關于鋼筋砼結構及砌體結構按新規范1第1頁，共35頁，2022年，5月20日，14點39分，星期六2

第一章 鋼筋和混凝土材料的力學性能第一節鋼筋一、鋼筋的品種和等級1.普通鋼筋牌號、強度等級及表示符號HPB300級—HRB335級—、HRBF335級—FHRB400級—、HRBF400級—F、RRB400級—RHRB500級—D

、HRBF500級—DF外形：HPB300級鋼筋為光圓，其余均為月牙紋變形鋼筋。

（a）光圓鋼筋；（b）月牙紋鋼筋工程應用：鋼筋混凝土結構或預應力混凝土結構中的非預應力鋼筋。第2頁，共35頁，2022年，5月20日，14點39分，星期六3

第一章 鋼筋和混凝土材料的力學性能2.預應力筋抗拉強度、外形及表示符號中強度預應力鋼絲：極限抗拉強度標準值為800MPa~1270MPa；外形光圓符號φPM，外形螺旋肋符號φHM，用于中、小跨度的預應力混凝土構件。消除應力鋼絲：極限抗拉強度標準值為1470MPa~1860MPa,外形光圓符號φP，外形螺旋肋符號φH。鋼絞線：多股高強鋼絲絞織而成，極限抗拉強度標準值為1570MPa~1960MPa,符號φS。第3頁，共35頁，2022年，5月20日，14點39分，星期六4

第一章 鋼筋和混凝土材料的力學性能

預應力螺紋鋼筋（又稱精軋螺紋粗鋼筋）：極限抗拉強度標準值為980MPa~1230MPa,符號φS，可用螺絲套筒連接和螺帽錨固。螺旋肋鋼絲和鋼絞線外形：

（c）螺旋肋鋼絲；（d）鋼絞線

二、鋼筋的強度和變形按鋼筋受拉應力－應變關系：有明顯屈服點鋼筋，例如熱軋鋼筋。無明顯屈服點鋼筋，例如高強鋼絲。第4頁，共35頁，2022年，5月20日，14點39分，星期六5

第一章 鋼筋和混凝土材料的力學性能1.有明顯屈服點鋼筋（1）受拉應力－應變曲線

a點應力稱為比例極限，a點之前鋼筋處于彈性階段。

b點應力稱為屈服強度fy

，b點到c點的水平段稱為流幅或屈服階段，鋼筋應力保持不變，應變急劇增加。d點應力稱為極限強度fu，cd段稱為強化階段；d點后，試件產生頸縮現象，斷面減小，變形迅速增大，應力明顯降低，直至e點試件斷裂。第5頁，共35頁，2022年，5月20日，14點39分，星期六6

第一章 鋼筋和混凝土材料的力學性能（2）鋼筋強度設計取值的依據原因：鋼筋的應力達到屈服強度后，引起構件產生很大的變形與不可閉合的裂縫。依據：屈服強度作為鋼筋強度設計取值的依據。（3）鋼筋塑性性能

①斷后伸長率和均勻伸長率（表1-1）。伸長率越大，塑性越好，破壞前預兆越明顯，屬于延性破壞；

②冷彎。彎芯直徑D越小，彎曲角度越大，塑性越好，可加工性好。第6頁，共35頁，2022年，5月20日，14點39分，星期六7

第一章 鋼筋和混凝土材料的力學性能（4）鋼筋質量檢驗的主要力學技術指標屈服強度、極限抗拉強度、伸長率、冷彎性能。說明：鋼筋受壓應力~應變曲線在屈服階段之前與鋼筋受拉基本相同。2.無明顯屈服點鋼筋（1）受拉應力—應變曲線鋼筋無屈服階段，強度較高，最大拉應力σb稱為極限抗拉強度，伸長率小，塑性變形較差。（2）鋼筋強度設計取值的依據取條件屈服強度：殘余應變0.2%時的應力σ0.2。預應力鋼絲、鋼絞線一般取條件屈服強度為0.85σb。（3）鋼筋質量檢驗的主要力學技術指標極限抗拉強度、伸長率、冷彎性能。第7頁，共35頁，2022年，5月20日，14點39分，星期六8

第一章 鋼筋和混凝土材料的力學性能3.鋼筋的彈性模量

工程設計采用的鋼筋彈性模量Es見表2-1。三、鋼筋的冷加工1.冷加工鋼筋概念目的：提高鋼筋的強度，節約鋼材。方法：常溫下對熱軋鋼筋通過機械拉伸。2.冷加工鋼筋品種及性能（1）冷拉鋼筋

