项目二 钢筋混凝土结构材料的力学性能(课件)—《建筑结构》同步教学(机工版）

CONTENTS 目 录 混凝土 钢筋 钢筋与混凝土的黏结 2.1 2.2 2.3 项目2 钢筋混凝土结构材料的力学性能 1 学习目标 项目2 钢筋混凝土结构材料的力学性能 掌握混凝土的力学性能及各种强度指标。 了解混凝土的变形性能及混凝土材料耐久性的相关规定。 了解钢筋的类型与形式。 理解钢筋与混凝土共同工作的原理及保证黏结强度的构造措施。 2 PART 2.1 混凝土 3 2.1 混凝土 混凝土是由水泥、沙、石子与水按一定的配合比拌和在一起，经凝结硬化形成的人造石材。在钢筋混凝土结构中，混凝土的强度及其各项力学性能都会影响到与钢筋的共同作用。 4 2.1.1 混凝土的强度 1. 混凝土立方体抗压强度 混凝土立方体抗压强度是将按照标准方法制作、养护的边长为150 mm的立方体混凝土试件，在28 d或设计规定龄期以标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度值,用fcu，k表示，单位为N/mm2（MPa）。根据混凝土立方体抗压强度标准值，将混凝土划分为14个强度等级，分别以C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80表示。一般将C60以上的混凝土称为高强度混凝土。 5 2.1.1 混凝土的强度 试验表明，混凝土立方体抗压强度与试件的尺寸大小有关。立方体试件的尺寸越小，测得的抗压强度值越高。实际工程中如采用边长为100 mm或200 mm的非标准试件，则应将其立方体抗压强度实测值分别乘以换算系数0.95和1.05，换算成标准试件的立方体抗压强度标准值。 6 2.1.1 混凝土的强度 2. 混凝土轴心抗压强度 为了更好地反映混凝土在实际构件中的受力情况，可采用混凝土的棱柱体试件测定其轴心抗压能力，所对应的抗压强度称为混凝土的轴心抗压强度，也称棱柱体抗压强度，用符号 fc表示。 混凝土轴心抗压强度试验采用150 mm×150 mm×300 mm的棱柱体作为标准试件。测试的方法与立方体抗压强度的测试方法相同。根据试验结果分析，混凝土的轴心抗压强度标准值与其立方体抗压强度标准值的关系为 fck=0.88αc1αc2 fcu,k (2-1) 7 2.1.1 混凝土的强度 式中，αc1为棱柱体抗压强度与立方体抗压强度之比，对于C50及以下强度等级的混凝土取αc1=0.76，对于C80混凝土，取αc1=0.82，中间按线性规律变化；αc2为C40以上混凝土脆性的折减系数，对于C40及以下强度等级的混凝土取αc2=1.00，对于C80混凝土取αc2=0.87，中间按线性规律变化；0.88为考虑实际结构中混凝土强度与试件混凝土强度之间的差异等因素而确定的修正系数。 8 2.1.1 混凝土的强度 3. 混凝土轴心抗压强度 混凝土试件在轴向拉伸下的极限强度称为轴心抗拉强度，它是确定混凝土抗裂度的重要指标。混凝土轴心抗拉强度标准值用符号ftk表示。 不同强度等级混凝土的强度设计值由强度标准值除以混凝土材料分项系数γc确定，γc取1.4。轴心抗压强度设计值fc=fck/1.4，其中还考虑了附加偏心矩的影响；轴心抗拉强度的设计值ft=ftk/1.4。混凝土强度设计值、标准值、弹性模量和疲劳变形模量，见表2-1。 9 2.1.1 混凝土的强度 10 2.1.1 混凝土的强度 11 2.1.2 混凝土的变形 混凝土的变形可分为两类：一类为荷载作用引起的受力变形，包括一次短期荷载、长期荷载和重复荷载作用下的变形；另一类为非外力因素引起的体积变形，主要为混凝土的收缩和温度变化产生的变形等。 12 2.1.2 混凝土的变形 1. 混凝土在一次短期加载时的变形 （1）混凝土在一次短期加载作用下的应力-应变曲线是其最基本的力学性能，曲线的特征是研究钢筋混凝土构件的强度、变形、延性（承受变形的能力）和进行受力全过程分析的依据。 图2-1为混凝土棱柱体试件在受压时的应力-应变曲线，曲线由上升段Oc和下降段ce两部分组成。 图2-1 混凝土棱柱体试件在受压时的应力-应变曲线 13 2.1.2 混凝土的变形 ①上升段Oc。上升段Oc大致可分为以下三段： a.曲线Oa段（σc≤0.3fc）。此时混凝土受到的压应力较小，基本处于弹性阶段，应力-应变关系呈直线，卸载后应变可恢复到零。 b.曲线ab段（0.3fc＜σc≤0.8fc）。随着混凝土受