1 钢筋和混凝土的力学性能1

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1、第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造本章提要n混凝土结构的基本概念混凝土结构的一般概念、类型、特点n钢筋钢筋的强度、变形；钢筋的级别、品种和标记符号n混凝土混凝土的强度和变形 n钢筋与混凝土间的粘结、钢筋的锚固与连接第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造第1章 钢筋和混凝土材料的力学性能1.1 砼结构的基本概念1.2 钢筋1.3 混凝土1.

2、4 钢筋与混凝土的粘结、锚固及钢筋的连接第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造1.1 砼结构的基本概念1.一般概念1.1 砼结构的基本概念钢筋混凝土：是钢筋和砼按一定方式组成的能共同工作的建筑材料。混凝土结构( (Concrete Structure) :) :主要以混凝土材料，并根据需要 配置钢筋、预应力筋、钢骨、钢管等，作为主要承重材料 的结构。素混凝土结构素混凝土结构钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构预应力混凝土结构预应力混凝土结构钢骨混凝土结构钢骨混凝土结构钢管混凝

3、土结构钢管混凝土结构纤维增强塑料混凝土纤维增强塑料混凝土钢钢 -混凝土混合结构混凝土混合结构NEXTNEXT第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造素混凝土结构1.1 砼结构的基本概念第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造钢筋混凝土结构1.1 砼结构的基本概念第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢

4、筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造预应力混凝土结构1.1 砼结构的基本概念第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造1.1 砼结构的基本概念2.试验介绍混凝土： 抗压强度高，而抗拉强度却很低 一般抗拉强度只有抗压强度的1/81/20 破坏时具有明显的脆性性质 因此，素混凝土构件在实际工程的应用很有限，主要用于以受压为主的基础、柱墩和一些非承重结构。1.1 砼结构的基本概念第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性

5、能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造素混凝土梁Pcr = 9.7kN150300fc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2 fts sc= ft2500Pu Pcrs sc= ft ft破坏时跨中截面受压边缘的压应力与抗拉强度相近，远未达到混凝土的抗破坏时跨中截面受压边缘的压应力与抗拉强度相近，远未达到混凝土的抗压强度，破坏表现为脆性断裂，无明显预兆压强度，破坏表现为脆性断裂，无明显预兆。1.1 砼结构的基本概念第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力

6、学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造2.试验介绍钢 材： 抗拉和抗压强度都很高 具有屈服现象，破坏时表现出较好的延性 但细长的钢筋受压时极易压曲，仅能作为受拉构件u将混凝土和钢材这两种材料有机地结合在一起，可以取长补短，充分利用材料的性能。1.1 砼结构的基本概念第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造钢筋混凝土梁Pcr = 9.7kNfc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2fy=335N/mm2 fts sc= ft150300250

7、0Pu 52.5kNs sc= ft ft s s sc2f16 fy配置钢筋后，配置钢筋后，RC梁的承载力比素混凝土梁大大提高，钢筋的抗拉强度和混梁的承载力比素混凝土梁大大提高，钢筋的抗拉强度和混凝土的抗压强度均得到充分利用，且破坏过程有明显预兆。凝土的抗压强度均得到充分利用，且破坏过程有明显预兆。Py 50.0kN fc1.1 砼结构的基本概念第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造钢筋混凝土梁Pcr = 9.7kN fts sc= ft1503002500Pu 5

8、2.5kNs sc= ft ft s s sc2f16 fyPy 50.0kN fc但从开裂荷载到屈服荷载，在很长的过程带裂缝工作；通常裂缝宽度很小，不致影响正常使用。但裂缝导致梁的刚度显著降低，使得钢筋混凝土梁不能应用于大跨度结构。如何解决？fc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2fy=335N/mm21.1 砼结构的基本概念第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造钢筋混凝土除在构件的受拉区配筋外，还有许多其他配筋方式可以在构件的受压区配置钢筋协助混凝土承受压

9、力在复杂应力区域（如梁在受剪区段、受扭构件、节点区、剪力墙等），可以配置箍筋或纵横交错的钢筋当构件受力很大时，可以直接配置钢骨还可以利用箍筋约束混凝土来提高混凝土的抗压强度，甚至直接采用钢管采用纤维（钢纤维、玻璃纤维等）与混凝土一起搅拌形成的纤维混凝土，其抗拉强度可以达到提高 因此，两种（或两种以上）材料的有机组合，充分发挥各自的长处，可以创造出多种形式的复合材料，适应各种不同受力的要求，取得很好的综合经济效益1.1 砼结构的基本概念第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与

