建筑结构课件-(1)上课讲义.ppt

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1、目 录上一页下一页练习题讨 论 音 乐建筑建筑结构构课件件-(1)-(1)绪论0.1建筑结构的分类及应用基本建筑构件：板、梁、柱、墙、基础等建筑结构：由基本建筑构件组成的建筑物承重骨架建筑结构的要求：安全性、实用性、耐久性建筑结构的分类按材料和受力方式两方面划分：建筑结构的分类按材料和受力方式两方面划分：按材料划分为：钢筋混凝土结构、砌体结构钢筋混凝土结构、砌体结构、钢结构、木结构等。按结构受力特点分为：混合结构、框架结构框架结构、排架结构、剪力墙结构、筒体结构等。混合结构的传力路线：楼（屋）面荷载 板梁 砖石墙体（柱）基础绪论0.20.2建筑结构的发展简况建筑结构的发展简况材料方面材料方面

2、古代：砖、木结构古代：砖、木结构 近代：钢筋混凝土结构和近代：钢筋混凝土结构和钢结构钢结构计算理论计算理论 古代：近似计算古代：近似计算 近代：近代：2020世纪世纪4040年代：考虑砼塑性性能的破坏年代：考虑砼塑性性能的破坏阶段计算方法，采用了单一的安全系数；阶段计算方法，采用了单一的安全系数；5050年代：极限年代：极限状态计算，规定了极限状态，有三个系数，荷载、材料系状态计算，规定了极限状态，有三个系数，荷载、材料系数和工作条件系数（数和工作条件系数（19661966年规范）。年规范）。近来：以概率论为基础的极限状态计算法，近来：以概率论为基础的极限状态计算法，8989年年规范及新规范（

3、规范及新规范（GBI10-89GBI10-89、GB50010GB5001020022002）绪论施工工艺方面施工工艺方面 向着工业化、定型化、标准化方向发展。向着工业化、定型化、标准化方向发展。施工技术方面施工技术方面 大模板滑模施工、预应力混凝土平板楼盖等。大模板滑模施工、预应力混凝土平板楼盖等。总之：高强度、高性能的材料的应用；计算理论的更加科总之：高强度、高性能的材料的应用；计算理论的更加科学合理；重量更轻、跨度更大；安全性、耐久性更好；施学合理；重量更轻、跨度更大；安全性、耐久性更好；施工更方便快捷是今后的发展方向。工更方便快捷是今后的发展方向。绪论0.3本课程内容特点及要求内容：内

4、容：钢筋混凝土结构（基本结构和房屋结构）、砌体结构钢筋混凝土结构（基本结构和房屋结构）、砌体结构特点：特点：本课程所述材料的力学性能与材料力学所学内容有许本课程所述材料的力学性能与材料力学所学内容有许多相似之处，但也有不同之处。主要在均质和非均质、弹性和多相似之处，但也有不同之处。主要在均质和非均质、弹性和弹塑性等之分。弹塑性等之分。建筑结构的计算方法，绝大部分是建立在实验的基础建筑结构的计算方法，绝大部分是建立在实验的基础上。目前尚无完善的理论，应十分注重试验和各公式的使用条上。目前尚无完善的理论，应十分注重试验和各公式的使用条件和范围。件和范围。内力分析和变形计算的理论来自结构力学，但，考

5、虑内力分析和变形计算的理论来自结构力学，但，考虑到结构的实际，又建立了一套自身的计算方法，应注意他们的到结构的实际，又建立了一套自身的计算方法，应注意他们的联系和区别。联系和区别。本课程除了进行构件的强度和变形计算外，还要解决本课程除了进行构件的强度和变形计算外，还要解决绪论结构设计问题（包括结构方案、构件选型、材料选择和构造要求结构设计问题（包括结构方案、构件选型、材料选择和构造要求等），综合性和实践性很强。等），综合性和实践性很强。构造要求和结构计算同样重要，我们专业更应注重构造构造要求和结构计算同样重要，我们专业更应注重构造要求。要求。要求：要求：在本课程学习的同时，要熟悉和重视国家最新

6、颁布的建在本课程学习的同时，要熟悉和重视国家最新颁布的建筑结构筑结构规范规范，对现行各种，对现行各种规范规范的条款要理会、熟悉并学的条款要理会、熟悉并学会应用。会应用。本课程涉及的众多构造要求是非常重要的，要充分重视本课程涉及的众多构造要求是非常重要的，要充分重视对构造要求的学习，并加深理解其中的道理。对构造要求的学习，并加深理解其中的道理。本课程是一门实践性很强的课程，学好本课程的关键，本课程是一门实践性很强的课程，学好本课程的关键，实践性环节在其中起着十分重要的作用。在理论学习的过程中，实践性环节在其中起着十分重要的作用。在理论学习的过程中，要注重联系实际，多到施工现场及预制构件厂去实习、

