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1、第二章第二章 材料的力学性能 材料的力学性能材料的力学性能 钢筋钢筋 混 凝 土混 凝 土 强 度强 度 变 形变 形 第二章第二章 材料的力学性能 钢筋的种类钢筋的种类 热轧钢筋、钢丝或钢绞线、冷加工钢筋、热处理钢筋热轧钢筋、钢丝或钢绞线、冷加工钢筋、热处理钢筋 第二章第二章 材料的力学性能 HPB235 （）：（）：质量稳定，塑性好易成型，但屈服强度较低， 多作为箍筋，不宜用于结构中的受力钢筋； 质量稳定，塑性好易成型，但屈服强度较低， 多作为箍筋，不宜用于结构中的受力钢筋； HRB335（）：（）：带肋钢筋，有利于与混凝土之间的粘结，强 度和塑性均较好，是 带肋钢筋，有利于与混凝土之间的
2、粘结，强 度和塑性均较好，是过去过去主要应用的钢筋品种之一；主要应用的钢筋品种之一； HRB400（）：（）：带肋钢筋，有利于与混凝土之间的粘结，强 度和塑性均较好，是 带肋钢筋，有利于与混凝土之间的粘结，强 度和塑性均较好，是目前目前主要应用的钢筋品种之一；主要应用的钢筋品种之一； RRB400：是是HRB335钢筋热轧后快速冷却，利用钢筋内温度 自行回火而成，淬火钢筋强度提高，但塑性降低，余热处理后 塑性有所改善。 钢筋热轧后快速冷却，利用钢筋内温度 自行回火而成，淬火钢筋强度提高，但塑性降低，余热处理后 塑性有所改善。 热轧钢筋的性能特点热轧钢筋的性能特点 2012年年，钢产量，钢产量6
3、.46亿吨，建筑用钢亿吨，建筑用钢3.5亿吨，大部分是亿吨，大部分是HPB235和和HRB335。 今后今后，高强钢，从，高强钢，从300MPa到到400MPa，可节约钢筋，可节约钢筋30，节约，节约1.1亿吨钢材。亿吨钢材。 第二章第二章 材料的力学性能 钢筋的强度和变形钢筋的强度和变形 有有明显屈服点的钢筋明显屈服点的钢筋 无无明显屈服点的钢筋明显屈服点的钢筋 第二章第二章 材料的力学性能 a 比例极限比例极限 弹性极限弹性极限 屈服上限屈服上限 屈服下限屈服下限 极限强度极限强度 a 有明显屈服点钢筋的应力应变关系有明显屈服点钢筋的应力应变关系 cd段为屈服台阶 de段为强化段 cd段为
4、屈服台阶 de段为强化段 第二章第二章 材料的力学性能 反映钢筋力学性能的基本指标：屈服强度、延伸率和强屈比反映钢筋力学性能的基本指标：屈服强度、延伸率和强屈比 对于有明显屈服点钢筋，其屈服强度定义为对于有明显屈服点钢筋，其屈服强度定义为屈服下限屈服下限。 强屈比强屈比为极限强度与屈服强度的比值:规范规定强屈比不 小于1.25，热轧钢筋通常在1.41.6之间。 钢筋在拉断时的应变称为 为极限强度与屈服强度的比值:规范规定强屈比不 小于1.25，热轧钢筋通常在1.41.6之间。 钢筋在拉断时的应变称为延伸率延伸率，定义为：，定义为： o l ll 0 10, 5 为试件的标距 0 l 钢筋标距通
5、常取为钢筋标距通常取为5d5d或或10d10d，标距范围包括了钢筋的颈缩区域。，标距范围包括了钢筋的颈缩区域。 第二章第二章 材料的力学性能 冷弯性能冷弯性能是反映钢筋变形能力的另一个指标是反映钢筋变形能力的另一个指标 第二章第二章 材料的力学性能 钢筋的双线性理想弹塑性本构模型钢筋的双线性理想弹塑性本构模型 思想？思想？ 第二章第二章 材料的力学性能 无明显屈服点钢筋的应力应变关系无明显屈服点钢筋的应力应变关系 条件屈服强度条件屈服强度为残余变形 为0.2时对应的应力 为残余变形 为0.2时对应的应力 0.2 0.85 b 第二章第二章 材料的力学性能 不同钢筋应力应变关系的比较不同钢筋应力
