钢筋混凝土材料的力学性能.ppt

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1、第三章第三章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能主要内容主要内容第二节第二节 混凝土混凝土第一节第一节 建筑钢材建筑钢材第三节第三节 钢筋与混凝土的相互作用钢筋与混凝土的相互作用粘结力粘结力 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 混凝土棱柱体抗压强度（混凝土轴心抗压强度）混凝土棱柱体抗压强度（混凝土轴心抗压强度）混凝土轴心抗拉强度混凝土轴心抗拉强度 混凝土的变形混凝土的变形 混凝土短期加载下的变形性能混凝土短期加载下的变形性能 混凝土在荷载长期作用下的变形性能混凝土在荷载长期作用下的变形性能 混凝土收缩混凝土收缩 混凝土强度等级的选用原则混凝土强度等

2、级的选用原则 钢材的力学性能钢材的力学性能钢材的冷加工钢材的冷加工 建筑钢材的品种建筑钢材的品种 钢材的选用钢材的选用 粘结力的概念粘结力的概念 保证钢筋和混凝土之间粘结力的措施保证钢筋和混凝土之间粘结力的措施第一节第一节 建筑钢材建筑钢材一、钢材的力学性能一、钢材的力学性能钢材通常只作拉伸试验。钢材通常只作拉伸试验。软钢软钢 钢筋的应力钢筋的应力应变曲线中有明显的流幅应变曲线中有明显的流幅（热轧低碳钢和普通热轧低合金钢所制成的钢筋）热轧低碳钢和普通热轧低合金钢所制成的钢筋）硬钢硬钢钢筋的应力钢筋的应力应变曲线中无明显的流幅应变曲线中无明显的流幅（钢丝、钢绞线、热处理钢筋等预应力钢筋）（钢丝、

3、钢绞线、热处理钢筋等预应力钢筋）软钢的应力软钢的应力-应变曲线应变曲线弹性阶段弹性阶段（oa段）段）屈服阶段屈服阶段（abcd段段）应力应力（s s）与应变与应变（ee）按正比按正比例增加，如果卸载则试件的变形例增加，如果卸载则试件的变形可全部恢复可全部恢复软钢的应力软钢的应力-应变曲线应变曲线屈服强度屈服强度是软钢设计强度的依据是软钢设计强度的依据（构件中钢筋的应力到达屈服强度后，将产生很大的塑性变形，这时（构件中钢筋的应力到达屈服强度后，将产生很大的塑性变形，这时钢筋混凝土构件将出现很大的变形和不可闭合的裂缝，以致不能使用）钢筋混凝土构件将出现很大的变形和不可闭合的裂缝，以致不能使用）强化

4、阶段强化阶段（de段）段）颈缩阶段颈缩阶段（ef段）段）含含碳碳量量越越高高，钢钢筋筋的的屈屈服服强强度度、极极限限强强度度越越高高，但但屈屈服服台台阶阶缩缩短短，伸长率下降伸长率下降在强化阶段卸载，应力在强化阶段卸载，应力-应变曲线应变曲线平行于平行于Oa硬钢规定以硬钢规定以条件屈服点条件屈服点作为设计强度的指标。作为设计强度的指标。硬钢硬钢钢筋的应力钢筋的应力应变曲线中没有明显的流幅应变曲线中没有明显的流幅二、钢材的冷加工二、钢材的冷加工 （冷拉、冷拔）（冷拉、冷拔）提高热轧钢筋的强度提高热轧钢筋的强度图图3-4钢筋冷拉原理图钢筋冷拉原理图必须注意必须注意焊接时产生的高温会使钢筋软化（强度

5、降低，塑性增加），因此需要焊接的焊接时产生的高温会使钢筋软化（强度降低，塑性增加），因此需要焊接的钢筋应先焊好再进行冷拉；钢筋应先焊好再进行冷拉；冷拉只能提高钢筋的抗拉强度而不能提高钢筋的抗压强度。冷拉只能提高钢筋的抗拉强度而不能提高钢筋的抗压强度。经冷拔后钢筋没有明显的屈服点和流幅。经冷拔后钢筋没有明显的屈服点和流幅。钢筋进行冷拔处理可钢筋进行冷拔处理可同时同时提高钢筋的抗拉强度和抗压强度提高钢筋的抗拉强度和抗压强度。冷拔冷拔是将直径为是将直径为610mm的的HPB235（Q235）级钢筋用强力拔过比本身直径还小）级钢筋用强力拔过比本身直径还小0.51.0mm的硬质合金拔丝模。钢筋在通过拔丝

6、钢模时，同时受到纵向拉力和横向挤的硬质合金拔丝模。钢筋在通过拔丝钢模时，同时受到纵向拉力和横向挤压的作用而产生塑性变形，迫使钢筋内部结构组织发生变化，从而使钢筋的强度比原压的作用而产生塑性变形，迫使钢筋内部结构组织发生变化，从而使钢筋的强度比原来有很大的提高，但塑性降低很多。来有很大的提高，但塑性降低很多。三、建筑钢材的品种三、建筑钢材的品种含碳量越高钢筋的强度越高，但其塑性和可焊性降低含碳量越高钢筋的强度越高，但其塑性和可焊性降低，反之钢筋的，反之钢筋的强度降低，其塑性和可焊性好。强度降低，其塑性和可焊性好。硫硫(S)和磷和磷(P)是钢材中的有害元素。是钢材中的有害元素。磷磷(P)元素使钢材