7、观摩、参要注重联系实际，多到施工现场及预制构件厂去实习、观摩、参观，多动手、勤思考、重理解、会分析。结合施工图的识读，积观，多动手、勤思考、重理解、会分析。结合施工图的识读，积累实践经验。累实践经验。钢筋混凝土的一般概念及材料的主要力学性能 1.1 P1P2(a)P1P2中和轴受拉钢筋(b)钢筋混凝土的一般概念和特点概念：概念：由钢筋和混凝土结合在由钢筋和混凝土结合在一起共同工作的材料，该材料一起共同工作的材料，该材料可充分利用混凝土的抗压性能可充分利用混凝土的抗压性能和钢筋的抗拉性能。和钢筋的抗拉性能。特点：特点：与砖木结构相比强度与砖木结构相比强度高；高；钢材用量少；钢材用量少；耐久性好；

8、耐久性好；耐火性好；耐火性好；可模性好；可模性好；整体性好；整体性好；材料来源广泛材料来源广泛图1.1素混凝土和钢筋混凝土波怀情况对比软刚和硬刚钢筋的强度和变形性软刚和硬刚钢筋的强度和变形性能主要由单向拉伸测得的应力能主要由单向拉伸测得的应力 应应变曲线来表征。试验表明，钢筋的变曲线来表征。试验表明，钢筋的拉伸应力拉伸应力 应变曲线可分为两类：应变曲线可分为两类：有明显的流幅的钢筋（也称为软钢）有明显的流幅的钢筋（也称为软钢）见图见图1.21.2，没有明显流幅的钢筋（也，没有明显流幅的钢筋（也称为硬钢）见图称为硬钢）见图1.31.3。比例极限比例极限 有明显流幅的钢筋应力有明显流幅的钢筋应力

9、应变应变曲线，轴向拉伸时，在达到比例极曲线，轴向拉伸时，在达到比例极限限a a点之前，材料处于弹性阶段，软点之前，材料处于弹性阶段，软钢应力与应变的比值为常数，即为钢应力与应变的比值为常数，即为钢筋的弹性模量钢筋的弹性模量Es Es，a a为应力应变为应力应变成比例的极限状态，它所对应的应成比例的极限状态，它所对应的应力称为比例极限。力称为比例极限。(Mpa)钢筋的主要力学性能1.2.1abcde比例极限屈服强度极限强度流幅屈服极限屈服极限 当应力达到当应力达到b b点后，材料开始屈点后，材料开始屈服，服，b b点称屈服的上限点，过点后，点称屈服的上限点，过点后，应力与应变曲线出现上下波动，形

10、应力与应变曲线出现上下波动，形成一个明显的屈服台阶，屈服台阶成一个明显的屈服台阶，屈服台阶的下限的下限c c点所对应的应力称为点所对应的应力称为“屈屈服强度。服强度。钢筋的主要力学性能钢筋的主要力学性能钢筋的强度和变形钢筋的强度和变形极限强度极限强度当当钢钢筋筋屈屈服服塑塑流流到到一一定定程程度度，即即到到达达点点以以后后，应应力力 应应变变曲曲线线又又开开始始上上升升，抗抗拉拉能能力力有有所所提提高高，随随着着曲曲线线上上升升到到最最高高点点d d，相相应应的的应应力力称称为为钢钢筋筋的的极极限限强强度度，cdcd段段称称为为钢钢筋筋的的强强化化阶阶段段。过过了了d d点点以以后后，钢钢筋筋

11、在在薄薄弱弱处处的的断断面面将将显显着着缩缩小小，发发生生局局部部颈颈缩缩现现象象，变变形形迅迅速速增增加加，应应力力随随之之下下降降，直直到到过过点点时时试试件件被被拉拉断断 。图钢筋的主要力学性能(Mpa)0.85 b b 0.2%条件屈服强度（硬刚）条件屈服强度（硬刚）高碳钢与低碳钢不同，见图高碳钢与低碳钢不同，见图1.31.3，它没有明显的屈服台阶，塑，它没有明显的屈服台阶，塑性变形小，延伸率亦小，但极限强性变形小，延伸率亦小，但极限强度高。通常用残余应变为度高。通常用残余应变为0.2%0.2%的应的应力，约力，约0.85b0.85b作为假想屈服点作为假想屈服点(或或称条件屈服点称条件

12、屈服点)，用，用0.20.2表示，表示，0.85b 0.85b 作为条件屈服强度。作为条件屈服强度。b b 极限抗拉强度值。极限抗拉强度值。图钢筋的伸长率钢筋的伸长率 除强度指标外，钢筋还应具有一定的塑性变形能力。反除强度指标外，钢筋还应具有一定的塑性变形能力。反映钢筋塑性性能的基本指标是伸长率和冷弯性能。所谓伸长率映钢筋塑性性能的基本指标是伸长率和冷弯性能。所谓伸长率即钢筋拉断后的伸长值与原长的比率：即钢筋拉断后的伸长值与原长的比率：钢筋的主要力学性能1-1式中：式中：伸长率（伸长率（%）L L-试件受力前的标距长度（有试件受力前的标距长度（有5d5d、10d10d、100d100d）L L

13、1 1-试件拉断后的标距长度试件拉断后的标距长度 伸长率越大的钢筋塑性越好，即拉伸前有足够的伸伸长率越大的钢筋塑性越好，即拉伸前有足够的伸长，使构件的破坏有预兆；反之构件的破坏具有突发性而长，使构件的破坏有预兆；反之构件的破坏具有突发性而呈现脆性。呈现脆性。钢筋的主要力学性能钢筋的冷弯性能钢筋的冷弯性能 为了使钢筋在加工成型时不发生断裂，要求钢筋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。冷弯是将直径为具有一定的冷弯性能。冷弯是将直径为d d的钢筋绕某一规定的钢筋绕某一规定直径为直径为D D的钢辊进行弯曲，在达到规定的冷弯角度（的钢辊进行弯曲，在达到规定的冷弯角度（18001

