第三章結(jié)構(gòu)的材料

學(xué)習(xí)目標(biāo)與要求：

掌握鋼筋與混凝土共同工作的原理，及保證二者粘結(jié)作用的措施；

重點(diǎn)掌握鋼筋、混凝土、砌體的主要力學(xué)性能及材料選用的要求。本章重點(diǎn)：

鋼筋、混凝土、砌體的主要力學(xué)性能及材料選用的要求。本章難點(diǎn)：

保證鋼筋與混凝土粘結(jié)作用的措施。學(xué)習(xí)目標(biāo)：掌握鋼材的主要力學(xué)性能及材料選用要求。3.1.1鋼材的品種與規(guī)格鋼材按其化學(xué)成分的不同：碳素鋼和普通低合金鋼。碳素鋼：低碳鋼（含碳量小于0.25%）；中碳鋼（含碳量0.25%~0.6%）；高碳鋼（含碳量大于0.6%）。普通低合金鋼：是在碳素鋼的基礎(chǔ)上，加入了少量的合金元素，如錳、硅等。普通低合金鋼優(yōu)點(diǎn)：使鋼材強(qiáng)度提高，塑性影響不大。3.1鋼材鋼筋主要品種

3.1.1.1混凝土結(jié)構(gòu)用鋼筋1.按生產(chǎn)工藝和力學(xué)性能不同分類熱軋鋼筋、中高強(qiáng)鋼絲和鋼絞線、熱處理鋼筋、冷加工鋼筋鋼筋鋼筋鋼絲鋼絞線

熱軋鋼筋：是在高溫狀態(tài)下軋制成型。強(qiáng)度由低到高分為HPB235（Ⅰ級(jí)鋼，Q235）、HRB335（Ⅱ級(jí)鋼）、HRB400（Ⅲ級(jí)鋼）、HRB500（Ⅳ級(jí)鋼）、HRB600。

鋼筋的種類及符號(hào)說(shuō)明熱軋鋼筋的符號(hào)說(shuō)明HPB235

生產(chǎn)工藝：hotrolled表面形狀：plain鋼筋：bar屈服強(qiáng)度鋼筋的種類及符號(hào)解釋熱軋鋼筋的符號(hào)說(shuō)明HRB335

hotrolledribbedbarRRB400

remainedheattreatmentribbedbar熱軋鋼筋的屈服強(qiáng)度

冷軋帶肋鋼筋是：由熱軋圓盤條經(jīng)冷拉后在其表面冷軋成帶有斜肋的鋼筋。強(qiáng)度由低到高分為CRB550、CRB650、CRB970、CRB1170。鋼絲（d<6mm）分為碳素鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞線（用光面鋼絲絞在一起）、冷拔低碳鋼絲和螺紋肋鋼絲等幾種。

鋼絲直徑愈細(xì)，其強(qiáng)度愈高。冷拉鋼筋：是在常溫條件下，以超過(guò)原來(lái)鋼筋屈服點(diǎn)強(qiáng)度的拉應(yīng)力，強(qiáng)行拉伸鋼筋，使鋼筋產(chǎn)生塑性變形以達(dá)到提高鋼筋屈服點(diǎn)強(qiáng)度和節(jié)約鋼材為目的。鋼筋按外形分類光面鋼筋變形鋼筋鋼筋的種類及符號(hào)說(shuō)明預(yù)應(yīng)力鋼筋的符號(hào)說(shuō)明鋼絞線S—Strand光面鋼絲P—Plain刻痕鋼絲I—Indented螺旋肋鋼絲H—Helix熱處理鋼筋HT—Heat-treated3.鋼結(jié)構(gòu)鋼材的規(guī)格鋼結(jié)構(gòu)的軋制鋼材：熱軋成型的鋼板和型鋼兩大類。熱軋鋼板分為毛邊鋼板和軋邊鋼板兩種。鋼板符號(hào)用口表示。如口200×12×1000