7、元素使钢材塑性降低塑性降低，并使钢在，并使钢在低温下易于脆断低温下易于脆断，磷的危害性，磷的危害性随含碳量增多而增加，但在低碳钢中磷的影响较小。随含碳量增多而增加，但在低碳钢中磷的影响较小。硫硫(S)元素使钢材的元素使钢材的可焊性降低可焊性降低，同时在，同时在高温下高温下使钢材使钢材产生热脆产生热脆。这两种元素在钢材中的含量均有限制，不得超过这两种元素在钢材中的含量均有限制，不得超过0.045%0.05%。锰元素锰元素可以提高钢材的可以提高钢材的强度和硬度强度和硬度并可改善钢材的并可改善钢材的焊接性能焊接性能钛元素钛元素可改善钢材的可改善钢材的塑性、韧性和可焊性塑性、韧性和可焊性钒元素钒元素可

8、改善钢材的可改善钢材的塑性和可焊性塑性和可焊性钢筋混凝土结构中大量应用钢筋混凝土结构中大量应用普通低合金钢普通低合金钢 热轧钢筋（低碳钢、普通低合金钢热轧）热轧钢筋（低碳钢、普通低合金钢热轧）HPB300 热轧光面钢筋热轧光面钢筋Hot-rolledPlainsteelBarHRB335、HRB400、HRB500 热轧带肋钢筋热轧带肋钢筋Hot-rolledRibbed-steelBarRRB400 余热处理钢筋余热处理钢筋heattreatmentRibbedsteelBarHRBF335、HRBF400、HRBF500 细晶粒带肋钢筋细晶粒带肋钢筋 Hot-rolledRibbed-st

9、eelBarFine根据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，根据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，而按性而按性能确定钢筋的牌号和强度级别，并以相应的符号表达。能确定钢筋的牌号和强度级别，并以相应的符号表达。增加强度为增加强度为500Mpa的热轧带肋钢筋；的热轧带肋钢筋；推广推广400Mpa、500Mpa级高强热轧带肋级高强热轧带肋钢筋作为纵向受力的主导钢筋；限制并准备逐步淘汰钢筋作为纵向受力的主导钢筋；限制并准备逐步淘汰335Mpa级热轧带肋钢筋级热轧带肋钢筋的应用；用的应用；用300Mpa级光圆钢筋替代级光圆钢筋替代235级光圆钢筋级光圆钢筋。推

10、广具有较好的延性、可焊性、机械连接性能及施工适应性的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系列普通系列普通热轧带肋钢筋热轧带肋钢筋。列入采用控温轧制工艺生产的。列入采用控温轧制工艺生产的HRBF系列细晶粒带肋钢筋系列细晶粒带肋钢筋。RRB系列余热处理钢筋系列余热处理钢筋由轧制钢筋经高温水，余热处理后提高强度，其延性、由轧制钢筋经高温水，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（如基础、大体积混凝土、楼板、墙体以及次要的中小结能要求不高的构

11、件（如基础、大体积混凝土、楼板、墙体以及次要的中小结构构件）中。构构件）中。箍筋用于抗剪、抗扭及抗冲切设计时，其抗拉强度设计值受到限制，不宜采用箍筋用于抗剪、抗扭及抗冲切设计时，其抗拉强度设计值受到限制，不宜采用强度高于强度高于400Mpa级的钢筋。当用于约束混凝土的间接配筋时，其强度可以得级的钢筋。当用于约束混凝土的间接配筋时，其强度可以得到充分发挥，采用到充分发挥，采用500Mpa级钢筋具有一定的经济效益。级钢筋具有一定的经济效益。热处理钢筋（热处理钢筋（级热轧钢筋经加热、淬火调质）级热轧钢筋经加热、淬火调质）预应力钢筋预应力钢筋 冷拉钢筋（热轧钢筋冷拉）冷拉钢筋（热轧钢筋冷拉）冷拉冷拉级

12、级只用于普通钢筋混凝土只用于普通钢筋混凝土 冷拉冷拉级级 冷拉冷拉级级 预应力钢筋预应力钢筋 冷拉冷拉级级冷拔钢筋（热轧钢筋冷拔）冷拔钢筋（热轧钢筋冷拔）预应力钢筋预应力钢筋钢丝（消除应力钢丝、低松弛钢丝、钢丝（消除应力钢丝、低松弛钢丝、中等强度钢丝中等强度钢丝）钢绞线钢绞线精轧螺纹钢筋精轧螺纹钢筋增加预应力筋的品种：增加预应力筋的品种：增补高强、大直径的钢绞线；增补高强、大直径的钢绞线；列入大直径预应力螺纹钢筋（精制螺纹钢筋）；列入大直径预应力螺纹钢筋（精制螺纹钢筋）；列入中强度预应力钢丝以补充中等强度预应力筋的空缺，用于中、小跨度的预列入中强度预应力钢丝以补充中等强度预应力筋的空缺，用于中