10、构造1.1 砼结构的基本概念第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造3.钢筋混凝土的特点钢筋与混凝土共同工作的原因:钢筋和砼之间存在粘结力钢筋和砼线膨胀系数接近砼保护钢筋1.1 砼结构的基本概念第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造3.钢筋混凝土的特点特点 优点优点: :A.材料利用合理B.可模性好C.耐久性和耐火性较好，维护费用低D.现浇混凝

11、土结构的整体性好，延性较好，适用于抗震、抗爆结构E.刚度大、阻尼大，有利于结构的变形控制。F.易于就地取材1.1 砼结构的基本概念第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造3.钢筋混凝土的特点特点 缺点缺点: :A.自重大B.抗裂性差C.承载力有限D.施工复杂，工序多（支模、绑钢筋、浇筑、养护），工期长，施工受季节、天气的影响较大。E.混凝土结构一旦破坏，其修复、加固、补强比较困难。1.1 砼结构的基本概念第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混

12、凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造基本理论基本理论工程应用工程应用问题的复杂性问题的复杂性问题的综合性问题的综合性问题不是单一的问题不是单一的解答是不唯一的解答是不唯一的受力性能受力性能理论分析理论分析构件设计构件设计结构设计结构设计材料的力学性能材料的力学性能两种材料的配比两种材料的配比两种材料的共同工作两种材料的共同工作1.1 砼结构的基本概念第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造学习中应注意的问题

13、：学习中应注意的问题：1 1、构件和结构设计是一个综合性问题。设计过程包括结构方案、构件选型、材料选择、配筋构造、施工方案等，同时还需要考虑安全适用和经济合理。设计中许多数据可能有多种选择方案，因此设计结果不是唯一的。最终设计结果应经过各种方案的比较，综合考虑使用、材料、造价、施工等各项指标的可行性，才能确定较为合适的一个设计结果。1.1 砼结构的基本概念第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造学习中应注意的问题：学习中应注意的问题：2、工程项目的建设是国家的重要工作，

14、必须依照国家颁布的法规进行。设计人员必须遵照各种结构类型的设计规范或规程进行设计。各种设计规范或规程是具有约束性和立法性的文件，其目的是使工程结构的设计在符合国家经济政策的条件下，保证设计的质量和工程项目的安全可靠。注意在学习中，有关基本理论的应用最终都要落实到规范的具体规定。由于工程结构类型很多，不同的结构类型有不同的设计规范或规程，但混凝土结构的基本理论是一致的，应重点学好基本理论。BACKBACK1.1 砼结构的基本概念第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造1.

15、2 钢筋1.2.1 钢筋的种类强度高，塑性低强度高，粘结性好强度高预应力钢筋钢筋热轧钢筋钢 丝钢绞线热处理钢筋HPB335HRB335HRB400HRB500变形钢筋变形钢筋变形钢筋变形钢筋非预应力钢筋强度塑性弱强高低1.2 钢筋第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造1.2.1 钢筋的种类按刚度将钢筋分为:柔性钢筋劲性钢筋1.2 钢筋第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能

16、 建筑结构与构造建筑结构与构造我国常见钢筋外形我国常见钢筋外形1.2 钢筋第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造热轧钢筋u种类:HRB335级、HRB400级、RRB400级1.2 钢筋钢筋的选用原则1.推广400MPa、500MPa级高强热轧带肋钢筋作为纵向受力的主导钢筋；限制并淘汰335MPa级热轧带肋钢筋的应用第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建

17、筑结构与构造1.2 钢筋2 .推广具有较好的延性、可焊性、机械连接性能及施工适应性的HRB系列普通热轧带肋钢筋。3. RRB系列余热处理钢筋由轧制钢筋经高温淬水，余热处理后提高强度。其延性、可焊性、机械连接性能及施工适应性降低，一般可用于对变形性能及加工性能要求不高的构件中，如基础、大体积混凝土、楼板、墙体以及次要的中小结构构件等。第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造1.2.2 钢筋的力学性能1.钢筋的应力-应变关系s se ea为比例极限 s =Eseaa为弹性极

