1、第一節第一節建筑結構材料建筑結構材料鋼筋的品種、規格、力學性能及強度設計指標；鋼筋的品種、規格、力學性能及強度設計指標；混凝土的強度、變形指標；混凝土的強度、變形指標；鋼筋與混凝土之間的粘結、鋼筋的錨固與連接。鋼筋與混凝土之間的粘結、鋼筋的錨固與連接。本章主要內容本章主要內容第一節第一節建筑結構材料建筑結構材料2.1.1 2.1.1 建筑鋼材的品種和規格建筑鋼材的品種和規格 1.1.混凝土結構對鋼筋的要求混凝土結構對鋼筋的要求 應具有較高的強度和良好的塑性；應具有較高的強度和良好的塑性； 便于加工和焊接；便于加工和焊接； 并應與混凝土之間具有足夠的粘結力。并應與混凝土之間具有足夠的粘結力。第一

2、節第一節建筑結構材料建筑結構材料熱軋鋼筋熱軋鋼筋冷拉鋼筋冷拉鋼筋 冷軋鋼筋冷軋鋼筋熱處理鋼筋熱處理鋼筋鋼筋按生產工藝鋼筋按生產工藝分類分類（2 2）鋼筋的種類）鋼筋的種類第一節第一節建筑結構材料建筑結構材料第一節第一節建筑結構材料建筑結構材料鋼筋按外形分類鋼筋按外形分類光面鋼筋光面鋼筋變形鋼筋變形鋼筋第一節第一節建筑結構材料建筑結構材料 1 1）普通鋼筋）普通鋼筋 普通鋼筋普通鋼筋指用于鋼筋混凝土結構中的鋼筋和預應力混凝土結構指用于鋼筋混凝土結構中的鋼筋和預應力混凝土結構中的非預應力鋼筋。中的非預應力鋼筋。 用于鋼筋混凝土結構的用于鋼筋混凝土結構的熱軋鋼筋熱軋鋼筋分為分為HPB235HPB23

3、5、 HRB335HRB335、HRB400HRB400和和RRB400RRB400四個四個 級別。級別。 混凝土規范混凝土規范規定，普通鋼筋規定，普通鋼筋宜采用宜采用HRB400HRB400級和級和HRB335HRB335級鋼筋。級鋼筋。第一節第一節建筑結構材料建筑結構材料 2 2）預應力鋼筋）預應力鋼筋 預應力鋼筋應預應力鋼筋應優先采用鋼絞線和鋼絲優先采用鋼絞線和鋼絲，也可采用熱，也可采用熱處理鋼筋。處理鋼筋。 鋼絞線：由多根高強鋼絲絞織在一起而形成的，有鋼絞線：由多根高強鋼絲絞織在一起而形成的，有3 3股和股和7 7股兩種，股兩種， 極限抗拉強度設計值可達極限抗拉強度設計值可達1860N

4、/mm21860N/mm2。 預應力鋼絲：主要是冷拉鋼絲和消除應力鋼絲，其外形預應力鋼絲：主要是冷拉鋼絲和消除應力鋼絲，其外形有光面、螺旋肋、三面刻痕三種。極限抗拉強度設計值可達有光面、螺旋肋、三面刻痕三種。極限抗拉強度設計值可達1770N/mm2 1770N/mm2 。 熱處理鋼筋：熱軋的螺紋鋼筋熱處理鋼筋：熱軋的螺紋鋼筋經過加熱、淬火和回火等處理。極限抗拉強度設計值可達極限抗拉強度設計值可達1470 N/mm21470 N/mm2第一節第一節建筑結構材料建筑結構材料s se eaabcdefua 為比例極限為比例極限oa為彈性階段為彈性階段de為強化階段為強化階段b為屈服上限為屈服上限c為

5、屈服下限為屈服下限，即屈服強度，即屈服強度 fycd為屈服臺階為屈服臺階e為為極限抗拉強度極限抗拉強度 fu fyfef為頸縮階段為頸縮階段o低碳鋼和低合金鋼低碳鋼和低合金鋼一次拉伸時的應力一次拉伸時的應力-應變曲線見圖。應變曲線見圖。1）有明顯屈服點的鋼材）有明顯屈服點的鋼材第一節第一節建筑結構材料建筑結構材料 把把 y y取為計算構件的強度標準，以取為計算構件的強度標準，以 u u作為材料的強度儲備。作為材料的強度儲備。 2 2）無明顯屈服點的鋼材無明顯屈服點的鋼材 沒有明顯的屈服點和屈服臺階鋼材的應力沒有明顯的屈服點和屈服臺階鋼材的應力- -應變曲線見圖應變曲線見圖2.1.62.1.6。