13、、小跨度的预应力构件；应力构件；淘汰锚固性能很差的刻痕钢丝。淘汰锚固性能很差的刻痕钢丝。近年来，我国强度高、性能好的预应力钢筋（钢丝、钢绞线）已充分供应，故近年来，我国强度高、性能好的预应力钢筋（钢丝、钢绞线）已充分供应，故冷加工钢筋不再列入。冷加工钢筋不再列入。预应力筋强度标准值和设计值预应力筋强度标准值和设计值.doc变形钢筋（螺纹钢筋、人字纹钢筋、变形钢筋（螺纹钢筋、人字纹钢筋、月牙纹钢筋月牙纹钢筋）实际工程大多数采用实际工程大多数采用四、钢材的选用四、钢材的选用 1 1、钢材的质量要求、钢材的质量要求 强度指标强度指标：屈服强度、极限强度：屈服强度、极限强度 塑性指标塑性指标：伸长率、

14、冷弯性能：伸长率、冷弯性能对对不不同同品品种种的的钢钢筋筋有有不不同同钢钢锟锟直直径径及及弯弯曲曲角角度度的的要要求求。钢钢锟锟的的直直径径D越小，弯转角越大，说明钢筋的塑性越好。越小，弯转角越大，说明钢筋的塑性越好。2 2、混凝土结构对钢筋性能的要求、混凝土结构对钢筋性能的要求 强度强度 强强度度是是指指钢钢筋筋的的屈屈服服强强度度和和极极限限强强度度。钢钢筋筋的的屈屈服服强强度度是是混混凝凝土土结结构构构构件件计计算算的的主主要要依依据据之之一一（对对无无明明显显屈屈服服点点的的钢钢筋筋取取条条件件屈屈服服点点）。采用较高强度的钢筋可以节省钢材，获得较好的经济效益。采用较高强度的钢筋可以节

15、省钢材，获得较好的经济效益。塑性塑性 要要求求钢钢筋筋在在断断裂裂前前有有足足够够的的变变形形，使使混混凝凝土土结结构构构构件件将将要要破破坏坏时时能能给人们以破坏的预兆。另外，还要保证钢筋的冷弯试验的要求。给人们以破坏的预兆。另外，还要保证钢筋的冷弯试验的要求。可焊性可焊性 在在一一定定的的工工艺艺条条件件下下要要求求钢钢筋筋焊焊接接后后不不产产生生裂裂纹纹及及过过大大的的变变形形，保保证焊接后的接头性能良好。证焊接后的接头性能良好。耐火性耐火性 结构设计时应注意混凝土保护层厚度满足耐火极限的要求。结构设计时应注意混凝土保护层厚度满足耐火极限的要求。与混凝土的粘结力与混凝土的粘结力 为为了了

16、保保证证钢钢筋筋与与混混凝凝土土共共同同工工作作，两两者者之之间间应应有有足足够够大大粘粘结结力力；钢钢筋表面的形状对粘结力有重要的影响。筋表面的形状对粘结力有重要的影响。在在寒寒冷冷地地区区，为为了了防防止止钢钢筋筋发发生生脆脆性性破破坏坏，对对钢钢筋筋的的低低温温性性能能也也有有一定的要求。一定的要求。3、钢筋的选用原则、钢筋的选用原则规范规范（GB50010-2010）规定：）规定：纵向受力普通钢筋纵向受力普通钢筋宜宜采用采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500钢筋，也钢筋，也可采用可采用HPB300、HRB335、HRBF335、RRB400钢筋钢筋梁、柱中受力普

17、通钢筋梁、柱中受力普通钢筋应应采用采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500钢筋钢筋推广推广400Mpa、500Mpa级高强热轧带肋钢筋作为级高强热轧带肋钢筋作为纵向受力的主导钢筋纵向受力的主导钢筋；限制并准备逐步淘汰限制并准备逐步淘汰335Mpa级热轧带肋钢筋的应用；级热轧带肋钢筋的应用；用用300Mpa级光圆钢筋替代级光圆钢筋替代235级光圆钢筋级光圆钢筋RRB系列余热处理钢筋由轧制钢筋经高温水，余热处理后提高强度，其延性、系列余热处理钢筋由轧制钢筋经高温水，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可焊性、机械连接

18、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（如基础、大体积混凝土、楼板、墙体以及次要的中小结构构要求不高的构件（如基础、大体积混凝土、楼板、墙体以及次要的中小结构构件）中。件）中。箍筋箍筋宜宜采用采用HRB400、HRBF400、HPB300、HRB500、HRBF500钢筋，也可钢筋，也可采用采用HRB335、HRBF335钢筋钢筋箍筋用于抗剪、抗扭及抗冲切设计时，其抗拉强度设计值受到限制，不宜采用箍筋用于抗剪、抗扭及抗冲切设计时，其抗拉强度设计值受到限制，不宜采用强度高于强度高于400Mpa级的钢筋。当用于约束混凝土的间接配筋时，其强度可以得到级的钢筋。当用于约束混

