《混凝土结构设计原理》第1章

1、第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土第一章第一章 钢筋和混凝土材料的钢筋和混凝土材料的主要内容：主要内容：混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结重点：重点：钢筋的级别、强度和变形性能钢筋的级别、强度和变形性能混凝土的强度和变形性能混凝土的强度和变形性能粘结破坏机理粘结破坏机理第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土混凝土立方抗压强度混凝土立方抗压强度混凝土轴心抗压强度混凝土轴心抗压强度混凝土抗拉强度混凝土抗拉强度cufcftf150 150 150150 150 450100 100 500第二章 钢筋和混凝

2、土的材料性能2.1 混凝土 （混凝土结构中，主要是利用它的混凝土结构中，主要是利用它的抗压强度抗压强度。因此抗压强。因此抗压强度是混凝土力学性能中度是混凝土力学性能中最主要最主要和和最基本的指标最基本的指标） 边长边长150mm立方体标准立方体标准试件，在标准条件下（试件，在标准条件下（203，90%湿度）养护湿度）养护28天，用标准试验方法（加载速度天，用标准试验方法（加载速度0.150.3N/mm2/sec，两端不涂润滑剂）测得的两端不涂润滑剂）测得的具有具有95%保证率保证率的立方体抗的立方体抗压强度。压强度。 fcu,k= fcu,m(1-1.645 )。 第二章 钢筋和混凝土的材料性

3、能 （2）混凝土的强度等级：混凝土的强度等级： 规范规范是根据混凝土立是根据混凝土立方体抗压强度标准值来划分的。从方体抗压强度标准值来划分的。从C15C80共划分为共划分为14个强度等级（如个强度等级（如C30表示表示fcu,k =30N/mm2），级差为，级差为5N/mm2。 （3）非标准试块强度换算系数：非标准试块强度换算系数： 200mm200mm200mm:1.05； 100mm100mm100mm:0.95。 套箍效应套箍效应:不涂润滑油不涂润滑油 涂润滑油涂润滑油未采取减摩措施未采取减摩措施采取减摩措施后采取减摩措施后第二章 钢筋和混凝土的材料性能第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.

4、1 混凝土也称棱柱体抗压强度也称棱柱体抗压强度（用符号（用符号fc表示）表示），是用高宽比为，是用高宽比为34的棱柱体试件测的棱柱体试件测得的抗压强度，我国标准得的抗压强度，我国标准常用常用150150450的棱柱的棱柱体试件。体试件。ckc1c2cu,k0.88ff 结构混凝土强度结构混凝土强度与试块混凝土强与试块混凝土强度的比值度的比值脆性影响脆性影响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第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土 c1 和和 c2 的取的取值值第二章 钢筋和混凝土的材料性能拉压压 （由于轴心受拉试验对中困难，也常常采用立方体或圆柱体由于轴心受拉

5、试验对中困难，也常常采用立方体或圆柱体劈劈裂试验裂试验测定混凝土的抗拉强度测定混凝土的抗拉强度）dlFstf2,劈拉试验FdF第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土0102030405060708090100123456 GBJ10-89规范规范55. 0395. 0cu,m t,mff 3/226. 0 cu,mt,mff mtf,mcuf, 500 150 15010016轴心受拉试验45. 055. 02)645. 11 (395. 088. 0,kcuffctk轴心抗拉强度标准值轴心抗拉强度标准值第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土第二章 钢筋和混凝土的材料性能（1 1）

6、规范规范规定材料强度的标准值规定材料强度的标准值 fk 应具有不小于应具有不小于95%的保证率的保证率)645. 11 (mkffkcuccckff,2188. 0（3 3）轴心抗压强度标准值轴心抗压强度标准值45. 055. 02)645. 11 (395. 088. 0,kcuffctk（4 4）轴心抗拉强度标准值轴心抗拉强度标准值（2 2）立方体抗压强度标准值立方体抗压强度标准值fcu,k=fcu,m(1-1.645)第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土例例 已知已知fcu,m=30MPa, =0.14，求，求fcu,k和和fck fcu,k=fcu,m(1-1.645 ) =2

