钢筋和混凝土材料的力学性能1

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1、第1章钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋混凝土结构是由钢筋和混凝土这两种性能迥然不同的材料组成的。为了正确合理的进行钢筋混凝土结构设计，需要深入了解钢筋混凝土结构及其构件的受力性能。第1章钢筋和混凝土材料的力学性能兰州大学土木工程与力学学院*按轧制外形分：①光面钢筋②带肋钢筋③钢线及钢绞线④冷轧扭钢筋*按直径大小分：钢丝（直径3~5mm）、细钢筋（直径6~10mm）、粗钢筋（直径大于22mm）*按有无物理屈服点分：①有物理屈服点的钢筋，如热轧钢筋②无物理屈服点的钢筋，如钢丝、钢绞线及热处理钢筋*按力学性能分：Ⅰ级钢筋；Ⅱ级钢筋

2、；Ⅲ级钢筋和Ⅳ级钢筋§1.1钢筋1.1.1钢筋的分类1.1钢筋的分类1.1.1钢筋兰州大学土木工程与力学学院§1.1钢筋1.1.1钢筋的分类1.1钢筋的分类1.1.1钢筋兰州大学土木工程与力学学院（1）典型的有物理屈服点钢筋的应力应变曲线图1-1其中a点以前，钢筋处于弹性阶段（oa），应力与应变成正比。弹性模量，为oa的斜率。a点之后ab，进入屈服阶段（ab），屈服强度b点以后强化阶段，c点对应极限抗拉强度，d点，对应的应变称为延伸率（即变形量测标距为5倍钢筋直径测得的极限拉应变）§1.1钢筋1.1.2热轧钢筋的强度和变形

3、1.1钢筋的分类1.1.2钢筋（2）数学表达式：在构件计算分析中，对热轧钢筋的应力-应变关系采用理想的弹塑性关系：1Esfyeyσe（3）几个指标：延伸率：反映了钢筋拉断前的变形能力，它是衡量钢筋塑性性能的一个指标，含碳量越低的钢筋，屈服台阶越长，延伸率也越大，塑性性能越好。延伸率大的钢筋在拉断前有足够的预兆，属于延性破坏。反之延伸率小的属于脆性破坏。冷弯性能：为了使钢筋在加工成型时不发生断裂，要求钢筋具有一定的冷弯性能，即钢筋绕一钢辊能弯转多大的角度而不裂。也是反映钢筋塑性性能的另一项指标。兰州大学土木工程与力学学院§1

4、.1钢筋1.1.3钢筋的等级和品种1.1钢筋的分类1.1.2钢筋★HPB235级(Ⅰ级)钢筋多为光面钢筋，多作为现浇楼板的受力钢筋和箍筋。★HRB335级(Ⅱ级)和HRB400级(Ⅲ级)钢筋强度较高，多作为钢筋混凝土构件的受力钢筋、尺寸较大的构件，也有用Ⅱ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带肋钢筋（变形钢筋）。一般用作钢筋混凝土结构中的主要受力钢筋，和预应力混凝土结构中的非预应力钢筋。★RRB400级(Ⅳ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。兰州大学土木工程与力

5、学学院§1.1钢筋1.1.3钢筋的等级和品种1.1钢筋的分类1.1.2钢筋目前我国使用的钢筋品种如表1-1所示：兰州大学土木工程与力学学院§1.1钢筋1.1.4钢筋强度标准值弹性模量1.1.2钢筋（2）弹性模量钢筋的弹性模量Es取其概率分布的0.5分位值确定，即Es的平均值。《规范》给出的各种钢筋的弹性模量见附表5。、1.1钢筋的分类（1）钢筋强度标准值实测钢筋强度表明，即使规定质量标准，其屈服强度符合正态分布。我国《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068）规定，材料强度的标准值可取概率分布的0.05分位值确定，即材

6、料强度标准值应具有不小于95%的保证率。如图1-3所示。热轧钢筋的强度标准值根据屈服强度确定，用符号表示，亦即。见表1-1，、分别为钢筋屈服强度的平均值和标准差。行业质量控制标准为97.75%的保证率。兰州大学土木工程与力学学院混凝土的抗压强度是混凝土各项力学性能的基础。影响混凝土抗压强度的内因是：水泥、骨料的品种、配合比、硬化条件、龄期等因素。一般情况下影响混凝土抗压强度的主要因素是：（1）混凝土受压时的横向变形条件（2）加荷速度1.2混凝土的强度§1.2混凝土的强度1.2.1混凝土的抗压强度1、立方体抗压强度（cube

7、）我国采用的边长为150mm的立方体作为确定抗压强度的标准尺寸试件，并以立方体抗压强度作为混凝土各种力学指标的代表值。立方体的抗压强度高于同样截面（150mm×150mm）的棱柱体试件（高宽比h/b=3~4）的抗压强度，二者的破坏形态也是不同的。用150mm为边长的立方体试件，在20±3℃，相对湿度大于90%的条件下养护28天，按标准试验方法所测得的抗压强度，具有95%保证率的立方体抗压强度MPa值称为砼的标号或强度等级。圆柱体抗压强度（直径150mm，高300mm）与立方体强度的关系：不同尺寸立方体抗压强度的换算关系：兰

8、州大学土木工程与力学学院兰州大学土木工程与力学学院1.2混凝土的强度§1.2混凝土的强度1.2.1混凝土的抗压强度考虑到结构构件与试件及养护条件的差异，尺寸效应以及加荷速度等因素的影响，根据过去的设计经验，《规范》规定。（上式的基础上乘以0.88）2、柱体抗压强度h/b=3~4的柱体试件，端部摩擦对中部