18、限oa：弹性阶段ade：强化阶段bb为屈服上限c为屈服下限，即屈服强度 fycdad：屈服阶段efue为极限抗拉强度 fu ef：颈缩阶段fyf 有明显屈服点的钢筋有明显屈服点的钢筋 1.2 钢筋强度设计指标第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造有明显屈服点钢筋的应力-应变关系一般可采用双线性的理想弹塑性关系1Es1.2 钢筋普通钢筋和预应力筋的弹性模量Es第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢

19、筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造无明显屈服点的钢筋无明显屈服点的钢筋a点：比例极限，约为点：比例极限，约为0.65fua点前：应力点前：应力-应变关系为线弹性应变关系为线弹性a点后：应力点后：应力-应变关系为非线性，应变关系为非线性，有一定塑性变形，且没有明显的屈有一定塑性变形，且没有明显的屈服点服点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s s0.2 =0.85 fu1.2 钢筋第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能

20、建筑结构与构造建筑结构与构造2.钢筋的塑性性能1.2.2 钢筋的力学性能A.延伸率：钢筋拉断时的应变 反映钢筋塑性性能的指标1.2 钢筋普通钢筋及预应力筋在最大力下的总伸长率限值第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造B.冷弯指标：是检验钢材冷加工性能的指标，对于钢筋与钢板，其冷弯指标是指在常温下被检验材料对于某一相对的半径（相对板材厚度与钢筋直径）的弯曲角度。 检验钢筋韧性和材质均匀性1.2 钢筋第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材

21、料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造3.钢筋的松弛与疲劳松弛：u钢筋受力后在保持长度不变的情况下，应力随时间的增长而逐渐降低的现象。u会引起预应力损失疲劳：u钢筋在多次重复荷载作用下发生脆性突然断裂的现象u疲劳强度低于静载下极限强度1.2 钢筋第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造1.2.3 钢筋的计算指标1.钢筋的强度标准值具有具有95%95%保证率保证率的基本代表值。其中，热轧的基本代表值。其中，热轧钢筋根

22、据屈服强度确定，用钢筋根据屈服强度确定，用 表示；表示；预应力钢绞线、钢丝和热处理钢筋的强度预应力钢绞线、钢丝和热处理钢筋的强度根据极限抗拉强度确定，用根据极限抗拉强度确定，用 表示。表示。HRB400级，400即代表钢筋的强度标准值第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造2.钢筋的强度设计值用 表示；a.延性较好的热轧钢筋强度设计值：c.预应力钢筋强度设计值：等于标准值除以材料分项系数。b.高强度500MPa级钢筋强度设计值：第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝

23、土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造普通钢筋强度设计值第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造1.2.4 钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求u强度高u塑性好u可焊性好u与混凝土粘结锚固性能好常规直径:d=6,8,10,12,14,16,18,20,22,25,28,32mm12种。BACKBACK1.2 钢筋第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学

24、性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造1.3 混凝土1.3.1 混凝土的强度a.a.定义：定义：石子、沙子水泥石:水泥胶凝体塑性变形 水泥结晶体 弹性骨架（弹性变形）水泥+水立方体抗压强度是指按照标准方法制作养护的立方体抗压强度是指按照标准方法制作养护的边长为边长为150mm150mm的立方体的立方体试件，在试件，在2828天天龄期，用龄期，用标准试验方法标准试验方法测得测得的抗压强度。的抗压强度。砼强度等级1.立方体抗压强度150mm150mm150mm150mm150mm150mmb.b.强度等级：强度等级：依据立方体抗压强度标准值C15,C

25、20,C25,C30,C35,C40,C45,C50C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50C80C80共共1414级级C C 混凝土混凝土1515立方体抗压强度的标准值为立方体抗压强度的标准值为15N/mm15N/mm2 21.3 混凝土第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造1.钢筋和混凝土材料的力学性能a.a.定义：定义：b.b.折算：折算：轴心抗压强度是指按照标准方法制作养护的轴心抗压强度是指按照标准方法制作养护的截面为截面为150mm15

26、0mm150150mmmm高高300mm300mm的棱柱体的棱柱体，在，在2828天天龄期，用龄期，用标准标准试验方法试验方法测得的抗压强度。测得的抗压强度。2.轴心抗压强度（棱柱体抗压强度）（棱柱体抗压强度）轴心抗压强度与立方体抗压强度比值轴心抗压强度与立方体抗压强度比值高强混凝土脆性折减系数高强混凝土脆性折减系数0.880.88经验折减系数经验折减系数150mm150mm300mm300mm1.3 混凝土第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造混凝土的抗拉强度比抗压