表示鋼板200mm，厚12mm，長(zhǎng)1000mm。

(2)熱軋型鋼

1)角鋼等邊角鋼：以邊寬和厚度表示。如：L100×12表示邊寬100mm厚12mm的等邊角鋼。不等邊角鋼：則以兩邊寬度和厚度表示。如：L100×80×10

表示長(zhǎng)邊寬100mm、短邊寬80mm、厚10mm的角鋼。槽鋼的型號(hào)以高度的cm數(shù)表示為5～40號(hào)。同一高度而寬度及厚度不相同時(shí)，則在型號(hào)的后面附加字母a、b、c以示區(qū)別。如：[40a，表示其高度為40cm、腿寬為100mm、腰厚為10.5mm。2)槽鋼3)工字鋼

工字鋼的型號(hào)以其高度的cm數(shù)表示為10～63號(hào)。同一高度而寬度及厚度不相同時(shí)，則在型號(hào)的后面附加字母a、b、c以示區(qū)別。如：Ι25a表示工字鋼的高度為25cm、腿寬116mm、腰厚為8mm。3.1.2建筑鋼材的主要力學(xué)性能

3.1.2.1影響鋼材力學(xué)性能的因素

1.化學(xué)成分的影響

鐵含量達(dá)99%；其它為碳、硅、錳和硫、磷等，總和約1%。在低合金鋼中還有其它合金元素，但其含量低于5%。硫和磷作用：鋼材呈現(xiàn)脆性，因此應(yīng)嚴(yán)格控制其含量。錳和硅作用：改善鋼材的性能，增加鋼材的塑性。

含碳量越高，鋼材的強(qiáng)度就越大，但塑性、韌性、可焊性下降。少量的合金元素錳、硅、礬、鈦等：能鋼材強(qiáng)度提高，塑性影響不大。2.鋼材缺陷的影響

(1)偏析偏析：鋼材中化學(xué)成分的不均勻的現(xiàn)象。

偏析能惡化鋼材的性能，如：塑性、冷彎性能、沖擊韌性及可焊性變壞。

(2)非金屬夾雜摻雜：在鋼材中的非金屬雜物(硫化物和氧化物)對(duì)鋼材的性能有極為不利的影響。

硫化物在800～1200℃高溫下，使鋼材變脆(即熱脆)。氧化物則嚴(yán)重地降低鋼材的力學(xué)性能和工藝性能。(3)裂紋鋼材的冷彎性能、沖擊韌性及疲勞強(qiáng)度大大降低；使鋼材抗脆性破壞的能力降低。

(4)分層分層：鋼材在厚度方向不密合，分成多層的現(xiàn)象。

分層并不影響垂直于厚度方向的強(qiáng)度，但會(huì)嚴(yán)重降低冷彎性能。

3.鋼材的硬化鋼材的硬化對(duì)鋼結(jié)構(gòu)是不利的。

加工硬化或冷作硬化：鋼材經(jīng)過(guò)沖孔、剪切、冷壓、冷彎等加工后，都會(huì)產(chǎn)生局部或整體硬化。4.溫度的影響冷脆溫度:鋼材幾乎完全處于脆性狀態(tài)時(shí)的溫度。溫度超過(guò)85℃以后，隨著溫度的升高：鋼材的抗拉強(qiáng)度屈服點(diǎn)及其彈性模量等均隨著降低，而應(yīng)變?cè)龃?。溫度?50℃左右，出現(xiàn)藍(lán)脆現(xiàn)象，

藍(lán)脆:鋼材的抗拉強(qiáng)度反而略有提高，而塑性和沖擊韌性下降，鋼材會(huì)變脆。溫度達(dá)到600℃時(shí)：其流限、極限強(qiáng)度及彈性模量等均下降至零。5.應(yīng)力集中

