1、2022年6月26日星期日華中科技大學第一章 鋼筋混凝土結構的基本概念及材料鋼筋混凝土結構的基本概念及材料的物理力學性能的物理力學性能 Basic Concept, Physical and Mechanical Properties of Materials for Reinforced Concrete Structure1/742022年6月26日星期日華中科技大學本章的主要內容l 鋼筋混凝土的基本概念鋼筋混凝土的基本概念 l 混凝土在各種受力狀態下的強度與變形性能混凝土在各種受力狀態下的強度與變形性能 l 鋼筋的品種、級別及其力學性能鋼筋的品種、級別及其力學性能 l 鋼筋和混凝土的粘結

2、鋼筋和混凝土的粘結2/742022年6月26日星期日華中科技大學1.1 鋼筋混凝土結構的基本概念一、鋼筋混凝土結構的定義一、鋼筋混凝土結構的定義 鋼筋混凝土結構：鋼筋混凝土結構：由配置受力的普通鋼筋或鋼筋骨架由配置受力的普通鋼筋或鋼筋骨架的混凝土制的混凝土制 成的結構。成的結構。 鋼筋混凝土的產生鋼筋混凝土的產生：將鋼筋和混凝土結合在一起共同：將鋼筋和混凝土結合在一起共同工作，混凝土承受壓力，鋼筋承受工作，混凝土承受壓力，鋼筋承受拉力，將可以充分發揮各自的優勢。拉力，將可以充分發揮各自的優勢。 l混凝土：非均勻材料：抗壓強度高，抗拉強度很低混凝土：非均勻材料：抗壓強度高，抗拉強度很低 為抗壓強

3、度的（為抗壓強度的（1/81/18）。）。 l鋼筋：抗拉和抗壓強度都很高，主要承受拉力鋼筋：抗拉和抗壓強度都很高，主要承受拉力3/742022年6月26日星期日華中科技大學板板PPPPee柱柱簡支梁簡支梁PPPP連續梁連續梁常見的鋼筋混凝土結構常見的鋼筋混凝土結構4/742022年6月26日星期日華中科技大學為什么常見的板、梁、柱中要設置鋼筋？為什么常見的板、梁、柱中要設置鋼筋？ 分析一些常見的板梁開裂現象：分析一些常見的板梁開裂現象： 5/742022年6月26日星期日華中科技大學例例：一跨度為一跨度為4m，跨中作用集中荷載的試驗梁，梁截面，跨中作用集中荷載的試驗梁，梁截面尺寸尺寸20030

4、0mm，混凝土為，混凝土為C20。如圖所示：。如圖所示：4000AAFa)200300AAb)4000BBBB2003002103166/742022年6月26日星期日華中科技大學試驗結果：試驗結果：l a a）圖中，素砼梁極限荷載）圖中，素砼梁極限荷載 P=8kNP=8kN，由砼抗拉強度，由砼抗拉強度控制，破壞形態：控制，破壞形態：脆性破壞脆性破壞l b b）圖中，鋼筋砼梁極限荷載）圖中，鋼筋砼梁極限荷載 P=36kNP=36kN，由鋼筋受由鋼筋受拉、砼受壓而破壞，破壞形態：拉、砼受壓而破壞，破壞形態：延性破壞延性破壞（配筋適（配筋適量）量） 由此可得出：鋼筋和混凝土結合的有效性：由此可得出

5、：鋼筋和混凝土結合的有效性：l 大大提高了結構的承載力大大提高了結構的承載力l 結構的受力性能得到改善結構的受力性能得到改善7/74素砼梁破壞試驗素砼梁破壞試驗鋼筋砼梁破壞試驗鋼筋砼梁破壞試驗2022年6月26日星期日華中科技大學2 2、鋼筋和混凝土共同工作的原因、鋼筋和混凝土共同工作的原因 (1) (1) 二者之間有良好的粘結力二者之間有良好的粘結力 (2) (2) 兩者溫度線膨脹系數接近兩者溫度線膨脹系數接近 (3) (3) 混凝土包住鋼筋，可以防止鋼筋生銹。混凝土包住鋼筋，可以防止鋼筋生銹。 鋼筋鋼筋 st = 1.2 105 混凝土混凝土 ct = 1.0 1.5 105 8/7420

6、22年6月26日星期日華中科技大學（1） 就地取材，節約鋼筋；就地取材，節約鋼筋；（2） 耐久性好，耐火性好；耐久性好，耐火性好；（3） 可模性好，便于結構型式的實現可模性好，便于結構型式的實現（4） 現澆結構的整體性好。現澆結構的整體性好。l 優點：優點：3 3、鋼筋混凝土結構的主要優缺點、鋼筋混凝土結構的主要優缺點 9/742022年6月26日星期日華中科技大學l 缺點：缺點：（2）抗裂性能差，帶裂縫工作）抗裂性能差，帶裂縫工作（3）施工受氣候條件影響，建造期長）施工受氣候條件影響，建造期長。 （4）耗費較多的模具和木料。）耗費較多的模具和木料。 （5）加固和改建較困難，隔熱和隔聲性能較差

7、。）加固和改建較困難，隔熱和隔聲性能較差。 （1）自重大）自重大 輕骨料砼。輕骨料砼。施加預應力施加預應力 解決方法解決方法解決方法解決方法10/742022年6月26日星期日華中科技大學1.2 混凝土混凝土混凝土是用水泥、砂子和石子三種材料，經水拌和凝固是用水泥、砂子和石子三種材料，經水拌和凝固硬化后制成的人工石材。硬化后制成的人工石材。 混凝土的要求：混凝土的要求： 和易性好和易性好 強度要高強度要高( (重點重點) ) 耐久性要好耐久性要好 經濟上要節省經濟上要節省 評定混凝土評定混凝土 品質的品質的主要指標主要指標 11/742022年6月26日星期日華中科技大學 一、混凝土的強度一、