14、800）时钢筋不发生裂纹、鳞落或断裂，就表示合格。见表时钢筋不发生裂纹、鳞落或断裂，就表示合格。见表1-11-1表1-1 各种钢筋伸长率及冷弯试验要求钢筋种类HPB235HRB335HRB400伸长率（%）5251614冷弯要求冷弯角度1800180018005 _表示试件长度为5d的钢筋的伸长率钢筋的主要力学性能1.2.2钢筋的成分、分类、级别、品种钢筋的成分、分类、级别、品种成分：成分：钢筋的主要成分为铁、还有少量的碳、锰、硅、钒、钢筋的主要成分为铁、还有少量的碳、锰、硅、钒、钛及一些有害元素如磷、硫等。刚材的强度随含碳量的增加而钛及一些有害元素如磷、硫等。刚材的强度随含碳量的增加而增加，

15、但其塑性性能及可焊性随之降低。锰、硅、钒、钛等少增加，但其塑性性能及可焊性随之降低。锰、硅、钒、钛等少量合金元素可是钢材的强度、塑性等综合性能提高。量合金元素可是钢材的强度、塑性等综合性能提高。分类：分类：我国建筑工程中采用的钢筋，按化学成分可分为碳素我国建筑工程中采用的钢筋，按化学成分可分为碳素钢和普通低合金钢两大类。钢和普通低合金钢两大类。含碳量小于含碳量小于0.25%0.25%的碳素钢称为低碳钢或软钢，含碳量的碳素钢称为低碳钢或软钢，含碳量为为0.6%0.6%1.4%1.4%的碳素钢称为高碳钢或硬钢。的碳素钢称为高碳钢或硬钢。在碳素钢的元素中加入少量的合金元素，就成为普通低在碳素钢的元素

16、中加入少量的合金元素，就成为普通低合金钢。如合金钢。如20MnSi20MnSi、20MnSiV20MnSiV、20MnSiNb20MnSiNb、20MnTi20MnTi等。等。钢筋的主要力学性能HPB235HRB335HRB400高强钢丝(Mpa)0级别及品种：级别及品种：我国建筑工程中采我国建筑工程中采用的钢筋，国产普通钢筋用的钢筋，国产普通钢筋有以下有以下4 4级：级：热轧光面热轧光面235235级级热轧热轧带肋带肋335335级级HRB400(20MnSiVHRB400(20MnSiV、20MnSiNb20MnSiNb、20MnTi):20MnTi):热热 轧轧 带带 肋肋 400400

17、级级RRB400(K20MnSi):RRB400(K20MnSi):余余热热处处理理钢钢筋筋400400级级（用用HRB335(20MnSi)HRB335(20MnSi)穿穿水水热处理而成），各级别热处理而成），各级别 性能见图性能见图1-41-4 2020表表示示含含碳碳量量为为0.2%0.2%，其其余余合合金金元元素素的的含含量量在在1.5%1.5%以以下下，k k为为控制的意思。控制的意思。图钢筋的主要力学性能表1-2普通钢筋强度标准值及设计值(N/mm2)钢筋种类钢筋种类符号符号d(mm)fykfyfyHPB235(Q235)820235210210HRB335(20MnSi)6503

18、35300300HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi)650400360360RRB400(K20MnSi)840400360360R注：注：1.1.当当d d大于大于40mm40mm时，应有可靠的工程经验。时，应有可靠的工程经验。2.fyk2.fyk钢筋的标准强度，具有钢筋的标准强度，具有95%95%以上的保证以上的保证率，由屈服极限确定。率，由屈服极限确定。3.fy3.fy钢筋的抗拉强度设计值，钢筋的抗拉强度设计值，fyfy钢筋的钢筋的抗压强度设计值。抗压强度设计值。钢筋的主要力学性能表1-3预应力钢筋强度标准值及设计值(N/mm2)种种类类符符号号fptkfpyf

19、 py钢绞线钢绞线1*3S1860132039017201220157011101*71860132039017201220消除应消除应力钢丝力钢丝光光面面螺旋肋螺旋肋PH177012504101670118015701110刻刻痕痕I15701110410热处理钢筋热处理钢筋40Si2MnHT1470104040048Si2Mn45Si2Cr钢筋的主要力学性能表1-4钢筋 弹性模量（105N/mm2）种种类类EsHPB2352.1热处理钢筋热处理钢筋2.0消除应力钢丝（光面钢丝、螺旋肋钢丝、刻痕钢丝）消除应力钢丝（光面钢丝、螺旋肋钢丝、刻痕钢丝）2.05钢绞线钢绞线1.92注：必要时钢铰线可