7、3.09MPa fc,m=0.76fcu,m fck=fc,m(1-1.645 )0.881.0 =0.76fcu,m (1-1.645 ) 0.88 1.0 =15.44MPa混凝土强度标准值（N/mm2）混混 凝凝 土土 强强 度度 等等 级级强度种类强度种类符号符号C15C20C25C30C35轴心抗压强度轴心抗压强度fck10.013.416.720.123.4轴心抗拉强度轴心抗拉强度ftk1.271.541.782.012.20混混 凝凝 土土 强强 度度 等等 级级C40C45C50C55C60C65C70C75C8026.829.632.435.538.541.544.547.4

8、50.22.402.512.652.742.852.933.003.053.10第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土fc 第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土 （实际结构中，混凝土（实际结构中，混凝土很少很少处于单向受力状态。处于单向受力状态。更多更多的是的是处于双向或三向受力状态。）处于双向或三向受力状态。）双向受压强度双向受压强度大于大于单单向受压强度，向受压强度，最大强最大强度发生在度发生在两个压应力两个压应力之比为之比为0.3 0.6之间，之间，约为约为(1.251.60 )fc。第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土 任意应力比情况下，任意应力比情况下，其强度均

9、不超过其强度均不超过相应的单轴相应的单轴强度。强度。并且抗压强度或抗拉强度均随并且抗压强度或抗拉强度均随另一方向拉应力另一方向拉应力或压应力的增加而减小。或压应力的增加而减小。 任意应力比情况下，任意应力比情况下，其强度其强度均均与单轴抗拉强与单轴抗拉强度度相近相近。第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土（构件受剪或受扭时常遇到）（构件受剪或受扭时常遇到）：抗拉、抗剪强度都降低；：抗拉、抗剪强度都降低；：当：当 时，抗剪强度随压应力提高而增大；时，抗剪强度随压应力提高而增大； 当当 时，抗剪抗压强度均降低。时，抗剪抗压强度均降低。6 . 0/cf6 . 0/cf /fc /fc第二章 钢

10、筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土 （ 实际工程遇到较多的实际工程遇到较多的螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱和和钢管混凝土柱钢管混凝土柱中的中的混混凝土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。）条件进行。）1 5 01 0 05 00 51 01 52 02 500 0 M p aLfcfccf)75 . 4( 一次短期荷载下一次短期荷载下 受力变形受力变形 砼变形砼变形 多次重复荷载下多次重复荷载下 收缩变形收缩变形 体积变形体积变形 膨胀膨胀变形变形第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.1

11、 混凝土 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，加载，达到轴心达到轴心抗压强度抗压强度fc时，时，试验机中集聚的弹性应变能大于试件试验机中集聚的弹性应变能大于试件所能吸收的应变能，所能吸收的应变能，会导致试件产生突然脆性破坏，会导致试件产生突然脆性破坏，只能测得曲线的只能测得曲线的上升段。上升段。 （常采用棱柱体试件来测定常采用棱柱体试件来测定）第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土 采用采用等应变速度等应变速度加载，加载，在试件旁附设高弹性元件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，可与试件一同受压，以吸收试验机内集聚的应变能，可以测得

12、曲线的以测得曲线的下降段。下降段。02468102030(MPa) 10-3第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土BACEDA点以前点以前，微裂缝没有，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 A约为约为 (0.30.4)fc ，对高强混，对高强混凝土凝土 A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

13、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

14、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 B约为约为0.8fc，高强强度，高强强度混凝土混凝土 B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

15、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变值应变 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坏，裂缝结不断遭到破坏，裂缝连通形成斜向破坏面。连通形成斜向破坏面。E点的应变点的应变 = (23) 0，应力应力 = (0.40.6

16、) fc。第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土 强度越高强度越高，峰值应，峰值应变越大，极限应变变越大，极限应变越小，下降段越陡越小，下降段越陡峭峭 延性越差延性越差强度越低强度越低，峰值应，峰值应变越小，极限应变变越小，极限应变越大，下降段越平越大，下降段越平缓缓延性越好延性越好第二章 钢筋和混凝土的材料性能Ec=tanEc=tanEc=tan2.1 混凝土0ddEcddEc 弹性系数弹性系数n n 随应力增大而减（随应力增大而减（n n =10.5）cEelcEcEn第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土)N/mm(7 .342 . 2102,5kcucfE510次epAA=