8、混凝土的強度 cufcftfl 影響因素：影響因素：材料的性質、混凝土配合比、養護環材料的性質、混凝土配合比、養護環境、施工方法、境、施工方法、 試件的形狀與尺寸，試驗方法，加試件的形狀與尺寸，試驗方法，加載條件和試件的受力性質。載條件和試件的受力性質。 12/742022年6月26日星期日華中科技大學 （1）定義：）定義：按照標準方法制作養護（溫度按照標準方法制作養護（溫度203、相對、相對濕度不小于濕度不小于90%的潮濕空氣中養護的潮濕空氣中養護28d）的邊長）的邊長150mm的的立方體試件，在立方體試件，在28d齡期用標準試驗方法（試件表面不涂齡期用標準試驗方法（試件表面不涂潤滑劑，全截

9、面受壓，加載速度潤滑劑，全截面受壓，加載速度0.150.25MPa/sec）測得）測得的具有的具有95%保證率的抗壓強度。保證率的抗壓強度。 1. 1. 混凝土的立方體抗壓強度混凝土的立方體抗壓強度 cuf-基本強度指標基本強度指標13/742022年6月26日星期日華中科技大學（2） 影響因素影響因素 試件尺寸試件尺寸 ( (尺寸效應尺寸效應) ) 直接受壓直接受壓( (標準試驗方法標準試驗方法) ) 間接受壓間接受壓 ( (試塊與承壓板之間涂有油脂或填以塑料薄片試塊與承壓板之間涂有油脂或填以塑料薄片) )試驗方法試驗方法 加載速度越快加載速度越快, ,強度越高強度越高 14/742022年

10、6月26日星期日華中科技大學（3） 對混凝土強度等級的要求對混凝土強度等級的要求 混凝土強度從混凝土強度從C20C80共分為共分為14個等級，中間以個等級，中間以5MPa進級。進級。C50以下為普通強度混凝土，以下為普通強度混凝土， C50及以上為高強及以上為高強度混凝土度混凝土 公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范規定：規定： l 鋼筋混凝土構件鋼筋混凝土構件不應低于不應低于C20，當采用，當采用HRB400、KL400級鋼筋配筋時，不應低于級鋼筋配筋時，不應低于C25 l 預應力混凝土構件預應力混凝土構件不應低于不應低于C40。 15/74202

11、2年6月26日星期日華中科技大學混凝土結構設計規范混凝土結構設計規范規定：規定： l 鋼筋混凝土構件鋼筋混凝土構件不應低于不應低于C15，當采用，當采用HRB335級鋼級鋼筋配筋時，混凝土強度等級不宜低于筋配筋時，混凝土強度等級不宜低于C20；當采用；當采用HRB400、RRB級鋼筋以及重復荷載的構件，混凝土強級鋼筋以及重復荷載的構件，混凝土強度等級不得低于度等級不得低于C20 l 預應力混凝土構件預應力混凝土構件，混凝土強度等級不應低于，混凝土強度等級不應低于C30；當采用鋼絞線、鋼絲、熱處理鋼筋作預應力鋼筋時，混當采用鋼絞線、鋼絲、熱處理鋼筋作預應力鋼筋時，混凝土強度等級不宜低于凝土強度等

12、級不宜低于C40 l1、混凝土的立方體抗壓強度試驗動畫混凝土的立方體抗壓強度試驗動畫16/742022年6月26日星期日華中科技大學 例如，美國、日本和歐洲混凝土協會、例如，美國、日本和歐洲混凝土協會、(CEB)采用直徑采用直徑6英寸英寸(152mm)、高、高12英寸英寸(305mm)的圓柱體標準試件的的圓柱體標準試件的抗壓強度作為軸心抗壓強度的指標，記作抗壓強度作為軸心抗壓強度的指標，記作 。對。對C60以下的混凝土，圓柱體抗壓強度和立方體抗壓強度標準以下的混凝土，圓柱體抗壓強度和立方體抗壓強度標準值值fcu,k之間的關系可按下式折算：之間的關系可按下式折算： kcucff,79. 0cf

13、l 國外常采用混凝土圓柱體試件確定國外常采用混凝土圓柱體試件確定混凝土軸心抗壓強度混凝土軸心抗壓強度 當當fcu,k超過超過60N/mm2后隨著抗壓強度提高，與后隨著抗壓強度提高，與fcu,k的比值的比值(即即公式中的系數公式中的系數)要提高。要提高。CEB-FIPMC-90給出：對給出：對C60的混的混凝土，比值為凝土，比值為0.833；對；對C70的混凝土，比值為的混凝土，比值為0.857；對；對C80的混凝土，比值為的混凝土，比值為0.875。 17/742022年6月26日星期日華中科技大學2. 棱柱體強度（軸心抗壓強度棱柱體強度（軸心抗壓強度) （1）定義：）定義：真實真實反映以受壓