20、采用实测的弹性模量 钢筋的主要力学性能热处理钢筋热处理钢筋 上面所述为普通钢筋，而预应力钢筋采用热处理钢筋。由上面所述为普通钢筋，而预应力钢筋采用热处理钢筋。由40Si2Mn(d=6)40Si2Mn(d=6)、48Si2Mn(d=8.2)48Si2Mn(d=8.2)和和45Si2Cr(d=10)45Si2Cr(d=10)等通过加热、等通过加热、淬火和回火等调质工艺处理制成的。热处理钢筋又称调质钢筋。淬火和回火等调质工艺处理制成的。热处理钢筋又称调质钢筋。钢丝钢丝主要用于预应力混凝土结构中，有消除应力的光面钢钢丝钢丝主要用于预应力混凝土结构中，有消除应力的光面钢丝、螺旋肋钢丝和三面刻痕钢丝三种。

21、丝、螺旋肋钢丝和三面刻痕钢丝三种。冷拔低碳钢丝由低碳热轧钢筋经冷拔制成，分为两个级别：冷拔低碳钢丝由低碳热轧钢筋经冷拔制成，分为两个级别：甲级和乙级。冷拔低碳钢丝的延性较差，新甲级和乙级。冷拔低碳钢丝的延性较差，新规范规范中也未列中也未列入。若在建筑工程中采用时，应遵守专门规程的规定。入。若在建筑工程中采用时，应遵守专门规程的规定。钢丝钢丝(直径在直径在5mm5mm以内以内)可以是单根的，也可以编成钢绞线或可以是单根的，也可以编成钢绞线或钢丝束。钢丝束。钢筋的主要力学性能钢钢绞绞线线钢钢绞绞线线是是由由多多根根高高强强钢钢丝丝在在绞绞丝丝机机上上绞绞合合，再再经经低低温温回回火火制制成成。按按

22、其其股股数数可可分分为为3 3股股和和7 7股股两两种种，高高强强钢钢丝丝、钢绞线的强度可达钢绞线的强度可达1700N1700Nmm2mm2以上。以上。钢筋的主要力学性能1.2.3钢筋的冷拉和冷拔钢筋的冷拉和冷拔(1)(1)冷拉冷拉 冷冷拉拉是是将将钢钢筋筋拉拉到到超超过过钢钢筋筋屈屈服服强强度度的的某某一一应应力力值值，以以提提高高钢钢筋筋的的抗抗拉拉强强度度，达达到到节节约约钢钢材材的的目目的的。冷冷拉拉能能提提高高钢钢筋筋抗抗拉拉强强度度，但但不不能能提提高高抗抗压压强强度度。冷冷拉拉能能使使钢钢筋筋伸伸长长，能能节节省省钢钢材材，调调直直钢钢筋筋，自动除锈，检查焊接质量的作用。自动除锈

23、，检查焊接质量的作用。(2)(2)冷拔冷拔 冷冷拔拔是是将将6688的的HPB235HPB235级级钢钢筋筋，用用强强力力从从直直径径较较小小的的硬硬质质合合金金拔拔丝丝模模拔拔出出使使它它产产生生塑塑性性变变形形，拔拔成成较较细细直直径径的的钢钢丝丝，以以提提高高其其强强度度的的冷冷加加工工方方法法。冷冷拔拔后后钢钢筋筋的的强强度度得得到到了了较较大大的的提提高高，但但塑塑性性却却有有较较大大的的降降低低。经经过过冷冷拔拔加加工工的的低低碳碳钢钢丝丝，须须逐逐盘盘检检验验，分分为甲、乙两级，甲级用作预应力钢筋，乙级用作非预应力钢筋。为甲、乙两级，甲级用作预应力钢筋，乙级用作非预应力钢筋。ad

24、eo冷拉伸长率图1-5冷拉后的应力应变曲线1.2钢筋的主要力学性能kklkkdeb5b4b3200o图1-6冷拔钢筋的应力应变曲线 21.96400600(10-2)1.2钢筋的主要力学性能冷拉只能提高钢筋的抗拉强度，故不宜用作受压钢筋；而冷冷拉只能提高钢筋的抗拉强度，故不宜用作受压钢筋；而冷拔可同时提高抗拉和抗压强度。拔可同时提高抗拉和抗压强度。必须指出，上述冷加工钢筋以大幅度牺牲延性来换取强度的必须指出，上述冷加工钢筋以大幅度牺牲延性来换取强度的有限提高，终究不是提高结构性能的有效途径，近年来，强度有限提高，终究不是提高结构性能的有效途径，近年来，强度高、性能好的钢筋（钢丝、钢绞丝）在我国

25、已可充分供应，故高、性能好的钢筋（钢丝、钢绞丝）在我国已可充分供应，故冷拉钢筋和冷拔钢丝不在列入新冷拉钢筋和冷拔钢丝不在列入新混凝土规范混凝土规范，但并不是不，但并不是不允许使用这些钢筋。当应用这些钢筋时，应符合专门规程的规允许使用这些钢筋。当应用这些钢筋时，应符合专门规程的规定。定。1.2钢筋的主要力学性能1.2.41.2.4钢筋的形式钢筋的形式(b)(a)(c)(d)光面钢筋光面钢筋(a):HPB235带肋钢筋带肋钢筋(b)_(d):(b)螺纹钢筋螺纹钢筋(c)人字纹钢筋人字纹钢筋(d)月牙形钢筋月牙形钢筋我国带肋钢筋的外形目前生产的我国带肋钢筋的外形目前生产的是月牙形。是月牙形。HRB3