17、(0.40.5)fc)/(74.342 . 2102,5mmNfEkcuc建规建规桥规桥规 第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土凝胶体的塑性流动。凝胶体的塑性流动。裂缝的出现与发展。裂缝的出现与发展。混凝土在荷载的长期作用下，其应变或变形随时间增长的现混凝土在荷载的长期作用下，其应变或变形随时间增长的现象称为象称为徐变徐变。第二章 钢筋和混凝土的材料性能t0elashcrela,ela,cr, t 瞬时恢复瞬时恢复应变应变弹性后效弹性后效残余应变残余应变加载瞬时加载瞬时应变应变收缩应变收缩应变徐变徐变 ： 开始快（开始快（3-4月）、以后慢；半年完成大部分、一年月）、以后慢；半年完成大

18、部分、一年稳定、稳定、4-5年终止年终止第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土 徐变会使结构（或构件）的徐变会使结构（或构件）的变形增大变形增大（如挠度）（如挠度） ； 引起引起预应力损失预应力损失； 在长期在长期高应力高应力作用下，甚至作用下，甚至会导致破坏会导致破坏。有利于结构构件产生有利于结构构件产生内（应）力重分布内（应）力重分布，降低结构的受力；，降低结构的受力； 减小减小大体积混凝土大体积混凝土内的温度应力；内的温度应力； 徐变可徐变可延缓收缩裂缝延缓收缩裂缝的出现。的出现。第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土是是混凝土的组成和配比混凝土的组成和配比。 骨料的刚度（弹

19、性模量）越大，徐变就越小骨料的刚度（弹性模量）越大，徐变就越小; 水灰比越小，水泥用量越少，徐变也越小。水灰比越小，水泥用量越少，徐变也越小。包括养护和使用条件。包括养护和使用条件。 受荷前受荷前养护的温湿度越高，水泥水化作用越充分，徐变就越小。养护的温湿度越高，水泥水化作用越充分，徐变就越小。 受荷后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。构件所处的环境温度越高，相对湿度越小，徐变就越大。第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土 徐变值与初应力基徐变值与初应力基本上本上成正比成正比，这种徐变称为，这种徐变称为线性徐变线性徐变。产生线性徐变的。产生线性徐变的主要原因主要原因

20、是是凝胶体的塑性流动。凝胶体的塑性流动。 徐变最终虽仍徐变最终虽仍收敛，但最终徐变与初应力收敛，但最终徐变与初应力 i不成比例不成比例，这种徐变称为，这种徐变称为非线性徐变非线性徐变。产生产生非线性徐变非线性徐变的的主要原因主要原因是裂缝的出现是裂缝的出现与发展。与发展。是指初应力水平是指初应力水平 i /fc是影响徐变的非常是影响徐变的非常主主要要的因素。的因素。第二章 钢筋和混凝土的材料性能第二章 钢筋和混凝土的材料性能标准试件标准试件：150150300或或150150450mm 的棱柱体的棱柱体200万次的反复荷载作用。经受万次的反复荷载作用。经受200万次反复变形而万次反复变形而破坏

21、的应力称为混凝土的疲劳强度。破坏的应力称为混凝土的疲劳强度。第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土 混凝土在空气中硬化时体积会缩小，混凝土在空气中硬化时体积会缩小，这种现象称为这种现象称为混凝土的收缩混凝土的收缩。（收缩是混凝土在（收缩是混凝土在不受外力不受外力情况下由于体积情况下由于体积变化而产生的变形。）变化而产生的变形。）：干燥失水。：干燥失水。：混凝土的碳化混凝土的碳化（凝胶体中的凝胶体中的Ca(OH)2 CaCO3）。第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土当收缩受到当收缩受到约束约束（如支座、内部钢筋）时，将使混（如支座、内部钢筋）时，将使混凝土中凝土中产生拉应力，甚至引

22、起混凝土的开裂。产生拉应力，甚至引起混凝土的开裂。混凝土收缩会使混凝土收缩会使预应力混凝土预应力混凝土构件产生构件产生预应力损失。预应力损失。图图b)b)墙板干燥收缩裂缝与边框架的变形墙板干燥收缩裂缝与边框架的变形图图a) a) 钢筋混凝土构件的收缩裂缝钢筋混凝土构件的收缩裂缝第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土早期发展快，早期发展快，两周两周可完成全部收缩的可完成全部收缩的25%，一个月一个月可完成可完成50%；以后发展逐渐减慢，；以后发展逐渐减慢，整个收缩过程整个收缩过程可延续可延续两年两年以上。以上。一般情况下，最终收缩应变值约为一般情况下，最终收缩应变值约为(25)10-4 混