應(yīng)力集中：在截面突變處附近比較密集、曲折并出現(xiàn)局部的高峰應(yīng)力。截面變化越急劇，應(yīng)力集中愈嚴(yán)重，鋼材變脆的程度越厲害。3.1.2.2建筑鋼材的主要力學(xué)性能1.鋼材受拉、受壓及受剪時(shí)的性能鋼材應(yīng)力應(yīng)變曲線是標(biāo)準(zhǔn)試件在室溫環(huán)境（10～35℃）下，滿足靜力加載加速度一次拉伸所得。

低碳鋼在整個(gè)拉伸試驗(yàn)過(guò)程中，大致分四個(gè)階段：

第Ⅰ階段應(yīng)力—應(yīng)變呈線性關(guān)系，彈性階段；

第Ⅱ階段當(dāng)應(yīng)力超過(guò)彈性極限后，應(yīng)變較應(yīng)力增加的較快，應(yīng)力—應(yīng)變曲線形成屈服臺(tái)階；工程上取屈服階段的最低點(diǎn)作為規(guī)定計(jì)算強(qiáng)度的依據(jù)，稱為屈服強(qiáng)度，以fy表示。對(duì)于無(wú)屈服臺(tái)階的鋼材，通常采用相當(dāng)于殘余應(yīng)變?yōu)?.2％時(shí)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力作為條件屈服點(diǎn)(或稱協(xié)定屈服點(diǎn))。

第Ⅲ階段

強(qiáng)化階段。對(duì)應(yīng)于強(qiáng)化階段最高點(diǎn)的應(yīng)力就是鋼材的極限強(qiáng)度，以fu表示。

第Ⅳ階段

頸縮階段，塑性變形迅速增大，拉應(yīng)力隨之下降，最后在頸縮處斷裂。

混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能低碳鋼的應(yīng)力—應(yīng)變曲線

a

——比例極限b

——彈性極限ob

——彈性階段d

——極限抗拉強(qiáng)度bc

——屈服階段cd

——強(qiáng)化階段de

——破壞階段e

——極限應(yīng)變混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能硬鋼的應(yīng)力—應(yīng)變曲線b——極限抗拉強(qiáng)度c——極限應(yīng)變

條件屈服強(qiáng)度：取殘余應(yīng)變?yōu)?.2%所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力作為無(wú)明顯流幅鋼筋的強(qiáng)度限值，通常稱為條件屈服強(qiáng)度?；炷两Y(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能4鋼筋的應(yīng)力—應(yīng)變簡(jiǎn)化模型

（1）理想彈塑性模型（2）三段線性模型小結(jié)：

1、鋼材的屈服強(qiáng)度和極限強(qiáng)度是強(qiáng)度的主要指標(biāo)；

2、鋼材計(jì)算取屈服強(qiáng)度f(wàn)y作為鋼材的強(qiáng)度限值，抗拉強(qiáng)度極限fu作為鋼材的強(qiáng)度儲(chǔ)備；

3、鋼材的延伸率δ=試件被拉斷時(shí)最大絕對(duì)伸長(zhǎng)值和試件原標(biāo)距之比的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。δ大則說(shuō)明鋼的塑性好。

4、鋼材在單向受壓(粗而短的試件)時(shí)，受力性能基本上和單向受拉時(shí)相同，其屈服強(qiáng)度和彈性模量的大小也與受拉時(shí)一樣。5.抗剪強(qiáng)度比受拉時(shí)低；剪切模量Gs也低于彈性模量Es，《公路橋規(guī)》取Gs=0.81105MPa?；炷两Y(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能鋼筋的塑性性能

延伸率：延伸率越大，鋼筋的塑性和變形能力越好。2.冷彎性能

冷彎性能：鋼材在冷加工(即在常溫下加工)產(chǎn)生塑性變形時(shí)，對(duì)產(chǎn)生裂縫的抵抗能力。鋼材冷彎性能目的：

a、顯示鋼材缺陷的程度。

b、鑒定鋼材的塑性和可焊性。

冷彎性能合格是一項(xiàng)衡量鋼材力學(xué)性能的綜合指標(biāo)。彎心直徑越小，彎過(guò)的角度越大，冷彎性能越好，鋼筋的塑性性能越好。3.鋼材的韌性