14、為主的混凝土結構構件的反映以受壓為主的混凝土結構構件的抗壓強度，用抗壓強度，用150mm150mm300mm棱柱體為標準試棱柱體為標準試件測得的抗壓強度。件測得的抗壓強度。 注：注：試件制作、養護和加載試驗方法同立方體試件試件制作、養護和加載試驗方法同立方體試件（2） 軸心抗壓強度標準值軸心抗壓強度標準值 與立方體抗壓強度標準值與立方體抗壓強度標準值 的換算的換算: k ,cuckf.f880 注：注：C50及以下混凝土，及以下混凝土， =0.76 ；C55C80混凝土，混凝土， =0.760.82考慮考慮C40以上混凝土具有脆性，還需取折減系以上混凝土具有脆性，還需取折減系數數C40C80為

15、為1.00.87，中間按直線插入。，中間按直線插入。kcuf,cfckf18/742、軸心抗壓強度試驗軸心抗壓強度試驗(2:56)2022年6月26日星期日華中科技大學 3. 軸心抗拉強度軸心抗拉強度( )是鋼筋混凝土構件設計中確定混凝土抗裂度的重要指標是鋼筋混凝土構件設計中確定混凝土抗裂度的重要指標 tf11818tcfftf0.550.45,1500.880.395(11.645)tkcu kflff150fl邊長為邊長為150mm立方體試件抗壓強度的變異系數立方體試件抗壓強度的變異系數表達式表達式：式中：式中：19/743、軸心抗拉強度試驗軸心抗拉強度試驗(9:00)2022年6月26日

16、星期日華中科技大學試驗方法試驗方法 直接軸向拉伸法直接軸向拉伸法劈裂法劈裂法鋼筋鋼筋拉壓+直接軸向拉伸法直接軸向拉伸法劈裂法劈裂法20/742022年6月26日星期日華中科技大學l 立方體強度是各種力學指標的基本代表值立方體強度是各種力學指標的基本代表值 cufcftf21/742022年6月26日星期日華中科技大學4. 復合應力狀態下混凝土強度復合應力狀態下混凝土強度 1, 2 (壓壓壓壓) 混凝土強度增加混凝土強度增加 （第三象限第三象限） 1, 2 (拉壓拉壓) 混凝土強度降低混凝土強度降低 （第二、四象限第二、四象限） 1, 2 (拉拉拉拉) 混凝土強度基本不混凝土強度基本不變（變（第

17、一象限第一象限） 6 . 04 . 02 . 00 . 12 . 18 . 04 . 02 . 06 . 08 . 00 . 12 . 12112c2/ fc1/ f1221201 . 0（1 1）雙向正應力作用）雙向正應力作用( (如下圖如下圖) )22/74125 . 04、雙向復合受試驗雙向復合受試驗(12:36)2022年6月26日星期日華中科技大學（2）正應力和剪應力作用）正應力和剪應力作用 （混凝土的抗壓強度由于剪應力的存在而降低）（混凝土的抗壓強度由于剪應力的存在而降低） l當當/fc（0.50.7)時時,抗剪強度隨壓應力的增大而增大抗剪強度隨壓應力的增大而增大 l當當/fc（0

18、.50.7)時時,抗剪強度隨壓應力的增大而減小抗剪強度隨壓應力的增大而減小 l當壓應力在當壓應力在 左右時，左右時，抗剪強度達到最大抗剪強度達到最大，壓應力，壓應力繼續增大，則由于內裂縫發展明顯，抗剪強度將隨壓應繼續增大，則由于內裂縫發展明顯，抗剪強度將隨壓應力的增大而減小。力的增大而減小。 cf6 . 0cf/cf/23/742022年6月26日星期日華中科技大學20050N/mm2 35N/mm2 12210N/mm2 15010050051015202512(N/mm2) 1 () （3）三軸受壓（抗壓強度提高）三軸受壓（抗壓強度提高）2cc kffc混凝土圓柱體三向受壓的軸心抗壓強度混

19、凝土圓柱體三向受壓的軸心抗壓強度 與側壓與側壓 的經驗公式：的經驗公式：2cfc 24/742022年6月26日星期日華中科技大學工程應用工程應用鋼管砼、密配螺鋼管砼、密配螺旋箍筋旋箍筋縱向鋼筋縱向鋼筋螺旋箍筋螺旋箍筋工程應用工程應用鋼管混凝土、密配螺旋箍筋鋼管混凝土、密配螺旋箍筋25/742022年6月26日星期日華中科技大學二、混凝土的變形二、混凝土的變形 1、混凝土變形性能的特點、混凝土變形性能的特點 影響因素影響因素加載方式、荷載作用時間、溫度、加載方式、荷載作用時間、溫度、濕度、試驗的尺寸、形狀、濕度、試驗的尺寸、形狀、 混凝土強度等。混凝土強度等。外荷載作用而產生的受力變形：外荷載

20、作用而產生的受力變形：體積變形：包括溫度變形和收縮變形體積變形：包括溫度變形和收縮變形長期荷載作用下的變形長期荷載作用下的變形一次短期加載下的變形一次短期加載下的變形重復荷載作用下的變形重復荷載作用下的變形分類分類26/742022年6月26日星期日華中科技大學（1） 混凝土的應力應變曲線混凝土的應力應變曲線 2. 混凝土在單調、短期加載作用下的變形性能混凝土在單調、短期加載作用下的變形性能 殘余應力（峰值應力）（反彎點）收斂點)（峰值應變）受力過程： OA 彈性階段（彈性階段（ 0.3fc） AB 彈塑性階段（裂縫穩定階段）（彈塑性階段（裂縫穩定階段）（ =0.3fc 0.8fc） BX 裂