加工工藝：拉伸熱軋鋼筋超過屈服階段，然后卸荷至零。

力學性能：抗拉強度有提高，抗壓強度不變，伸長率減少，塑性降低。

第8頁，共35頁，2022年，5月20日，14點39分，星期六9第一章 鋼筋和混凝土材料的力學性能（2）冷拔鋼絲

加工工藝：將熱軋鋼筋用拔過比其直徑小的硬質合金拔絲模。

力學性能：多次冷拔后，抗拉強度和抗壓強度大幅度提高，伸長率顯著減小。（3）冷軋鋼筋

加工工藝：指以熱軋圓盤條為母材，經冷拉或冷拔減徑后，在其表面軋制具有兩面或三面月牙紋橫肋的冷軋帶肋鋼筋。

力學性能：與冷拔鋼絲的強度基本接近，但塑性較好。（4）冷軋扭鋼筋

加工工藝：熱軋圓盤條經專用冷軋扭機加工，形成符合規定截面形狀和節距的連續螺旋狀鋼筋。

力學性能：抗拉強度比母材提高，伸長率減少。新品種鋼筋：環氧樹脂涂層鋼筋等。第9頁，共35頁，2022年，5月20日，14點39分，星期六10

第一章 鋼筋和混凝土材料的力學性能四、結構對鋼筋性能的要求1.選用強度較高的鋼筋目的：①減少構件的配筋量，節約鋼材。②避免配筋密集給設計、施工造成困難。③減少鋼筋的運輸、加工、現場綁扎等工作量。要求：①縱向受力普通鋼筋宜采用HRB400級、HRB500級、HRBF400級和HRBF500級，也可采用HPB300級、HRB335級、HRBF335級和RRB400級；②梁、柱的縱向受力普通鋼筋應采用HRB400級、HRB500級、HRBF400級和HRBF500級；③箍筋宜采用HRB400級、HRBF400級、HPB300級、HRB500級和HRBF500級，也可采用HRB335級和HRBF335級。第10頁，共35頁，2022年，5月20日，14點39分，星期六11第一章 鋼筋和混凝土材料的力學性能2.有足夠大的塑性變形能力目的：①便于鋼筋施工制作。②提高結構構件延性，增強結構抗震性能。要求：伸長率、冷彎符合質量規定3.與混凝土的粘結好目的：保證鋼筋和混凝土有效地共同工作。要求：表面軋制月牙紋橫肋、螺旋肋等。4.良好的可焊性能目的：保證鋼筋焊接后的質量。鋼筋的可焊性：HRB400級、HRB500級、HRBF400級和HRBF500級主導鋼筋焊接性能較好，RRB400級鋼筋焊接后強度可能降低。

注意：嚴寒地區尚應考慮對鋼筋低溫性能要求。第11頁，共35頁，2022年，5月20日，14點39分，星期六12第一章 鋼筋和混凝土材料的力學性能第二節混凝土一、混凝土的強度

立方體抗壓強度、軸心抗壓強度、抗拉強度。

1.立方體抗壓強度立方體抗壓強度標準值：標準方法制作（振動臺振搗、人工振搗）；標準立方體試件（邊長為150mm）；標準養護（20℃±2℃、相對濕度為95%以上；28d或設計規定齡期）；標準試驗方法；具有95%保證率的抗壓強度，以fcu,k表示，單位N/mm2(也可記作MPa)?；炷翉姸鹊燃墸篊15~C80。C60級以上的混凝土為高強度混凝土。非標準立方體試件強度換算：邊長100mm，μ=0.95；邊長200mm，μ=1.05。第12頁，共35頁，2022年，5月20日，14點39分，星期六13

第一章 鋼筋和混凝土材料的力學性能2.軸心抗壓強度棱柱體試件（100×100×300mm或150×150×450mm），按測定立方體抗壓強度的條件和方法測得的抗壓強度，稱為棱柱體抗壓強度或軸心抗壓強度。棱柱體抗壓強度能較好地反映實際工程中混凝土的實際受壓強度。棱柱體抗壓強度因受摩擦力的橫向約束影響較小，故較立方體強度小。

第13頁，共35頁，2022年，5月20日，14點39分，星期六14

第一章 鋼筋和混凝土材料的力學性能3.軸心抗拉強度軸心抗拉強度：反映混凝土構件抗裂度和變形等的重要力學指標。（1）軸心拉伸試驗法

（2）劈拉試驗法第14頁，共35頁，2022年，5月20日，14點39分，星期六15

第一章 鋼筋和混凝土材料的力學性能

4.混凝土強度等級的選擇素混凝土結構不應低于C15；鋼筋混凝土結構不應低于C20；采用強度等級400MPa及以上的鋼筋時，不應低于C25。預應力混凝土結構不宜低于C40，且不應低于C30。承受重復荷載不應低于C30。二、混凝土的變形混凝土變形受力變形：由荷載作用產生。體積變形：溫濕度變化引起。第15頁，共35頁，2022年，5月20日，14點39分，星期六16第一章 鋼筋和混凝土材料的力學性能