鋼材的韌性：鋼材在塑性變形和斷裂過(guò)程中吸收能量的能力，也是表示鋼材抵抗沖擊荷載的能力。鋼材的韌性：

a、強(qiáng)度與塑性的綜合體現(xiàn)；

b、衡量鋼材抵抗因低溫、應(yīng)力集中、沖擊荷載作用發(fā)生脆性斷裂的一項(xiàng)機(jī)械性能指標(biāo)。4.可焊性鋼材的可焊性是：在一定的工藝和結(jié)構(gòu)條件下，鋼材經(jīng)過(guò)焊接后能夠獲得良好的焊接接頭性能。

可焊性分為施工上的可焊性和使用性能上的可焊性。

施工上的可焊性：要求在一定的焊接工藝條件下，焊縫金屬和近縫區(qū)的鋼材不產(chǎn)生裂紋。

使用性能上的可焊性要求：焊接構(gòu)件在施焊后的力學(xué)性能不低于母材的力學(xué)性能。3.1.2.3建筑鋼材的設(shè)計(jì)指標(biāo)1.鋼筋

《公路橋規(guī)》規(guī)定，鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，取現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的鋼筋屈服點(diǎn)，具有不小于95%的保證率。表3--1普通鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）400KL400d=8～40335HRB335d=6～50400HRB400d=6～50235R235d=8～20fsk符號(hào)鋼筋種類fsk符號(hào)鋼筋種類鋼筋的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值則由鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以鋼筋的材料分項(xiàng)系數(shù)得到，表3—2預(yù)應(yīng)力鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）540540、785、930JLd=4d=18、25、32精軋螺紋鋼筋1470、1570d=5、7刻痕1470、1570、1670、17701570、16701470、1570d=4.5d=6d=7、8、9光面螺旋肋消除應(yīng)力鋼絲18601720、1860d=9.5、

11.1、12.7d=15.21×7（七股）1470、1570、1720、1860d=8.6、10.8d=12.91×3（三股）1470、1570、1720、1860d=8.0、10.0d=12.01×2（二股）鋼絞線fpk符號(hào)鋼筋種類表3—4普通鋼筋抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值MPa鋼筋種類fsdfsdˊ鋼筋種類fsdfsdˊR235d=8～20195195HRB400d=6～50330330HRB335d=6～50280280KL400d=8～40330330注：⑴鋼筋混凝土軸心受拉和小偏心受拉構(gòu)件的鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值大于330MPa時(shí)，仍應(yīng)按于330MPa取用；⑵構(gòu)件中配有不同種類的鋼筋時(shí)，每種鋼筋應(yīng)采用各自的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。鋼筋種類fpdf‘pd鋼絞線1×2（二股）1×3（三股）1×7（七股）fpk=14701000

390fpk=15701070fpk=17201170fpk=18601260消除應(yīng)力光面鋼絲和螺旋肋鋼絲fpkpk=15701070fpk=16701140fpk=17701200消除應(yīng)力刻痕鋼絲fpkpk=15701070精軋螺紋鋼筋fpk=540450400fpk=785650fpk=9307703.1.3鋼材的疲勞

鋼材在連續(xù)的反復(fù)荷載作用下，其應(yīng)力雖然低于抗拉強(qiáng)度，甚至低于屈服點(diǎn)時(shí)，也往往會(huì)使構(gòu)件發(fā)生突然破壞，這種現(xiàn)象叫做鋼材的疲勞破壞。導(dǎo)致疲勞破壞的應(yīng)力叫做疲勞強(qiáng)度。對(duì)于經(jīng)常直接承受動(dòng)力荷載重復(fù)作用的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其連接應(yīng)進(jìn)行疲勞計(jì)算。對(duì)只承受數(shù)值變動(dòng)的壓力構(gòu)件和臨時(shí)性結(jié)構(gòu)物的構(gòu)件可不必驗(yàn)算疲勞強(qiáng)度。3.1.4鋼材的選用1.鋼筋的選用公路橋涵的鋼筋應(yīng)按下列規(guī)定選用：

鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)件中的普通鋼筋宜選用熱軋HPB235、HRB335、HRB400及RRB400鋼筋；預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)件中箍筋應(yīng)選用其中的帶肋鋼筋；按構(gòu)造要求配置的鋼筋網(wǎng)可采用冷軋帶肋鋼筋。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)件中的預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)選用鋼絞線、鋼絲；中、小型構(gòu)件或豎、橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋，也可選用精軋螺紋鋼筋2.結(jié)構(gòu)鋼的選用結(jié)構(gòu)鋼選用的原則是：保證結(jié)構(gòu)安全可靠，符合使用要求，節(jié)省鋼材，降低工程費(fèi)用。

混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展簡(jiǎn)況1824年，英國(guó)人J.Aspdin發(fā)明水泥；1850年，法國(guó)人L.Lambot制成鐵絲網(wǎng)水泥船；1859年，轉(zhuǎn)爐煉鋼成功；1861年，法國(guó)人J.Monier取得鋼筋混凝土板、管道、拱橋?qū)＠?。與鋼、木、砌體結(jié)構(gòu)相比，歷史最短，但發(fā)展最快，已經(jīng)成為當(dāng)今世界各國(guó)的主導(dǎo)結(jié)構(gòu)。材料：朝輕質(zhì)、高強(qiáng)方向發(fā)展。強(qiáng)度發(fā)展如：混凝土：C10→C25→C60→C80→C100→C200結(jié)構(gòu)：高層大跨。如：哈利法塔（迪拜塔），162層，828m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；上海中心大廈，118（128）層，580（632）m，混合結(jié)構(gòu)；臺(tái)北101，101層，508m，鋼結(jié)構(gòu)；上海環(huán)球金融中心，104層，492m，鋼-混凝土結(jié)構(gòu)；香港環(huán)球貿(mào)易廣場(chǎng)，118層，490m，混合結(jié)構(gòu)；吉隆坡石油雙塔，88層，452m，鋼-混凝土結(jié)構(gòu)；橋梁跨度葉越來(lái)越大。如萬(wàn)縣長(zhǎng)江大橋，跨度為420m。迪拜塔162層，828m上海塔128層，632m環(huán)球金融中心104層，492m臺(tái)北101摩天大樓106層，509m萬(wàn)縣長(zhǎng)江大橋主跨420m，混合結(jié)構(gòu)3.2混凝土學(xué)習(xí)目標(biāo)：掌握混凝土的主要力學(xué)性能及材料選用要求。3.2.1混凝土的強(qiáng)度1.混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)（fcu,k）與強(qiáng)度等級(jí)

《公路橋規(guī)》規(guī)定：用邊長(zhǎng)為150mm的立方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件下（溫度為20℃±3℃，相對(duì)濕度不小于90%）養(yǎng)護(hù)28天，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法加壓至試件破壞，測(cè)得的具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度稱為混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，用符號(hào)fcu,k表示。

立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k：衡量混凝土強(qiáng)度等級(jí)的指標(biāo)。橋涵工程中混凝土強(qiáng)度等級(jí)分為14級(jí)：

C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80。

《公路橋規(guī)》規(guī)定：

1）在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C20；

2）采用HRB400、RRB400鋼筋以及承受重復(fù)荷載作用的構(gòu)件時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不得低于C25；

