普通高等教育“十一五”国家级规划教材——工 程 结 构（第三版）

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1 普通高等教育“十一五”国家级规划教材——工 程 结 构（第三版）
第1章 钢筋混凝土 材料的物理力学性能

2 3 理解钢筋和混凝土的粘结性能及保证可靠粘结和锚固的构造措施。
学习目的 　　1 掌握钢筋品种、规格、力学性能及强度设计指标； 　　 2 掌握混凝土强度、变形指标和耐久性规定； 　　 3 理解钢筋和混凝土的粘结性能及保证可靠粘结和锚固的构造措施。

3 1.1 混凝土的物理力学性能 1.1.1混凝土的强度 1.混凝土的立方抗压强度fcu 及强度等级 （1）混凝土的立方抗压强度
确定方法：用边长为150mm的标准立方体试件，在标准养护条件下（温度20 ℃±3℃，相对湿度不小于90%）养护28天后，按照标准试验方法（试件的承压面不涂润滑剂，加荷速度约每秒0.15～0.3N/mm2）测得的具有95%保证率的抗压强度，作为混凝土的立方抗压强度标准值，用符号fcu,k表示。

4 （2）混凝土的强度等级 根据立方体抗压强度标准值fcu,k的大小，混凝土强度等级分C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80共14级。其中，C60~ C80属高强混凝土。

5 （3）结构对混凝土强度等级的要求 钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于Ｃ20；当采用强度等级400N/mm2及以上的钢筋时，混凝土强度等级不宜低于Ｃ25。

6 2.混凝土的轴心抗压强度fc 混凝土轴心抗压试验 我国采用150mm×150mm×300mm棱柱体试件测得的强度作为混凝土的轴心抗压强度。

7 3. 轴心抗拉强度ft 混凝土抗拉试验 混凝土的抗拉强度可采用尺寸为100mm×100mm×500mm的柱体试件进行直接轴心受拉试验，但其准确性较差。故国内为多采用圆柱体或立方体的劈裂试验来间接测定。

8 1.1.2混凝土的变形 混凝土的变形有两类：一类是受力变形；另一类是体积变形，包括收缩、膨胀和温度变形。 1.混凝土在长期荷载作用下的变形——徐变 定义：混凝土在长期不变荷载作用下，应变随时间继续增长的现象，叫做混凝土的徐变。 对结构构件的不利影响：增大混凝土构件的变形；在预应力混凝土构件中引起预应力损失等。

9 影响因素：混凝土的徐变除与构件截面的应力大小和时间长短有关外，还与混凝土所处环境条件和混凝土的组成有关。养护条件越好，周围环境的湿度越大，构件加载前混凝土的强度愈高，水泥用量愈少，混凝土越密实，集料含量越大，集料刚度越大，则徐变越小。 对结构构件的不利影响：当构件受到约束时，混凝土的收缩就会使构件中产生收缩应力，收缩应力过大，就会使构件产生裂缝，以致影响结构的正常使用；在预应力混凝土构件中混凝土收缩将引起钢筋预应力值损失，等等。

10 2.混凝土的弹性模量 混凝土不是弹性材料，其应力和应变不呈线性关系，在不同应力阶段的变形模量（应力与应变之比）不同，原点切线很难准确地作出。实用中，采用应力上限为（0.4~0.5）fc循环5~10次后的应力-应变曲线，应力为（0.4~0.5）fc时的割线模量作为混凝土的弹性模量的近似值。

11 难点提示 1. 混凝土的强度等级； 2. 收缩与徐变的概念。

12 1.2 钢筋的物理力学性能 1.2.1钢筋的品种 热轧钢筋 冷拉钢筋 热处理钢筋 钢筋按加工 方法不同分类
冷轧钢筋（冷轧带肋钢筋、冷轧扭钢筋） 冷拔低碳 消除应力钢丝 钢绞线

13 钢筋按在结构中是否施加预应力分类 普通钢筋 钢丝 钢筋按外形分类 光面钢筋（HPB系列） 变形钢筋（HRB系列、HRBF系列、RRB系列）

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15 1.2.2钢筋的强度和变形 普通钢筋指用于钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构中的非预应力钢筋。
用于钢筋混凝土结构的热轧钢筋分为HPB300、HRB335 （ HRBF335）、HRB400（HRBF400、RRB400）和HRB500四个级别。 2002版《混凝土设计规范》规定，普通钢筋宜采用HRB400级和HRB335级钢筋。2010版规范推荐采用高强度钢筋。

16 （1）纵向受力普通钢筋宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500钢筋，也可采用HPB300、HRB335、HRBF335、RRB400钢筋；
（3） 箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HPB300、HRB500、HRBF500钢筋，也可采用HRB335、HRBF335钢筋。

17 1.3 钢筋与混凝土之间的粘结与锚固 1.3.1粘结力的组成
1.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。 2.摩擦力：混凝土收缩后将钢筋紧紧地握裹住而产生的力。 3.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 。 4.钢筋端部的锚固力：采取锚固措施后所造成的机械锚固力。

18 1.3.2钢筋的锚固和搭接 钢筋与混凝土的粘结强度通常采 用拔出试 验来测定。设拔出力为F， 则以粘结破坏（钢筋拔出或混凝土
劈裂）时钢筋与混凝土截面上的最 大平均 粘结应力作为粘结强度。

19 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lab表示
工程中实际受拉钢筋的锚固长度应根据锚固条件计算 纵向受拉钢筋的搭接长度

20 Thank You !