21、縫不穩定階段：裂縫不穩定階段： （ =0.8fc 1.0fc）特征值 fc ：峰值應力（軸心抗壓強度）：峰值應力（軸心抗壓強度） 0 ：對應于應力峰值點的應變：對應于應力峰值點的應變 規范規范 c0 = 0.002 cu ：最大應變（混凝土極限壓應：最大應變（混凝土極限壓應 變）變）規范規范 cu =3.010-327/742022年6月26日星期日華中科技大學（2）影響混凝土軸心受壓應力應變曲線的主要因素：）影響混凝土軸心受壓應力應變曲線的主要因素： l 混凝土的強度：混凝土的強度： 9 15 22 28 32 40 30 20 10 0 0.001 0.002 0.003 0.004 強度

22、等級不同的混凝土的應力應變曲線強度等級不同的混凝土的應力應變曲線 混凝土強度愈高，應力應變曲線下降愈劇烈，延性就混凝土強度愈高，應力應變曲線下降愈劇烈，延性就愈差（延性是材料承受變形的能力）。愈差（延性是材料承受變形的能力）。28/742022年6月26日星期日華中科技大學l 加載速度加載速度 應變速率小，峰值應力應變速率小，峰值應力fc降低，降低， c0 增大，下降段曲線增大，下降段曲線坡度顯著地減緩。坡度顯著地減緩。 l 測試技術和試驗條件測試技術和試驗條件 應該采用等應變加載。應該采用等應變加載。 試驗機的剛度對下降段的影響很大。如果試驗機的剛度試驗機的剛度對下降段的影響很大。如果試驗機

23、的剛度不足，無法測出應力應變曲線的下降段。不足，無法測出應力應變曲線的下降段。 應變測量的標距也有影響，應變量測的標距愈大，曲線應變測量的標距也有影響，應變量測的標距愈大，曲線坡度陡；標距愈小，坡度愈緩。坡度陡；標距愈小，坡度愈緩。29/745、混凝土的應力應變曲線試驗混凝土的應力應變曲線試驗(15:14) 2022年6月26日星期日華中科技大學壓應力線拉應力線摩擦力橫向變形實際壓應力假定均勻壓應力上承壓板拉壓水平應力C)C)承壓板和試件上下承壓板和試件上下 表面之間涂以油脂潤滑劑表面之間涂以油脂潤滑劑不加油脂潤滑劑的試驗方法不加油脂潤滑劑的試驗方法 b b）破壞狀態）破壞狀態 l 側向約束側

24、向約束 試件的上下表面與試驗機承壓板之間存在摩阻力，破壞時，形成兩試件的上下表面與試驗機承壓板之間存在摩阻力，破壞時，形成兩個對頂疊置的截頭方錐體。個對頂疊置的截頭方錐體。（測得的強度較高測得的強度較高） 試件的上下表面與試驗機承壓板之間涂抹潤滑劑，其破壞形態如試件的上下表面與試驗機承壓板之間涂抹潤滑劑，其破壞形態如c)圖所示。圖所示。（測得的強度較低，應力應變曲線沒有下降段測得的強度較低，應力應變曲線沒有下降段） 30/742022年6月26日星期日華中科技大學kc c 0 ce cp 0h （3）混凝土的模量）混凝土的模量 抗壓彈性模量（三種表示方法）抗壓彈性模量（三種表示方法） 原點彈性

25、模量原點彈性模量 切線彈性模量切線彈性模量 割線彈性模量割線彈性模量31/742022年6月26日星期日華中科技大學 （初始彈性模量）（初始彈性模量）過原點作切線，該切過原點作切線，該切線的斜率：線的斜率： ce0ctgE 過應力應變曲線上某一點作切線，該切線的斜率：過應力應變曲線上某一點作切線，該切線的斜率： tgEcl切線模量切線模量l原點彈性模量原點彈性模量32/742022年6月26日星期日華中科技大學cceccccecpcecpceEE 連接混凝土應力應變曲線的原點連接混凝土應力應變曲線的原點O及曲及曲線上某一點線上某一點K，該割線的斜率，也稱割線模量或彈塑，該割線的斜率，也稱割線模

26、量或彈塑性模量，即性模量，即式中：式中： 彈性特征系數，即彈性特征系數，即 1cec反映了混凝土的彈塑性性質反映了混凝土的彈塑性性質， 越大，越大， 越小越小 l變形模量變形模量()33/742022年6月26日星期日華中科技大學l 混凝土的剪切模量混凝土的剪切模量 G：2(1)cccEGc混凝土的泊松比混凝土的泊松比l規范規范中抗壓彈性模量中抗壓彈性模量 的測定方法的測定方法 用棱柱體標準試件，將應力增加到用棱柱體標準試件，將應力增加到 然后卸載至零，然后卸載至零，在在0 間加載間加載510次，不斷消除塑性變形，直至次，不斷消除塑性變形，直至應力應力-應變曲線逐漸穩定成為直線，該直線斜率即為

27、混應變曲線逐漸穩定成為直線，該直線斜率即為混凝土彈性彈性模量凝土彈性彈性模量由統計分析得經驗公式為：由統計分析得經驗公式為： )(74.342 . 210,5MPafEkcuc34/742022年6月26日星期日華中科技大學3 3、混凝土單軸向受壓應力、混凝土單軸向受壓應力- -應變曲線的數學模型應變曲線的數學模型 國內外采用廣泛的描述混凝土單軸向受壓應力國內外采用廣泛的描述混凝土單軸向受壓應力- -應變曲線應變曲線模型模型 上升段為二次拋物線，下降段為斜直線。上升段為二次拋物線，下降段為斜直線。 上升段：上升段： 下降段：下降段： 式中，式中，峰值應變峰值應變 極限壓應變極限壓應變)(220