27、强度低得多，一般只有抗压强度的5%10%应用:构件的抗裂性、抗剪、抗冲切、抗扭试验方法:拉伸试验 劈裂试验3.轴心抗拉强度1.3 混凝土第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造4.混凝土强度的设计值1.3 混凝土附表1 混凝土强度设计值、标准值和弹性模量中注1取消第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造5.影响混凝土强度的主要因素n混凝土配合比n

28、原材料品质和种类n施工浇捣的密实程度n养护条件n混凝土的龄期1.3 混凝土第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造1.3 混凝土1.3.2 混凝土的变形混凝土的受力变形混凝土的非受力变形1.3 混凝土第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造1.混凝土的受力变形混凝土的应力-应变关系（本构关系）OA弹性阶段AB微裂缝开展BC弹塑性，竖向裂缝形成CD

29、下降段受压混凝土一次短期受压混凝土一次短期受压混凝土一次短期受压混凝土一次短期加荷的应力加荷的应力加荷的应力加荷的应力- -应变曲应变曲应变曲应变曲线线线线 cu c c0ABCDfc 0残余变形残余变形弹性变形弹性变形1.3 混凝土第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造u混凝土破坏机理02468102030s(MPa)e 10-3BACEDA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

30、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s sA约为约为 (0.30.4)fc ，对高强混，对高强混凝土凝土s sA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

31、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

32、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s sB约为约为0.8fc，高强强度混，高强强度混凝土凝土s sB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 e e 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

33、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，裂缝连结不断遭到破，裂缝连通形成斜向破坏面。通形成斜向破坏面。E点的应变点的应变e e = (23) e e 0，应力应力s s = (0.40.6) fc。E点以后点以后，纵向裂缝形成，纵向裂缝形成一斜向破坏面，此破坏一斜向破坏面，此破坏面受正应力和剪应力的面受正应力和剪应力的作用继续扩展，形成一作用继续扩展，形成一破坏带。此时试件的强破坏带。此时试件的强度由斜

34、向破坏面上的骨度由斜向破坏面上的骨料间的摩阻力提供。随料间的摩阻力提供。随应变继续发展，摩阻力应变继续发展，摩阻力和粘结力不断下降，但和粘结力不断下降，但即使在很大的应变下，即使在很大的应变下，骨料间仍有一定摩阻力，骨料间仍有一定摩阻力，残余强，约为残余强，约为(0.10.4) fc。1.3 混凝土第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造u规范应力-应变关系上升段：下降段：1.3 混凝土第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能

35、钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造混凝土的弹性模量原点切线模量原点切线模量割线模量割线模量切线模量切线模量1.3 混凝土第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造弹性模量测定方法1.3 混凝土第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造混凝土的徐变c.影响因素：影响因素：配合比、养护、应力条件配合比、养护

36、、应力条件b.对构件影响：对构件影响：a)增大变形；增大变形；b)引起内力重分布；引起内力重分布；c)引起预应力损失引起预应力损失砼在长期荷载作用下随时间而 增长的变形a.原因原因 ：水泥胶凝体的流动性及内部微裂缝开展水泥胶凝体的流动性及内部微裂缝开展1.3 混凝土第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造2.混凝土的非受力变形a.原因原因 ：化学收缩、干湿变形化学收缩、干湿变形c.影响因素：影响因素：配合比、养护、体表比配合比、养护、体表比b.对构件影响：对构件影响：a

37、)构件产生裂缝；构件产生裂缝；b)引起预应力损失引起预应力损失收缩砼在空气中硬化体积减小的现象砼在空气中硬化体积减小的现象1.3 混凝土第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造膨胀 砼在水中或处于饱和湿度情况下结硬时 体积增大的现象。u远小于收缩值1.3 混凝土温度变形u热胀冷缩的性质u控制措施：加强养护、减小水泥用量、控制水 灰比、采用坚硬的骨料、良好的级 配、恰当的水泥品种第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝

38、土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造1.3.3 混凝土的选用原则n建建筑筑工工程程中中，素素混混凝凝土土结构构的的混混凝凝土土强度度等等级不不应低低于于C15C15；钢筋筋混混凝凝土土结构构的的混混凝凝土土强度度等等级不不应低低于于C20;C20;n当当采采用用强度度等等级400MPa400MPa及及以以上上的的钢筋筋时，不不应低低于于C25;C25;n预应力力混混凝凝土土结构构的的混混凝凝土土强强度度等等级级不不宜宜低低于于C40,C40,且且不不应应低于低于C30C30; ;n承承受受重重复复荷荷载载的的钢钢筋筋混混凝凝土土构构件件，混混凝凝土土强强度度