6、 對于沒有明顯屈對于沒有明顯屈服點的鋼材，以殘余變服點的鋼材，以殘余變形為形為0.2%時的應力作時的應力作為名義屈服點，其值約為名義屈服點，其值約等于極限強度等于極限強度85%作作為條件屈服點。為條件屈服點。第一節第一節建筑結構材料建筑結構材料 （2 2）塑性性能塑性性能1 1）伸長率）伸長率: : 斷裂前試件的永久變形與原標定長度的百分比稱為斷裂前試件的永久變形與原標定長度的百分比稱為伸長率，它是衡量鋼材塑性的重要指標。伸長率，它是衡量鋼材塑性的重要指標。 伸長率越大，塑性越好。第一節第一節建筑結構材料建筑結構材料 2 2）冷彎性能）冷彎性能 冷彎性能合格是鑒定鋼材在彎曲狀態下的塑性應變能冷

7、彎性能合格是鑒定鋼材在彎曲狀態下的塑性應變能力和鋼材質量的綜合指標。力和鋼材質量的綜合指標。 冷彎試驗不僅能直接檢驗鋼材的彎曲變形能力或塑性冷彎試驗不僅能直接檢驗鋼材的彎曲變形能力或塑性性能，還能暴露鋼材內部的冶金缺陷，如硫、磷偏析和硫性能，還能暴露鋼材內部的冶金缺陷，如硫、磷偏析和硫化物與氧化物的摻雜情況，這些都將降低鋼材的冷彎性能。化物與氧化物的摻雜情況，這些都將降低鋼材的冷彎性能。 屈服點、抗拉強度、伸長率和冷彎性能，屈服點、抗拉強度、伸長率和冷彎性能，是鋼材的四個重要力學性能指標。是鋼材的四個重要力學性能指標。第一節第一節建筑結構材料建筑結構材料2.2.1 2.2.1 混凝土的強度混凝

8、土的強度1.1.混凝土的立方抗壓強度混凝土的立方抗壓強度f fcucu 及強度等級。及強度等級。（1 1）混凝土的立方抗壓強度）混凝土的立方抗壓強度確定方法：確定方法：用邊長為用邊長為150mm150mm的標準立方體試件，在標準養的標準立方體試件，在標準養護條件下（溫度護條件下（溫度20203 3，相對濕度不小于，相對濕度不小于90%90%）養護）養護2828天后，按天后，按照標準試驗方法（試件的承壓面不涂潤滑劑，加荷速度約每秒照標準試驗方法（試件的承壓面不涂潤滑劑，加荷速度約每秒0.150.150.3N/mm0.3N/mm2 2）測得的具有）測得的具有95%95%保證率的抗壓強度，作為混凝保

9、證率的抗壓強度，作為混凝土的立方抗壓強度標準值，用符號土的立方抗壓強度標準值，用符號f fcucu, ,k k表示表示。第一節第一節建筑結構材料建筑結構材料（2 2）混凝土的強度等級）混凝土的強度等級 根據立方體抗壓強度標準值根據立方體抗壓強度標準值f fcu,kcu,k的大小，混凝土強度等的大小，混凝土強度等級分級分C15C15、C20C20、C25C25、C30C30、C35C35、C40C40、C45C45、C50C50、C55C55、C60C60、C65C65、C70C70、C75C75、C80C80共共1414級。級。其中，其中，C50 C50 C80C80屬高強混凝土。屬高強混凝土