28、0cf)15. 01 (00ucf002. 000038. 0u35/742022年6月26日星期日華中科技大學 我國我國規范規范采用的混凝土單軸向受壓應力采用的混凝土單軸向受壓應力-應變應變 曲線模型曲線模型 該模型形式較簡單，上升段采用二次拋物線，下降段采用該模型形式較簡單，上升段采用二次拋物線，下降段采用水平直線。水平直線。 上升段：上升段： 水平段：水平段： 式中，參數取值如下：式中，參數取值如下： )1 (1 0ncccf)(c0 ccf)(uc00 . 2)50(6012,kcufn002. 010)50(5 . 0002. 05,0kcuf0033. 010)50(0033. 0

29、5,kcucuf36/742022年6月26日星期日華中科技大學4. 混凝土在荷載長期作用下的變形混凝土在荷載長期作用下的變形 徐變徐變在荷載的長期作用下，混凝土的變形將隨時間而增加，在荷載的長期作用下，混凝土的變形將隨時間而增加，亦即在應力不變的情況下，混凝土的應變隨時間繼續增長，這亦即在應力不變的情況下，混凝土的應變隨時間繼續增長，這種現象被稱為徐變。種現象被稱為徐變。l 徐變定義：徐變定義：37/742022年6月26日星期日華中科技大學 在荷載長期作用下，混凝土凝膠體中的水分逐漸壓出，在荷載長期作用下，混凝土凝膠體中的水分逐漸壓出，水泥石逐漸發生粘性流動，微細空隙逐漸閉合，結晶體水泥石

30、逐漸發生粘性流動，微細空隙逐漸閉合，結晶體內部逐漸滑動，微細裂縫逐漸發生等各種因素的綜合結內部逐漸滑動，微細裂縫逐漸發生等各種因素的綜合結果。果。(凝膠體的粘性流動要持續一個較長時間，內部裂縫凝膠體的粘性流動要持續一個較長時間，內部裂縫不斷產生和發展）不斷產生和發展）l 徐變產生的原因徐變產生的原因38/742022年6月26日星期日華中科技大學塑性變形：塑性變形：混凝土中結合面裂縫的擴展延伸引起；只有當應混凝土中結合面裂縫的擴展延伸引起；只有當應力超過材料的彈性極限強度后才產生塑性變形，且具有不可力超過材料的彈性極限強度后才產生塑性變形，且具有不可恢復性。恢復性。 徐變：徐變：應力不大時為混

31、凝土內未結晶的水泥膠體的應力重分應力不大時為混凝土內未結晶的水泥膠體的應力重分布所致（水泥石中的膠體具有流動的性質）；應力較大時，布所致（水泥石中的膠體具有流動的性質）；應力較大時，是混凝土內微裂縫發展的結果（裂縫促進徐變發展）；應力是混凝土內微裂縫發展的結果（裂縫促進徐變發展）；應力較小時就會發生，部分可恢復。較小時就會發生，部分可恢復。 l 徐變和塑性變形的區別徐變和塑性變形的區別39/742022年6月26日星期日華中科技大學l 影響混凝土徐變的因素影響混凝土徐變的因素 （1） 加載齡期：加載齡期： 加載齡期越老，水泥石晶體所占比重越大，膠體粘加載齡期越老，水泥石晶體所占比重越大，膠體粘

32、流就越小，徐變就越小。流就越小，徐變就越小。 當應力當應力 0.5cf時，徐變大致與應力成正比，時，徐變大致與應力成正比，產生線性徐變。產生線性徐變。 （2） 加載應力大小：加載應力大小：0.8cf時，徐變急劇增加，不收斂。時，徐變急劇增加，不收斂。 (0.5 0.8)cf產生非線性徐變。產生非線性徐變。 時，徐變的增長較應力快，時，徐變的增長較應力快， 當應力當應力 當應力當應力 工程應用工程應用工程應用工程應用預應力混凝土構件的預加力過高危險預應力混凝土構件的預加力過高危險 應避免過早的應避免過早的施加預應力施加預應力40/742022年6月26日星期日華中科技大學（3） 周圍濕度：周圍濕

33、度： 混凝土周圍的濕度是影響徐變大小的主要因素之一，混凝土周圍的濕度是影響徐變大小的主要因素之一，外界相對濕度越低，混凝土的徐變就越大。外界相對濕度越低，混凝土的徐變就越大。 （4） 混凝土的組成成份和配合比：混凝土的組成成份和配合比： 水泥用量、水灰比、水泥品種，養護條件等對徐水泥用量、水灰比、水泥品種，養護條件等對徐變有影響，水泥用量多，水灰比大，徐變則大，水泥的變有影響，水泥用量多，水灰比大，徐變則大，水泥的活性越低，徐變越大。活性越低，徐變越大。 41/742022年6月26日星期日華中科技大學l 徐變的作用徐變的作用 不利方面不利方面：引起撓度增大，造成預應力損失。引起撓度增大，造成

