002050.00210.00215 eu0.00330.00320.00310.003 00.0010.0020.0030.004 10 20 30 40 50 60 70 C80 C60 C4

19、0 C20 s e 2 2、混凝土的变形模量、混凝土的变形模量 弹性模量弹性模量 0 tgEc 变形模量变形模量 1 tgEc 切线模量切线模量 tgEc 弹性模量测定方法 s e 0.5fc 510 次 )N/mm( 74.34 2 . 2 10 2 5 cu c f E 2.1.52.1.5混凝土的收缩和徐变混凝土的收缩和徐变 1、混凝土的收缩、混凝土的收缩 混凝土在空气中硬化时体积会缩小，这种现象称为混凝土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。的收缩。 收缩是混凝土在不受外力情况下体积变化产生的变形。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

20、受到外部（支座）或内部（钢筋）的约当这种自发的变形受到外部（支座）或内部（钢筋）的约 束时，束时，将使混凝土中产生拉应力，甚至引起混凝土的开裂。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。混凝土收缩会使预应力混凝土构件产生预应力损失。 影响因素影响因素 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：水泥强度等级越高，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。

21、（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。 2、混凝土的徐变 混凝土在荷载的长期作用下，其变形随时间而不断增长的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。现象称为徐变。 徐变对混凝土结构和构件的工作性能有很大影响。由于混徐变对混凝土结构和构件的工作性能有很大影响。由于混 凝土的徐变，会使构件的变形增加，在钢筋混凝土截面中引起凝土的徐变，会使构件的变形增加，在钢筋混凝土截面中引起 应力重分布，在预应力混凝土结构中会造成预应

22、力的损失。应力重分布，在预应力混凝土结构中会造成预应力的损失。 混凝土的徐变特性主要与时间参数有关。混凝土的徐变特性主要与时间参数有关。 在应力（在应力（0.5fc）作用瞬间，首先产生瞬时）作用瞬间，首先产生瞬时弹性应变弹性应变e eel（= s si/Ec(t0)，t0加荷时的龄期）。加荷时的龄期）。 随荷载作用时间的延续，变形不断增长，前随荷载作用时间的延续，变形不断增长，前4个月徐变增个月徐变增 长较快，长较快，6个月可达最终徐变的（个月可达最终徐变的（7080）%，以后增长逐渐，以后增长逐渐 缓慢，缓慢，23年后趋于稳定。年后趋于稳定。 记记(t- -t0)时间后的总应变为时间后的总应

23、变为e e c(t, ,t0)，此时混凝土的收缩应变为，此时混凝土的收缩应变为 e esh(t，t0)，则徐变为，则徐变为， e ecr (t, ,t0) = e ec(t, ,t0)- - e e c(t0)- - e esh(t, ,t0)= e ec(t, ,t0)- - e eel- - e esh(t, ,t0) 如在时间如在时间t 卸载，则会产生卸载，则会产生瞬时弹性恢复应变瞬时弹性恢复应变e eel。由于混凝土。由于混凝土 弹性模量随时间增大，故弹性恢复应变弹性模量随时间增大，故弹性恢复应变e eel小于加载时的瞬时弹小于加载时的瞬时弹 性应变性应变 e eel。再经过一段时间后

24、，还有一部分应变。再经过一段时间后，还有一部分应变e eel可以恢复，可以恢复， 称为称为弹性后效弹性后效或徐变恢复，但仍有不可恢复的残留永久应变或徐变恢复，但仍有不可恢复的残留永久应变e ecr 影响因素影响因素 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。 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（2035）%。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。 3 3、混凝土在荷载重复作用下的变形（疲劳变、混凝

25、土在荷载重复作用下的变形（疲劳变 形）形） 疲劳强度疲劳强度 混凝土的疲劳强度由疲劳试验测定。采用混凝土的疲劳强度由疲劳试验测定。采用 100mm100mm300mm 或着或着 150mm150mm450mm的棱柱体，把棱柱体试件的棱柱体，把棱柱体试件 承受承受200万次或其以上循环荷载而发生破坏的压应力值称万次或其以上循环荷载而发生破坏的压应力值称 为为混凝土的疲劳抗压强度混凝土的疲劳抗压强度。 影响因素影响因素 施加荷载时的应力大小是影响应力施加荷载时的应力大小是影响应力-应变曲线不同的发展应变曲线不同的发展 和变化的关键因素，即混凝土的疲劳强度与重复作用时应和变化的关键因素，即混凝土的疲

