第二篇 建筑结构
陈红秋
泰州职业技术学院建筑工程系
第六章 建筑结构材料
第六章 建筑结构材料
6.1 钢 筋
一、钢筋的品种
热轧钢筋、中高强钢丝和钢绞线、热处理钢筋和冷加工钢筋
D ?a ?? 3? ?±? ? A ?a 3 ?é ·? ?ê ?? à? 2a 3? ′?
·? ?ê ??
í? 2- 1 3￡ ó? ·? ?é D? ê?
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第六章 建筑结构材料
第六章 建筑结构材料
热轧钢筋
HPB235级, HRB335级, HRB400级, RRB400级
HPB
Hot rolled
Plain
Bar
HRB
Hot rolled
Rolled
Bar
RRB
Rolled
Ribbed
Bar
屈服强度 fyk（ 标准值 =钢材废品限值，保证率 97.73%）
HPB235级, fyk = 235 N/mm2
HRB335级, fyk = 335 N/mm2
HRB400级, RRB400级, fyk = 400 N/mm2
第六章 建筑结构材料
HPB235级 (Ⅰ 级 )钢筋多为光面钢筋, 多作为现浇楼
板的受力钢筋和箍筋
HRB335级 (Ⅱ 级 )和 HRB400级 (Ⅲ 级 )钢筋 强度较高，
多 作为钢筋混凝土构件的受力钢筋，尺寸较大的构件，
也有用 Ⅱ 级钢筋作箍筋的 为增强与混凝土的粘结，外
形制作成月牙肋或等高肋的变形钢筋 。
Ⅳ 级钢筋 强度太高，不适宜作为钢筋混凝土构件中的
配筋,一般冷拉后作预应力筋。
延伸率 d5=25,16,14,10%,直径 8~40。
第六章 建筑结构材料
钢丝, 中强钢丝的强度为 800~1200MPa，高强钢丝、钢绞线
的为 1470 ~1860MPa； 延伸率 d10=6%,d100=3.5~4%；钢丝的
直径 3~9mm；外形有光面、刻痕和螺旋肋三种，另有二股、
三股和七股钢绞线，外接圆直径 9.5~15.2 mm。中高强钢丝和
钢绞线均用于预应力混凝土结构。
冷加工钢筋 是由热轧钢筋和盘条经冷拉、冷拔、冷轧、冷扭加
工后而成。冷加工的目的是为了提高钢筋的强度，节约钢材。
但经冷加工后，钢筋的延伸率降低。 近年来，冷加工钢筋的品
种很多，应根据专门规程使用。
热处理钢筋 是将 Ⅳ 级钢筋通过加热、淬火和回火等调质工艺处
理，使强度得到较大幅度的提高，而延伸率降低不多。用于预
应力混凝土结构。
s
e
第六章 建筑结构材料
二、钢筋的应力 -应变关系
◆ 有明显屈服点的钢筋
a’为比例极限
s =Ese
a’
a为弹性极限
a
de为强化段
b为屈服上限
c为屈服下限，即 屈服强度 fy
c d
cd为屈服台阶
e f
u
e为极限抗拉强度 fu
fy
f
b
第六章 建筑结构材料
几个指标,
屈服强度, 是钢筋强度的设计依据,因为钢筋屈服后将很大的塑
性变形，且卸载时这部分变形 不可恢复,这会使钢筋混凝土构件
产生很大的变形和不可闭合的裂缝。屈服上限与加载速度有关，
不太稳定，一般取屈服下限作为屈服强度。
延 伸 率,钢筋拉断时的应变，是反映钢筋塑性性能的指标。延
伸率大的钢筋，在拉断前有足够预兆，延性较好
0
0
10o r 5 l
ll ??d
s
e
2D óà ±? D? e
r
μˉ D? ±? D? e
e均匀延伸率 dgt对应最大应力时应变，
包括了残余应变和弹性应变，反映
了钢筋真实的变形能力 (≥2.5%)屈
强 比 反映钢筋的强度储备，
fy/fu=0.6~0.7。
第六章 建筑结构材料
有明显屈服点钢筋的应力 -应变关系
一般可采用双线性的理想弹塑性关系
yy
ys
f
E
ees
eees
??