19、凝土的间接配筋时，其强度可以得到充分发挥，采用充分发挥，采用500Mpa级钢筋具有一定的经济效益。级钢筋具有一定的经济效益。预应力筋预应力筋宜宜采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋4 4、钢筋强度取值、钢筋强度取值 钢筋强度标准值钢筋强度标准值 符合规定质量的钢筋强度总分布的符合规定质量的钢筋强度总分布的0.050.05分位值，即具有不小于分位值，即具有不小于95%95%的保证率的保证率钢筋的强度设计值与其强度标准值之间的关系钢筋的强度设计值与其强度标准值之间的关系第二节第二节 混凝土混凝土 混凝土的组成结构混凝土的组成结构宏观结构宏观结构砂浆砂浆、粗骨

20、料粗骨料两组分体（基相：水泥砂浆两组分体（基相：水泥砂浆;分散相：粗骨料）分散相：粗骨料）亚微观结构亚微观结构混凝土中的水泥石结构混凝土中的水泥石结构（基相：水泥石（基相：水泥石;分散相：细骨料）分散相：细骨料）微观结构微观结构水泥石结构水泥石结构混凝土混凝土=粗、细骨料粗、细骨料 +水泥水泥 +水水 水化反应水化反应（水泥凝胶体水泥凝胶体+水泥结晶体）水泥结晶体）粘结骨料粘结骨料骨料与水泥石界面骨料与水泥石界面 粘结裂缝粘结裂缝（BondCracking）水泥石内部水泥石内部微裂缝微裂缝（Microcracking）粗、细骨料、水泥结晶体、未水化水泥颗粒粗、细骨料、水泥结晶体、未水化水泥颗粒

21、混凝土产生弹性变形混凝土产生弹性变形水泥凝胶、孔隙、微裂缝、粘结裂缝水泥凝胶、孔隙、微裂缝、粘结裂缝 混凝土产生塑性变形混凝土产生塑性变形1 1、混凝土的立方体抗压强度、混凝土的立方体抗压强度 “混凝土强度等级混凝土强度等级”定义定义 规规范范以以边边长长为为150mm的的立立方方体体，在在（20 3）0C的的温温度度和和相相对对湿湿度度在在90%以以上上的的潮潮湿湿空空气气中中养养护护28天天，依依据据标标准准试试验验方方法法（试试件件表表面面不不涂涂润润滑滑剂剂、全全截截面面受受压压、加加荷荷速速度度0.150.25N/(mm2.s)）测测得得的的具具有有95%保保证证率率的的抗抗压压强强

22、度度（以以N/mm2计计）作作为为混混凝凝土土的的强强度度等等级级，并并用用符号符号fcu,k表示。表示。规范规范混凝土强度等级（混凝土强度等级（1414级）级）C15C15、C20C20、C25C25、C30C30、C35C35、C40C40、C45C45、C50C50、C55C55、C60C60、C65C65、C70C70、C75C75、C80C80 一、混凝土强度一、混凝土强度影响混凝土抗压强度的因素影响混凝土抗压强度的因素混凝土的组成成分混凝土的组成成分（水泥等级及用量、水灰比、骨料级配、制作方法等）（水泥等级及用量、水灰比、骨料级配、制作方法等）养护条件养护条件（龄期、温湿度）（龄期

23、、温湿度）试验条件试验条件（加载方法（加载方法试件上、下表面是否涂润滑剂试件上、下表面是否涂润滑剂（加载速度（加载速度 C30，每分钟，每分钟0.3 0.5N/mm2 C30，每分钟，每分钟0.5 0.8N/mm2）试件尺寸、形状试件尺寸、形状（fcuk,10=1.05fcuk,15；fcuk,20=0.95fcuk,15）2、混凝土的轴心抗压强度（棱柱体抗压强度）、混凝土的轴心抗压强度（棱柱体抗压强度）实际结构中混凝土结构受压构件是棱柱体实际结构中混凝土结构受压构件是棱柱体混凝土棱柱体抗压强度混凝土棱柱体抗压强度棱柱体试件棱柱体试件试件高宽比试件高宽比h/b=23，基本上试件中间区段形成纯压

24、状态，基本上试件中间区段形成纯压状态 “混凝土轴心抗压强度混凝土轴心抗压强度”定义定义 规范规范采用采用150150 150150 450mm450mm或或100100 100100 300mm300mm的棱柱体，在标准条件的棱柱体，在标准条件下养护下养护2828天，依据标准试验方法测得的具有天，依据标准试验方法测得的具有95%95%保证率的抗压强度（以保证率的抗压强度（以N/mmN/mm2 2计）。并用符号计）。并用符号f fckck表示。表示。根据我国近年来所做的棱柱体与立方体抗压强度对比试验，并考虑到结构根据我国近年来所做的棱柱体与立方体抗压强度对比试验，并考虑到结构中混凝土的强度与试件