26、劳强度与重复作用时应 力变化的幅度有关。力变化的幅度有关。在相同的重复次数下，疲劳强度随着在相同的重复次数下，疲劳强度随着 疲劳应力比值的增大而增大疲劳应力比值的增大而增大。 混凝土在荷载重复作用下的 应力-应变关系 2.2 钢 筋 2.2.1钢筋的品种和级别 热轧钢筋、中高强钢丝和钢绞线、热处理钢筋和冷加工钢筋 D公称直径 A3 股钢绞线量测尺寸 钢绞线 图 2-1 常用钢筋形式 刻痕钢丝 螺旋肋钢丝 热轧钢筋的分类热轧钢筋的分类 HPB235级、HRB335级、HRB400级、RRB400级 屈服强度屈服强度 fyk（标准值标准值= =钢材废品限值，保证率钢材废品限值，保证率97.73%）

27、 HPB235级： fyk = 235 N/mm2 HRB335级： fyk = 335 N/mm2 HRB400级、RRB400级： fyk = 400 N/mm2 HPB235级(级)钢筋钢筋多为光面钢筋多为光面钢筋，多作为现浇楼多作为现浇楼 板的受力钢筋和箍筋。板的受力钢筋和箍筋。 HRB335级(级)和 HRB400级(级)钢筋钢筋强度较高，强度较高， 多多作为钢筋混凝土构件的受力钢筋，尺寸较大的构件，作为钢筋混凝土构件的受力钢筋，尺寸较大的构件， 也有用也有用级钢筋作箍筋以级钢筋作箍筋以增强与混凝土的粘结，外形增强与混凝土的粘结，外形 制作成月牙肋或等高肋的变形钢筋制作成月牙肋或等高

28、肋的变形钢筋。 RRB400级(级)钢筋钢筋强度太高，不适宜作为钢筋混强度太高，不适宜作为钢筋混 凝土构件中的配筋，凝土构件中的配筋，一般冷拉后作预应力筋。一般冷拉后作预应力筋。 延伸率延伸率 5 5= =25、16、14、10%，直径直径840。 钢丝钢丝，中强钢丝的强度为中强钢丝的强度为8001200MPa，高强钢丝、钢绞线，高强钢丝、钢绞线 的为的为 1470 1860MPa；延伸率延伸率d10=6%，d100=3.54%；钢丝的；钢丝的 直径直径39mm；外形有光面、刻痕和螺旋肋三种，另有二股、；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，外接圆直径三股和七股钢绞线，外

29、接圆直径9.515.2 mm。中高强钢丝和。中高强钢丝和 钢绞线均用于预应力混凝土结构。钢绞线均用于预应力混凝土结构。 冷加工钢筋冷加工钢筋是由热轧钢筋和盘条经冷拉、冷拔、冷轧、冷扭加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。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。但经冷加工后，钢筋的延伸率降低。近年来，冷加工钢筋的品近年来，冷加工钢筋的品 种很多，应根据专门规程使用。种很多，应根据专门规程使用。 热处理钢筋热处理钢筋是将是将级钢筋通过加热、淬火和回火等调质工艺处级钢筋通过加热、淬火和回火

30、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。应力混凝土结构。 s s e e 2.2.2 2.2.2 钢筋的强度与变形 有明显屈服点的钢筋 a a b c d e fua为比例极限 oa为弹性阶段 de为强化阶段 b为屈服上限 c为屈服下限，即屈服强度 fy cd为屈服台阶 e为极限抗拉强度 fu fy f ef为颈缩阶段 几个指标：几个指标： 屈服强度屈服强度：是钢筋强度的设计依据是钢筋强度的设计依据，因为钢筋屈服后将发生很大，因为钢筋屈服后将发生很大 的塑性变形，且卸载时这部分变形的塑性变形，且

31、卸载时这部分变形不可恢复不可恢复，这会使钢筋混凝土，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。关，不太稳定，一般取屈服下限作为屈服强度。 延延 伸伸 率率：钢筋拉断后的伸长值与原长的比率，是反映钢筋塑性：钢筋拉断后的伸长值与原长的比率，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。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。 0 0 10or 5 l ll 屈屈 强强 比：比：反映钢筋的强度储备，反映钢筋的强度储备， fy

32、/fu=0.60.7。 s e 残余变形er 弹性变形ee 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 yy ys f E ees eees fy ey 1 Es 钢筋的弹性模量(N/mm2) 种 类 Es HPB235 级钢筋2.1105 HRB335 级钢筋、HRB400 级钢筋、RRB400 级钢筋、 热处理钢筋 2.0105 消除应力钢丝、螺旋肋钢丝、刻痕钢丝2.05105 钢绞线1.95105 无明显屈服点的钢筋 a 0.2% s0.2 fu a点：比例极限，约为点：比例极限，约为0.65fu a点前：应力点前：应力-应变关系为线弹性应变关系为线弹性 a点后：