23、凝土开裂应变为混凝土开裂应变为(0.52.7)10-414d 28dt(25)10-425%50% ch第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土水泥的强度等级高、用量多、水灰比大，收缩就大；水泥的强度等级高、用量多、水灰比大，收缩就大； 骨料弹性模量高、级配好，收缩就小；骨料弹性模量高、级配好，收缩就小； 养护时的湿度大、温度高，收缩就小；养护时的湿度大、温度高，收缩就小；使用时的湿度大、温度低，收缩就小；使用时的湿度大、温度低，收缩就小； 构件体表比大，收缩就小；构件体表比大，收缩就小； 混凝土越密实，混凝土越密实，收缩越小；收缩越小； 第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土 混凝

24、土在水中硬化时体积会增大，混凝土在水中硬化时体积会增大，这种现象这种现象称为混凝土的膨胀。称为混凝土的膨胀。 但混凝土的膨胀值一般较小，对结构的影响也但混凝土的膨胀值一般较小，对结构的影响也较小，所以经常不予考虑。较小，所以经常不予考虑。第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.2 钢筋碳素钢：碳素钢：铁元素铁元素：主要成分。：主要成分。 碳元素碳元素：含碳量增加，强度提高，但塑性和：含碳量增加，强度提高，但塑性和可焊性降低。低碳钢（可焊性降低。低碳钢（0.25%)0.6%)0.6%)。 低碳钢俗称软钢，中碳钢、高碳钢俗称硬钢。低碳钢俗称软钢，中碳钢、高碳钢俗称硬钢。普通低合金钢普通低合金钢：在普通碳

25、素钢中加入少量的合金元素：在普通碳素钢中加入少量的合金元素如锰、硅、如锰、硅、钒、钛、硼等。由于加入了合金元素，普钒、钛、硼等。由于加入了合金元素，普通低合金钢虽含碳量高，强度高，但是其拉伸应力通低合金钢虽含碳量高，强度高，但是其拉伸应力-应应变曲线仍具有明显的流幅变曲线仍具有明显的流幅。第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.2 钢筋 热轧带肋钢筋热轧带肋钢筋、热轧光圆钢筋热轧光圆钢筋、余热处理钢筋余热处理钢筋、冷轧带肋钢筋及钢丝。冷轧带肋钢筋及钢丝。第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.2 钢筋 预应力钢筋预应力钢筋第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.2 钢 筋钢筋的种类钢筋的种类热轧钢筋热轧钢筋：由

26、低碳钢、低合金钢热轧而成，均为软钢，按屈服：由低碳钢、低合金钢热轧而成，均为软钢，按屈服强度标准值大小分为：强度标准值大小分为：HPB235、HRB335、HRB400和和RRB400四个级别。其中四个级别。其中HPB235为为Q235钢，光圆形式。钢，光圆形式。HRB335、RRB400级变形钢筋均为级变形钢筋均为20MnSi钢，后者经余热处钢，后者经余热处理。理。HRB400钢筋由钢筋由20MnSiV钢、钢、20MnSiNb钢或钢或20MnTi制成，制成，为变形钢筋。为变形钢筋。热处理钢筋热处理钢筋：由：由40Si2Mn、48Si2Mn、45Si2Cr等合金钢等合金钢热轧而成的钢筋进行加温

27、、淬火和回火等调质处理而得到的钢热轧而成的钢筋进行加温、淬火和回火等调质处理而得到的钢筋。热处理钢筋强度大幅度提高、塑性降低不多，但为硬钢。筋。热处理钢筋强度大幅度提高、塑性降低不多，但为硬钢。消除应力钢丝消除应力钢丝：将高碳镇静钢经冷拔后，中温回火消除应：将高碳镇静钢经冷拔后，中温回火消除应力并稳定化处理的光面钢筋。力并稳定化处理的光面钢筋。刻痕钢丝刻痕钢丝：在光面钢丝的表面上进行刻痕处理，以增加钢：在光面钢丝的表面上进行刻痕处理，以增加钢丝和混凝土之间的粘结力。丝和混凝土之间的粘结力。螺纹肋钢丝螺纹肋钢丝：以普通的低碳钢或低合金钢热轧的盘圆条为：以普通的低碳钢或低合金钢热轧的盘圆条为母材，

