钢筋和混凝土材料的力学性能混凝土
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钢筋与混凝土的力学性能
（4） 变形钢筋的粘结强度比光面钢筋的大；但 若在光面钢筋末端做弯钩，则拔出力大大提高。
图3.12 钢筋拔出试验中粘结应力分布图
3.3.3 保证钢筋和混凝土之间粘结力的措施
3.3.3.1 纵向受拉钢筋的基本锚固长度
规范根据拔出试验给出受拉钢筋的基本锚固长度
为
la
fy d ft
其中，锚固钢筋的外形系数按表3.1取值。
普通钢筋、预应力钢筋的强度标准值见附表2、 附表3。
2. 在进行钢筋混凝土结构构件承载力设计计算时，
钢筋强度设计值等于钢筋强度标准值除以钢筋 材料分项系数γs，按不同钢筋种类，分别取 γs=1.10~1.20
钢筋的强度设计值见附表4、附表5。
3.1.2 钢筋的种类
我国《混凝土结构设计规范》中推荐的钢筋由 碳素结构钢和普通低合金钢制成。我国常用的钢筋 品种有以下几类（见图3.6）：
3.2.2 混凝土的变形
混凝土变形有两类：一类是荷载作用下的受力 变形，包括一次短期加荷时的变形、多次重复加荷 时的变形和长期荷载作用下的变形；另一类是体积 变形，包括收缩、膨胀和温度变形。
3.2.2.1 混凝土的弹性模量
1. 混凝土在一次短期加荷时的应力－应变关系可
通过对混凝土棱柱体的受压或受拉试验测定。 混凝土受压时典型的应力－应变曲线如图3.7所
3 钢筋与混凝土的力学性能
本章提要
本章主要论述了混凝土的力学性能（混凝土的 立方体抗压强度、轴心抗压强度、轴心抗拉强度； 混凝土的变形和混凝土的选用）和钢筋的力学性能。 重点讨论了钢筋与混凝土之间的相互作用——粘结 力。它们是学习混凝土结构设计原理和构造要求的 基础。
本章内容
3.1 钢筋 3.2 混凝土 3.3 钢筋与混凝土的相互作用
图3.12 钢筋拔出试验中粘结应力分布图
3.3.3 保证钢筋和混凝土之间粘结力的措施
3.3.3.1 纵向受拉钢筋的基本锚固长度
规范根据拔出试验给出受拉钢筋的基本锚固长度
为
la
fy d ft
其中，锚固钢筋的外形系数按表3.1取值。
普通钢筋、预应力钢筋的强度标准值见附表2、 附表3。
2. 在进行钢筋混凝土结构构件承载力设计计算时，
钢筋强度设计值等于钢筋强度标准值除以钢筋 材料分项系数γs，按不同钢筋种类，分别取 γs=1.10~1.20
钢筋的强度设计值见附表4、附表5。
3.1.2 钢筋的种类
我国《混凝土结构设计规范》中推荐的钢筋由 碳素结构钢和普通低合金钢制成。我国常用的钢筋 品种有以下几类（见图3.6）：
3.2.2 混凝土的变形
混凝土变形有两类：一类是荷载作用下的受力 变形，包括一次短期加荷时的变形、多次重复加荷 时的变形和长期荷载作用下的变形；另一类是体积 变形，包括收缩、膨胀和温度变形。
3.2.2.1 混凝土的弹性模量
1. 混凝土在一次短期加荷时的应力－应变关系可
通过对混凝土棱柱体的受压或受拉试验测定。 混凝土受压时典型的应力－应变曲线如图3.7所
3 钢筋与混凝土的力学性能
本章提要
本章主要论述了混凝土的力学性能（混凝土的 立方体抗压强度、轴心抗压强度、轴心抗拉强度； 混凝土的变形和混凝土的选用）和钢筋的力学性能。 重点讨论了钢筋与混凝土之间的相互作用——粘结 力。它们是学习混凝土结构设计原理和构造要求的 基础。
本章内容
3.1 钢筋 3.2 混凝土 3.3 钢筋与混凝土的相互作用
钢筋和混凝土的力学性能
规范规定轴心抗拉强度标准值ftk与立方体抗压强度标准值fcu,k 的关系为：
ftk 0.880.395 fcu,k0.55(11.645 )0.45 c2
c2
高强混凝土的脆性折减系数，C40以下取1.00，C80取0.87，中
间线性插值。
0.88 考虑实际构件与试件混凝土之间的差异等，引入的修正系数。
中高强钢丝和钢绞线强度较高，均无明显的屈服点和屈服台阶，主要用于预应 力混凝土结构。
热处理钢筋，将强度大致相当于Ⅳ级热轧钢筋的某些特定品种热轧钢筋通过加热 、淬火和回火等调质工艺处理，使强度得到较大幅度的提高，但无明显的屈服点和 屈服台阶。主要用于预应力混凝土结构。
硬钢的应力应变曲线
N/mm2
1600σ σ0.2
150×150×150
C
200×200×200
A、B、C三个试块，材料、养护条件等均相同，三者强度的大小关系？
A>B> C，为什么？
试验方法方面 试件形状、尺寸、加载速度等 （3）润滑剂
涂润滑剂
涂润滑剂
A
B
150×150×150
150×150×150
A、B两个试块，材料、养护条件等均相同，二者强度的大小关系？（A>B）
储备，fy/σb=0.6~0.7。
不同级别热轧钢 筋的应力应变曲线
热轧钢筋级别越高，强度越 高，屈服平台越 ，塑短性越 。差
塑性性能
伸长率
l
l’
l'l 100%
l
伸长率越高，塑性性能越好。
冷弯性能
把钢筋在常温下围绕直径为D的辊轴弯转α角而要求不发生裂纹。
冷弯直径越小，角度 越大，塑性越好。
（3）钢筋的冷拉和冷拔
钢筋和混凝土的力学性能
Remained heat
treatment
屈服强度 fyk（标准值=钢材废品限值，保证率95%）
HPB235级： fyk = 235 N/mm2
