钢筋混凝土结构材料汇总创新设计指标

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1、第三章 钢筋混凝土结构材料设计指标 第三章第三章 钢筋混凝土结构材料设计指标钢筋混凝土结构材料设计指标 钢筋3.1 混凝土3.2 钢筋与混凝土的共同工作3.3 第七讲 能力训练7 第八讲 能力训练8 第三章 钢筋混凝土结构材料设计指标 一.钢筋的品种和级别 按化学成分： 碳素钢：又细分为低碳钢、中碳钢、高碳钢。随 含碳量的增 加，强度提高，塑性及可焊性降低。 普通低合金钢：还加入少量合金元素，且含量不超过5。 钢筋3.1 3.1 钢筋 第三章 钢筋混凝土结构材料设计指标 热轧钢筋 分为HPB235级、HRB335级、HRB400级、RRB400级 屈服强度 fyk（标准值=钢材废品限值，保证率

2、97.73%） HPB235级： fyk = 235 N/mm2，为光圆钢筋 HRB335级： fyk = 335 N/mm2，为变形钢筋 HRB400级： fyk = 400 N/mm2，为变形钢筋 RRB400级： fyk = 400 N/mm2，为余热处理钢筋 随强度的提高，塑性降低 按加工工艺分：规范采用的分类方式： 热轧钢筋 、中高强钢丝和钢绞线、热处理钢筋和冷加工钢筋 3.1 钢筋 第三章 钢筋混凝土结构材料设计指标 HPB235级(级)钢筋多为光圆钢筋，多作为现浇楼板的受力钢筋和 箍筋。 HRB335级(级)和 HRB400级(级)钢筋强度较高，多作为钢筋混 凝土构件的受力钢筋，

3、尺寸较大的构件，也有用级钢筋作箍筋以增 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。 RRB400级(级)钢筋强度太高，不适宜作为钢筋混凝土构件中的配 筋，一般冷拉后作预应力筋。 延伸率d5=25、16、14、10%，直径840。 3.1 钢筋 第三章 钢筋混凝土结构材料设计指标 钢丝，中强钢丝的强度为8001200MPa，高强钢丝、钢绞线 的为 1470 1860MPa；延伸率d10=6%，d100=3.54%；钢丝的 直径39mm；外形有光面、刻痕和螺旋肋三种，另有二股、 三股和七股钢绞线，外接圆直径9.515.2 mm。中高强钢丝和 钢绞线均用于预应力混凝土结构。 热处理钢筋是

4、将级钢筋通过加热、淬火(强度提高，塑性降低） 和回火（不降低强度的前提下，改善塑性、韧性）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 凝土结构。 冷加工钢筋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 。但经冷加工后，钢筋的延伸率降低。近年来，冷加工钢筋的 品种很多，应根据专门规程使用。 3.1 钢筋 第三章 钢筋混凝土结构材料设计指标 二. 钢筋的力学性能 分为有明显屈服点的钢筋（软钢）和无明显屈服点的钢筋（硬钢）。 有明显屈服点的钢筋（如低碳钢、合金钢） a a b c d e fua为比例极限 oa为弹

5、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 3.1 钢筋 第三章 钢筋混凝土结构材料设计指标 几个指标 强度指标：极限强度、屈服强度 屈服强度：是钢筋强度的设计依据，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不可恢复，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关，不太稳定，一般取屈服下限作 为屈服强度。 变形指标：延伸率、冷弯性能（有些国家还要求反弯性能） 延 伸 率：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

6、预兆，延性较好。近年国际采用均匀伸长 率。 冷弯性能：将直径为d的钢筋浇过直径为D的弯芯弯成一定角度，而不发生断 裂、裂缝或起层。弯芯直径D越小，弯转角越大，钢筋的塑性越好。 屈 强 比：钢筋极限强度与屈服强度的比值， 反映钢筋的强度储备， fy/fu=0.60.7。 3.1 钢筋 第三章 钢筋混凝土结构材料设计指标 无明显屈服点的钢筋（如高碳钢） a点：比例极限，约为0.65fu a点前：应力-应变关系为线弹性 a点后：应力-应变关系为非线性， 有一定塑性变形，且没有明显的屈 服点 强度设计指标条件屈服点 残余应变为0.2%所对应的应力 规范取0.2 =0.85 fu 3.1 钢筋 第三章

7、钢筋混凝土结构材料设计指标 三. 钢筋的设计指标（强度标准值与强度设计值） 材料强度标准值：取具有95%保证率的材料强度值为该值 强度特征值。 钢筋强度设计值= 钢筋强度标准值钢筋材料分项系数s u普通钢筋的强度标准值、强度设计值及弹性模量 3.1 钢筋 第三章 钢筋混凝土结构材料设计指标 3.1 钢筋 本本 章章 目目 录录 第三章 钢筋混凝土结构材料设计指标 一. 混凝土的组成结构 普通混凝土：水泥砂石水 人工石材，是多相复合材料 通常把混凝土的结构分为三种类型： .微观结构：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。 .亚微观结构：水泥砂浆结构。 .宏观结构：

8、砂浆和粗骨料两组分体系。 注意：在荷载的作用下，微裂缝的扩展对混凝土的强度有着极 为重要的影响。 请看混凝土的组成 混凝土3.2 3.2 混凝土 第三章 钢筋混凝土结构材料设计指标 二. 混凝土的强度 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。 1）立方体抗压强度 f cu ：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0.30.5N/mm2/s，两端不 涂润滑剂）测得的具有95%保证率的抗压强度，作为混凝 土立方体抗压强度标准值，用符号fcu,k表示,以N/mm2（MPa