10、。例如：例如：C30C30表示立方體抗壓強度標準值為表示立方體抗壓強度標準值為3030N/mmN/mm2 2第一節第一節建筑結構材料建筑結構材料（3 3）結構混凝土強度等級的要求）結構混凝土強度等級的要求 鋼筋混凝土結構的混凝土強度等級鋼筋混凝土結構的混凝土強度等級不應不應低于低于1515；當采用當采用HRB335HRB335級鋼筋時，混凝土強度等級級鋼筋時，混凝土強度等級不宜不宜低于低于2020；當采用；當采用HRB400HRB400和和RRB400RRB400級鋼筋以及承受重復級鋼筋以及承受重復荷載的構件，混凝土強度等級不得低于荷載的構件，混凝土強度等級不得低于2020。預應力混。預應力混

11、凝土結構的混凝土強度等級不應低于凝土結構的混凝土強度等級不應低于3030；當采用鋼絲、；當采用鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋作為預應力鋼筋時，混凝土強度等鋼絞線、熱處理鋼筋作為預應力鋼筋時，混凝土強度等級不宜低于級不宜低于4040。第一節第一節建筑結構材料建筑結構材料 混凝土的立方體強度還與成型后的齡期有關?；炷恋牧⒎襟w抗壓強度隨著成型后混凝土齡期的逐漸增長，增長速度開始較快，后來逐漸緩慢，強度增長過程往往要延續幾年，在潮濕的環境中往往延續更長。第一節第一節建筑結構材料建筑結構材料 2.混凝土的軸心抗壓強度混凝土的軸心抗壓強度fc砼軸心抗壓試驗砼軸心抗壓試驗 我國采用我國采/p>

12、0300mm300mm棱柱體棱柱體試件測得的強度作為試件測得的強度作為混凝土的軸心抗壓強度?；炷恋妮S心抗壓強度。 混凝土的軸心抗壓強度標準值按下式計算：混凝土的軸心抗壓強度標準值按下式計算：第一節第一節建筑結構材料建筑結構材料kcu,21kc,88. 0ff（2.2.1）式式中中 棱柱強度與立方強度之比，對棱柱強度與立方強度之比，對C50及以下取及以下取 =0.76，對，對C80取取 =0.82，中間按線形規律變化，中間按線形規律變化；111 考慮考慮C40以上混凝土脆性的折減系數，對以上混凝土脆性的折減系數，對C40取取 =1.0，對，對C80取取 =0.87，中間按線形規律變化。，中間按

13、線形規律變化。0.88考慮實際構件與試件混凝土強度之間的差異而取用考慮實際構件與試件混凝土強度之間的差異而取用的折減系數的折減系數222第一節第一節建筑結構材料建筑結構材料3. 軸心抗拉強度軸心抗拉強度ft 混凝土的抗拉強度可采用尺寸為混凝土的抗拉強度可采用尺寸為100100500mm的柱體試件進行直接軸心受拉試驗，的柱體試件進行直接軸心受拉試驗，但其準確性較差。故國內為多采用圓柱體或立方體的劈裂但其準確性較差。故國內為多采用圓柱體或立方體的劈裂試驗來間接測定。試驗來間接測定。 混凝土軸心抗拉強度標準值按下式計算：混凝土軸心抗拉強度標準值按下式計算： 軸心抗拉強度只有立方體抗壓強度的軸心抗拉強

14、度只有立方體抗壓強度的1/171/8，混凝土強度，混凝土強度等級越高，這個比值越小等級越高，這個比值越小 。 245. 00.55kcu,kt,)645. 11 (395. 088. 0ff第一節第一節建筑結構材料建筑結構材料2.2.2 2.2.2 混凝土的變形混凝土的變形 混凝土的變形有兩類：一類是受力變形；另一類是混凝土的變形有兩類：一類是受力變形；另一類是體積變形，包括收縮、膨脹和溫度變形體積變形，包括收縮、膨脹和溫度變形。第一節第一節建筑結構材料建筑結構材料 混凝土的徐變混凝土的徐變 定義定義：在不變的外力作用下，混凝土的變形隨時間增長的現象。：在不變的外力作用下，混凝土的變形隨時間增

15、長的現象。 產生原因產生原因：凝膠體的粘性流動和混凝土內部微裂縫的不斷發展。：凝膠體的粘性流動和混凝土內部微裂縫的不斷發展。 發展規律發展規律：開始增長較快，一年后穩定，三年后終止。：開始增長較快，一年后穩定，三年后終止。 影響因素影響因素：應力大小，：應力大小，加荷時混凝土的齡期，水泥加荷時混凝土的齡期，水泥用量，水灰比，骨料性質，用量，水灰比，骨料性質，養護條件等。養護條件等。 徐變對結構的影響徐變對結構的影響：使：使構件的變形增加；引起截面構件的變形增加；引起截面內力重分布；在預應力混凝內力重分布；在預應力混凝土結構中會造成預應力損失。土結構中會造成預應力損失。15(月)0.51.01.