3）預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C40；

4）當(dāng)建筑物對(duì)混凝土還有抗?jié)B、抗凍、抗侵蝕、抗沖刷等技術(shù)要求時(shí)，混凝土的強(qiáng)度等級(jí)尚需根據(jù)具體技術(shù)要求確定。2.混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（fck）我國(guó)采用150mm×150mm×300mm的棱柱體試件為標(biāo)準(zhǔn)試件，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的混凝土棱柱體抗壓強(qiáng)度即為混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度。試驗(yàn)表明：隨試件高寬比h/b增大，混凝土抗壓強(qiáng)度降低。

《規(guī)范》規(guī)定結(jié)構(gòu)中混凝土軸心抗壓強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度的關(guān)系為：

fck＝0.88fcu，k

式中C50以下混凝土=0.76,C50以上混凝土=0.78～0.82。3.混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（ftk）軸心抗拉強(qiáng)度：常用軸心抗拉試驗(yàn)或劈裂試驗(yàn)來(lái)測(cè)?；炷恋妮S心抗拉強(qiáng)度一般為其抗壓強(qiáng)度的1/8～1/18，且不與抗壓強(qiáng)度成正比例關(guān)系。

《混凝土規(guī)范》規(guī)定結(jié)構(gòu)中混凝土軸心抗拉強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度的關(guān)系為：

ftk＝0.88×0.395fcu,k0.55（1－1.645δf150）0.454.混凝土的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值混凝土的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（fcd）=混凝土的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以混凝土材料分項(xiàng)系數(shù)1.45。表3—7混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：(MPa)強(qiáng)度類型C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60C65C70C75C80fck10.013.416.720.123.426.829.632.435.538.541.544.547.450.2ftk1.271.541.782.012.202.402.512.652.742.852.933.003.053.10表3—8混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(MPa)強(qiáng)度類型C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60C65C70C75C80fcd6.99.211.513.816.118.420.522.424.426.528.530.532.434.6ftd0.881.061.231.391.521.651.741.831.891.962.022.072.102.145．復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土強(qiáng)度混凝土多是處于雙向或三向受力狀態(tài)。對(duì)于雙向應(yīng)力狀態(tài)下，其強(qiáng)度變化特點(diǎn)如下：

當(dāng)雙向受壓時(shí)，一向的混凝土強(qiáng)度隨著另一向壓應(yīng)力的增加而增加。

當(dāng)雙向受拉時(shí)，實(shí)測(cè)破壞強(qiáng)度基本不變，雙向受拉強(qiáng)度均接近于單向抗拉強(qiáng)度。

當(dāng)一向受拉、一向受壓時(shí)，混凝土的強(qiáng)度均低于單向受力(壓或拉)的強(qiáng)度。3.2.2混凝土的變形混凝土的變形分類：受力變形；非外荷載因素（溫度、濕度等的變化）引起的體積變形。1.混凝土在單調(diào)、短期荷載作用下的變形性能

圖3-5混凝土一次短期加載時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線(1)上升段OC段：在OA段（σc≤0.3fc），應(yīng)力較小時(shí)，混凝土處于彈性工作階段，應(yīng)力應(yīng)變曲線接近于直線；在AB段（0.3fc＜σc＜0.8fc），當(dāng)應(yīng)力繼續(xù)增大，其應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)加快，混凝土塑性變形增大，應(yīng)力應(yīng)變曲線越來(lái)越偏離直線；在BC段（0.8fc＜σc＜fc）,隨著應(yīng)力的進(jìn)一步增大，且接近fc

時(shí)，混凝土塑性變形急劇增大，C點(diǎn)的應(yīng)力達(dá)到峰值應(yīng)力fc

，試件開(kāi)始破壞。C點(diǎn)應(yīng)力值為混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度f(wàn)c，與其相應(yīng)的壓應(yīng)變?yōu)棣?（ε0約為0.002）。(2)下降段CE段：當(dāng)應(yīng)力超過(guò)fc后，試件承載能力下降，隨著應(yīng)變的增加，應(yīng)力應(yīng)變曲線在D點(diǎn)出現(xiàn)反彎。試件在宏觀上已破壞，此時(shí)，混凝土已達(dá)到極限壓應(yīng)變?chǔ)與u。