26、35表面有阿拉表面有阿拉伯数字伯数字“2”，HRB400表面有阿表面有阿拉伯数字拉伯数字“3”。1.2钢筋的主要力学性能1.2.51.2.5建筑结构对钢筋的要求及选择原则建筑结构对钢筋的要求及选择原则要要求求强度要求、塑性要求、可焊性要求、与混凝土的粘结力强度要求、塑性要求、可焊性要求、与混凝土的粘结力选择的原则选择的原则在实际工程应用中，基于混凝土对钢筋性能的要求，确定的选用原则为：在实际工程应用中，基于混凝土对钢筋性能的要求，确定的选用原则为：钢筋混凝土结构以钢筋混凝土结构以HRB400级热轧带肋钢筋为主导钢筋；级热轧带肋钢筋为主导钢筋；实实际际工工程程中中，普普通通钢钢筋筋宜宜采采用用H

27、RB400级级和和HRB335级级钢钢筋筋，也也可可采采用用HPB235级级及及RRB400级钢筋。级钢筋。预应力混凝土结构以高强、低松弛钢丝、钢绞线为主导钢筋；预应力混凝土结构以高强、低松弛钢丝、钢绞线为主导钢筋；预应力钢筋宜采用预应力钢丝、钢绞线，也可采用热处理钢筋。预应力钢筋宜采用预应力钢丝、钢绞线，也可采用热处理钢筋。各各种种形形式式的的冷冷加加工工钢钢筋筋应应整整顿顿市市场场、加加强强管管理理、保保证证质质量量、提提高高性性能能，通通过过市场竞争优化或淘汰。市场竞争优化或淘汰。购购买买钢钢筋筋应应要要求求厂厂家家提提供供三三项项力力学学性性能能（抗抗拉拉强强度度、屈屈服服强强度度、伸

28、伸长长率率）、两两项项化学性能（化学性能（磷、硫含量磷、硫含量）1.3混凝土的主要力学性能1.3.11.3 1.3 混凝土的主要力学性能混凝土的主要力学性能1.3.1混凝土的强度混凝土的强度（1）、混凝土的立方体抗压强（）、混凝土的立方体抗压强（fcu）度及强度等级）度及强度等级混凝土结构中，混凝土结构中，主要是利用它的主要是利用它的抗压强度抗压强度。因此抗压强度是混凝土。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。力学性能中最主要和最基本的指标。混凝土的强度等级是用抗压强度来划分的混凝土的强度等级是用抗压强度来划分的混凝土强度等级混凝土强度等级：边长：边长150mm立方体标准试件，在

29、标准条件下立方体标准试件，在标准条件下（203，90%湿度）养护湿度）养护28天，用标准试验方法（加载速度天，用标准试验方法（加载速度0.150.3N/mm2/sec，两端不涂润滑剂）测得的，两端不涂润滑剂）测得的具有具有95%保证率保证率的立方的立方体抗压强度，用符号体抗压强度，用符号C表示，表示，C30表示表示fcu,k=30N/mm2，fcu,k混凝土强混凝土强度标准值，注意：度标准值，注意：fcu与与fcu,k的区别在于是否具有的区别在于是否具有95%的保证率的保证率根据根据规范规范强度范围，强度范围，从从C15C80共划分为共划分为14个强度等级个强度等级，级差为，级差为5N/mm2

30、。与原。与原规范规范GBJ10-89相比，混凝土强度等级范围由相比，混凝土强度等级范围由C60提高到提高到C80，C50以上为以上为高强混凝土高强混凝土。1.3混凝土的主要力学性能如果采用的是如果采用的是100mm、200mm的非标准试件，应乘以的非标准试件，应乘以0.95、1.05的系数将其折算成标准试件。的系数将其折算成标准试件。规规范范GB500102.24.1.2规规定定：在在钢钢筋筋混混凝凝土土结结构构中中，混混凝凝土土的的强强度度等等级级不不宜宜低低于于C15；当当采采用用HRB335级级钢钢筋筋时时，混混凝凝土土强强度度等等级级不不应应低低于于C20；当当采采用用HRB400和和

31、RRB400级级钢钢筋筋以以及及的的对对承承受受重重复复荷荷载载的的构构件件，混混凝凝土土强强度度等等级级不不得得低低于于C20。预预应应力力混混凝凝土土结结构构的的混混凝凝土土强强度度等等级级不不应应低低于于C30；当当采采用用预预应应力力钢钢丝丝、钢钢绞绞线线、热热处处理理钢钢筋筋作作预预应应力力钢钢筋筋时时，混混凝土强度等级不宜低于凝土强度等级不宜低于C40。1.3混凝土的主要力学性能（2）混凝土轴心抗压强度）混凝土轴心抗压强度实际工程中，一般的受压构件不是立方体而是棱柱体，即实际工程中，一般的受压构件不是立方体而是棱柱体，即构件的高度要比截面的尺寸大。一般用构件的高度要比截面的尺寸大。

32、一般用h/b=34的棱柱体抗压的棱柱体抗压强度来代表混凝土单向均匀受压时的抗压强度。轴心抗压强度强度来代表混凝土单向均匀受压时的抗压强度。轴心抗压强度采用棱柱体试件测定，用符号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表示，它比较接近实际构件中混凝土的受压情况，我国通常取混凝土的受压情况，我国通常取150mm150mm450mm的棱的棱柱体试件，也常用柱体试件，也常用100100300试件。试件。对于同一混凝土，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小于立方体抗压强度。棱柱。棱柱体抗压强度和立方体抗压强度的换算关系为：体抗压强度和立方体抗压强度的换算关系为