39、等等级级不不应应低于低于C30C30。BACKBACK1.3 混凝土第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造1.4 钢筋与混凝土的粘结、锚固及钢筋的连接1.4.1 钢筋与混凝土间粘结力钢筋与混凝土之间粘结应力示意图（a）锚固粘结应力 （b）裂缝间的局部粘结应力粘结的意义：粘结和锚固是钢筋和混凝土形成整体、共同工作的基础第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建

40、筑结构与构造1.粘结力 若钢筋和混凝土有相对变形（滑移），就会在钢筋若钢筋和混凝土有相对变形（滑移），就会在钢筋和混凝土交界面上产生沿钢筋轴线方向的相互作用和混凝土交界面上产生沿钢筋轴线方向的相互作用力，这种力称为力，这种力称为钢筋与混凝土的粘结力钢筋与混凝土的粘结力。化学胶结力：混凝土凝结时，由于水泥的水化作用在钢筋与混凝土接触面上产生的化学吸附作用力摩擦力：混凝土收缩后将钢筋紧紧地握裹住而产生的力 机械咬合力：钢筋表面凹凸不平与混凝土产生的机械咬合作用而产生的力 钢筋端部的锚固力：采取锚固措施后所造成的机械锚固力2.粘结力的组成1.4 钢筋与混凝土的粘结、锚固及钢筋的连接第第第第1 1 1

41、 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造钢筋与混凝土的粘结强度通常采用拔出试验来测定3.粘结强度钢筋与砼的粘结面上所能承受的平均剪应力的最大值。1.4 钢筋与混凝土的粘结、锚固及钢筋的连接第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造4.影响因素：a.钢筋的表面形状、直径；b.砼的强度等级、保护层厚度；c.侧向压力及横向钢筋；d.浇筑位置等1.4 钢筋与混凝土的粘结、锚

42、固及钢筋的连接第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造1.4.2 保证钢筋与混凝土粘结的措施钢筋的锚固锚固长度 普通钢筋 预应力钢筋 u进行拔出试验时，受拉钢筋达到屈服的同时发生粘结破坏，该临界情况的锚固长度称为基本锚固长度，用 表示1.4 钢筋与混凝土的粘结、锚固及钢筋的连接表1-2 钢筋的外形系数 第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造受拉

43、钢筋的锚固长度，用 表示1.4 钢筋与混凝土的粘结、锚固及钢筋的连接纵向受拉普通钢筋的锚固长度修正系数a按下列规定取用： 1 当带肋钢筋的公称直径大于25mm时取1.10； 2 环氧树脂涂层带肋钢筋取1.25； 3 施工过程中易受扰动的钢筋取1.10； 4 当纵向受力钢筋的实际配筋面积大于其设计计算面积时，修正系数取设计计算面积与实际配筋面积的比值； 5 锚固钢筋的保护层厚度为3d时修正系数可取0.80，保护层厚度为5d时修正系数可取0.70，中间按内插取值，此处d为锚固钢筋的直径。 当多于一项时，可按连乘计算，但不应小于0.6；对预应力筋,取1.0。第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝

44、土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造1.4 钢筋与混凝土的粘结、锚固及钢筋的连接混凝土结构中的纵向受压钢筋，当计算中充分利用其抗压强度时，锚固长度不应小于相应受拉锚固长度的70。受压钢筋的锚固长度第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造钢筋的附加机械锚固形式及构造要求1.4 钢筋与混凝土的粘结、锚固及钢筋的连接第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料

45、的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造1.4.2 保证钢筋与混凝土粘结的措施钢筋的连接：焊接、绑扎搭接、机械连接 混凝土保护层厚度c:最外层钢筋外边缘到混凝土外表面的距离。 1.4 钢筋与混凝土的粘结、锚固及钢筋的连接第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造混凝土保护层最小厚度c:1.4 钢筋与混凝土的粘结、锚固及钢筋的连接第第第第1 1 1 1章章章章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 建筑结构与构造建筑结构与构造混凝土结构暴露的环境类别BACKBACK1.4 钢筋与混凝土的粘结、锚固及钢筋的连接