D點(diǎn)以后，通過(guò)骨料間的咬合力及摩擦力與塊體還能承受一定的荷載。注：1、混凝土的極限壓應(yīng)變?chǔ)與u越大，表示混凝土的塑性變形能力越大，即延性越好，混凝土極限壓應(yīng)變?chǔ)與u約為0.003~0.005。

2、混凝土受拉時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線與受壓時(shí)相似，但其峰值時(shí)的應(yīng)力、應(yīng)變都比受壓時(shí)小得多。計(jì)算時(shí)，一般混凝土的最大拉應(yīng)變可取1.5×10-4。

2.混凝土的彈性模量、變形模量和剪切模量圖3—6混凝土的彈性模量Ec：原點(diǎn)彈性模量（簡(jiǎn)稱彈性模量）Ecˊ：切線模量Ec〞：變形模量（又稱割線模量）《規(guī)范》給出彈性模量Ec的經(jīng)驗(yàn)公式為：

表3—9混凝土的彈性模量（Mpa）3.803.753.703.653.603.553.453.353.253.153.002.802.552.20Ec*104)C80C75C70C65C60C55C50C45C40C35C30C25C20C15混凝土強(qiáng)度等級(jí)（4）剪切模量混凝土的剪切模量可近似取Gc＝0.4Ec

3.混凝土在長(zhǎng)期荷載作用下的變形

混凝土的徐變：是指在荷載的長(zhǎng)期作用下，混凝土的變形將隨時(shí)間而增加，亦即在應(yīng)力不變的情況下，混凝土的應(yīng)變隨時(shí)間繼續(xù)增長(zhǎng)的現(xiàn)象。圖3-7混凝土的徐變與時(shí)間的關(guān)系混凝土徐變的主要原因：

是在荷載長(zhǎng)期作用下，混凝土凝膠體中的水分逐漸壓出，水泥石逐漸粘性流動(dòng)，微細(xì)空隙逐漸閉合，細(xì)晶體內(nèi)部逐漸滑動(dòng)，微細(xì)裂縫逐漸發(fā)生等各種因素的綜合結(jié)果。影響徐變的因素很多，除時(shí)間外，還有下列因素：（1）應(yīng)力條件；（2）加荷齡期；（3）周圍環(huán)境；（4）水泥用量、水灰比；（5）材料質(zhì)量和級(jí)配；（6）構(gòu)件的體表比。4．混凝土的收縮收縮：混凝土在空氣中結(jié)硬時(shí)體積減小的現(xiàn)象。圖3—8混凝土的收縮變形與時(shí)間關(guān)系

引起混凝土收縮的原因：在硬化初期主要是水泥石在水化凝固結(jié)硬過(guò)程中產(chǎn)生的體積變化，后期主要是混凝土內(nèi)自由水分蒸發(fā)而引起的干縮。影響混凝土收縮的因素主要有：（1）混凝土的組成和配比；（2）干燥失水是引起收縮；（3）構(gòu)件的體表比。3.3鋼筋與混凝土共同工作學(xué)習(xí)目標(biāo)：掌握鋼筋與混凝土共同工作的原理，及保證二者粘結(jié)作用的措施。鋼筋和混凝土這兩種力學(xué)性能不同的材料共同工作原因：（1）混凝土和鋼筋之間有著良好的粘結(jié)力；（2）鋼筋和混凝土的溫度線膨脹系數(shù)也較為接近（鋼筋為