33、：混凝土的轴心抗压设计强度：混凝土的轴心抗压设计强度：fc=fck/c1.3混凝土的主要力学性能式中：式中：fck混凝土轴心抗压强度标准值混凝土轴心抗压强度标准值fc混凝土轴心抗压强度设计值混凝土轴心抗压强度设计值0.88实验试件与实际结构的差异修正系数实验试件与实际结构的差异修正系数c1棱柱体抗压强度与立方体抗压强度的比值，棱柱体抗压强度与立方体抗压强度的比值，对对C50以下取以下取0.76，对，对C80取取0.82，其间按，其间按线性差值计算。线性差值计算。c2C40以上混凝土脆性折减系数，以上混凝土脆性折减系数，C40取取1.0，C80取取0.87，其间按线性差值计算。，其间按线性差值计

34、算。c混凝土材料分项系数，取混凝土材料分项系数，取1.41.3混凝土的主要力学性能 （3 3）混凝土轴心抗拉强度）混凝土轴心抗拉强度混凝土轴心抗拉强度混凝土轴心抗拉强度ft是采用是采用100mm100mm500mm的棱柱体，两端设有的棱柱体，两端设有螺纹钢筋螺纹钢筋(图图1-7)，在实验机上受拉来测定的。，在实验机上受拉来测定的。当试件拉裂时测得的平均拉应力即为混凝土当试件拉裂时测得的平均拉应力即为混凝土的轴心抗拉强度。实验表明，混凝土的抗拉的轴心抗拉强度。实验表明，混凝土的抗拉强度比抗压强度低得多，混凝土轴心抗拉强强度比抗压强度低得多，混凝土轴心抗拉强度只是混凝土立方体抗压强度的度只是混凝土

35、立方体抗压强度的1/171/8倍倍,而且随混凝土强度等级的提高而减小。通过而且随混凝土强度等级的提高而减小。通过实验，新规范按下式计算：实验，新规范按下式计算：图：1.71.3混凝土的主要力学性能式中：式中：ftk混凝土轴心抗拉强度标准值混凝土轴心抗拉强度标准值ft混凝土轴心抗拉强度设计值混凝土轴心抗拉强度设计值c2C40以上混凝土脆性折减系数，以上混凝土脆性折减系数，C40取取1.0，C80取取0.87，其间按线性差值计算。，其间按线性差值计算。混凝土立方体强度变异系数混凝土立方体强度变异系数c混凝土材料分项系数，取混凝土材料分项系数，取1.4轴心受拉试验由于两端所埋设的钢筋不易对中，实测轴

36、心受拉试验由于两端所埋设的钢筋不易对中，实测数据偏差较大，目前国内普遍采用立方体试件做劈拉试验数据偏差较大，目前国内普遍采用立方体试件做劈拉试验来代替。来代替。1.3混凝土的主要力学性能劈拉试验PaP拉压压图：1-81.3混凝土的主要力学性能（4 4）混凝土强度指标）混凝土强度指标混混凝凝土土强强度度也也有有标标准准值值和和设设计计值值之之分分，混混凝凝土土强强度度的的标标准准值值具具有有95%的的保保证证率率，若若将将其其除除以以材材料料分分项项系系数数c（c=1.4），即即得得混混凝土强度设计值，混凝土强度标准值按下表采用。凝土强度设计值，混凝土强度标准值按下表采用。表表1-51.3混凝土

37、的主要力学性能混凝土立方体强度实测值、立方体强度标准值、轴心抗压标准值、轴混凝土立方体强度实测值、立方体强度标准值、轴心抗压标准值、轴心抗拉标准值之间的关系心抗拉标准值之间的关系立方体强度实测值立方体强度实测值：每个立方体试件实际测得的强度值每个立方体试件实际测得的强度值f 0cu立方体强度标准值：立方体强度标准值：规范规范规定材料强度的标准值规定材料强度的标准值应具有不小于应具有不小于95%的保证率的保证率立方体强度标准值立方体强度标准值fcu,k即为混凝土强度等级即为混凝土强度等级规范规范在确定混凝土在确定混凝土轴心抗压强度和轴心抗拉强度标准值轴心抗压强度和轴心抗拉强度标准值时，假定它们的

38、变时，假定它们的变异系数与立方体强度的变异系数相同，利用与立方体强度平均值的换算关系，便可异系数与立方体强度的变异系数相同，利用与立方体强度平均值的换算关系，便可按上式计算得到。按上式计算得到。同时，同时，规范规范考虑到试件与实际结构的差异以及高强混凝土的脆性特征，对轴心考虑到试件与实际结构的差异以及高强混凝土的脆性特征，对轴心抗压强度和轴心抗拉强度，还采用了以下两个抗压强度和轴心抗拉强度，还采用了以下两个折减系数折减系数：结构中混凝土强度与混结构中混凝土强度与混凝土试件强度的比值，取凝土试件强度的比值，取0.88；脆性折减系数，对脆性折减系数，对C40取取1.0，对，对C80取取0.87，中