6、应变关系的比较 第二章第二章 材料的力学性能 s s s=Ess ys,h fy s s s=Ess y s,h fy fs,u s,u 有明显流幅的钢筋 无明显流幅的钢筋 钢筋的本构模型钢筋的本构模型 s,u s s s=Ess y fy fs,u 第二章第二章 材料的力学性能 强度随机变量 强 度 标 准 值 根据统计资料，运用 数理统计方法确定的 具有一定保证率（钢 筋为97.73%）的统计 特征值： 概率 密度 材料强度 强度 平均 值 强度 标准 值 强度指标的确定强度指标的确定 强度标准值=强度平均值-2均方差强度标准值=强度平均值-2均方差 第二章第二章 材料的力学性能 BK Z
7、 Z K 残余变形 冷拉伸长率 无时效 经时效 特性：只提高抗拉强度，不提高 抗压强度，强度提高，塑性下降 钢筋的冷拉性能钢筋的冷拉性能 冷拉应力必须超过屈服强度， 不推荐使用！ 第二章第二章 材料的力学性能 经过冷拔后钢筋没有明显的屈服点 和流幅 冷拔既能提高抗拉强度又能提高 抗压强度 钢筋的冷拔性能钢筋的冷拔性能 第二章第二章 材料的力学性能 混凝土结构对钢筋的要求混凝土结构对钢筋的要求 强度屈服强度强度屈服强度 塑性延伸率和冷弯性能塑性延伸率和冷弯性能 具有较好的可焊性具有较好的可焊性 有较好的粘结力带肋钢筋有较好的粘结力带肋钢筋 第二章第二章 材料的力学性能 混凝土材料混凝土材料 混凝
8、土材料是由水泥、砂、石子和水按一定比例组成， 经凝结和硬化形成的，属于复合材料。 混凝土材料是由水泥、砂、石子和水按一定比例组成， 经凝结和硬化形成的，属于复合材料。 混凝土由固体颗粒、硬化的水泥砂浆和内部微裂缝组成混凝土由固体颗粒、硬化的水泥砂浆和内部微裂缝组成 第二章第二章 材料的力学性能 混凝土的强度混凝土的强度 混凝土立方体抗压强度混凝土立方体抗压强度 cu f 混凝土轴心抗压强度混凝土轴心抗压强度 c f 混凝土轴心抗拉强度混凝土轴心抗拉强度 t f 第二章第二章 材料的力学性能 混凝土的强度混凝土的强度 1、混凝土1、混凝土强度等级强度等级 混凝土结构中，主要是利用它的抗压强度。因
9、此抗压强度是 混凝土力学性能中最主要和最基本的指标。 混凝土的 混凝土结构中，主要是利用它的抗压强度。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。 混凝土的强度等级强度等级是用抗压强度来划分的。 混凝土强度等级：边长150mm立方体标准试件，在标准条件下 （203，90%湿度）养护28天，用标准试验方法（加载速度 0.150.3N/mm 是用抗压强度来划分的。 混凝土强度等级：边长150mm立方体标准试件，在标准条件下 （203，90%湿度）养护28天，用标准试验方法（加载速度 0.150.3N/mm2 2/sec，两端不涂润滑剂）测得的具有/sec，两端不涂润滑剂）测得的具有95%
10、保证率95%保证率的立方 体抗压强度，用符号C表示，C30表示 的立方 体抗压强度，用符号C表示，C30表示f fcu,k cu,k=30N/mm =30N/mm2 2 规范根据强度范围，从C15C80共划分为14个强度等级， 级差为5N/mm 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 2。与原规范GBJ10-89相比，混凝土强度等级范围由 C60提高到C80，C50以上为高强混凝土。 。与原规范GBJ10-89相比，混凝土强度等级范围由 C60提高到C80，C50以上为高强混凝土。 第二章第二章 材料的力学性能 未采取减摩措施未采取减摩措施 采取减摩措施后
11、采取减摩措施后 立方体抗压强度的试验立方体抗压强度的试验 摩擦力摩擦力的影响的影响 第二章第二章 材料的力学性能 立方体抗压强度的试验立方体抗压强度的试验 摩擦力摩擦力的影响的影响 第二章第二章 材料的力学性能 立方体抗压强度的试验立方体抗压强度的试验 尺寸效应尺寸效应的影响的影响 150100 ,cu mcu m ff 100mm立方体强度与标准立方体强度之间的换算关系小于立方体强度与标准立方体强度之间的换算关系小于C50的 混凝土，修正系数 的 混凝土，修正系数=0.95。随混凝土强度的提高，修正系数。随混凝土强度的提高，修正系数值 有所降低。当 值 有所降低。当fcu100=100N/m
