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1、混凝土结构与砌体结构3清华大学出版社第3章 混凝土结构材料及其力学性能【学习目标】【学习目标】掌握混凝土的力学性能及各种强度指标；了解混凝土的变形性能及混凝土材料耐久性的规定；了解钢筋的品种与形式，熟悉钢筋的力学性能，明确钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求；理解钢筋与混凝土共同工作的原理及保证黏结强度的构造措施。2混凝土结构与砌体结构3清华大学出版社3.1 混 凝 土3.1.1 混凝土的强度混凝土的强度1混凝土的立方体抗压强度和强度等级混凝土的立方体抗压强度和强度等级2混凝土的轴心抗压强度混凝土的轴心抗压强度3混凝土结构与砌体结构3清华大学出版社3.1.1 混凝土的强度3混凝土的轴心抗拉强度4复合
2、应力状态下混凝土的强度1) 双向应力状态下的强度 2) 三向应力状态下的强度4混凝土结构与砌体结构3清华大学出版社3.1.2 混凝土的变形1混凝土在一次短期荷载作用下的变形性能1) 混凝土受压时的应力-应变曲线2) 混凝土的弹性模量和变形模量(1) 弹性模量。(2) 变形模量(或割线模量)。2混凝土在多次重复荷载作用下的变形性能3混凝土在长期荷载作用下的变形徐变4混凝土的体积变形5混凝土结构与砌体结构3清华大学出版社3.1.3 混凝土的设计指标在进行钢筋混凝土构件变形验算和预应力混凝土构在进行钢筋混凝土构件变形验算和预应力混凝土构件设计时，需要用到混凝土的弹性模量。件设计时，需要用到混凝土的弹
3、性模量。各种强度等级的混凝土强度标准值、强度设计值以各种强度等级的混凝土强度标准值、强度设计值以及弹性模量见表及弹性模量见表3.1。6混凝土结构与砌体结构3清华大学出版社3.1.4 混凝土材料的耐久性基本要求结构的使用环境是影响混凝土材料耐久性最重要的结构的使用环境是影响混凝土材料耐久性最重要的因素。混凝土结构的环境类别见表因素。混凝土结构的环境类别见表3.2。7混凝土结构与砌体结构3清华大学出版社3.1.4 混凝土材料的耐久性基本要求对于设计使用年限为对于设计使用年限为50年的混凝土结构，其混凝土年的混凝土结构，其混凝土材料宜符合表材料宜符合表3.3的规定。其他环境类别和使用年限的规定。其他
4、环境类别和使用年限的混凝土结构，其耐久性要求应符合规范的有关规的混凝土结构，其耐久性要求应符合规范的有关规定。定。8混凝土结构与砌体结构3清华大学出版社3.2 钢 筋 3.2.1 钢筋的种类钢筋的种类新规范根据国家钢筋产品标准的修改，不再限制钢筋材料的化学成分和制作工艺，而按性能确定钢筋的牌号和强度级别。目前我国钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构中采用的钢筋按生产加工工艺的不同，可分为热轧钢筋、中高强钢丝、钢绞线和冷加工钢筋等。9混凝土结构与砌体结构3清华大学出版社3.2.2 钢筋的力学性能1钢筋的应力-应变曲线2钢筋的塑性性能10混凝土结构与砌体结构3清华大学出版社3.2.3 钢筋的设计指标混
5、凝土规范规定，钢筋的强度标准值应具有不小于混凝土规范规定，钢筋的强度标准值应具有不小于95%的保证率。热轧钢筋的强度标准值根据屈服强度确定；预应的保证率。热轧钢筋的强度标准值根据屈服强度确定；预应力钢绞线和钢丝的强度标准值根据极限抗拉强度确定。普通力钢绞线和钢丝的强度标准值根据极限抗拉强度确定。普通钢筋的强度标准值、强度设计值和钢筋的弹性模量按表钢筋的强度标准值、强度设计值和钢筋的弹性模量按表3.4采用，预应力钢筋的强度标准值、强度设计值和钢筋的弹性采用，预应力钢筋的强度标准值、强度设计值和钢筋的弹性模量按表模量按表3.5采用。采用。11混凝土结构与砌体结构3清华大学出版社3.2.3 钢筋的设
