第一篇钢 筋 混 凝 土 结 构

1、第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能u 钢 筋u 混凝土Why?How?第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理

2、力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能3. 钢筋混凝土配筋组合第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能受压构件中配置受压钢筋受扭构件配筋螺旋箍筋约束混凝土梁中配置箍筋图 1-3 常见配筋方式第1章 钢筋

3、混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能强 度受力性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能u 立方体抗压强度u 轴心抗压强度u 轴心抗拉强度最主要和最基本的指标第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能100150cucuff第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能cucff)81. 079. 0(第

4、1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能为何为何 fc fu ?第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能为何为何 fc fu ?中部区段首先出现裂缝第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能为何为何 fc fu ?第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能cucfkf第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能混凝土加载前即存在粘结裂缝，薄弱环节第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力

5、学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构

6、的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能 500 150 15010016轴心受拉试验0102030405060708090100123456 ft fcuGBJ10-89 规范轴心受拉强度与立方体强度间的换算关系55. 0395. 0cutff 3/226. 0cutff 第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构

7、的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能22aPfsp第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能对于同一混凝土，轴拉试验和劈拉试验测得的抗对于同一混凝土，轴拉试验和劈拉试验测得的抗拉强度并不相同，即拉强度并不相同，即 ftfsp 劈拉强度劈拉强度 fsp与立方体强度的关系与立方体强度的关系 4/319. 0cuspff第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能实际结构中，混凝土很

8、少处于单向受力状态。实际结构中，混凝土很少处于单向受力状态。更多的是处于更多的是处于双向双向或或三向三向受力状态。受力状态。如剪力和扭矩作用下的构件、弯剪扭和压弯剪如剪力和扭矩作用下的构件、弯剪扭和压弯剪扭构件、混凝土拱坝、核电站安全壳等。扭构件、混凝土拱坝、核电站安全壳等。第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能应变片应变片第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能双向应力状态双向应力状态 第1章 钢筋混凝土结构的基

9、本概念及材料的物理力学性能双向应力状态双向应力状态 第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能 当=0.6fc 时，抗剪强度达最大值 当0.6fc 时，抗剪强度随压应力增大而减小 第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能横向变形受到侧向压应力2的约束，限制了微裂缝的发展，因此纵向抗压强度1有所提高 第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能2004cccff第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能 反映了混凝土反映了混凝土受力全过程受力全过程的重要力学特征，的重要力学特征，是分析混凝土构件应力、建立

10、承载力和变形计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。性分析的基础。1、单轴（单调）受压应力、单轴（单调）受压应力-应变关系应变关系1）混凝土在单调、短期加载作用下的变）混凝土在单调、短期加载作用下的变形性能形性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能02468102030s(MPa)e 10-3BACEDA点以前点以前，微裂缝没有明显发展，微裂缝没有明显发展，混凝土的变形主要弹性变形

11、，应混凝土的变形主要弹性变形，应力力-应变关系近似直线。应变关系近似直线。A点应力点应力随混凝土强度的提高而增加，对随混凝土强度的提高而增加，对普通强度混凝土普通强度混凝土sA约为约为 (0.30.4)fc ，对高强混凝土，对高强混凝土sA可达可达(0.50.7)fc。AB段段，裂缝稳定扩展阶段；临界，裂缝稳定扩展阶段；临界点点B为长期抗压强度的依据；为长期抗压强度的依据；BC段段，裂缝快速发展的不稳定状，裂缝快速发展的不稳定状态至峰点态至峰点C混凝土棱柱体的混凝土棱柱体的抗压强度抗压强度 fc ，CD下降段，下降段，裂缝继续扩展、贯通，裂缝继续扩展、贯通，至拐点至拐点D，此时只靠骨料间的咬，

12、此时只靠骨料间的咬合力及摩擦力与残余承压面来承合力及摩擦力与残余承压面来承受荷载。受荷载。第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能强度等级越高，线强度等级越高，线弹性段越长，峰值弹性段越长，峰值应变也有所增大。应变也有所增大。但高强混凝土中，但高强混凝土中，砂浆与骨料的粘结砂浆与骨料的粘结很强，密实性好，很强，密实性好，微裂缝很少，最后微裂缝很少，最后的破坏往往是骨料的破坏往往是骨料破坏，破坏，破坏时脆性破坏时脆性越显著，下降段越越显著，下降段越陡。陡。第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基