HRB335级： fyk = 335 N/mm2
HRB400级、RRB400级： .fyk = 400 N/mm2
2.1 钢 筋
第二章 钢筋和混凝土的力学性能
HPB235级(Ⅰ级) 为热轧光面钢筋（Plain Bar），符号 ，多 作为现浇楼板的受力钢筋和箍筋。
HRB335级(Ⅱ级)和 HRB400级(Ⅲ级)为热轧带肋钢筋 (Ribbed Bar)，符号 。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级钢筋作箍筋的。 为增强与混凝土的粘结（Bond），外形制作成月牙肋或等高肋 的变形钢筋（Deformed Bar）。
消除应力钢丝、螺旋肋钢丝、刻痕钢丝
钢绞线
.
Es 2.1×105
2.0×105
2.05×105 1.95×105
2.1 钢筋
第二章 钢筋和混凝土的力学性能
◆无明显屈服点的钢筋（Steel bar without yield point）
fu
s0.2
a
0.2%
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
有物理屈服点的钢筋，如热轧钢筋、冷拉钢筋；
无物理屈服点的钢筋，如钢丝、钢绞线及热处理钢筋。
. 2.1 钢筋
第二章 钢筋和混凝土的力学性能
二、钢筋的形式
▪ 普通钢筋（柔性钢筋）
第二章-钢筋混凝土材料的力学性能
第2章钢筋混凝土材料的力学性能知识点1. 钢筋的强度和变形, 钢筋的级别和品种, 混凝土结构对钢筋性能的要求；2. 单轴和复合受力状态下混凝土的强度；3. 混凝土在一次短期加荷以及重复荷载和长期荷载作用下的变形性能；4. 混凝土的弹性模量、混凝土的强度和强度等级；5. 钢筋和混凝土的粘结性能。
要点1. 混凝土材料的强度标准值与强度设计值二者的大小关系。
混凝土材料的强度标准值与强度设计值二者的大小关系为标准值大。
2. 有明显流幅的热轧钢筋屈服强度的依据。
有明显流幅的热轧钢筋屈服强度的依据是屈服下限。
3. 混凝土的徐变混凝土承受荷载不变, 而变形随时间增长的现象称为混凝土的徐变4. 混凝土的立方体抗压强度混凝土的立方强度是指按标准方法制作养护的边长为150mm的立方体试件, 在28天龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度。
5. 混凝土的轴心抗压强度混凝土的轴心强度是指按标准方法制作养护的边长为150 150 300mm的棱柱体作为标准试件, 试验所测得的具有95%保证率的抗压强度为轴心抗压强度。
6. 光圆钢筋与混凝土的粘结作用的组成光圆钢筋与混凝土的粘结作用由胶结力, 摩阻力, 咬合力三部分组成。
7. 钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求有哪些。
钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求有强度、塑性或变形能力、可焊性、温度要求及与混凝土的粘结力或称握裹力。
8. 混凝土在荷载作用下的应变包括哪些。
混凝土在荷载作用下的应变包括加载瞬间产生的瞬时应变, 和在长期荷载作用下的徐变。
9. 钢筋与混凝土这两种材料能结合在一起共同工作的原因。
钢筋与混凝土这两种材料能结合在一起共同工作, 其原因是二者之间具有相近的温度线膨胀系数和良好的粘结力。
10. 结构的极限状态分为哪两种。
结构的极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。
钢筋和混凝土的材料性能
16
150
500
100
Öá ÐÄ ÊÜ À ÊÔ Ñé
直接法
150
劈裂试验
劈裂强度
ft0
2FBiblioteka dl混凝土轴心抗拉强度和立方体抗压强度的关系
轴心抗拉强度与立 方体抗压强度的折
算系数
ftk 0.8820.395 fc0u.,5k5(11.645 )0.45
试验离散性的影 响系数
试验离散性 系数
EC = tan α0
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
▲混凝土弹性模量的测定与计算
s ee ep
sA
EC = tan α0
5~10 次
sA=0.5fc
e
直接找α0不容易做到准确。 应力上限0.5fc 重复加载5~10次 残余变形越来越小，趋于直
线，该直线斜率为弹性模量
规范
Ec
105 2.2 34.7
图2-2 混凝土棱柱体抗压试验和破坏情况
标准试件：150mm×150mm×300mm 实验方法：承压面不涂润滑剂 混凝土轴心抗压强度标准值，用符号fck表示，下标c
表示受压，k表示标准值。 棱柱体试件高度越大，摩擦力对试件高度中部横向 变形的约束影响越小，因此轴心抗压强度低于立方 体的抗压强度。
思考：为了避免承压面摩擦力的影响， 是否试件的高度越高越好呢？
c
混凝土轴心抗拉强度
f 100× 100× 500
t
1.2.2 混凝土强度
(1)立方体抗压强度标准值（强度等级）
1. 标准尺寸：150mm×150mm×150mm 2. 养护条件：20℃ ±3℃，湿度≥90%；28d
3. 加荷方法：标准试验方法（加荷速度0.3～ 0.8MPa/s，垫板不涂油或垫橡胶板。） 4. 强度保证率：95%