25、混凝土强度之间的差异，中混凝土的强度与试件混凝土强度之间的差异，规范规范混凝土抗压强度混凝土抗压强度标准值与混凝土立方体强度等级之间的关系标准值与混凝土立方体强度等级之间的关系：(3-3)P403 3、混凝土轴心抗拉强度、混凝土轴心抗拉强度 轴轴心心抗抗拉拉强强度度是是混混凝凝土土的的基基本本力力学学性性能能，也也可可用用其其间间接接地地衡衡量量混混凝凝土的其他力学性能，如混凝土的冲切强度等。土的其他力学性能，如混凝土的冲切强度等。测定方法测定方法（1）直接拉伸试验直接拉伸试验（规范规范）存在问题：试件安装有较小的歪斜和偏心；存在问题：试件安装有较小的歪斜和偏心；混凝土内部构造不均匀，其几何中

26、心与物理中心不重合混凝土内部构造不均匀，其几何中心与物理中心不重合（2）间接拉伸试验（劈裂试验）间接拉伸试验（劈裂试验）（2 2）间接拉伸试验（劈裂试验）间接拉伸试验（劈裂试验）试验表明：试验表明：劈裂抗拉强度略大于直接受拉强度劈裂抗拉强度略大于直接受拉强度式中，式中，d l试件劈裂面面积试件劈裂面面积 混混凝凝土土材材料料标标准准值值系系指指符符合合规规定定质质量量的的混混凝凝土土强强度度总总分分布布的的0.050.05分分位位值值，即即具有不小于具有不小于95%95%的保证率。的保证率。混凝土强度设计值与其标准值之间的关系为混凝土强度设计值与其标准值之间的关系为 二、混凝土的变形二、混凝土

27、的变形1 1、混凝土短期加荷时的应力、混凝土短期加荷时的应力-应变关系应变关系 各阶段特征各阶段特征 骨料和水泥石的受压弹性变形和水泥胶凝体的粘性流动骨料和水泥石的受压弹性变形和水泥胶凝体的粘性流动 测测试试技技术术和和试试验验条条件件（等等应应力力加加载载只只能能测测得得上上升升段段；等等应应变变加加载载测得上升、下降段）测得上升、下降段）（试验机刚度对下降段影响较大）（试验机刚度对下降段影响较大）（应变量测标距越大，曲线坡度越陡）（应变量测标距越大，曲线坡度越陡）混凝土的变形模量混凝土的变形模量P41混凝土的弹性模量混凝土的弹性模量Ec以其强度等级按下式计算以其强度等级按下式计算 正截面承

28、载力计算时混凝土压应力与应变关系曲线（正截面承载力计算时混凝土压应力与应变关系曲线（GB50010-2010GB50010-2010）2 2、混凝土在荷载长期作用下的变形、混凝土在荷载长期作用下的变形徐变徐变 “混凝土徐变混凝土徐变”定义定义 混凝土在荷载长期作用下，应变随时间的增长的现象混凝土在荷载长期作用下，应变随时间的增长的现象 混凝土徐变产生原因混凝土徐变产生原因混混凝凝土土结结硬硬后后，骨骨料料间间水水泥泥浆浆，一一部部分分转转变变为为结结晶晶体体，另另一一部部分分尚尚未未转转化化为结晶体的水泥凝胶向水泥结晶体应力重分布为结晶体的水泥凝胶向水泥结晶体应力重分布;混凝土内部微裂缝在荷载

29、作用下不断发展和增加，从而导致应变增加。混凝土内部微裂缝在荷载作用下不断发展和增加，从而导致应变增加。应力不大时，徐变以第应力不大时，徐变以第原因为主原因为主应力较大时，徐变以第应力较大时，徐变以第原因为主原因为主徐变的有利及不利作用徐变的有利及不利作用不利不利：高应力下会导致构件出现高应力下会导致构件出现徐变破坏徐变破坏现象；现象；受弯构件由于受压区混凝土徐变，使受弯构件由于受压区混凝土徐变，使长期挠度增长长期挠度增长；偏心受压构件，由于受压区混凝土徐变引起侧向挠度增长；偏心受压构件，由于受压区混凝土徐变引起侧向挠度增长；预应力混凝土构件中，徐变引起预应力混凝土构件中，徐变引起预应力损失预应

30、力损失。有利有利：徐变引起构件截面内力重分布；徐变引起构件截面内力重分布；对水工结构，徐变可降低温（湿）度引起的内力和缓和应力集中现象对水工结构，徐变可降低温（湿）度引起的内力和缓和应力集中现象影响混凝土徐变的因素影响混凝土徐变的因素内在条件内在条件混凝土的组成和配比混凝土的组成和配比(水水泥泥用用量量越越多多,徐徐变变越越大大；水水灰灰比比越越大大,徐徐变变越越大大；骨骨料料越越坚坚硬硬,弹弹性性模模量越高量越高,徐变越小徐变越小)环境因素环境因素养护条件；使用环境温（湿）度养护条件；使用环境温（湿）度(养护时温度高养护时温度高,湿度大湿度大,水泥水化作用充分水泥水化作用充分,徐变越小徐变越