34、預應力損失。 有利方面有利方面：減少由于支座不均勻沉降產生的應力；分：減少由于支座不均勻沉降產生的應力；分散應力集中，引起應力重分布（由于徐變而使應力集中散應力集中，引起應力重分布（由于徐變而使應力集中緩和）；降低溫度應力緩和）；降低溫度應力。 應力重分布：應力重分布：某一個給定的截面在梁的不同階段受拉區某一個給定的截面在梁的不同階段受拉區與受壓區的應力相對初始彈性分布時期的變化。與受壓區的應力相對初始彈性分布時期的變化。 42/742022年6月26日星期日華中科技大學5. 混凝土的非荷載變形混凝土的非荷載變形 收縮收縮（1）定義：）定義：在混凝土凝結和硬化的物理化學過程中在混凝土凝結和硬化

35、的物理化學過程中體積隨時間推移而減小的現象稱為收縮。體積隨時間推移而減小的現象稱為收縮。蒸汽養護蒸汽養護常溫養護常溫養護051015200.10.20.30.4收縮收縮( 103) 時間時間 (月月)43/742022年6月26日星期日華中科技大學（2）收縮的原因）收縮的原因硬化初期，硬化初期，水泥石在凝固過程中產生的體水泥石在凝固過程中產生的體積變化（化學性收縮，本身的體積收縮）積變化（化學性收縮，本身的體積收縮）后期，后期，主要是混凝土內自由水分蒸發而引起主要是混凝土內自由水分蒸發而引起的干縮（物理收縮，失水干燥）的干縮（物理收縮，失水干燥）（3）影響收縮的）影響收縮的主要主要 因素因素混

36、凝土的組成和配比混凝土的組成和配比 構件的養護條件、使用環境的溫度和濕度構件的養護條件、使用環境的溫度和濕度以及凡是影響混凝土中水分保持的因素以及凡是影響混凝土中水分保持的因素 構件的體表比：比值越小，收縮越大構件的體表比：比值越小，收縮越大44/742022年6月26日星期日華中科技大學 構件未受荷之前產生裂縫構件未受荷之前產生裂縫 預應力構件中預應力損失（預應力筋和混凝土預應力構件中預應力損失（預應力筋和混凝土一同回縮引起預應力損失一同回縮引起預應力損失 超靜定結構產生次內力超靜定結構產生次內力 （4）收縮對結構的影響）收縮對結構的影響45/742022年6月26日星期日華中科技大學一一、

37、鋼筋的品種、鋼筋的品種 普通鋼筋可選取普通鋼筋可選取R235（HPB235）、HRB335、 HRB400、KL400（RRB400）熱軋鋼筋熱軋鋼筋 注：注：括號內藍色字體的表示方法適用于括號內藍色字體的表示方法適用于混凝土結構設計規范混凝土結構設計規范，以下同，以下同 預應力鋼筋應選用鋼絞線和鋼絲，中小型構件或豎、預應力鋼筋應選用鋼絞線和鋼絲，中小型構件或豎、橫向鋼筋也可選用精軋螺紋鋼筋橫向鋼筋也可選用精軋螺紋鋼筋預應力筋預應力筋1.3 鋼 筋46/742022年6月26日星期日華中科技大學20MnSi2V 碳素鋼碳素鋼普通低合金鋼普通低合金鋼低碳鋼（含碳量少于低碳鋼（含碳量少于0.25%

38、）中碳鋼（含碳量中碳鋼（含碳量0.25%0.6%） 高碳鋼（含碳量大于高碳鋼（含碳量大于0.6%)1.1.按化學成份分按化學成份分47/742022年6月26日星期日華中科技大學注：由于冷加工鋼筋延性較差，目前較少使用，若由于冷加工鋼筋延性較差，目前較少使用，若在工程中采用時，應遵守專門規程的規定。在工程中采用時，應遵守專門規程的規定。 l熱軋鋼筋熱軋鋼筋 光圓鋼筋（光圓鋼筋（R235（HPB235） 帶肋鋼筋帶肋鋼筋(HRB335,HRB400,KL400（RRB400）)2、按鋼筋的加工方法、按鋼筋的加工方法冷拉鋼筋冷拉鋼筋 冷軋帶肋鋼筋冷軋帶肋鋼筋 冷拔鋼筋冷拔鋼筋 l熱處理鋼筋熱處理鋼

39、筋 l 冷加工鋼筋冷加工鋼筋 48/74鋼廠將熱軋的帶肋鋼筋（中碳低鋼廠將熱軋的帶肋鋼筋（中碳低含金鋼）經淬火和高溫回火調質含金鋼）經淬火和高溫回火調質處理而成。處理而成。2022年6月26日星期日華中科技大學2、熱軋鋼筋熱軋鋼筋按外型特征分類按外型特征分類光面鋼筋光面鋼筋螺紋鋼筋螺紋鋼筋月牙紋鋼筋月牙紋鋼筋人字紋鋼筋人字紋鋼筋 光圓鋼筋光圓鋼筋（R235（HPB235） 帶肋鋼筋帶肋鋼筋(HRB335,HRB400,KL400（RRB400）)49/742022年6月26日星期日華中科技大學軟鋼：有明顯屈服臺階的鋼筋軟鋼：有明顯屈服臺階的鋼筋(熱軋鋼筋、冷拉鋼筋熱軋鋼筋、冷拉鋼筋)硬鋼：無明

40、顯屈服臺階的鋼筋硬鋼：無明顯屈服臺階的鋼筋(高強碳素鋼絲、鋼絞線高強碳素鋼絲、鋼絞線)3、按力學性能不同可分為、按力學性能不同可分為50/742022年6月26日星期日華中科技大學主要物理力學指標：主要物理力學指標：對于有明顯屈服臺階的軟鋼取屈服強度對于有明顯屈服臺階的軟鋼取屈服強度 fsk 作作為強度設計依據。為強度設計依據。 對于無明顯屈服臺階的硬鋼取條件屈服強度對于無明顯屈服臺階的硬鋼取條件屈服強度 0.2作為強度設計依據。作為強度設計依據。屈服強度、抗拉極限強度、伸長率、冷彎性能屈服強度、抗拉極限強度、伸長率、冷彎性能二、鋼筋的強度和變形二、鋼筋的強度和變形 51/742022年6月2