150
500
100
Öá ÐÄ ÊÜ À ÊÔ Ñé
直接法
150
劈裂试验
劈裂强度
ft0
2FBiblioteka dl混凝土轴心抗拉强度和立方体抗压强度的关系
轴心抗拉强度与立 方体抗压强度的折
算系数
ftk 0.8820.395 fc0u.,5k5(11.645 )0.45
试验离散性的影 响系数
试验离散性 系数
EC = tan α0
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
▲混凝土弹性模量的测定与计算
s ee ep
sA
EC = tan α0
5~10 次
sA=0.5fc
e
直接找α0不容易做到准确。 应力上限0.5fc 重复加载5~10次 残余变形越来越小，趋于直
线，该直线斜率为弹性模量
规范
Ec
105 2.2 34.7
图2-2 混凝土棱柱体抗压试验和破坏情况
标准试件：150mm×150mm×300mm 实验方法：承压面不涂润滑剂 混凝土轴心抗压强度标准值，用符号fck表示，下标c
表示受压，k表示标准值。 棱柱体试件高度越大，摩擦力对试件高度中部横向 变形的约束影响越小，因此轴心抗压强度低于立方 体的抗压强度。
思考：为了避免承压面摩擦力的影响， 是否试件的高度越高越好呢？
c
混凝土轴心抗拉强度
f 100× 100× 500
t
1.2.2 混凝土强度
(1)立方体抗压强度标准值（强度等级）
1. 标准尺寸：150mm×150mm×150mm 2. 养护条件：20℃ ±3℃，湿度≥90%；28d
3. 加荷方法：标准试验方法（加荷速度0.3～ 0.8MPa/s，垫板不涂油或垫橡胶板。） 4. 强度保证率：95%
第一章钢筋和混凝土的力学性能
填空题1、 钢筋混凝土及预应力混凝土中所用的钢筋可分为两类： 有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋，通常分别称它们为软钢和 硬钢。
2、钢筋按其外形可分为 光面钢筋和变形钢筋两大类。
3、 对没有明显屈服点的钢筋，通常取相应于残余应变为 0.2%时 的应力为名义屈服点，称为条件屈服强度。
4、 我国目前常用的钢筋用碳素结构钢及普通低合金钢制造。
碳素 结构钢可分为 低碳钢、中碳钢和高碳钢。
随着含碳量的增加，钢 筋的强度提高、塑性降低。
在低碳钢中加入少量锰、硅、钛、铬 等合金元素，使之成为合金钢。
5、 钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求主要在以下方面： 强度、塑 9、 用边长为100mm 和200mm 混凝土立方体试件所得到的抗压强 度值要分别乘以0.95和1.05才能换算为标准立方体抗压强度。
10、 当混凝土双向受压时其强度 增大，当一拉一压时其强度 减小 性、焊接性、耐火性和粘结性能C6、 对钢筋混凝土轴心受压构件,增大，混凝土的压应力 减小。
7、 对钢筋混凝土轴心受压构件,增大，混凝土的压应力 减小。
8 对钢筋混凝土轴心受拉构件,由于混凝土收缩，钢筋的压应力 由于混凝土徐变，钢筋的压应力 由于混凝土收缩，钢筋的拉应力11、有明显屈服点的钢筋的典型拉伸应力--应变曲线大致可分为弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段四个阶段二、判断题1、混凝土立方体试块的尺寸越大，强度越高。
（X）2、混凝土在三向压力作用下的强度可以提高。
（“）3、钢筋受压时的屈服强度与受拉时基本相同。
（“）4、钢筋经冷拉后，强度和塑性均可提高。
（X）5、冷拉钢筋不宜用作受压钢筋。
（“）6、C20 表示f C u=20N/mm2。
（X）7、混凝土抗拉强度随着混凝土强度等级提高而增大。
（“）8 混凝土受拉时的弹性模量与受压时相同。
（“）9、混凝土强度等级愈高，胶结力也愈大。
（“）10、混凝土收缩、徐变与时间有关，且互相影响。
（“）11、规范中混凝土各种强度指标的基本代表值是轴心抗压强度标准值。
第二章钢筋和混凝土的力学性能
第二章钢筋和混凝土的力学性能主要内容：2.1 钢筋的力学性能2.2 混凝土的力学性能2.3 钢筋与混凝土之间的粘结作用重难点：钢筋的种类及力学指标；混凝土的力学指标及力学性能；钢筋与混凝土共同工作的原理2.1 钢筋的力学性能一、钢筋的品种 (Reinforcement types)表面形状：光圆钢筋、带肋钢筋化学成份：碳素钢（低碳钢）普通低合金钢供货方式：直条式（d≥10mm）——6、9、12m盘圆式生产工艺和强度：热轧钢筋、中高强钢丝、钢绞线、冷加工钢筋。
普通混凝土结构中采用较多的是热轧钢筋。
力学性能不同：软钢——有明显屈服台阶的钢筋(热轧钢筋、冷拉钢筋)硬钢——无明显屈服台阶的钢筋(钢丝、热处理钢筋）1、热轧钢筋（Hot Rolled Steel Reinforcing Bar）HPB300级、HRB335级、HRB400级、HRB500级屈服强度 fyk（标准值）HPB300： fyk = 300 N/mm2HRB400： fyk = 400 N/mm2HPB300钢筋(Ⅰ级)多为光面钢筋，多作为现浇楼板的受力钢筋和各种构件中的箍筋。
HRB335 (Ⅱ级) 、HRB400(RRB400)(Ⅲ级) 强度较高，为表面带肋的钢筋，多作为钢筋混凝土构件的受力钢筋。