31、小)(受荷载后所处的环境温度越高受荷载后所处的环境温度越高,湿度越低湿度越低,徐变越大徐变越大)应力条件应力条件混凝土龄期；施加初应力；钢筋存在及应力符号混凝土龄期；施加初应力；钢筋存在及应力符号(加载时的混凝土龄期越早加载时的混凝土龄期越早,徐变越大徐变越大)(施加初始应力越大施加初始应力越大,徐变越大徐变越大)体表比体表比(体表比越大体表比越大,徐变越小徐变越小)3、混凝土的收缩和膨胀、混凝土的收缩和膨胀“混凝土收缩、膨胀混凝土收缩、膨胀”定义定义混凝土在空气中结硬时，体积减小现象混凝土在空气中结硬时，体积减小现象混凝土收缩混凝土收缩混凝土在水中结硬时，体积膨胀现象混凝土在水中结硬时，体积

32、膨胀现象混凝土膨胀混凝土膨胀引起混凝土收缩的原因引起混凝土收缩的原因干燥失水干燥失水物理收缩物理收缩水水泥泥和和水水拌拌和和后后，水水泥泥颗颗粒粒吸吸收收水水分分后后凝凝结结形形成成水水泥泥胶胶体体，胶胶体体中中水水泥泥颗颗粒粒与与水水不不断断发发生生水水化化作作用用，形形成成一一种种新新的的晶晶体体化化合合物物，这种较原材料体积小，因而引起体积不断收缩这种较原材料体积小，因而引起体积不断收缩化学收缩化学收缩一般硬化初期以一般硬化初期以为主，后期则以为主，后期则以为主为主收缩的有利和不利作用收缩的有利和不利作用收缩受限制使混凝土内产生拉应力，甚至使混凝土开裂；收缩受限制使混凝土内产生拉应力，甚

33、至使混凝土开裂；收缩影响结构的效能、外表；收缩影响结构的效能、外表；在预应力混凝土构件中引起预应力损失在预应力混凝土构件中引起预应力损失 影响混凝土收缩的因素影响混凝土收缩的因素 混凝土的组成成分（水泥等级、水泥用量、水灰比、骨料等）混凝土的组成成分（水泥等级、水泥用量、水灰比、骨料等）（水水泥泥强强度度等等级级高高、水水泥泥用用量量多多、水水灰灰比比大大、骨骨料料弹弹性性模模量量小小，收缩大）收缩大）养护条件（温（湿）度）养护条件（温（湿）度）（养护周围温度、湿度越大，收缩越小）（养护周围温度、湿度越大，收缩越小）混凝土制作方法（人工、机制）混凝土制作方法（人工、机制）（混凝土越密实，收缩越

34、小）（混凝土越密实，收缩越小）使用环境使用环境 （使用环境温度、湿度越大，收缩越小）（使用环境温度、湿度越大，收缩越小）体表比体表比 （体表比大，收缩小）（体表比大，收缩小）钢筋存在及应力符号钢筋存在及应力符号三、三、混凝土强度等级选择混凝土强度等级选择混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范（GB50010-2010）规定：）规定：素混凝土结构素混凝土结构混凝土强度等级不应低于混凝土强度等级不应低于C15钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构中的混凝土强度等级钢筋混凝土结构中的混凝土强度等级不应不应低于低于C20采用强度等级采用强度等级400Mpa及以上的钢筋时，混凝土强度等级不应低于及以上

35、的钢筋时，混凝土强度等级不应低于C25承受重复荷载的钢筋混凝土构件，混凝土强度等级承受重复荷载的钢筋混凝土构件，混凝土强度等级不应不应低于低于C30预应力混凝土结构预应力混凝土结构预应力混凝土结构的混凝土强度等级预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜不宜低于低于C40，且，且不应不应低于低于C30小知识点小知识点:规范规范用词说明用词说明表示很严格，非这样做不可的用词表示很严格，非这样做不可的用词正面词：正面词：必须必须反面词：反面词：严禁严禁表示严格，在正常情况下均应这样做的用词表示严格，在正常情况下均应这样做的用词正面词：正面词：应应反面词：反面词：不应不应或或不得不得表示允许稍有选择，在条

36、件许可时首先应这样做的用词表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的用词正面词：正面词：宜宜反面词：反面词：不宜不宜表示有选择，在一定条件下可以这样做的表示有选择，在一定条件下可以这样做的用词：用词：可可第三节第三节钢筋与混凝土的相互作用钢筋与混凝土的相互作用粘结力粘结力1 1、钢筋与混凝土共同工作的基本条件、钢筋与混凝土共同工作的基本条件 混混凝凝土土硬硬化化后后钢钢筋筋与与混混凝凝土土之之间间产产生生了了良良好好的的粘粘结结应应力力，使使两两者者可可靠靠地地结结合合在在一起一起 主要条件主要条件 钢钢筋筋与与混混凝凝土土两两种种材材料料的的温温度度线线膨膨胀胀系系数数的的数数值值几几乎乎

37、相相等等（钢钢材材为为1.21.2 1010-5-5；混凝土为混凝土为1.0 1.0 1010-5-5 1.5 1.5 1010-5-5 ）材料本身材料本身 混凝土能很好地保护钢筋免于锈蚀混凝土能很好地保护钢筋免于锈蚀 保证耐久性保证耐久性2 2、钢筋与混凝土之间的粘结力、钢筋与混凝土之间的粘结力 粘结力的测定采用粘结力的测定采用拔出试验拔出试验或或压入试验压入试验的方法的方法 特点：特点：粘结应力沿钢筋埋入长度按曲线分布，最大粘结应力在离端头某粘结应力沿钢筋埋入长度按曲线分布，最大粘结应力在离端头某一距离处，且随拔出力的大小而变化一距离处，且随拔出力的大小而变化 粘结机理粘结机理 粘结应力由