41、6日星期日華中科技大學oa彈性階段彈性階段 a比例極限比例極限fd強化階段強化階段 d極限強度極限強度de 頸縮階段頸縮階段比例極限比例極限屈服強度屈服強度極限強度極限強度o (N/mm2) ed流幅流幅abcfcf屈服臺階屈服臺階 c屈服強度屈服強度 e伸長率伸長率四個受力階段四個受力階段四個特征值四個特征值 52/742022年6月26日星期日華中科技大學 （1）c點的屈服強度點的屈服強度是鋼筋混凝土結構設計計算中強度是鋼筋混凝土結構設計計算中強度取值的主要依據，因為鋼筋應力達到屈服極限后，荷載不增取值的主要依據，因為鋼筋應力達到屈服極限后，荷載不增加，應變繼續增大，使得鋼筋混泥土裂縫開尺

42、過寬，變形過加，應變繼續增大，使得鋼筋混泥土裂縫開尺過寬，變形過大，結構不能正常使用。大，結構不能正常使用。 （2）d點的極限強度點的極限強度材料的實際破壞強度，衡量鋼筋材料的實際破壞強度，衡量鋼筋經大變形后的抗拉能力，不能作為計算依據。經大變形后的抗拉能力，不能作為計算依據。屈強比屈強比極限抗拉強度極限抗拉強度屈服強度屈服強度53/742022年6月26日星期日華中科技大學屈強比：屈強比：表示結構的可靠性潛力，屈強比小則結構的表示結構的可靠性潛力，屈強比小則結構的可靠性高，但太小鋼材利用率太低。但為了保證鋼可靠性高，但太小鋼材利用率太低。但為了保證鋼筋的綜合強度性能，在檢驗鋼筋的質量時，仍要

43、保筋的綜合強度性能，在檢驗鋼筋的質量時，仍要保證它的極限抗拉強度并滿足檢驗標準的要求，特別證它的極限抗拉強度并滿足檢驗標準的要求，特別在抗震結構中，由于構件要進入大變形工作，考慮在抗震結構中，由于構件要進入大變形工作，考慮到鋼筋可能受拉進入強化階段。到鋼筋可能受拉進入強化階段。 54/742022年6月26日星期日華中科技大學 （1）伸長率）伸長率又稱延伸率，又稱延伸率，e點所對應的橫坐標，用點所對應的橫坐標，用（指標注為（指標注為10倍或倍或5倍鋼筋直徑即）表示，倍鋼筋直徑即）表示， %100001lll（2）冷彎性能）冷彎性能指鋼材在冷加工過程中產生塑性變形指鋼材在冷加工過程中產生塑性變形

44、時，對產生裂縫的抵抗能力。通過冷彎試驗，檢查試件表時，對產生裂縫的抵抗能力。通過冷彎試驗，檢查試件表面是否有裂紋或分層斷裂來反映塑性。面是否有裂紋或分層斷裂來反映塑性。dldl1051101555/742022年6月26日星期日華中科技大學主要針對強度高，塑性差，脆性大的鋼筋。主要針對強度高，塑性差，脆性大的鋼筋。 條件流限條件流限（或條件屈服強度）（或條件屈服強度）經加載、卸載后尚存有經加載、卸載后尚存有0.2%的殘余變形時的應力，用的殘余變形時的應力，用 0.2表示。一般取極限強度的表示。一般取極限強度的85%。 0.2% 0.2 (N/mm2) o 0.2條件屈服強度條件屈服強度56/7

45、42022年6月26日星期日華中科技大學（3）雙斜線模型）雙斜線模型（2）三折線模型）三折線模型 （完全彈塑性加硬化模型）（完全彈塑性加硬化模型）（1）雙直線模型（完全彈塑性模型）雙直線模型（完全彈塑性模型） sssysE，時時當當)fE(yysysus,syf，時時當當時時當當u , ssh , stgffhssys)(,ssEEtg01. 0其中：其中：sssysE，時時當當)fE(yys 時時當當u , ssy tgfysys)( yusyussffEtg ,式中：式中：yshssy,； 時，時，表達式同（表達式同（1 1）57/742022年6月26日星期日華中科技大學（2）影響因素影

46、響因素： 初始應力、溫度、鋼筋品種初始應力、溫度、鋼筋品種 （3） 分類分類：分普通松弛和低松弛（低松弛約為普通松弛：分普通松弛和低松弛（低松弛約為普通松弛值的值的1/3）兩類）兩類 （1）定義：定義：鋼筋受力長度保持不變的情況下，應力隨時間鋼筋受力長度保持不變的情況下，應力隨時間 增長而降低的現象。增長而降低的現象。 58/742022年6月26日星期日華中科技大學焊接接頭焊接接頭 機械連接接頭機械連接接頭 綁扎接頭綁扎接頭 套筒擠壓套筒擠壓 接頭接頭鐓粗直螺紋接頭鐓粗直螺紋接頭 1、鋼筋的接頭、鋼筋的接頭 對焊對焊 電弧搭接焊電弧搭接焊 綁扎接頭的鋼筋直徑：一般不宜大于綁扎接頭的鋼筋直徑：