2、钢丝 (Wire)：中强钢丝的强度为800~1200MPa，高强钢丝、钢绞线的强度为 1470 ~1860MPa；钢丝的直径3~9mm；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9.5~15.2 mm。
中高强钢丝和钢绞线均用于预应力混凝土结构。
3、冷加工钢筋 Cold working rebar：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。
4、热处理钢筋 Heat treatment ：是将Ⅳ级钢筋通过加热、淬火和回火等调质工艺处理，使强度得到较大幅度的提高，而延伸率降低不多。
钢筋和混凝土的物理力学性能
相同。
a
3
轴心抗压强度fc
fc<fcu
棱柱体抗压强度平均值与立方体抗压强度平均值之间存在线性 关系，比值大概在0.7~0.92之间。
规范规定：轴心抗压强度标准值fck与立方体抗压强度标准值fcu,k 之间的关系如下式：
fck0.88c1 f c2 c,uk
c1
棱柱体强度与立方体强度之比，C50以下取0.76，C80取0.82,中 间按线性插值。
➢加载速度较快时，fc有所提高，曲线比较陡。
➢加载速度缓慢时，fc略有降低，曲线（尤其是下降段）平缓， ε0和εcu
增大。
a
14
（4）砼的弹性模量和变形模量
σ
匀质弹性材料
α 0
σ
混凝土
0
E tg
ε
E ?
ε
σ
变形量Ec’
混凝土应力应变曲线上任一点对应 的应力和应变之比，也称“割线模量”
0'
0.88 考虑实际构件与试件混凝土之间的差异等，引入的修正系数。
混凝土强度变异系数。
a
6
二、复合应力状态下的混凝土强度
在钢筋混凝土结构中，混凝土一 般处于复合应力状态。
双向应力状态：
σ1
σ2
σ2
σ1
当双向受压时，一向的抗压强度随另一向应力的增加而增加。
当一向受拉、一向受压时，混凝土的抗压强度随另一向拉应力的增 加而降低。
Ec'
c c
tg0'
随着应力增加而减小
ε
a
15
弹性模量Ec
混凝土应力与相应的弹性应 变之比，也称“原点切线模量”
Ec
c ce
若无边长为150mm的立方体试件，也可用边长为100mm或200mm的 试件代替，但测得的强度应乘以相应的换算系数：
钢筋和混凝土的材料力学性能
养护不好，混凝土构件表面或水泥地面会出现收缩裂缝。
影响混凝土收缩的因素：
(1) 水泥强度等级：强度等级越高，混凝土收缩越大；
(2) 水泥的用量：水泥越多，收缩越大； (3) 水灰比：水灰比越大，收缩也越大； (3) 骨料：级配越好、弹性模量越大，收缩越小； (4) 养护条件：养护温度、湿度越高，收缩越小；
罕遇地震下“裂而不倒”, 钢筋应力可考虑进入强化段, 要
求极限抗拉强度 fu ≥1.25 fy 。
（3）塑性指标
1）伸长率：钢筋拉断后的伸长值与原长的比率。伸长 率越大，塑性越好。伸长率最小值可参照国家标准。 2) 冷弯性能: 将直径为d 的钢筋绕直径为D的弯芯，弯 曲到规定的角度后无裂纹、断裂及起层现象，则表示合格。 弯芯直径D越小，弯转角越大，说明钢筋的塑性越好。 相应的弯芯直径及弯转角可参照相应的国家标准。
的依据；
BC段 (σ＝0.8fc～fc )：裂缝快速发展的不稳定状态直至 峰点C，峰值应力σmax通常作为混凝土棱柱体的抗压强度fc， 相应的应变称为峰值应变ε0，通常取ε0=0.002。
2）下降段（CE）：
在峰值应力以后，裂缝迅速发展，试件应力下降， 应力一应变曲线向下弯曲，直到凹向发生改变，曲线出
图3.7 混凝土变形模量的表示方法
（1) 混凝土的弹性模量（即原点模量）
在原点（图中的O点）作一切线，其斜率为混凝土的原 点模量，称为弹性模量Ec。 Ec＝tg α0 混凝土的弹性模量Ec取值见表３.２
(2) 混凝土的变形模量
连接O点至曲线任一点割线的斜率，称为割线模量或变 形模量。包含弹性变形和塑性变形两部分，也称为弹塑性
《规范》规定: 钢筋混凝土不应低于C15；当采用HRB335级钢 筋时，混凝土不宜低于C20；当采用HRB400和RRB400级钢筋以 及承受重复荷载的构件，混凝土强度等级不得低于C20。 预应力混凝土不应低于C30；当采用钢绞线、钢丝、热处理 钢筋作预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C40。
影响混凝土收缩的因素：
(1) 水泥强度等级：强度等级越高，混凝土收缩越大；
(2) 水泥的用量：水泥越多，收缩越大； (3) 水灰比：水灰比越大，收缩也越大； (3) 骨料：级配越好、弹性模量越大，收缩越小； (4) 养护条件：养护温度、湿度越高，收缩越小；
罕遇地震下“裂而不倒”, 钢筋应力可考虑进入强化段, 要
求极限抗拉强度 fu ≥1.25 fy 。
（3）塑性指标
1）伸长率：钢筋拉断后的伸长值与原长的比率。伸长 率越大，塑性越好。伸长率最小值可参照国家标准。 2) 冷弯性能: 将直径为d 的钢筋绕直径为D的弯芯，弯 曲到规定的角度后无裂纹、断裂及起层现象，则表示合格。 弯芯直径D越小，弯转角越大，说明钢筋的塑性越好。 相应的弯芯直径及弯转角可参照相应的国家标准。
的依据；