1.2×10-5，混凝土為1.0×10-5～1.5×10-5）；（3）混凝土包在鋼筋的外圍，起保護(hù)鋼筋免遭銹蝕的作用。3.3.2保證鋼筋與混凝土間粘結(jié)作用的措施能承受由于變形差(相對(duì)滑移)沿鋼筋與混凝土接觸面上產(chǎn)生的剪應(yīng)力，通常把這種剪應(yīng)力稱為粘結(jié)應(yīng)力。鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力，主要由以下三個(gè)部分組成：（1）膠著力；（2）摩阻力；（3）咬合力；其中機(jī)械咬合力作用最大，約占總粘結(jié)力的一半以上，變形鋼筋比光面鋼筋的機(jī)械咬合作用更大。

為了保證保證鋼筋與混凝土間粘結(jié)作用，通常采取以下措施：

1.鋼筋的錨固長(zhǎng)度表3-10鋼筋的最小錨固長(zhǎng)度2.彎鉤表3—11受拉鋼筋端部鋼筋彎鉤3.可靠的鋼筋的連接鋼筋在出廠時(shí)多在6～12m左右。工程中接長(zhǎng)鋼筋常采用：綁扎搭接、焊接連接、機(jī)械連接。

綁扎搭接接頭：是通過(guò)鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)應(yīng)力來(lái)傳遞鋼筋之間的內(nèi)力，因此必須有足夠的搭接長(zhǎng)度。受拉鋼筋直徑d＞22mm，或受壓鋼筋直徑d＞32mm時(shí)，不宜采用綁扎搭接接頭。

鋼筋混凝土強(qiáng)度等級(jí)C20C25>C25R23535d30d25dHRB33545d40d35dHRB400、KL400——50d45d表3—12受拉鋼筋邦扎接頭搭接長(zhǎng)度《規(guī)范》規(guī)定,受拉鋼筋邦扎接頭搭接長(zhǎng)度如表上表，受壓鋼筋的搭接長(zhǎng)度取受拉鋼筋的0.7倍。3.4砌體材料學(xué)習(xí)目標(biāo)：掌握砌體的主要力學(xué)性能及材料選用要求砌體:是以石材或混凝土包括以其塊件和砂漿或小石子混凝土結(jié)合而成的整體材料。

3.4.1砌體材料及砌體的種類1.石材工程上依據(jù)石料的開(kāi)采方法、形狀、尺寸和表面粗糙程度的不同，分為下列幾類：（1)片石

(2)塊石

(3)粗料石

(4)半細(xì)料石（5）細(xì)料石石材強(qiáng)度等級(jí)分為MU120、MU100、MU80、MU60、MU50、MU40和MU30七級(jí)。2.混凝土（1）混凝土預(yù)制塊（2）片石混凝土（3）小石子混凝土

3.砂漿

砂漿是：由膠結(jié)料(水泥、石灰和粘土等)、粒料(砂)及水拌制而成的。砂漿按其膠結(jié)料的不同可分為：①水泥砂漿；②混合砂漿(如水泥石灰砂漿、水泥粘土砂漿等)；③石灰砂漿。砂漿的物理力學(xué)性能指標(biāo)是砂漿的強(qiáng)度、和易性和保水性。

砂漿的強(qiáng)度用強(qiáng)度等級(jí)表示。砂漿的強(qiáng)度等級(jí)是以邊長(zhǎng)為70.7mm的標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊，在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)28天，按統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的極限抗壓強(qiáng)度（單位為MPa）表示。3.4.1.2砌體材料的基本要求

圬工材料的最低強(qiáng)度等級(jí)

石材抗凍性指標(biāo)3.4.1.3砌體的種類

1．片石砌體

2．塊石砌體

3．粗料石砌體

4.半細(xì)料石砌體

5.細(xì)料石砌體

6．混凝土預(yù)制塊砌體

3.4.2砌體的強(qiáng)度3.4.2.1砌體的抗壓性能1.砌體中的實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)通過(guò)試驗(yàn)觀測(cè)和分析，在砌體的單塊塊材內(nèi)產(chǎn)生復(fù)雜應(yīng)力