16、52.02.5051020253035(10-3)sc0.5fc，線性徐變sc0.8fc，非線性徐變ecreeeeeeecr2.1 混凝土的物理力學性能混凝土的疲勞性能混凝土在荷載重復作用下引起的破壞稱為疲勞破壞。如：1.鋼筋混凝土吊車梁受到重復載荷的作用。 2.鋼筋混凝土道橋受到車輛振動的影響 3.港口海岸的混凝土結構受到波浪沖擊第一節第一節建筑結構材料建筑結構材料混凝土的收縮與膨脹混凝土的收縮與膨脹 混凝土在空氣中凝結硬化時，體積收縮；在水中凝結硬化時，體積混凝土在空氣中凝結硬化時，體積收縮；在水中凝結硬化時，體積膨脹。膨脹。收縮值比膨脹值大很多收縮值比膨脹值大很多，故一般只討論收縮。，故

17、一般只討論收縮。 定義定義：混凝土在空氣中結硬時體積減小的現象。：混凝土在空氣中結硬時體積減小的現象。 產生原因產生原因：混凝土中游離水分子的蒸發。：混凝土中游離水分子的蒸發。 對結構的影響對結構的影響：自由收縮時，鋼筋中產生壓應力，混凝土中產生拉：自由收縮時，鋼筋中產生壓應力，混凝土中產生拉應力。約束收縮時，鋼筋的平均應力不變，混凝土中產生的拉應力導致應力。約束收縮時，鋼筋的平均應力不變，混凝土中產生的拉應力導致構件開裂。構件開裂。 影響收縮的因素影響收縮的因素：水泥品種水泥品種，等級越高，收縮越大；，等級越高，收縮越大；水泥用量水泥用量，水，水泥用量越多，泥用量越多，水灰比水灰比越大，收縮

18、越大；越大，收縮越大；骨料性質骨料性質，骨料的彈性模量大，骨料的彈性模量大，收縮小；收縮??；養護條件養護條件，溫濕度越大，收縮越??；，溫濕度越大，收縮越??；制作方法制作方法，混凝土越密實，混凝土越密實，收縮越??；收縮越??；使用環境使用環境，溫濕度大時，收縮?。唬瑴貪穸却髸r，收縮小；構件體積與表面積的比值構件體積與表面積的比值，比值大時，收縮小。比值大時，收縮小。2.1 混凝土的物理力學性能第一節第一節建筑結構材料建筑結構材料 2.2.3 2.2.3 混凝土的設計指標混凝土的設計指標 1.1.混凝土的強度混凝土的強度 混凝土的強度標準值應具有不小于混凝土的強度標準值應具有不小于95%95%的保證

19、率。的保證率。 混凝土強度設計值：等于混凝土強度標準值除以混凝土強度設計值：等于混凝土強度標準值除以混凝土材料分項系數（混凝土材料分項系數（ r rs s = 1.4= 1.4 ) )。 各種強度等級的混凝土強度標準值、強度設計值規各種強度等級的混凝土強度標準值、強度設計值規范規定采用。范規定采用。 2.2.混凝土的彈性模量混凝土的彈性模量 第一節第一節建筑結構材料建筑結構材料 但是，混凝土不是彈性材料，其應力和應變不呈線性關系，但是，混凝土不是彈性材料，其應力和應變不呈線性關系，在不同應力階段的變形模量（應力與應變之比）不同，原點切線在不同應力階段的變形模量（應力與應變之比）不同，原點切線很

20、難準確地作出。實用中，采用應力上限為（很難準確地作出。實用中，采用應力上限為（0.40.50.40.5）f fc c循環循環510510次后的應力次后的應力- -應變曲線，應力為（應變曲線，應力為（0.40.50.40.5）f fc c時的割線模時的割線模量作為混凝土的彈性模量的近似值。量作為混凝土的彈性模量的近似值。 混凝土的受拉或受壓彈性模量（混凝土的受拉或受壓彈性模量（N/mmN/mm2 2）的經驗計算公式：）的經驗計算公式： （2.2.32.2.3）kcu,57 .342 . 210fEc+第一節第一節建筑結構材料建筑結構材料2.32.3 混凝土與鋼筋的粘結混凝土與鋼筋的粘結 1.1.