12、m2时，换算系数时，换算系数约为约为0.9 第二章第二章 材料的力学性能 立方体抗压强度的换算关系立方体抗压强度的换算关系 立方体立方体和和圆柱体圆柱体抗压试验都不能代表混凝土在实际构件 中的受力状态，只是用来在同一标准条件下比较混凝土 强度水平和品质的标准（ 抗压试验都不能代表混凝土在实际构件 中的受力状态，只是用来在同一标准条件下比较混凝土 强度水平和品质的标准（制作、测试方便制作、测试方便） 美国、日本、加拿大等国家，采用圆柱体（直径美国、日本、加拿大等国家，采用圆柱体（直径150mm， 高 ， 高300 mm）标准试件测定的抗压强度来划分强度等级，符 号记为 ）标准试件测定的抗压强度来
13、划分强度等级，符 号记为 fc。 圆柱体强度与我国标准立方体抗压强度的换算 关系为 。 圆柱体强度与我国标准立方体抗压强度的换算 关系为 , (0.79 0.81) c mcu m ff 第二章第二章 材料的力学性能 轴心抗压强度轴心抗压强度 轴心抗压强度采用轴心抗压强度采用棱柱体棱柱体试件测定，用符号试件测定，用符号fc表示，它表示，它比较 接近实际构件中混凝土 比较 接近实际构件中混凝土的受压情况。棱柱体试件高宽比一 般为 的受压情况。棱柱体试件高宽比一 般为h/b=34，我国通常取，我国通常取150mm150mm450mm的棱 柱体试件，也常用 的棱 柱体试件，也常用100100300试
14、件。试件。 第二章第二章 材料的力学性能 立方抗压与轴心抗压强度的关系立方抗压与轴心抗压强度的关系 规范对小于C50级的混凝土取规范对小于C50级的混凝土取k k=0.76，对C80取=0.76，对C80取 k k=0.82，其间按线性插值。=0.82，其间按线性插值。 ,c mcu m fk f 对于同一混凝土，对于同一混凝土，棱柱体抗压强度小于立方体抗压强度棱柱体抗压强度小于立方体抗压强度。 第二章第二章 材料的力学性能 轴心抗拉强度轴心抗拉强度 500 150 150 100 16 轴心受拉试验 也是混凝土的基本力学性能，用符号也是混凝土的基本力学性能，用符号 f ft t 表示。 混凝
15、土构件开裂、裂缝、变形，以及 受剪、受扭、受冲切等的承载力均与 抗拉强度有关。 表示。 混凝土构件开裂、裂缝、变形，以及 受剪、受扭、受冲切等的承载力均与 抗拉强度有关。 第二章第二章 材料的力学性能 拉 压 压 劈拉试验 a P P 2 2 sp P f a 由于轴心受拉试验对中困难，也常常采用立方体或圆柱体 劈拉试验测定混凝土的抗拉强度 由于轴心受拉试验对中困难，也常常采用立方体或圆柱体 劈拉试验测定混凝土的抗拉强度。 2 sp P f d l 第二章第二章 材料的力学性能 0102030405060708090100 1 2 3 4 5 6 ft fcu GBJ10-89 规范 轴心受拉
16、强度与立方体强度间的换算关系 55. 0 395. 0 cut ff 3/2 26. 0 cut ff 轴心抗拉与立方抗压强度的关系轴心抗拉与立方抗压强度的关系 第二章第二章 材料的力学性能 混凝土强度标准值混凝土强度标准值 规范规定材料强度的标准值规范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 立方体强度标准值即为混凝土强度等级f立方体强度标准值即为混凝土强度等级fcu cu。 如何确定 。 如何确定轴心抗压强度和轴心抗拉强度标准值轴心抗压强度和轴心抗拉强度标准值？ 规范在确定混凝土轴心抗压强度和轴心抗拉强度标准值 时，假定它们的变异系数与立方体强度的变异系数相同，利 用与立方体强度平均值的换算关系，便可按上式计算得到。 ？ 规范在确定混凝土