38、以下三部分组成粘结应力由以下三部分组成 钢筋与混凝土接触面上的化学吸附作用力，也称钢筋与混凝土接触面上的化学吸附作用力，也称胶结力胶结力 混凝土硬结时体积收缩将钢筋紧紧握固而产生的混凝土硬结时体积收缩将钢筋紧紧握固而产生的摩擦力摩擦力 钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合力，也称钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合力，也称咬合力咬合力光面钢筋光面钢筋的粘结力主要来源于胶结力与摩擦力的粘结力主要来源于胶结力与摩擦力变形钢筋变形钢筋的粘结力主要来源于摩擦力和机械咬合力的粘结力主要来源于摩擦力和机械咬合力影响钢筋与混凝土之间粘结力的因素影响钢筋与混凝土之间粘结力的因素 混凝土强度等级混凝

39、土强度等级 浇注混凝土时钢筋位置浇注混凝土时钢筋位置 顶部水平钢筋粘结强度比竖向钢筋和底部钢筋的粘结强度低顶部水平钢筋粘结强度比竖向钢筋和底部钢筋的粘结强度低 混凝土的保护层厚度混凝土的保护层厚度C C和钢筋净距和钢筋净距横向钢筋存在延缓了内部微裂缝的发展，提高劈裂粘结应力及粘结强度横向钢筋存在延缓了内部微裂缝的发展，提高劈裂粘结应力及粘结强度 侧压力侧压力 横向压力约束混凝土的横向变形，使钢筋与混凝土间摩擦力增大，横向压力约束混凝土的横向变形，使钢筋与混凝土间摩擦力增大，提高粘结强度。若侧压力过大将导致提前出现裂缝，降低粘结强度。提高粘结强度。若侧压力过大将导致提前出现裂缝，降低粘结强度。锚

40、固区范围内剪力锚固区范围内剪力在锚固区范围内有剪力时，使平均粘结强度降低在锚固区范围内有剪力时，使平均粘结强度降低 钢筋的外形特征钢筋的外形特征 变形钢筋较光面钢筋的粘结强度高；变形钢筋较光面钢筋的粘结强度高；月牙形钢筋的粘结强度较螺纹钢筋的粘结强度低。月牙形钢筋的粘结强度较螺纹钢筋的粘结强度低。钢筋直径钢筋直径 机械锚固机械锚固 弯钩、弯折、焊横钢筋（角钢）等附加锚固可增大钢筋与混凝土间粘结力弯钩、弯折、焊横钢筋（角钢）等附加锚固可增大钢筋与混凝土间粘结力 规范规范（GB50010-2010GB50010-2010）规定：）规定：钢筋混凝土结构绑扎骨架和绑扎网中的光面钢筋，钢筋混凝土结构绑扎

41、骨架和绑扎网中的光面钢筋，除轴心受压钢筋和其它除轴心受压钢筋和其它构件中构件中12mm12mm以下的受压钢筋外以下的受压钢筋外，都必须在端头设弯钩，以增强锚固能力，都必须在端头设弯钩，以增强锚固能力锚固长度修正系数锚固长度修正系数，对普通钢筋按下列规定取用，不应小于，对普通钢筋按下列规定取用，不应小于0.6当带肋钢筋的公称直径大于当带肋钢筋的公称直径大于25mm时，取时，取1.10环氧树脂涂层带肋钢筋取环氧树脂涂层带肋钢筋取1.25施工过程中易受扰动的钢筋取施工过程中易受扰动的钢筋取1.10纵向受力钢筋的实际配筋面积大于其计算面积时，修正系数取设计计纵向受力钢筋的实际配筋面积大于其计算面积时，

42、修正系数取设计计算面积与实际计算面积的比值（算面积与实际计算面积的比值（但对于抗震设防要求及直接受动力荷载但对于抗震设防要求及直接受动力荷载的结构构件，不应考虑此项修正的结构构件，不应考虑此项修正）锚固钢筋的保护层厚度为锚固钢筋的保护层厚度为3d（d为锚固钢筋的直径）时修正系数可为锚固钢筋的直径）时修正系数可取取0.80，保护层厚度为，保护层厚度为5d时修正系数可取时修正系数可取0.70，中间按内插取值，中间按内插取值当纵向受拉普通钢筋末端采用弯钩或机械锚固措施时，包括弯钩或锚当纵向受拉普通钢筋末端采用弯钩或机械锚固措施时，包括弯钩或锚固端头在内的锚固长度（投影长度）可取为基本锚固长度固端头在