BC段 (σ＝0.8fc～fc )：裂缝快速发展的不稳定状态直至 峰点C，峰值应力σmax通常作为混凝土棱柱体的抗压强度fc， 相应的应变称为峰值应变ε0，通常取ε0=0.002。
2）下降段（CE）：
在峰值应力以后，裂缝迅速发展，试件应力下降， 应力一应变曲线向下弯曲，直到凹向发生改变，曲线出
图3.7 混凝土变形模量的表示方法
（1) 混凝土的弹性模量（即原点模量）
在原点（图中的O点）作一切线，其斜率为混凝土的原 点模量，称为弹性模量Ec。 Ec＝tg α0 混凝土的弹性模量Ec取值见表３.２
(2) 混凝土的变形模量
连接O点至曲线任一点割线的斜率，称为割线模量或变 形模量。包含弹性变形和塑性变形两部分，也称为弹塑性
《规范》规定: 钢筋混凝土不应低于C15；当采用HRB335级钢 筋时，混凝土不宜低于C20；当采用HRB400和RRB400级钢筋以 及承受重复荷载的构件，混凝土强度等级不得低于C20。 预应力混凝土不应低于C30；当采用钢绞线、钢丝、热处理 钢筋作预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C40。
钢筋和混凝土的力学性能
1 、钢筋的应力应变曲线钢筋的强度与变形钢筋的力学性能有强度、变形(包括弹性和塑性变形)等。
图1—1 有明显流幅的钢筋应力应变曲线图1—2 没明显流幅的钢筋的应力应变曲线-3对于有明显流幅的钢筋(俗称软钢)，一般取屈服强度作为钢筋设计强度的依据。
因为屈服之后，钢筋的塑性变形将急剧增加，钢筋混凝土构件将出现很大的变形和过宽的裂缝，以致不能正常使用。
对于没有明显流幅的钢筋一般取为0.85 (硬钢)钢材的极限强度是材料能承受的最大应力。
通常以屈强比（屈服强度/极限强度）来反映钢筋的强度储备，屈强比越小，强度储备就越大，钢筋的利用程度越低。
反映钢筋塑性性能的基本指标是伸长率和冷弯性能。
伸长率是钢筋试件拉断后的伸长值与原长的比值，即（1－1）冷弯性能：要求钢筋绕一规定直径辊进行弯曲，在达到规定的冷弯角度时，钢筋不出现裂缝或断裂。
对于有明显流幅的钢筋，其主要指标为屈服强度、抗拉强度、伸长率和冷弯性能四项；对于没有明显流幅的钢筋，其主要指标为抗拉强度、伸长率和冷弯性能三项。
我国用于混凝土结构的钢筋主要有：HPB235级、HRB335级、HRB400级和RRB400级热轧钢筋。
纵向受力钢筋宜采用HRB400级和HRB335级钢筋。
混凝土混凝土强度是混凝土受力性能的一个基本指标。
在工程中常用的混凝土强度有立方体抗压强度标准值、轴心抗压强度和轴心抗拉强度等。
1 、立方体抗压强度标准值我国《混凝土结构设计规范》规定，混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定。
立方体抗压强度标准值( )系指按照标准方法制作养护的边长为150 的立方体试块，在28天龄期，用标准试验方法测得的具有95％保证率的抗压强度。
按照砼立方体抗压强度标准值的大小我国《混凝土结构设计规范》将混凝土的强度划分为十四个强度等级，如C80即表示其立方体抗压强度标准值是80N/mm2。
混凝土的立方体抗压强度也和试块的尺寸有关，立方体尺寸越小，测得的混凝土抗压强度越高，这种现象称为“尺寸效应”，因此采用200 和l00 的立方体试块时，所得强度数值要分别乘以强度换算系数1.05和0.95加以校正。
2024年电大混凝土结构设计原理考试题库答案
混凝土结构设计原理试题库及其参考答案第１章 钢筋和混凝土的力学性能1.混凝土立方体试块的尺寸越大，强度越高。
(错)2．混凝土在三向压力作用下的强度能够提升。
(对)３.一般热轧钢筋受压时的屈服强度与受拉时基本相同。
（对)4．钢筋经冷拉后，强度和塑性均可提升。
（错) 5.冷拉钢筋不宜用作受压钢筋。
（对）6.C20表示f cu ＝20N/ｍm 。
（错)7．混凝土受压破坏是因为内部微裂缝扩展的成果。
(对）8.混凝土抗拉强度伴随混凝土强度等级提升而增大。
（对）9.混凝土在剪应力和法向应力双向作用下，抗剪强度随拉应力的增大而增大。
（错）10.混凝土受拉时的弹性模量与受压时相同。
(对）11.线性徐变是指压应力较小时，徐变与应力成正比,而非线性徐变是指混凝土应力较大时，徐变增加与应力不成正比。
（对）12．混凝土强度等级愈高，胶结力也愈大（对)１3.混凝土收缩、徐变与时间有关，且相互影响。
（对）第3章 轴心受力构件承载力1．轴心受压构件纵向受压钢筋配备越多越好。
（ 错 )2．轴心受压构件中的箍筋应作成封闭式的。
（ 对 )3．实际工程中没有真正的轴心受压构件。
（ 对 ）4．轴心受压构件的长细比越大，稳定系数值越高。
( 错 )5．轴心受压构件计算中，考虑受压时纵筋轻易压曲，因此钢筋的抗压强度设计值最大取为。
（ 2/400mm N错 ）6.螺旋箍筋柱既能提升轴心受压构件的承载力,又能提升柱的稳定性。
（ 错 )第４章 受弯构件正截面承载力1．混凝土保护层厚度越大越好。
（ 错 )2．对于的T 形截面梁，因为其正截面受弯承载力相称于宽度为的矩形截面梁，因此其配筋率应按'f h x ≤'f b 来计算。
（ 错 ）0'h b A f s =ρ3．板中的分布钢筋布置在受力钢筋的下面。
( 错 )4．在截面的受压区配备一定数量的钢筋对于改进梁截面的延性是有作用的。