39、间，中间按线性规律变化。按线性规律变化。1.3混凝土的主要力学性能1.3.21.3.21.3.2混凝土的变形混凝土的变形 混凝土的变形可分为两类：混凝土的变形可分为两类：一类是受力引起的变形；另一类一类是受力引起的变形；另一类是收缩和温度变化引起的变形。是收缩和温度变化引起的变形。（1）混凝土的受力变形）混凝土的受力变形 混凝土单向受压时的应力混凝土单向受压时的应力应变曲线应变曲线 混凝土单轴受力时的应力混凝土单轴受力时的应力-应变关系反映了混凝土受力全过应变关系反映了混凝土受力全过程的重要力学特征程的重要力学特征 是分析混凝土构件应力、建立承载力和变形计算理论的必是分析混凝土构件应力、建立承

40、载力和变形计算理论的必要依据，也是利用计算机进行非线性分析的基础。试验表明混要依据，也是利用计算机进行非线性分析的基础。试验表明混凝土完整的应力应变曲线包括两部分：凝土完整的应力应变曲线包括两部分：上升阶段和下降阶段上升阶段和下降阶段。混凝土单轴受压应力混凝土单轴受压应力-应变关系曲线，常采用棱柱体试件来应变关系曲线，常采用棱柱体试件来测定。测定。在普通试验机上采用在普通试验机上采用等应力速度等应力速度加载，达到轴心抗压加载，达到轴心抗压强度强度fc时，试验机中集聚的弹性应变能大于试件所能吸收的应时，试验机中集聚的弹性应变能大于试件所能吸收的应变能，会导致试件产生突然脆性破坏，只能测得应力变能

41、，会导致试件产生突然脆性破坏，只能测得应力-应变曲应变曲线的线的上升段上升段。采用采用等应变速度等应变速度加载，或在试件旁附设高弹性元件与试件一加载，或在试件旁附设高弹性元件与试件一同受压，以吸收试验机内集聚的应变能，可以测得应力同受压，以吸收试验机内集聚的应变能，可以测得应力-应变应变曲线的曲线的下降段下降段。1.3混凝土的主要力学性能图：1-91.3混凝土的主要力学性能强度等级越高，线弹性段越长，强度等级越高，线弹性段越长，峰值应变也有所增大。但高强混凝峰值应变也有所增大。但高强混凝土中，砂浆与骨料的粘结很强，密土中，砂浆与骨料的粘结很强，密实性好，微裂缝很少，最后的破坏实性好，微裂缝很少

42、，最后的破坏往往是骨料破坏，破坏时脆性越显往往是骨料破坏，破坏时脆性越显著，下降段越陡。峰值应力著，下降段越陡。峰值应力fc所对应所对应的应变的应变0约为约为0.002左右，应力小于左右，应力小于0.3fc时混凝土处于弹性阶段，混凝时混凝土处于弹性阶段，混凝土内部几乎没有裂缝，土内部几乎没有裂缝，0.30.8fc之之间，混凝土内部裂缝发展，但能保间，混凝土内部裂缝发展，但能保持稳定，大于持稳定，大于0.8fc混凝土内部裂缝混凝土内部裂缝发展很快，塑性变形显著增大，体发展很快，塑性变形显著增大，体积应变逐渐由压缩转为扩张。积应变逐渐由压缩转为扩张。0图1-10不同强度混凝土的应力-应变关系曲线f

43、c0.3fc1.3混凝土的主要力学性能不涂润滑剂涂润滑剂图：1-11混凝土破坏机理fc0.8fc时，混凝土内部微裂缝的发展已处于不稳定的状态，徐时，混凝土内部微裂缝的发展已处于不稳定的状态，徐变的发展将不收敛，最终导致混凝土的破坏。因此将变的发展将不收敛，最终导致混凝土的破坏。因此将0.8fc作为混作为混凝土的凝土的长期抗压强度长期抗压强度。高强混凝土高强混凝土的密实性好，在相同的的密实性好，在相同的 /fc比值下，徐变比普通混比值下，徐变比普通混凝土小得多。但由于高强混凝土承受较高的应力值，初始变形较凝土小得多。但由于高强混凝土承受较高的应力值，初始变形较大，故两者总变形接近。此外，高强混凝

44、土线性徐变的范围可达大，故两者总变形接近。此外，高强混凝土线性徐变的范围可达0.65fc，长期强度约为，长期强度约为0.85fc，也比普通混凝土大一些。，也比普通混凝土大一些。1.3混凝土的主要力学性能（2）混凝土的收缩变形）混凝土的收缩变形混凝土在水中硬化时体积会膨胀，但其值较小，对混凝土影混凝土在水中硬化时体积会膨胀，但其值较小，对混凝土影响不大。响不大。混凝土在空气中硬化时体积会缩小，这种现象称为混凝土的混凝土在空气中硬化时体积会缩小，这种现象称为混凝土的收缩。收缩。收缩是混凝土在不受外力情况下体积变化产生的变形。收缩是混凝土在不受外力情况下体积变化产生的变形。当这种自发的变形受到外部（