28、经冷轧减径后在其表面冷轧二面或三面有月牙肋的钢筋。母材，经冷轧减径后在其表面冷轧二面或三面有月牙肋的钢筋。钢铰线钢铰线：由：由3股或股或7股高强钢丝绞盘在一起经过低温回火处股高强钢丝绞盘在一起经过低温回火处理消除应力后制成。理消除应力后制成。第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.2 钢 筋HRB335级级(级级)和和 HRB400级级(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；作为钢筋混凝土构件的受力钢筋； 尺寸较大的构件，也有用尺寸较大的构件，也有用级钢筋作箍筋级钢筋作箍筋。 HRB400级为主力钢筋级为主力钢筋。HPB235（ R235 ）级）级(级级)钢筋钢筋为光

29、面钢筋为光面钢筋，多作为多作为 现浇楼板的受力钢筋和箍筋。现浇楼板的受力钢筋和箍筋。第二章 钢筋和混凝土的材料性能第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.2 钢筋第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.2 钢筋将将热轧的带肋钢筋（中碳低含金钢）热轧的带肋钢筋（中碳低含金钢）通通过过加热加热、淬火淬火和和回火回火等等 调质工艺处理，使调质工艺处理，使强度强度得到较大幅度的得到较大幅度的提高，而提高，而延伸率延伸率降低不多。用于降低不多。用于预应力混凝土结构预应力混凝土结构。是由热轧钢筋和盘条经冷拉、冷拔、冷是由热轧钢筋和盘条经冷拉、冷拔、冷 轧、冷扭加工后而成。冷加工的轧、冷扭加工后而成。冷加工的目的是为了

30、提高钢筋的目的是为了提高钢筋的 强度强度，节约钢材。，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。高强钢丝、钢绞线的高强钢丝、钢绞线的强度为强度为 1570 1860MPa；延伸率延伸率 10=6%， 100=3.54%；钢丝的直；钢丝的直 径径49mm；外形有光面、刻痕和螺旋肋三种。；外形有光面、刻痕和螺旋肋三种。 高强钢绞线、钢丝为预应力主力钢筋。高强钢绞线、钢丝为预应力主力钢筋。第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.2 钢筋是将钢筋拉至是将钢筋拉至超过屈服强度超过屈服强度的某一应力，然后卸载为零，的某一应力，然后卸载为零，再次拉伸时钢筋的屈服强度得到提高，是一种

31、提高钢筋受拉再次拉伸时钢筋的屈服强度得到提高，是一种提高钢筋受拉屈服强度的方法。屈服强度的方法。未冷拉的屈服强度未冷拉的屈服强度冷拉后的屈服强度冷拉后的屈服强度冷拉经时效后的屈服强度冷拉经时效后的屈服强度时效时效-常温：常温：20天天 1000:2小时小时提高钢筋的抗拉强度，节约提高钢筋的抗拉强度，节约钢筋。钢筋。冷拉冷拉只能只能提高钢筋的抗拉强度，提高钢筋的抗拉强度， 不能不能提高钢筋的抗压强度。提高钢筋的抗压强度。第二章 钢筋和混凝土的材料性能用强力将钢筋拔过比它自身直径还小的硬质合金拔模，用强力将钢筋拔过比它自身直径还小的硬质合金拔模， 是一种提高是一种提高钢筋强度钢筋强度的方法。的方法

32、。 可大大提高可大大提高抗拉抗拉、抗压抗压强度。强度。但但塑性塑性降低很多。降低很多。第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.2 钢筋a 比例极限比例极限b 屈服上限屈服上限 屈服下限，屈服下限， 即即屈服强度屈服强度 fyoa 弹性阶段弹性阶段 (延伸延伸）d 极限抗拉强度极限抗拉强度bc 屈服阶段屈服阶段cd 强化阶段强化阶段de 破坏阶段破坏阶段e 极限应变极限应变 第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.2 钢筋：是钢筋是钢筋设计强度设计强度取值的依据，普通钢筋抗拉取值的依据，普通钢筋抗拉强度标准值，采用现行国家标准的钢筋屈服点，具有不强度标准值，采用现行国家标准的钢筋屈服点，具有不小于小于95%