??
f
y
e
y
1
Es
?????????????? ( N / m m
2
)
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HP B 23 5 ?? ·? ?é 2,1 ?à 10
5
H R B 3 35 ?? ·? ?é ?￠ H R B 4 00 ?? ·? ?é ?￠ RR B 4 00 ?? ·? ?é ?￠
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2,0 ?à 10
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5
·? ?ê ?? 1,95 ?à 10
5
第六章 建筑结构材料
◆ 无明显屈服点的钢筋
a
0.2%
s
0, 2
f
u
a点：比例极限，约为 0.65fu
a点前：应力 -应变关系为线弹性
a点后：应力 -应变关系为非线性，
有一定塑性变形，且没有明显的屈
服点
强度设计指标 —— 条件屈服点
残余应变为 0.2%所对应的应力
,规范, 取 s0.2 =0.85 fu
第六章 建筑结构材料
三、钢筋的强度标准值
按冶金钢材质量控制标准，钢筋的强度标准值是取其出厂
时的废品限值，其数值相当于 fy,m-3s，具有 97.73%的保证率，
满足, 建筑结构设计统一标准, 材料强度标准值保证率 95%的
要求。
普通钢筋强度标准值 （ N / m m
2
）
种 类 符号 f yk
H P B 2 3 5 ( Q 2 3 5 ) 235
H R B 3 3 5 ( 2 0 M n S i ) 335
热
轧
钢
筋
H R B 4 0 0 ( 2 0 M n S i V, 2 0 M n S i N b, 2 0 M n T i )
R R B 4 0 0 ( 2 0 M n S i )
400
第六章 建筑结构材料
预应力钢筋强度标准值 （ N / m m
2
）
种 类 f
p t k
消除应力钢丝
螺旋肋钢丝
4~ 9
1470
1570
1670
1770
刻痕钢丝
5, 7
1470
1570
二股
d = 1 0, 0
d = 1 2, 0
1720
三股
d = 1 0, 8
d = 1 2, 9
1720
钢绞线
七股
d = 9, 5
d = 1 1, 1
d = 1 2, 7
d = 1 5, 2
1860
1860
1860
1860, 1820, 1720
热处理钢筋 4 0 S i
2
M n ( d = 6 )
4 8 S i
2
M n ( d = 8, 2 )
4 5 S i
2
C r ( d = 1 0 )
1470
1, 钢绞线直径 d 系 指 钢 绞 线 外 接 圆 直 径
2, 各 种 直 径, 钢 丝, 钢 绞 线 的 截 面 积 见 附 录
第六章 建筑结构材料
6.2 混凝土
一、混凝土的强度
1、混凝土强度等级
混凝土结构中,主要是利用它的 抗压强度 。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。
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,边长 150mm立方体标准试件，在标准条件下
（ 20±3℃, ≥90%湿度）养护 28天，用标准试验方法（加载速
度 0.15~0.3N/mm2/sec，两端不涂润滑剂）测得的 具有 95%保证
率 的立方体抗压强度，用符号 C表示,C30表示 fcu,k=30N/mm2
,规范, 根据强度范围,从 C15~C80共划分为 14个强度等级,
级差为 5N/mm2。与原, 规范 GBJ10-89,相比，混凝土强度等级
范围由 C60提高到 C80,C50以上为 高强混凝土,有关指标和计
算公式在 C50与原, 规范 GBJ10-89,衔接。
第六章 建筑结构材料
100mm立方体强度与标准立方体强度之间的换算关系
100150
cucu ff ??
小于 C50的混凝土，修正系数 ? =0.95。随混凝土强度的提高，修
正系数 ? 值有所降低。当 fcu100=100N/mm2时，换算系数 ? 约为 0.9
美国、日本、加拿大等国家，采用圆柱体（直径 150mm，高 300
mm）标准试件测定的抗压强度来划分强度等级，符号记为 fc'。
圆柱体强度与我国标准立方体抗压强度的换算关系为,
cuc ff )81.0~79.0(??