47、一般不宜大于28mm 受壓構件中的受壓鋼筋可不大于受壓構件中的受壓鋼筋可不大于32mm 鋼筋的搭接長度可見電子教材相關內容鋼筋的搭接長度可見電子教材相關內容 有綁扎接頭的受力鋼筋的截面積：受拉有綁扎接頭的受力鋼筋的截面積：受拉區不超過區不超過25%；受壓區不超過；受壓區不超過50%59/742022年6月26日星期日華中科技大學 普通鋼筋的焊接接頭普通鋼筋的焊接接頭 a)a)閃光接觸閃光接觸 b)b)夾桿式電弧焊夾桿式電弧焊 c)c)搭疊式電弧焊搭疊式電弧焊 鋼筋的綁扎搭接接頭鋼筋的綁扎搭接接頭60/742022年6月26日星期日華中科技大學（1）受拉的光面鋼筋需在端頭設半圓彎鉤）受拉的光面鋼

48、筋需在端頭設半圓彎鉤 （2）帶肋鋼筋設直角形彎鉤）帶肋鋼筋設直角形彎鉤 （3）彎折處鋼筋內側彎曲直徑）彎折處鋼筋內側彎曲直徑D不得小于不得小于20d2、鋼筋的彎鉤和彎折、鋼筋的彎鉤和彎折 彎彎彎折鉤折鋼筋的彎鉤與彎折示意圖鋼筋的彎鉤與彎折示意圖 （尺寸單位：（尺寸單位：mmmm） a)a)鋼筋鋼筋135135彎鉤彎鉤 b)b)鋼筋的彎折鋼筋的彎折61/742022年6月26日星期日華中科技大學五、混凝土結構對鋼筋的要求五、混凝土結構對鋼筋的要求 1. 鋼筋的強度鋼筋的強度 屈強比小則結構的可靠性高，但太小鋼材利用率太低。屈強比小則結構的可靠性高，但太小鋼材利用率太低。 2. 鋼筋的塑性鋼筋的塑

49、性 為了使鋼筋在斷裂前有足夠的變形需要求鋼材有一定的塑為了使鋼筋在斷裂前有足夠的變形需要求鋼材有一定的塑性。鋼筋的伸長率和冷彎性能是施工單位驗收鋼筋是否合性。鋼筋的伸長率和冷彎性能是施工單位驗收鋼筋是否合格的主要指標。格的主要指標。 3. 鋼筋的可焊性鋼筋的可焊性 可焊性是評定鋼筋焊接后的接頭性能的指標。可焊性好，可焊性是評定鋼筋焊接后的接頭性能的指標。可焊性好，即要求在一定的工藝條件下鋼筋焊接后不產生裂紋及過大即要求在一定的工藝條件下鋼筋焊接后不產生裂紋及過大的變形。的變形。62/742022年6月26日星期日華中科技大學 4. 鋼筋的耐火性鋼筋的耐火性 熱軋鋼筋的耐火性能最好，冷軋鋼筋其次

50、，預應力鋼筋熱軋鋼筋的耐火性能最好，冷軋鋼筋其次，預應力鋼筋最差。結構設計時應注意混凝土保護層厚度滿足對構件最差。結構設計時應注意混凝土保護層厚度滿足對構件耐火極限的要求。耐火極限的要求。 5. 鋼筋與混凝土的粘結力鋼筋與混凝土的粘結力 為了保證鋼筋與混凝土共同工作，要求鋼筋與混凝土之為了保證鋼筋與混凝土共同工作，要求鋼筋與混凝土之間必須有足夠的粘結力。鋼筋表面的形狀是影響粘結力間必須有足夠的粘結力。鋼筋表面的形狀是影響粘結力的重要因素。的重要因素。 63/742022年6月26日星期日華中科技大學4 鋼筋與混凝土之間的粘結一、粘結的作用一、粘結的作用 抵抗鋼筋滑動，保證兩種材料共同工作抵抗鋼

51、筋滑動，保證兩種材料共同工作 二、粘結機理分析二、粘結機理分析 三、影響粘結強度的因素三、影響粘結強度的因素 四、鋼筋的錨固四、鋼筋的錨固 鋼筋的最小錨固長度鋼筋的最小錨固長度主要內容：（以自學為主）（以自學為主）64/742022年6月26日星期日華中科技大學 1.基本概念基本概念 粘結粘結: 鋼筋和混凝土界面之間的一種相互作用力。鋼筋和混凝土界面之間的一種相互作用力。 粘結應力：粘結應力：鋼筋與混凝土接觸面上所產生的沿鋼筋縱向鋼筋與混凝土接觸面上所產生的沿鋼筋縱向的剪應力。的剪應力。 粘結強度：粘結強度：粘結失效（鋼筋被拔出或混凝土被劈裂）粘結失效（鋼筋被拔出或混凝土被劈裂）時的最大平時的最大平 均粘結應力。均粘結應力。65/742022年6月26日星期日華中科技大學 2.粘結的作用粘結的作用抵抗鋼筋滑動，保證兩種材料共同工作抵抗鋼筋滑動，保證兩種材料共同工作 66/742022年6月26日星期日華中科技大學3.粘結機理粘結機理（1）粘結力的組成）粘結力的組成: 化學膠著力化學膠著力:鋼筋和混凝土表面的化學吸附作用鋼筋和混凝土表面的化學吸附作用. 摩擦力摩擦力:混凝土收縮緊握鋼筋而產生的混