1.混凝土一次短期荷載下的變形棱柱體試件一次短期壓力荷載應力－應變曲線。（1）上升段OC。

1）σ≤0.3fc的OA段，基本為直線，彈性性質；混凝土中的骨料和水泥結晶體的彈性變形起決定因素。

2）σ接近0.8fc，即B點時，應變增加更快；表現塑性性質。主要是混凝土內部微裂縫的擴展延伸和水泥凝膠體的粘性流動所致。

3）σ達到最大值fc，即C

點時，內部微裂縫不斷產生，并相互貫通，試件表面出現縱向裂縫而開始破壞。最大壓應力值fc的應變ε0一般為0.002。（2）下降段CE。

1）C點后，緩慢卸荷，應力逐漸減小，應變持續增加，D點出現反彎點，相應的應變稱為混凝土的極限壓應變εcu。εcu值越大，塑性變形能力越大，構件的延性越好，抗震能力較強。εcu值一般可取0.0033。

2）反彎點D之后，因試件壓碎后各塊體間存在咬合力或摩擦力，故曲線仍能繼續延伸。。第16頁，共35頁，2022年，5月20日，14點39分，星期六17第一章 鋼筋和混凝土材料的力學性能

（3）影響受壓應力與應變曲線的因素。

1)混凝土的強度越高，曲線越陡，εcu越小。

2）受側向約束的混凝土，隨約束作用增大，混凝土強度有較大提高，εcu亦增大。第17頁，共35頁，2022年，5月20日，14點39分，星期六18第一章 鋼筋和混凝土材料的力學性能

2.混凝土的彈性模量計算混凝土構件的變形、預應力混凝土構件的預應力以及超靜定結構的內力等時，需要確定混凝土的彈性模量。確定混凝土受壓變形模量方法：原點切線模量.

Ec=tanα0

2）割線模量.

E’c=υEc

υ受壓彈性系數，一般在0.5~1.0之間變化。第18頁，共35頁，2022年，5月20日，14點39分，星期六19第一章 鋼筋和混凝土材料的力學性能

3）切線模量。

《規范》采用對棱柱體試件重復加、卸荷后的直線斜率作為混凝土的受壓彈性模量Ec，通過試驗統計分析得出：

(MPa)

混凝土受壓彈性模量Ec值見表1-3。受拉彈性模量取值同受壓彈性模量。混凝土的剪變模量Gc取0.4Ec。

第19頁，共35頁，2022年，5月20日，14點39分，星期六20第一章 鋼筋和混凝土材料的力學性能3.混凝土的徐變（1）徐變的定義?；炷猎诤奢d長期作用下，應力不變，應變隨時間不斷增長的現象稱為混凝土的徐變。（2）徐變應變εcr與時間t的變化曲線?；炷晾庵w試件在荷載長期作用下，應變ε與時間t的變化曲線。徐變在初期發展較快，經過很長時間后趨于穩定。徐變應變εcr與彈性應變εce的比值可達2～4。第20頁，共35頁，2022年，5月20日，14點39分，星期六21

第一章 鋼筋和混凝土材料的力學性能（3）徐變的分類。當σ≤0.5fc時，εcr與σ成正比，稱為線性徐變；當σ＞0.5fc時，εcr較σ增長更快，稱為非線性徐變。當σ>0.8fc時，徐變變形將導致試件破壞，因此σ=0.8fc可作為混凝土的長期抗壓強度。（4）徐變產生的主要原因?；炷林兴嗄z體的粘性流動和內部微裂縫的發展所致。第21頁，共35頁，2022年，5月20日，14點39分，星期六22

第一章 鋼筋和混凝土材料的力學性能（5）影響徐變的因素。

※加荷應力越大，徐變越大；

※水泥用量多或水灰比大，徐變就增大；

※骨料的彈性模量大，徐變就小；

※養護條件好，齡期長，則徐變就?。?/p>

※使用環境干燥、高溫，則徐變就較大。（6）徐變對結構的影響。

★使混凝土結構的變形增大；

★在預應力混凝土構件中產生較大的預應力損失；

★可引起構件的截面應力重分布。第22頁，共35頁，2022年，5月20日，14點39分，星期六23第一章 鋼筋和混凝土材料的力學性能

4.混凝土的收縮和溫度變形（1）混凝土的收縮。定義：混凝土在空氣中結硬體積縮小稱為收縮。特點：早期發展快，逐漸減慢，長時間后趨于穩定。當收縮受到約束，可導致混凝土構件開裂或使預應力混凝土構件產生預應力損失。減小收縮措施：增加混凝土密實度、加強早期養護或設置施工縫等。