（对 )5．双筋截面比单筋截面更经济合用。
（ 错 )6．截面复核中，假如,阐明梁发生破坏,承载力为0。
第四章第一节 钢筋与混凝土的力学性能
轴心抗压强度试验平均值fcm以及立方抗压强度标准值fcu,k的
区别：
f ck f cm (1 1.645 ) f c f ck / c f 0.88 f 1 2 cu,k ck
式中：γc——混凝土的材料分项系数，建筑工程取1.4，公 路桥涵取1.45。钢筋取1.1（1.2）；砌体取1.6（1.8）。
e ×10-3
0
2
4
6
8
2.1 单轴受压应力-应变关系
由上述混凝土的破坏机理可知，微裂缝的发展导致横向变
形的 增大。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。 局部受压强度fcl 比轴心抗
压强度 fc 大很多，也是因为局
部受压面积以 外的混凝土对局 部受压区 域内部混凝土微裂缝 产生 了较强的约束。
e ×10-3
0
2 4 6 8
2.1 单轴受压应力-应变关系 (MPa) 达到C点fc，内部微裂
30
C
B
20
D
A
10
E
缝连通形成破坏面，应变 增长速度明显加快，C点 的纵向应变值称为峰值应 变 e 0，约为0.002。纵向应 变发展达到D点，内部裂 缝在试件表面出现第一条 可见平行于受力方向的纵 向裂缝。
第四章第一节 钢筋与混凝土的力学性能
一．钢筋混凝土的一般概念 二．混凝土 三．钢筋
四．钢筋与混凝土的粘结
一.钢筋混凝土的一般概念
◆混凝土(Concrete)：
◎抗压强度高，而抗拉强度却很低
High compressive strength, but lower tensile strength
◎一般抗拉强度只有抗压强度的1/8~1/20 ◎破坏时具有明显的脆性性质( Brittle)
区别：
f ck f cm (1 1.645 ) f c f ck / c f 0.88 f 1 2 cu,k ck
式中：γc——混凝土的材料分项系数，建筑工程取1.4，公 路桥涵取1.45。钢筋取1.1（1.2）；砌体取1.6（1.8）。
e ×10-3
0
2
4
6
8
2.1 单轴受压应力-应变关系
由上述混凝土的破坏机理可知，微裂缝的发展导致横向变
形的 增大。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。 局部受压强度fcl 比轴心抗
压强度 fc 大很多，也是因为局
部受压面积以 外的混凝土对局 部受压区 域内部混凝土微裂缝 产生 了较强的约束。
e ×10-3
0
2 4 6 8
2.1 单轴受压应力-应变关系 (MPa) 达到C点fc，内部微裂
30
C
B
20
D
A
10
E
缝连通形成破坏面，应变 增长速度明显加快，C点 的纵向应变值称为峰值应 变 e 0，约为0.002。纵向应 变发展达到D点，内部裂 缝在试件表面出现第一条 可见平行于受力方向的纵 向裂缝。
第四章第一节 钢筋与混凝土的力学性能
一．钢筋混凝土的一般概念 二．混凝土 三．钢筋
四．钢筋与混凝土的粘结
一.钢筋混凝土的一般概念
◆混凝土(Concrete)：
◎抗压强度高，而抗拉强度却很低
High compressive strength, but lower tensile strength
◎一般抗拉强度只有抗压强度的1/8~1/20 ◎破坏时具有明显的脆性性质( Brittle)
钢筋和混凝土的力学性能
混凝土模板
混凝土结构的优点（2）
⑶ 耐久性和耐火性较好，维护费用低：钢筋有 混凝土的保护层，不易产生锈蚀，而混凝土的强 度随时间的增加而增长；混凝土是不良导体，一 般30mm厚混凝土保护层，可耐火2小时，使钢 筋不致因升温过快而丧失强度。
⑷
现浇混凝土结构的整体性好，且通过合 适的配筋，可获得较好的延性，适用于抗 震、抗爆结构；同时防振性和防辐射性能 较好，适用于防护结构。
y
a—比例极限fp c—屈服强度fy →是钢筋强度的设计依据 d—极限强度fu
条件屈服点 0.2 是残余应 E
s 变为0.2%时的应力
屈强比反映钢筋的强度储备， fy/fu=0.6~0.7。
fy
y
4.1 钢筋和混凝土结构的力学性能（2/4）
4.1.2 钢筋（4/7）
第二篇
各种建筑结构
一、混凝土结构 二、砌体结构 三、钢结构 四、钢筋混凝土单层厂房 五、多高层钢筋混凝土结构 六、大跨度建筑结构
CH.4 混凝土结构
钢筋和混凝土材料的力学性能
钢筋混凝土受弯构件
钢筋混凝土受压构件 预应力混凝土结构的基本知识 钢筋混凝土平面楼盖
环球金融中心混凝土浇筑
钢筋混凝土桩内部
二、混凝土结构的分类
• • • • • • 素混凝土结构 钢筋混凝土结构 型钢（钢骨）混凝土结构 钢管混凝土结构 预应力混凝土结构 其它混凝土结构
钢筋混凝土——Reinforced Concrete（1）
◆除在构件的受拉区配筋外，还有许
多其他配筋方式
钢筋混凝土梁
钢筋混凝土——Reinforced Concrete （2）
2. 塑性性能
土木专升本钢筋混凝土试题集锦