43、内的锚固长度（投影长度）可取为基本锚固长度lab的的60%。锚固形式锚固形式技术要求技术要求90o弯钩弯钩末端末端90o弯钩，弯钩内径弯钩，弯钩内径4d，弯后直段长度，弯后直段长度12d135o弯钩弯钩末端末端135o弯钩，弯钩内径弯钩，弯钩内径4d，弯后直段长度，弯后直段长度5d一侧贴焊锚筋一侧贴焊锚筋末端一侧贴焊长末端一侧贴焊长5d同直径钢筋同直径钢筋两侧贴焊锚筋两侧贴焊锚筋末端两侧贴焊长末端两侧贴焊长3d同直径钢筋同直径钢筋焊端锚板焊端锚板末端与厚度末端与厚度d的锚板穿孔塞焊的锚板穿孔塞焊螺栓锚头螺栓锚头末端旋入锚栓锚头末端旋入锚栓锚头钢筋弯钩和机械锚固的形式和技术要求钢筋弯钩和机械锚固

44、的形式和技术要求弯钩和机械锚固的形式和技术要求弯钩和机械锚固的形式和技术要求当计算中充分利用钢筋的受压强度时，受压锚固长度不应小于相应受当计算中充分利用钢筋的受压强度时，受压锚固长度不应小于相应受拉钢筋锚固长度的拉钢筋锚固长度的70%受压钢筋不应采用末端弯钩的锚固措施受压钢筋不应采用末端弯钩的锚固措施钢筋的接头宜采用钢筋的接头宜采用机械连接接头机械连接接头，也可采用，也可采用焊接接头焊接接头和和搭接接头搭接接头机械连接接头和焊接接头的类型及质量应符合有关标准、规范的规定机械连接接头和焊接接头的类型及质量应符合有关标准、规范的规定受拉钢筋的搭接长度受拉钢筋的搭接长度搭接接头搭接接头是依靠粘结来传

45、力的，即在搭接接头处，一根钢筋将其承担的拉是依靠粘结来传力的，即在搭接接头处，一根钢筋将其承担的拉力逐步传给混凝土，再由混凝土经粘结力逐步传给另一根与之搭接的钢筋力逐步传给混凝土，再由混凝土经粘结力逐步传给另一根与之搭接的钢筋 受压钢筋搭接长度受压钢筋搭接长度搭接接头的使用范围搭接接头的使用范围 轴心受拉及小偏心受拉构件的受力钢筋轴心受拉及小偏心受拉构件的受力钢筋不得不得采用搭接接头采用搭接接头 双面配置受力钢筋的焊接骨架双面配置受力钢筋的焊接骨架不得不得采用搭接接头采用搭接接头 需需进进行行疲疲劳劳验验算算的的构构件件，其其纵纵向向受受力力钢钢筋筋不不得得采采用用搭搭接接接接头头，也也不不宜

46、宜采采用用焊焊接接头接接头 当受拉钢筋直径大于当受拉钢筋直径大于25mm25mm及受压钢筋的直径大于及受压钢筋的直径大于28mm28mm时，时，不宜不宜采用搭接接头采用搭接接头构件中的纵向受压钢筋当采用搭接连接时，其受压搭接长度不应构件中的纵向受压钢筋当采用搭接连接时，其受压搭接长度不应小于相应纵向受拉钢筋搭接长度的小于相应纵向受拉钢筋搭接长度的70%，且不应小于，且不应小于200mm1、软钢和硬钢的应力、软钢和硬钢的应力应变曲线有何不同？二者的强度取值有何不同？应变曲线有何不同？二者的强度取值有何不同？2、钢筋冷加工的方法有哪几种？冷拉和冷拔后钢筋的力学性能有何变化？、钢筋冷加工的方法有哪几

47、种？冷拉和冷拔后钢筋的力学性能有何变化？3、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？4、钢筋的强度等级是根据什么确定的？、钢筋的强度等级是根据什么确定的？规范规范（GB50011-2010）对钢筋）对钢筋强度等级选择有何要求？强度等级选择有何要求？思考题思考题(二二)思考题思考题(三三)2 2、混凝土的强度等级是根据什么确定的？、混凝土的强度等级是根据什么确定的？规范规范（GB50011-2010GB50011-2010）对混凝土强度等级选择有何要求？对混凝土强度等级选择有何要求？3 3、单向受力状态下，混凝土的强度与哪些因素有关？、单向受力状态下，混凝土

48、的强度与哪些因素有关？5 5、什么是混凝土的徐变？混凝土徐变产生原因是什么？影响混凝土、什么是混凝土的徐变？混凝土徐变产生原因是什么？影响混凝土徐变的主要因素有哪些？如何减少徐变？徐变的主要因素有哪些？如何减少徐变？6、什什么么是是混混凝凝土土的的 收收缩缩？混混凝凝土土收收缩缩产产生生原原因因是是什什么么？影影响响混混凝凝土土徐徐变的主要因素有哪些？如何减少收缩？变的主要因素有哪些？如何减少收缩？7 7、什什么么是是钢钢筋筋和和混混凝凝土土之之间间的的粘粘结结力力？影影响响钢钢筋筋和和混混凝凝土土粘粘结结强强度度的的主主要要因因素素有有哪哪些些？为为保保证证钢钢筋筋和和混混凝凝土土之之间间有有足足够够的的粘粘结结力力要要采采取取哪些措施？哪些措施？