9、 ）计， 并以此作为划分混凝土强度等级的依据。 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,C50以上为高强混凝土。 请看混凝土立方体抗压强度测定实验（1分45秒） 3.2 混凝土 第三章 钢筋混凝土结构材料设计指标 标准试件和非标准试件之间的强度换算关系 美国、日本、国际标准化组织等采用圆柱体标准试块 直径为6英寸、高为12英寸或直径为150mm、高为300mm。 式中 0.95和1.05为修正系数，对于不超过C50的混凝土时采用，随着 混凝土强度的提高，修正系数有所变化. 3.2 混凝土 第三章 钢筋混凝土结构材料设计指标 2）轴心抗压强度 f c 按标准

10、方法制作的100mml00mm 300mm或 150mm150mm450mm 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抗压强度。 请看混凝土轴心抗压强度测定实验（2分） 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： fcu,k立方体强度标准值即为混凝土强度等级fcu。 3.2 混凝土 第三章 钢筋混凝土结构材料设计指标 3）轴心抗拉强度 f t 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

11、裂试验来间接测试混凝土的轴心抗拉强度。 轴心受拉的试验 3.2 混凝土 第三章 钢筋混凝土结构材料设计指标 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： 劈裂试验 请看混凝土抗拉强度测定实验（3分30秒） 提高混凝土抗拉强度的有 效办法是使骨料级配均匀 和增加混凝土的密实性。 3.2 混凝土 第三章 钢筋混凝土结构材料设计指标 三. 混凝土的设计指标（强度标准值与强度设计值） 混凝土强度设计值= 混凝土强度标准值砼材料分项系数c 材料强度标准值：取具有95%保证率的材料强度值为该值 强度特征值。 u混凝土的强度标准值、强度设计值及弹性模量 3.2 混凝土 第三

12、章 钢筋混凝土结构材料设计指标 3.2 混凝土 第三章 钢筋混凝土结构材料设计指标 3.2 混凝土 作业 思考题 第三章 钢筋混凝土结构材料设计指标 四、混凝土破坏机理 立方体试件与棱柱体试件的破坏形态 请看混凝土破坏机理（4分） fc fcu ? 不涂润滑剂涂润滑剂 3.2 混凝土 第三章 钢筋混凝土结构材料设计指标 在混凝土的凝固硬化过程中，由于水泥石收缩、骨料下沉 以及温度变化等原因，在骨料和水泥石的界面上形成一些 不规则的微裂缝。混凝土的破坏就是由于微裂缝的发展造 成的。 混凝土微裂缝的发展将导致横向变形增大，若对横向变形 加以约束，就可以限制微裂缝的发展，从而可提高混凝土 的抗压强度

13、。 为什么横向变形受到约束时，混凝土的抗压强度就可以 提高呢？ 3.2 混凝土 第三章 钢筋混凝土结构材料设计指标 约束混凝土概念的提出 约束混凝土通过配置螺旋箍筋、密排箍筋，来约束混 凝土的横向变形，从而提高混凝土抗压强度和变形能力。 变形能力的提高对于抗震结构十分重要。 螺旋箍筋约束混凝土 3.2 混凝土 第三章 钢筋混凝土结构材料设计指标 由图可以看出：混凝土的强 度等级越高 -曲线中线弹性段越长 脆性越显著，下降段越陡 高强混凝土的脆性为什么那 么大呢？高强混凝土中，砂 浆与骨料的粘结很强，密实 性好，微裂缝很少，最后的 破坏往往是骨料破坏。 延性：混凝土耐受变形的能 力或混凝土后期变

14、形能力。 混凝土的延性 3.2 混凝土 第三章 钢筋混凝土结构材料设计指标 五、混凝土的收缩与徐变 1）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 。 混凝土的收缩随时间而增长 两周可完成全部收缩的25%，一个月可完成50% 整个收缩过程可延续两年以上。 3.2 混凝土 第三章 钢筋混凝土结构材料设计指标 u产生的主要原因 混凝土收缩包括凝缩和干缩两部分， 凝缩是由于水泥结晶体比原材料的体积小； 干缩是混凝土内自由水分蒸发引起的。 自由收缩 约束收缩 来自内部的钢筋约束 来自支座的外部约束 u收缩性质 3.2 混凝土

15、 第三章 钢筋混凝土结构材料设计指标 u混凝土收缩的不利影响 受到约束时将产生拉应力，引起混凝土的开裂。 会使预应力混凝土构件产生预应力损失。 对跨度比较敏感的超静定结构，会引起不利的内力 混凝土开裂时应变约为(0.000050.00027) ,而收缩 应变终极值约为(0.00020.0005)，故收缩应变如受到约 束，极易导致开裂。 3.2 混凝土 第三章 钢筋混凝土结构材料设计指标 影响因素 （1）水泥的品种：水泥强度等级越高，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。 （4）养护条件：干燥失水及高温环境，收

16、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。 实际工程中，一般采用设置施工缝等来减小收缩应力的不利 影响。 3.2 混凝土 第三章 钢筋混凝土结构材料设计指标 2、混凝土的徐变 随荷载作用时间的延续，变形不断增长，前4个月徐变增长较快，6个月 可达最终徐变的（7080）%，以后增长逐渐缓慢，23年后趋于稳定。 瞬时恢复 弹性后效 残余应变 收缩应变 徐变应变 瞬时应变 混凝土在压应力长期作用下，其压应变随时间的增加会不断 增长，这种现象称为徐变。 3.2 混凝土 第三章 钢筋混凝土结构材料设计指标 影响因素 内在因素是混凝土的组成和配比。骨料的刚度（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