33、保证率的抗拉强度。强度设计值为钢筋强度标保证率的抗拉强度。强度设计值为钢筋强度标准值准值 除以材料强度分项系数后的值。普通钢筋的强度除以材料强度分项系数后的值。普通钢筋的强度分项系数分项系数 。skf2 . 1s第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.2 钢筋100%lll：钢筋拉断时的应变。钢筋拉断时的应变。伸长率伸长率越大，钢筋的越大，钢筋的塑性塑性和和变形能力变形能力越好越好。 5 525 %(级级) 、16 %(级级) 、14 %(级级) 、 10 %(级级) 。第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.2 钢筋冷弯是将直径为冷弯是将直径为d的钢筋绕直径的钢筋绕直径为为D的弯芯弯曲的弯芯弯曲到规定的

34、角度后到规定的角度后无裂纹或起层现无裂纹或起层现象，则表示冷弯象，则表示冷弯合格。合格。弯芯直径弯芯直径越小，越小，弯转度弯转度越越大，大，冷弯性能冷弯性能越越好，即好，即塑性塑性越好。越好。 D第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.2 钢筋 （1） fy y1Es0.01)()(yyfysE建规：)() (ssfssE桥规：第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.2 钢筋Es种种类类EsHPB235(R235)级钢筋级钢筋2.1105HRB335HRB335级钢筋、级钢筋、HRB400HRB400级钢筋、级钢筋、RRB400(RRB400(KL400KL400) )级钢筋、级钢筋、热处理钢筋热处理钢筋

35、2.0105消除应力钢丝（光面钢丝、螺旋肋钢丝、刻痕钢丝）消除应力钢丝（光面钢丝、螺旋肋钢丝、刻痕钢丝）2.05105钢绞线钢绞线1.95105第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.2 钢筋a0.2%0.2 fua点：点：比例极限，约为比例极限，约为0.65fu；a点前：点前：为线弹性关系为线弹性关系;a点后：点后：为非线性关系为非线性关系; 没有明显的屈服点没有明显的屈服点;强度设计指标强度设计指标条件屈服点条件屈服点;即即残余应变残余应变为为0.2%所对应的应力；所对应的应力；规范规范取取 0.2 =0.85 fu1 屈服强度屈服强度2 极限强度极限强度3 伸长率伸长率4 冷弯性能冷弯性能5

36、焊接性能焊接性能6 耐火性能耐火性能7 粘结性能粘结性能变形指标变形指标强度指标强度指标检验钢筋性能检验钢筋性能的四大指标的四大指标9003dHRB40018003dHRB33518001dHPB235冷弯角冷弯角度度 冷弯直冷弯直径径D级别级别参数参数D d第二章 材料的力学性能2.3钢筋与混凝土的粘结 s=0相对滑移受力性能同素混凝土梁受力性能同素混凝土梁第二章 材料的力学性能2.3钢筋与混凝土的粘结 s=常数常数第二章 材料的力学性能2.3钢筋与混凝土的粘结dx 通过粘结可实现通过粘结可实现钢筋与混凝土之间钢筋与混凝土之间的应力传递，保证的应力传递，保证两种材料两种材料结合在一起结合在一

37、起共同工作。共同工作。第二章 材料的力学性能2.3钢筋与混凝土的粘结梁柱节点梁柱节点钢筋搭接钢筋搭接 fy fy钢筋截断钢筋截断悬臂梁悬臂梁la柱脚柱脚NN第二章 材料的力学性能2.3钢筋与混凝土的粘结混凝土中水泥胶体与钢筋表面的混凝土中水泥胶体与钢筋表面的化学胶结力；化学胶结力；混凝土因收缩将钢筋握紧而产生的钢筋与混凝土间混凝土因收缩将钢筋握紧而产生的钢筋与混凝土间的的摩擦力；摩擦力；由于钢筋表面凹凸不平而产生的由于钢筋表面凹凸不平而产生的机械咬合力。机械咬合力。第二章 材料的力学性能2.3钢筋与混凝土的粘结主要由摩擦力发挥作用。主要由摩擦力发挥作用。当摩擦力不能阻止两者间的相对滑动时：当摩