13、本概念及材料的物理力学性能 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，可以测得应力一同受压，以吸收试验机内集聚的应变能，可以测得应力- -应应变曲线的变曲线的下降段下降段。第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能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显著改善(a) 螺旋箍筋压应变压应力(N/mm2)箍筋

14、 s=(b) 矩形箍筋压应变压力箍筋 d=4.76mm，s=38.1mm箍筋 d=4.76mm，s=63.5mm无箍筋第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能2、混凝土的弹性模量、混凝土的弹性模量 Elastic ModulusEc= tan 原点切线模量原点切线模量Elastic Modulus0ddEcEc= tan 割线模量割线模量Secant ModuluscEEc= tan 切线模量切线模量Tangent ModulusddEc 弹性特征系数弹性特征系数 (coefficient of elasticity) 随应力增大随应力增大而减小，混凝土强度越高，则值越大而减小，混

15、凝土强度越高，则值越大n =10.5elcEcE第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能)(7 .342 . 2105MPafEcuc用棱柱体标准试件，将应力 增加到A，然后卸载至零。在0 A间加载510次，不断消除塑性变形，直至应力-应变曲线逐渐稳定成为线弹性。该直线斜率即为混凝土弹性模量Ec第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能 定义徐变变形cr与初始应变ci

16、的比值为徐变系数，即 第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能混凝土收缩的特点：第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能 第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料

17、的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能aacfdfufyeba比例极限比例极限 s =Esea弹性极限弹性极限fd强化段强化段b屈服上限屈服上限c屈服下限，即屈服下限，即屈服强度屈服强度 fy cf屈服台阶屈服台阶d极限抗拉强度极限抗拉强度 fu 第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能0010or 5lll 第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能 fy y1Es yyysfE 钢筋的弹性模量(N/mm2)种 类EsHPB235 级钢筋2.1105HRB335 级钢筋、HRB400 级钢筋

18、、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第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能 2. 无明显流幅的-曲线（图1-20）（硬钢） a点：比例极限，约为点：比例极限，约为0.75fu a点前：应力点前：应力-应变关系为线弹应变关系为线弹性性 a点后：应力点后：应力-应变关系为非线应变关系为非线性，有一定性，有一定塑性变形塑性变形，且没有，且没有明显的屈服点明显的屈服点 强度设计指标强度设计指标条件屈服点条件屈服点 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0.2 =0.85 fu 名义屈服

19、强度名义屈服强度第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能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一、钢筋的品种一、钢筋的品种热轧钢筋、中高强钢丝和钢绞线、热处理钢筋和冷加工钢筋热轧钢筋、中高强钢丝和钢绞线、热处理钢筋和冷加工钢筋第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能 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、钢绞线的为，高强钢丝、钢绞线的为 1470 1860MPa；延伸率延伸率d10=6%，d

20、100=3.54%；钢丝的直径；钢丝的直径39mm；外形有光面、刻痕和螺旋肋三种，另有二股、三股和七股钢绞外形有光面、刻痕和螺旋肋三种，另有二股、三股和七股钢绞线，外接圆直径线，外接圆直径9.515.2 mm。中高强钢丝和钢绞线均用于预应中高强钢丝和钢绞线均用于预应力混凝土结构。力混凝土结构。 冷加工钢筋冷加工钢筋由热轧钢筋和盘条经冷拉、冷拔、冷轧、冷扭加工后而成。冷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。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，但经冷加工后，钢筋的延伸率降低。钢筋的延伸率降低。近年来，冷加工钢筋的品种很多

21、，应根据近年来，冷加工钢筋的品种很多，应根据专门规程使用。专门规程使用。 热处理钢筋热处理钢筋将将级钢筋通过加热、淬火和回火等调质工艺处理，使强度得级钢筋通过加热、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。构。第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能三、钢筋的强度标准值三、钢筋的强度标准值( Characteristic or Standard Strength) 按冶金钢材质量控制标准，钢筋的强度标准值是取其出厂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，其数值相当于时的废品限值，其数值相当于fy,m- -3 ，具有，具有97.73%的保证率，的保证率，满足满足建筑结构设计统一标准建筑结构设计统一标准材料强度标准值保证率材料强度标准值保证率95%的的要求。要求。第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能第1章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能四、钢筋的冷加工四、钢筋的冷加工 1 1冷拉：冷拉： 定义：定义： 将钢筋在常温下用卷扬机将钢筋在常温下用卷扬机或千斤顶进行强力拉伸。或千斤顶进行强力拉伸。控制冷拉钢筋质量的指标：控制冷拉