45、支座）或内部（钢筋）的约束当这种自发的变形受到外部（支座）或内部（钢筋）的约束时，时，将使混凝土中产生拉应力，甚至引起混凝土的开裂。混凝将使混凝土中产生拉应力，甚至引起混凝土的开裂。混凝土收缩会使预应力混凝土构件产生预应力损失。土收缩会使预应力混凝土构件产生预应力损失。某些某些对跨度比较敏感的超静定结构对跨度比较敏感的超静定结构（如拱结构），收缩也会（如拱结构），收缩也会引起不利的内力。引起不利的内力。1.3混凝土的主要力学性能楼板干燥收缩裂缝与边框架的变形图：1-161.3混凝土的主要力学性能混凝土的收缩是随时间而增长的变形，混凝土的收缩是随时间而增长的变形，早期收缩变形发展较早期收缩变形发

46、展较快，两周可完成全部收缩的快，两周可完成全部收缩的25%，一个月可完成，一个月可完成50%，以后，以后变形发展逐渐减慢，整个收缩过程可延续两年以上。变形发展逐渐减慢，整个收缩过程可延续两年以上。一般情况下，最终收缩应变值约为一般情况下，最终收缩应变值约为(25)10-4混凝土开裂应变为混凝土开裂应变为(0.52.7)10-4图：1-171.3混凝土的主要力学性能 影响因素影响因素混混凝凝土土的的收收缩缩受受结结构构周周围围的的温温度度、湿湿度度、构构件件断断面面形形状状及及尺尺寸寸、配配合合比比、骨骨料料性性质质、水水泥泥性性质质、混混凝凝土土浇浇筑筑质质量量及及养养护条件等许多因素有关。护

47、条件等许多因素有关。水泥用量多、水灰比越大，收缩越大。水泥用量多、水灰比越大，收缩越大。骨料弹性模量高、级配好，收缩就小。骨料弹性模量高、级配好，收缩就小。干燥失水及高温环境，收缩大。干燥失水及高温环境，收缩大。小尺寸构件收缩大，大尺寸构件收缩小。小尺寸构件收缩大，大尺寸构件收缩小。高强混凝土收缩大。高强混凝土收缩大。影响收缩的因素多且复杂，要精确计算尚有一定的困难。影响收缩的因素多且复杂，要精确计算尚有一定的困难。在在实实际际工工程程中中，要要采采取取一一定定措措施施减减小小收收缩缩应应力力的的不不利利影影响响施工缝。施工缝。1.4钢筋与混凝土之间的粘接1.4.11.41.4钢筋与混凝土之间

48、的粘结钢筋与混凝土之间的粘结1.4.1钢筋与混凝土的粘结作用钢筋与混凝土的粘结作用钢筋与混凝土的粘结力，是保证钢筋和混凝土共同工作的必钢筋与混凝土的粘结力，是保证钢筋和混凝土共同工作的必要条件，其在混凝土中的粘结锚固力有以下四个方面：要条件，其在混凝土中的粘结锚固力有以下四个方面：钢筋和混凝土接触面上的粘结钢筋和混凝土接触面上的粘结化学吸附力化学吸附力，亦称，亦称胶结力胶结力。这来源于浇注时水泥浆体向钢筋表面氧化层的渗透和养护过程中这来源于浇注时水泥浆体向钢筋表面氧化层的渗透和养护过程中水泥晶体的生长和硬化，从而使水泥胶体与钢筋表面产生吸附胶水泥晶体的生长和硬化，从而使水泥胶体与钢筋表面产生吸

49、附胶着作用。这种化学吸附力只能在钢筋和混凝土的界面处于原生状着作用。这种化学吸附力只能在钢筋和混凝土的界面处于原生状态时才存在，态时才存在，旦发生滑移，它就失去作用旦发生滑移，它就失去作用，其值很小，不起，其值很小，不起明显作用。明显作用。钢筋与混凝土之间的钢筋与混凝土之间的摩阻力摩阻力。由于混凝土凝固时收缩使钢筋。由于混凝土凝固时收缩使钢筋与混凝土接触面上产生正应力，因此，当钢筋和混凝土产生相对与混凝土接触面上产生正应力，因此，当钢筋和混凝土产生相对滑移时滑移时(或有相对滑移的趋势时或有相对滑移的趋势时)，在钢筋和混凝土的界面上将产，在钢筋和混凝土的界面上将产生摩阻力。生摩阻力。光面钢筋与混

50、凝土的粘结力主要靠摩阻力光面钢筋与混凝土的粘结力主要靠摩阻力。1.4钢筋与混凝土之间的粘接钢筋与混凝土的钢筋与混凝土的咬合力咬合力。对于光面钢筋，咬合力是指表面粗糙。对于光面钢筋，咬合力是指表面粗糙不平而产生的咬合作用；对于带肋钢筋，咬合力是指带肋钢筋肋不平而产生的咬合作用；对于带肋钢筋，咬合力是指带肋钢筋肋间嵌入混凝土而形成的机械咬合作用，这是带肋钢筋与混凝土粘间嵌入混凝土而形成的机械咬合作用，这是带肋钢筋与混凝土粘结力的主要来源。结力的主要来源。机械锚固力机械锚固力弯钩、弯折及附加锚固措施所提供的粘结锚固作用。弯钩、弯折及附加锚固措施所提供的粘结锚固作用。raad劈裂裂缝ftft(a)挤压