第一章 钢筋混凝土结构用材料的力学性能

1、第一章钢筋混凝土结构用材料的力学性能,（一）钢筋的品种和级别1.钢筋的分类（1）根据化学成分：A.碳素钢：低碳钢、中碳钢及高碳钢，其特点是随着含碳量的增加，强度提高，脆性增加；B.普通低合金钢：为改善碳素钢的力学特性，加入少量合金元素。,一、钢筋,（2）根据生产工艺：A.热轧钢筋：在高温下直接轧制成型（如碳素钢和普通低合金）；B.热处理钢：将热轧钢经过调质（加热、淬火和回火），主要是提高强度，而塑性降低不多；C.冷加工钢筋：将普通热轧钢筋在常温下进行冷拉或冷拔。,一、钢筋,（3）根据钢筋外型：A.柔性钢筋：普通钢筋;a.光圆钢筋：表面是光滑的；b.变形钢筋：表面有肋（如月牙肋等）；c.习惯上，

2、直径大于4mm称为钢筋；小于或等于4mm称为钢丝。B.劲性钢筋：型钢、钢轨及其组合。,一、钢筋,（4）根据力学特性：A.软钢：有明显屈服台点（如热轧钢筋、冷轧钢筋）；B.硬钢：无屈服点（钢丝、钢绞线、热处理钢）；,有明显屈服点钢筋的应力应变关系,cd段为屈服点df段为强化段,二、钢筋的力学性能,对有明显屈服点的钢筋，取屈服强度fy为钢筋强度的计算指标。,钢筋的双线性理想弹塑性本构模型,二、钢筋的力学性能,无明显屈服点钢筋的应力应变关系,条件屈服点为残余变形为0.2时对应的应力,二、钢筋的力学性能,无明显屈服点的钢筋，取为钢筋强度计算指标,2.钢筋的级别(热轧钢筋）（1）分级原则：力学指标（fy

3、）；（2）具体分级：级钢，HPB235，强度标准值为235N/mm；级钢，HRB335，强度标准值为335N/mm；级钢，HRB400，强度标准值为400N/mm；,二、钢筋的力学性能,3.关于冷加工钢筋（1）冷拉A.加工方法：在常温下将钢筋拉伸至屈服，然后卸载；B.力学性质：经过一段时间后，再次拉伸时，其屈服强度将增大，但塑性降低；C.时效硬化：被拉伸至屈服点，经过一段时间后，屈服强度增加的现象。,二、钢筋的力学性能,（2）冷拔A.加工方法：在常温下将钢筋拔过比其自身直径小的硬质合金拔丝模拉伸至屈服；B.力学性质：经过一段时间后，再次拉伸或压缩时，其屈服强度将增大，但塑性降低。,二、钢筋的力

4、学性能,1.一般要求a有较高的强度和适宜的屈强比b较好的塑性c具有较好的焊接性能d与混凝土之间具有良好的粘结能力2.抗震要求优选延性、韧性和可焊接性较好的钢筋,混凝土结构对钢筋性能的要求,（一）混凝土的组成结构1.组成：混凝土=水泥+细骨料（砂）+粗骨料（碎石或鹅卵石）+水+外加剂2.混凝土的物理力学性能主要反映在两个方面：（1）破坏强度的问题（2）变形的问题,三、混凝土,1.混凝土的立方体抗压强度和强度等级A.立方体抗压强度的物理意义：混凝土强度的基本指标和评定混凝土强度等级的标准B.确定混凝土立方体抗压强度的标准方法a.标准试件：150mm150mm150mm的立方体；b.标准制作条件：在

5、温度（203）C和相对湿度90%以上的环境下，养护28天；c.标准试验方法：试件表面不涂润滑剂、均匀加载和匀速加“静”载；具有95%以上保证率的抗压强度。d.单位：N/mm。,（二）混凝土的强度,C.强度等级a.确定方法：采用混凝土的立方体抗压强度；b.数值确定：具有95%的保证率；c.工程符号：（N/mm），d.“规范”的等级范围：C15C80，共14级；e.应用范围：C15C45为普通混凝土，适用于一般的混凝土结构；C50C80为高强混凝土，适用于预应力混凝土构件。,（二）混凝土的强度,2.混凝土的轴心抗压强度A.确定混凝土轴心抗压强度的标准方法a.标准试件：150mm150mm300mm

6、的棱柱体；b.其余同混凝土立方体抗压强度的标准方法；c.工程符号：（N/mm），,（二）混凝土的强度,B.关于的讨论a.高宽比：随着高宽比的增加，会降低，但高宽比为3时，会稳定；b.混凝土立方体抗压强度与轴心抗压强度的关系：c.混凝土轴心抗压强度为钢筋混凝土结构构件承载力计算的强度指标。,（二）混凝土的强度,3.混凝土的轴心抗拉强度a.确定方法：轴心受拉试验和劈裂试验；b.混凝土轴心抗拉强度约为压强度的1/101/8；公式详见P9c.在荷载较小时，混凝土即开裂，所以混凝土结构一般带裂缝工作，混凝土轴心抗拉强度不起决定作用。d.作为混凝土构件抗裂、裂缝宽度和变形验算时的强度指标。,（二）混凝土的

7、强度,4.复合状态下的混凝土强度混凝土构件一般处于多轴向应力状态下，复合应力状态下，混凝土的强度和变形性能与单轴应力状态下有明显不同。双向应力三向应力注：约束混凝土构件就是利用三向受压提高混凝土的抗压强度和延性。,（二）混凝土的强度,变形的分类：受力变形荷载产生的；体积变形收缩、膨胀即温差产生的。1.一次短期加载下混凝土的变形性能（1）混凝土受压时的应力-应变关系实际试验曲线其规律为：a.应力-应变关系为曲线，上升段中仅有一小段直线；b.应力峰值对应的应变约为0.002（基本与等级无关）c.混凝土强度高时其延性越差。,（三）混凝土的变形,一次短期加载下混凝土受压的应力应变曲线,当0.3时，关系接近于直线；当=(0.30.8)时，关系偏离直线；当=(0.81.0)时，内部微裂缝进入非稳定发展阶段。,峰值应变,极限压应变,混凝土的应力应变曲线,衡量混凝土变形能力的参数：混凝土的弹性模量、变形模量、剪切模量,1.此种现象为“疲劳”现象，产生的破坏为“疲劳”破坏。2.影响因素,2.混凝土在重复作用下的变形能力,1.此种现象为“徐变”现象，产生的破坏为“疲劳”破坏。2.影响因素。,3.混凝土在长期荷载作用下的变形性能,1.定义2.影响因素,4.混凝土的收缩和温度变形,1.钢筋与混凝土共同工作的原因化学吸附作用力摩阻力机械咬合力光圆钢筋的粘结力主要由前两者组