38、擦力不能阻止两者间的相对滑动时： 对于光面钢筋对于光面钢筋，粘结就遭到破坏；，粘结就遭到破坏； 对于带肋钢筋对于带肋钢筋，其后主要由机械咬合力发挥作，其后主要由机械咬合力发挥作用，用，机械咬合力不能阻止两者间的相对滑动时，机械咬合力不能阻止两者间的相对滑动时，粘结遭到破坏。粘结遭到破坏。第二章 材料的力学性能2.3钢筋与混凝土的粘结胶结力发挥作用。当钢筋与混凝土产生相对胶结力发挥作用。当钢筋与混凝土产生相对滑动后，胶结作用即丧失。滑动后，胶结作用即丧失。 光面钢筋与混凝土的光面钢筋与混凝土的粘结强度粘结强度较低，较低，通常需在钢筋通常需在钢筋端部增设端部增设弯钩弯钩。第二章 材料的力学性能2.

39、3钢筋与混凝土的粘结手工弯钩手工弯钩机械弯钩机械弯钩可显著可显著增加增加钢筋与混凝土的机械钢筋与混凝土的机械咬合作用咬合作用，从而，从而大大增加大大增加了粘结强度。了粘结强度。人字纹、月牙纹和螺纹。人字纹、月牙纹和螺纹。第二章 材料的力学性能2.3钢筋与混凝土的粘结使钢筋周围的混凝土轴向受拉、受剪，并使混凝使钢筋周围的混凝土轴向受拉、受剪，并使混凝土产生内部土产生内部斜向锥形裂缝斜向锥形裂缝第二章 材料的力学性能2.3钢筋与混凝土的粘结变形钢筋受力后，其凸出的肋对混凝土产生变形钢筋受力后，其凸出的肋对混凝土产生使混凝土中产生环向拉力，并使混凝土产生内部使混凝土中产生环向拉力，并使混凝土产生内部

40、径向裂缝径向裂缝 径向裂缝发展到构件表面，产生劈裂裂缝，径向裂缝发展到构件表面，产生劈裂裂缝，机械咬合作用很快丧失，产生机械咬合作用很快丧失，产生第二章 材料的力学性能2.3钢筋与混凝土的粘结钢筋第二章 材料的力学性能2.3钢筋与混凝土的粘结若肋前部的混凝土在若肋前部的混凝土在水平分力和剪力水平分力和剪力作用下被挤作用下被挤碎，发生沿肋外径圆柱面的剪切破坏，即形成碎，发生沿肋外径圆柱面的剪切破坏，即形成 。（在钢筋周围的（在钢筋周围的横向钢筋横向钢筋较多或混凝土较多或混凝土的的保护层厚度保护层厚度较大时发生）较大时发生）。是变形钢筋与混凝土粘结强是变形钢筋与混凝土粘结强度的上限。度的上限。第二

41、章 材料的力学性能2.3钢筋与混凝土的粘结dlAdlFssu 钢筋屈服时未被拔出的最小钢筋屈服时未被拔出的最小埋长称受拉钢筋的埋长称受拉钢筋的dlAdlFssuFd自由端加载端套管1005d23d粘结强度粘结强度 u ：粘结破坏：粘结破坏（钢筋拔出钢筋拔出或或混凝土劈裂混凝土劈裂）时的最大平均粘结应力时的最大平均粘结应力第二章 材料的力学性能2.3钢筋与混凝土的粘结混凝土强度等级混凝土强度等级高、高、大大带肋钢筋的带肋钢筋的相对保护层厚度相对保护层厚度，。钢筋净距。钢筋净距s与钢筋直径与钢筋直径d 的比值的比值第二章 材料的力学性能2.3钢筋与混凝土的粘结第二章 材料的力学性能2.3钢筋与混凝