33、应力点后：应力-应变关系为非线性，应变关系为非线性， 有一定塑性变形，且没有明显的屈有一定塑性变形，且没有明显的屈 服点服点 强度设计指标强度设计指标条件屈服点条件屈服点 残余应变为残余应变为0.2%所对应的应力所对应的应力 规范规范取取s s0.2 =0.85 fu 1）强度：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：要求钢筋应有足够的变形能力。 3）可焊性：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：要求钢筋与混凝土之间有足够的粘结力

34、，以 保证两者共同工作。 2.2.3 混凝土结构对钢筋性能的要求 2.3 2.3 混凝土与钢筋的粘结混凝土与钢筋的粘结 2.3.1粘结的意义 粘结和锚固是钢筋和混凝土形成整体、共同 工作的基础 钢筋与混凝土之间粘结应力示意图 （a）锚固粘结应力 （b）裂缝间的局部粘结应力 2.3 2.3 混凝土与钢筋的粘结混凝土与钢筋的粘结 2.3.2粘结力的形成 光圆钢筋与变形钢筋具有不同的粘结机理， 其粘结作用主要由三部分组成： （）钢筋与混凝土接触面上的化学吸附作用 力（胶结力）。一般很小，仅在受力阶段的 局部无滑移区域起作用，当接触面发生相对 滑移时，该力即消失。 （）混凝土收缩握裹钢筋而产生的摩阻力

35、。 （）钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的 机械咬合作用力（咬合力）。对于光圆钢筋， 这种咬合力来自于表面的粗糙不平。 2.3 2.3 混凝土与钢筋的粘结混凝土与钢筋的粘结 变形钢筋与混凝土之间的机械咬合作用主要 是由于变形钢筋肋间嵌入混凝土而产生的。 变形钢筋和混凝土的机械咬合作用 2.3 2.3 混凝土与钢筋的粘结混凝土与钢筋的粘结 2.3.3粘结强度 2.3 2.3 混凝土与钢筋的粘结混凝土与钢筋的粘结 dl N t 式中N钢筋的拉力；钢筋的直径； 粘结的长度。 2.3 2.3 混凝土与钢筋的粘结混凝土与钢筋的粘结 2.3 2.3 混凝土与钢筋的粘结混凝土与钢筋的粘结 2.3.4影响粘结

36、的因素 影响钢筋与混凝土粘结强度的因素很多，主要影响钢筋与混凝土粘结强度的因素很多，主要 有有混凝土强度混凝土强度、保护层厚度保护层厚度及及钢筋净间距钢筋净间距、横横 向配筋向配筋及及侧向压应力侧向压应力，以及，以及浇筑混凝土时钢筋浇筑混凝土时钢筋 的位置的位置等。等。 . .光圆钢筋及变形钢筋的粘结强度都随混凝土光圆钢筋及变形钢筋的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强度等级的提高而提高，但不与立方体强度成 正比。正比。 . .变形钢筋能够提高粘结强度。变形钢筋能够提高粘结强度。 . .钢筋间的净距对粘结强度也有重要影响。钢筋间的净距对粘结强度也有重要影响。 2.3

37、2.3 混凝土与钢筋的粘结混凝土与钢筋的粘结 2.3.4影响粘结的因素 . .横向钢筋可以限制混凝土内部裂缝的发展，提横向钢筋可以限制混凝土内部裂缝的发展，提 高粘结强度。高粘结强度。 . .在直接支撑的支座处，横向压应力约束了混凝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。土的横向变形，可以提高粘结强度。 . .浇筑混凝土时钢筋所处的位置也会影响粘结强浇筑混凝土时钢筋所处的位置也会影响粘结强 度。度。 2.3 2.3 混凝土与钢筋的粘结混凝土与钢筋的粘结 2.3.5钢筋的锚固与搭接 (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

38、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。 2.3 2.3 混凝土与钢筋的粘结混凝土与钢筋的粘结 受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度计算公式： al ll 式中，为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。 2.3 2.3 混凝土与钢筋的粘结混凝土与钢筋的粘结 d f f l t y 2.1.2单轴应力状态下的混凝土强度单轴应力状态下的混凝土强度 混凝土结构中，混凝土结构中，主要是利用它的主要是利用它的抗压强度抗压强度。因此抗压强度是。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。混凝土力学性能中最主要和最基本的指标。 混凝土的强度等级是用抗压强度来划分的混凝土的强度等级是用抗压强度来划分的 （1 1）单向受力状态下混凝土的强度）单向受力状态下混凝土的强度 1）立方体抗压强度）立方体抗压强度：边长为150mm的混凝土立方 体试件，在标准条件下（温度为203，湿度90%） 养护28天，用标准试验方法（加载速度0.150.3N/mm2/s， 两端不涂润滑剂）测得的具有95%保证率的抗压