6、计指标12混凝土结构与砌体结构3清华大学出版社3.2.4 混凝土结构对钢筋性能的要求1强度高2塑性好3可焊性好4与混凝土的黏结性能好13混凝土结构与砌体结构3清华大学出版社3.3 钢筋与混凝土之间的黏结3.3.1 黏结作用及产生原因黏结作用及产生原因(1) 化学胶结力。水泥浆凝结时产生化学作用，使钢筋与混凝土之间接触面上产生化学吸附作用力。(2) 摩擦力。混凝土收缩将钢筋紧紧握裹，当二者出现滑移时，在接触面上将出现摩阻力。接触面越粗糙，摩阻力越大。(3) 机械咬合力。由于钢筋的表面凹凸不平，与混凝土之间产生机械咬合力，其值占总黏结力的一半以上。14混凝土结构与砌体结构3清华大学出版社3.3.2
7、 影响黏结强度的因素影响钢筋与混凝土之间黏结强度的主要因素包括以影响钢筋与混凝土之间黏结强度的主要因素包括以下几个方面。下几个方面。(1) 混凝土的强度。(2) 钢筋的外观特征。(3) 保护层厚度及钢筋的净距。(4) 浇筑位置。(5) 横向配筋及横向压力。15混凝土结构与砌体结构3清华大学出版社3.3.3 保证黏结强度的措施1. 钢筋的锚固长度2钢筋的搭接长度3. 钢筋的弯钩16混凝土结构与砌体结构3清华大学出版社本 章 小 结(1) 混凝土的立方体抗压强度是混凝土最基本的强混凝土的立方体抗压强度是混凝土最基本的强度指标。度指标。(2) 混凝土是一种弹塑性材料。混凝土是一种弹塑性材料。(3)
8、钢筋按其力学性能的不同可分为有明显屈服点钢筋按其力学性能的不同可分为有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋，前者钢筋的设计强的钢筋和无明显屈服点的钢筋，前者钢筋的设计强度取屈服强度，后者钢筋的设计强度取条件屈服强度取屈服强度，后者钢筋的设计强度取条件屈服强度。度。(4) 在钢筋混凝土结构中，对钢筋性能的要求是：在钢筋混凝土结构中，对钢筋性能的要求是：强度高，塑性好，可焊性好，与混凝土的黏结锚固强度高，塑性好，可焊性好，与混凝土的黏结锚固性能好。性能好。(5) 钢筋和混凝土之间的黏结作用是保证二者能共钢筋和混凝土之间的黏结作用是保证二者能共同工作的主要原因。同工作的主要原因。17混凝土结构与砌体
9、结构3清华大学出版社思考与训练 3.1 混凝土的强度等级是如何确定的？混凝土的基本强度指标有哪些？混凝土的强度等级是如何确定的？混凝土的基本强度指标有哪些？其相互关系如何？其相互关系如何？3.2 混凝土受压时的应力混凝土受压时的应力-应变曲线有何特点？应变曲线有何特点？3.3 什么是混凝土的弹性模量？如何确定？什么是混凝土的弹性模量？如何确定？3.4 什么是混凝土的徐变？影响徐变的主要因素有哪些？徐变对钢筋混什么是混凝土的徐变？影响徐变的主要因素有哪些？徐变对钢筋混凝土结构有哪些影响？凝土结构有哪些影响？3.5 我国建筑结构用钢筋有哪些种类？热轧钢筋的级别有哪些？我国建筑结构用钢筋有哪些种类？热轧钢筋的级别有哪些？3.6 有屈服点钢筋和无屈服点钢筋的应力有屈服点钢筋和无屈服点钢筋的应力-应变关系曲线有何不同？为什应变关系曲线有何不同？为什么取屈服强度作为钢筋的设计强度？么取屈服强度作为钢筋的设计强度？3.7 钢筋混凝土结构对钢筋的性能有哪些要求？钢筋混凝土结构对钢筋的性能有哪些要求？ 3.8 钢筋与混凝土之间的黏结力由哪几部分组成？影响黏结强度的主要钢筋与混凝土之间的黏结力由哪几部分组成？影响黏结强度的主要因素有哪些？因素有哪些？3.9 纵向受拉钢筋的锚固长度和搭接长度应如何确定？纵向受拉钢筋的锚固长度和搭接长度应如何确定？18混凝土结构与砌体结构3清华大学出版社