42、土的粘结限制了限制了径向裂缝径向裂缝的发展，使的发展，使粘结强度粘结强度得到得到提高提高。 可可粘结强度；粘结强度； 的钢筋，肋前后的混凝土均会的钢筋，肋前后的混凝土均会被挤碎，导致咬合作用被挤碎，导致咬合作用。第二章 材料的力学性能2.4一般构造规定 dffltya第二章 材料的力学性能锚固钢筋的外形系数锚固钢筋的外形系数 2.4一般构造规定第二章 材料的力学性能搭接；机械连接和焊接。搭接；机械连接和焊接。由于搭接区由于搭接区钢筋净间距钢筋净间距的减小使得的减小使得劈裂裂缝劈裂裂缝更更早出现，粘结强度降低。因此早出现，粘结强度降低。因此规范规范取取为为乘与一个乘与一个的系数。的系数。在任何情

43、况下，受拉钢筋搭接长度不应小于在任何情况下，受拉钢筋搭接长度不应小于300mm。ll=z lallGB50010-2002表表9.4.3 纵向受拉钢筋搭接长度修正系数纵向受拉钢筋搭接长度修正系数z z第二章 材料的力学性能1.3llll 对梁不宜对梁不宜25%,25%,不应不应50%;50%; 对板、墙：不宜对板、墙：不宜25%;25%; 对柱：不宜对柱：不宜50%;50%;2.4一般构造规定ll第二章 材料的力学性能取纵向取纵向受拉钢筋搭接长度受拉钢筋搭接长度的的0.70.7倍，即倍，即0.70.7ll，且在且在任何情况下不应小于任何情况下不应小于200mm。 直径直径 较大纵筋较大纵筋直径

44、的直径的0.25倍；倍； 间距间距： 较小纵筋较小纵筋直径的直径的5倍，且不应大于倍，且不应大于100mm.(受拉搭接受拉搭接） 较小纵筋较小纵筋直径的直径的10倍，且不应大于倍，且不应大于200mm.(受压搭接受压搭接）2.4一般构造规定锥螺纹钢筋连接锥螺纹钢筋连接第二章 材料的力学性能2.4一般构造规定第二章 材料的力学性能2.4一般构造规定挤压钢筋连接挤压钢筋连接第二章 材料的力学性能2.4一般构造规定第二章 材料的力学性能小结本本 章章 小小 结结1、混凝土的、混凝土的力学性能力学性能（1）混凝土的强度：混凝土的强度：fcu,k及其测定方法、及其测定方法、fc、ft；混凝土强度的标准；

45、混凝土强度的标准值；复合受力下混凝土的强度及变形值；复合受力下混凝土的强度及变形性能性能（2）混凝土的变形：单轴单调受压的混凝土的变形：单轴单调受压的曲线；曲线； 曲线的规范模曲线的规范模型；混凝土的弹性模量及其测定；混凝土的收缩、膨胀及徐变。型；混凝土的弹性模量及其测定；混凝土的收缩、膨胀及徐变。2、钢筋的力学性能、钢筋的力学性能（1）钢筋的品种：钢筋的品种：热轧钢筋热轧钢筋（HPB235=R235、HRB335、HRB400、 KL400 ）、）、钢丝钢丝、钢绞线钢绞线、冷加工钢筋和、冷加工钢筋和热热 处理钢筋处理钢筋。（2）曲线（有、无明显屈服点的钢筋）；曲线（有、无明显屈服点的钢筋）；

46、 曲线的规范模型曲线的规范模型（3）钢筋的强度指标钢筋的强度指标屈服强度、极限强度；变形指标屈服强度、极限强度；变形指标延伸率延伸率 和冷弯性能；钢筋强度的标准值。和冷弯性能；钢筋强度的标准值。第二章 材料的力学性能小结本本 章章 小小 结结（1）粘结的作用；粘结的作用；（2）两类粘结（锚固粘结和局部粘结）；两类粘结（锚固粘结和局部粘结）；（3）粘结力的构成；粘结力的构成；（4）两种类型的粘结破坏（劈裂式破坏和刮梨式破坏）；两种类型的粘结破坏（劈裂式破坏和刮梨式破坏）；（5）改善粘结的措施。改善粘结的措施。4、钢筋钢筋混凝土结构的一般构造规定混凝土结构的一般构造规定（1）基本锚固长度的概念及其计算基本锚固长度的概念及其计算dffltya （2）钢筋的连接：搭接、机械连接和焊接。钢筋的连接：搭接、