21、粘結應力的定義粘結應力的定義 鋼筋與混凝土接觸面上產生的沿鋼筋縱向的剪應力鋼筋與混凝土接觸面上產生的沿鋼筋縱向的剪應力 。 粘結強度：粘結強度：粘結失效時的最大（平均）粘結應力。粘結失效時的最大（平均）粘結應力。 粘結強度的測試粘結強度的測試第一節第一節建筑結構材料建筑結構材料 2. 2.粘結應力的組成粘結應力的組成鋼筋與混凝土表面的鋼筋與混凝土表面的化學膠著力化學膠著力； 鋼筋與混凝土接觸面的鋼筋與混凝土接觸面的摩擦力摩擦力； 鋼筋與混凝土表面凹凸不平的鋼筋與混凝土表面凹凸不平的機械咬合力機械咬合力?；瘜W膠著力：澆筑時水泥漿體對鋼筋表面氧化層的滲透及水化化學膠著力：澆筑時水泥漿體對鋼筋表面氧

22、化層的滲透及水化過程中水泥晶體的生長和硬化。作用一般很小。當接觸面發生過程中水泥晶體的生長和硬化。作用一般很小。當接觸面發生滑移時，該力即消失?；茣r，該力即消失。摩擦力：由于混凝土凝固時收縮，對鋼筋產生垂直于摩擦面的摩擦力：由于混凝土凝固時收縮，對鋼筋產生垂直于摩擦面的壓應力。壓應力越大，接觸面的粗糙程度越大。壓應力。壓應力越大，接觸面的粗糙程度越大。第一節第一節建筑結構材料建筑結構材料 3. 3.粘結強度及其影響因素粘結強度及其影響因素 （1）粘結強度）粘結強度 平均粘結應力：平均粘結應力： （2）影響粘結強度的因素）影響粘結強度的因素 粘結強度隨粘結強度隨混凝土強度等級混凝土強度等級的提

23、高而提高；的提高而提高； 變形鋼筋變形鋼筋比光圓具有較高的粘結強度；比光圓具有較高的粘結強度； 多根鋼筋并列一排放置時的多根鋼筋并列一排放置時的間距間距；保護層保護層 橫向鋼筋（箍筋）橫向鋼筋（箍筋）可提高粘結強度；可提高粘結強度； 支座處的支座處的橫向壓力橫向壓力可提高粘結強度；可提高粘結強度； 澆筑混凝土時澆筑混凝土時鋼筋所處的位置鋼筋所處的位置。Fd l第一節第一節建筑結構材料建筑結構材料（3 3）保證粘結的構造措施）保證粘結的構造措施1.1.對不同強度等級的混凝土和鋼筋，要保證最小搭接長度和錨固長度。對不同強度等級的混凝土和鋼筋，要保證最小搭接長度和錨固長度。2.2.為保證混凝土與鋼筋

24、之間有足夠的粘結，必須滿足鋼筋最小間距和混為保證混凝土與鋼筋之間有足夠的粘結，必須滿足鋼筋最小間距和混凝土保護層最小厚度的要求。凝土保護層最小厚度的要求。3.3.在鋼筋的搭接接頭范圍內應加密箍筋。在鋼筋的搭接接頭范圍內應加密箍筋。4.4.為了保證足夠的粘結，在鋼筋端部應設置彎鉤。為了保證足夠的粘結，在鋼筋端部應設置彎鉤。此外，對高度較大的混凝土構件應此外，對高度較大的混凝土構件應分層澆筑分層澆筑或或二次振搗二次振搗。 鋼筋表面粗糙程度影響摩擦力，從而影響粘結強度。鋼筋表面粗糙程度影響摩擦力，從而影響粘結強度。輕度銹蝕的鋼筋輕度銹蝕的鋼筋，其粘結強度比新軋制的無銹鋼筋要高，比除銹處理的鋼筋更高。所以，其