1 钢筋和混凝土材料的力学性能一、选择题1.《规范》所列混凝土材料的的各种力学指标中最接近于混凝土实际构件受压特性的指标是（）A.立方体抗压强度标准值B.立方体抗压强度设计值C.轴心抗压强度标准值D.轴心抗压强度设计值2.混凝土在持续不变的压力长期作用下，随时间延续而增长的变形称为（）A.应力松弛B.收缩变形C.干缩D.徐变3.混凝土的弹性模量Ec常用反复加载的方法确定，反复加载的最大荷载常取混凝土试件极限荷载的（）A.30%B.50%C.75%D.95%4.钢筋混凝土常用的钢筋属于（）A.明显屈服点和流幅的热轧钢筋B.无明显屈服点和流幅的热轧钢筋C.消除残余应力的钢筋D.提高了屈服点的冷加工钢筋5.混凝土处于三向应力作用下，当（）A.横向受拉，纵向受压，可提高抗压强度B.横向受拉，纵向受拉，可提高抗压强度C.三向受压会降低抗压强度D.三向受压会提高抗压强度6.高碳钢筋采用条件屈服强度，以0.2表示，即：（）A.取极限强度的20%B.取应变的0.002时的应力C.取应变为0.2时的应力D.取残余应变为0.002时的应力7.钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求不包括（）A.强度B.塑性C.与混凝土的粘结力D.耐久性8.当截面上同时作用有剪应力和正应力时（）A.剪应力降低了混凝土的抗拉的强度，但提高了其抗压强度B.剪应力提高了混凝土的抗拉强度和抗压强度C.不太高的压应力可提高混凝土的抗剪强度D.不太高的拉应力可提高混凝土的抗剪强度二、判断题1.高强度钢筋的极限拉伸应变比低强度钢筋大2.钢筋经冷拉时效后可以提高其屈服强度，塑性隆低3.水灰比越大，混凝土的徐变和收缩也越大4.一般情况下，梁上部钢筋的粘结强度高于其下部钢筋5.混凝土双向受压时强度低于单向受压时强度6.混凝土受拉时的弹性模量与受压时相同7.用直接拉伸试验和劈裂试验所得到的混凝土抗拉强度相同8.混凝土收缩、徐变与时间有关，且互相影响三、填空题1.混凝土在长期不变荷载作用下将产生变形，混凝土随水蒸发将产生变形。
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编辑ppt
7 2.2 混凝土
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
美国、日本、加拿大等国家，采用圆柱体（直径150mm，高 300 mm）标准试件测定的抗压强度来划分强度等级，符号 记为 fc'。 圆柱体强度与我国标准立方体抗压强度的换算关系为，
fc(0.7~ 90.87 )fc5,u k
《规范》对小于C60级的混凝土取0.79，对C60取0.833， 对C70取0.857，对C80取0.875
立方体和圆柱体抗压试验都不能代表混凝土在实际构件中的
受力状态，只是用来在同一标准条件下比较混凝土强度水平
和品质的标准（制作、测试方编便辑pp）t 。
8
2.2 混凝土
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
2、轴心抗压强度Axial Compressive Strength 采用棱柱体试件测定，用符号fc表示，它比较接近实际构件中 混凝土的受压情况。
ft
16
6
5
ft
0.26
f
2/ cu
3
GBJ10-89 规范
150
4
500
100 轴心受拉试验
150
3
2
ft
0.395
f
0.55 cu
1
fcu
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
轴心编受辑p拉pt 强度与立方体强度间的换算关系 12
2.2 混凝土
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
2.2.1 混凝土的组成结构
普通砼是由水泥、石、砂、水按一定的配 合比拌制，经过凝固硬化后做成的人工石材。
骨料
弹性变形的基础
水泥结晶体
水泥凝胶体 塑性变形的基础
砼的强度及变形随时间、随环境的变化而变化。
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3
2.2 混凝土
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
2.2.2 单向受力状态下混凝土的强度
1、混凝土立方体抗压强度和强度等级（ Strength Grade ） 混凝土结构中，主要是利用它的抗压强度(Compressive
为消除端部约束的影响，棱柱体试件高宽比一般为h/b=3~4， 我国通常取150mm×150mm×450mm，也常用100×100×300。
对于同一混凝土，棱柱体抗压强度小于立方体抗压强度。棱柱
体抗压强度和立方体抗压强度的换算关系为，
fck0.881 2fc,uk
1 《规范》对小于C50级的混凝土取0.76，对C80取0.82，
由于轴心受拉试验对中困难，也常常采用立方体或圆柱体劈拉 试验测定混凝土的抗拉强度(Splitting Strength )
P
压
2P
a
拉
fsp a2
压
P
劈拉试验
fsp 0 .82 8 0 .3f9 c,k u 0 5 .5(1 5 1 .64 )0 .45 5
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13 2.2 混凝土
混凝土结构