第23頁，共35頁，2022年，5月20日，14點39分，星期六24第一章 鋼筋和混凝土材料的力學性能（2）混凝土的溫度變形。混凝土在溫度變化時，體積熱脹冷縮，稱為溫度變形。混凝土溫度線膨脹系數一般可取1×10-5/℃?；炷翜囟茸冃问芗s束時，可使結構產生裂縫。故可采取在結構的適當部位設置伸縮縫等措施減小溫度變形的不利影響。伸縮縫的最大間距見《規范》所列.第24頁，共35頁，2022年，5月20日，14點39分，星期六25第一章 鋼筋和混凝土材料的力學性能第三節鋼筋與混凝土的粘結一、粘結的作用及產生的原因

1.粘結的作用保證混凝土與鋼筋共同受力變形的最基本條件。

2.粘結產生的原因及組成

1）混凝土中水泥凝膠與鋼筋表面之間的膠結力。

2）混凝土收縮，將鋼筋緊緊握裹而產生的摩擦力。

3）鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間產生的機械咬合力。機械咬合力較大，約占總粘結力的50%以上。光圓鋼筋的機械咬合力較變形鋼筋小。第25頁，共35頁，2022年，5月20日，14點39分，星期六26

第一章 鋼筋和混凝土材料的力學性能二、粘結強度的測定及影響因素

1.粘結強度的測定拔出試驗測定如圖示。

2.粘結應力的分布粘結應力分布曲線如圖示。

3.影響粘結強度的因素變形鋼筋的粘結強度高；混凝土的強度等級高，則粘結強度也高；鋼筋周圍的混凝土越厚，則粘結強度也越高；實際工程中為保證鋼筋與混凝土能夠共同工作，必須采取可靠的工程構造措施。第26頁，共35頁，2022年，5月20日，14點39分，星期六27第一章 鋼筋和混凝土材料的力學性能三、保證粘結的構造措施

1.鋼筋的錨固長度（1）基本錨固長度。定義：指鋼筋的拉應力σs達到屈服強度fy時，尚未產生粘結破壞所需的錨固長度。計算：當計算中充分利用鋼筋的抗拉強度時（如懸壁梁的上部受力鋼筋），受拉鋼筋的基本錨固長度lab為對普通鋼筋：

對預應力鋼筋：

式中α——錨固鋼筋的外形系數，按表1-4采用。第27頁，共35頁，2022年，5月20日，14點39分，星期六28第一章 鋼筋和混凝土材料的力學性能（2）實際錨固長度la。

1）按下式計算，且不應小于200mm：

式中——錨固長度修正系數，對普通鋼筋可按《規范》或教材取用，當多余一項時，可連乘計算，但不應小于0.6；對預應力筋可取1.0。第28頁，共35頁，2022年，5月20日，14點39分，星期六29第一章 鋼筋和混凝土材料的力學性能2）當縱向受拉普通鋼筋末端采用彎鉤或機械錨固措施時，包括彎鉤或錨固端頭在內的錨固長度可取基本錨固長度lab的0.60倍。彎鉤或機械錨固的形式和技術要求應符合表1-5及圖1-14的規定。

圖1-14鋼筋彎鉤或機械錨固的形式和技術要求（a）900彎鉤；（b）1350彎鉤；（c）一側貼焊錨筋；（d）兩側貼焊錨筋；（e）穿孔塞焊錨板；（f）螺栓錨頭第29頁，共35頁，2022年，5月20日，14點39分，星期六30

第一章 鋼筋和混凝土材料的力學性能

3）對縱向受壓鋼筋，當計算中充分利用其抗壓強度時，錨固長度不應小于相應受拉錨固長度的0.7倍。

4）對受拉或受壓鋼筋，當錨固鋼筋的保護層厚度不大于5d時，錨固長度范圍內應配置橫向構造鋼筋，其直徑不應小于d/4,間距不應大于5d，且不大于100mm（d錨固鋼筋的直徑）。2.鋼筋的連接（講授要點，自學討論）

1）連接接頭類型：綁扎搭接接頭、機械連接接頭、焊接接頭。

2）受力鋼筋接頭設置在受力較小的部位。

3）接頭宜相互錯開。第30頁，共35頁，2022年，5月20日，14點39分，星期六31