Concrete Structure
第二章 钢筋和混凝土材料的力学性能
Mechanical Properties of Reinforcement and Concrete
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1
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
第二章 钢筋和混凝土材料的力学性能
§2.2 混凝土的物理力学性能 2.2.1 混凝土的组成结构 2.2.2 单向受力状态下混凝土的强度 2.2.3 混凝土破坏机理
Strength)。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。
混凝土立方体抗压强度：边长150mm立方体标准试件，在标准 条件下（20±3℃，≥90%湿度）养护28天，用标准试验方法 （加载速度0.15~0.3N/mm2/sec，两端不涂润滑剂）测得的具有 95%保证率的立方体抗压强度(Cube Strength)，用符号C表示。
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10
2.2 混凝土
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
3、轴心抗拉强度Axial Tensile Strength
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11 2Байду номын сангаас2 混凝土
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
也是其基本力学性能，用符号 ft 表示。混凝土构件开裂、裂缝、 变形，以及受剪、受扭、受冲切等的承载力均与抗拉强度有关。
C30：fcu,k=30N/mm2
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4 2.2 混凝土
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
Why do vertical cracks occur under vertical
compressive force?
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2.2 混凝土
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
混凝土的强度等级是用抗压强度来划分的
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6
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
立方体强度的影响因素：
①试验方法（润滑剂）②加载速度③试验环境（温湿度） ④试 件尺寸Size Affection 。
100mm立方体强度与标准立方体强度之间的换算关系
fc1u50
f 100 cu
fc1u501.05fc2u00
小于C50的混凝土，修正系数 =0.95。随混凝土强度的提高，修 正系数 值有所降低。当fcu100=100N/mm2时，换算系数 约为0.9
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
4、混凝土强度的标准值 Characteristic Strength
《规范》规定材料强度的标准值 fk 应具有不小于95%的保证率
《规范》用标准制作方式制成的150×150mm的立方体试块， 在28天龄期，用标准试验方法测得具有95％保证率的抗压强 度。根据强度范围，从C15~C80共划分为14个强度等级，级 差为5N/mm2。与原《规范GBJ10-89》相比，混凝土强度等 级范围由C60提高到C80，C50以上为高强混凝土，有关指标 和计算公式在C50与原《规范GBJ10-89》衔接。
其间按线性插值
2高强混凝土的脆性折减系数： 《规范》对小于C40级的混
凝土取1.00，对C80取0.87，其间按线性插值
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9
2.2 混凝土
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
Why Axial Compressive Strength is smaller than
cube strength?
2.2.4 混凝土的变形 2.2.5 复杂应力下混凝土的受力性能
基本要求
重点、难点
混凝土的强度：立方体抗压强度，轴心 砼的主要强
抗压强度，抗拉强度。
度指标及其
混凝土的变形：一次短期加载时的应变 收缩徐变。
性能，弹性模量、变形模量，收缩、徐变
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2
2.2 混凝土
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
2.2 混凝土