立方体和圆柱体抗压试验都不能代表混凝土在实际构件中的受力
状态，只是用来在同一标准条件下比较混凝土强度水平和品质的
标准（制作、测试方便）。
第六章 建筑结构材料
2、轴心抗压强度
轴心抗压强度采用棱柱体试件测定，用符号 fc表示，它比较
接近实际构件中混凝土的受压情况。棱柱体试件高宽比一般为
h/b=3~4，我国通常取 150mm×150mm×450mm的棱柱体试件，
也常用 100×100×300试件。
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
体抗压强度和立方体抗压强度的换算关系为,
cuc fkf ??
cucucuc ffff 76.0)0 0 2.066.0( ???
,规范, 对小于 C50级的混凝土取 k=0.76，对 C80取 k=0.82，
其间按线性插值
第六章 建筑结构材料
3、轴心抗拉强度
也是其基本力学性能，用符号 ft 表示。混凝土构件开裂、裂缝、
变形，以及受剪、受扭、受冲切等的承载力均与抗拉强度有关。
500
150
1
5
0
100
16
?á D? êü ?- ê? ?é
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
1
2
3
4
5
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f
t
f
cu
G B J 10 - 89 ?? ·?
?á D? êü ?- ?? ?è óè à￠ ·? ì? ?? ?è ?? μ? o ?? ?? ?μ
55.0
3 9 5.0
cut
ff ?
3/2
26.0
cut
ff ?
第六章 建筑结构材料
劈拉试验
P
a
P
拉
压
压
由于轴心受拉试验对中困难，也常常采用立方体或圆柱体劈拉
试验测定混凝土的抗拉强度
2
2
a
P
f sp
?
?
?
4/319.0
cusp ff ?
第六章 建筑结构材料
4、混凝土强度的标准值
,规范, 规定材料强度的标准值 fk 应具有不小于 95%的保证率
)6 4 5.11( d?? mk ff
立方体强度标准值即为混凝土强度等级 fcu。, 规范, 在确定混
凝土轴心抗压强度和轴心抗拉强度标准值时，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，便可按上式计算得到。
同时,,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，对轴心抗压强度和轴心抗拉强度，还采用了以下
两个 折减系数,⑴结构中混凝土强度与混凝土试件强度的比值，
取 0.88；⑵脆性折减系数，对 C40取 1.0，对 C80取 0.87，中间按
线性规律变化。
第六章 建筑结构材料
二、混凝土的变形
1、单轴（单调）受压应力 -应变关系
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要
依据，也是利用计算机进行非线性分析的基础。
混凝土单轴受压应力 -应变关系曲线，常采用棱柱体试件来
测定。 在普通试验机上采用 等应力速度 加载，达到轴心抗压
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
变能，会导致试件产生突然脆性破坏，只能测得应力 -应变曲
线的 上升段 。
采用 等应变速度 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 -应变
曲线的 下降段 。
第六章 建筑结构材料
í? 2- 13 2o í? ?? ?è oì ?y íà μ? ó| à| -
ó| ±? ?? ?μ ?ú ??
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
后的破坏往往是骨料破坏，
破坏时脆性越显著，下降
段越陡。
第六章 建筑结构材料
◆, 规范, 应力 -应变关系
上升段,
])1(1[
0
nc
cc f e
es ???
0ee ?
下降段,
cc f?s ueee ??0
6
6
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10)50(0033.0
10)50(5.0002.0
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1
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cuu
cu
cu
f
f
fn
e
e
《规范》混凝土应力 - 应变曲线参数
f
cu
≤ C 5 0 C 6 0 C 7 0 C 8 0
n 2 1, 8 3 1, 6 7 1, 5
e
0
0, 0 0 2 0, 0 0 2 0 5 0, 0 0 2 1 0, 0 0 2 1 5
e
u
0, 0 0 3 3 0, 0 0 3 2 0, 0 0 3 1 0, 0 0 3
0 0, 0 0 1 0, 0 0 2 0, 0 0 3 0, 0 0 4
10
20
30
40
50
60
70
C 80
C 60
C 40
C 20
s
e
第六章 建筑结构材料
2、混凝土的弹性模量
s
e
E c = tan a
原点切线模量
0?
?
se
s
d
d
E c
s
eE c
’
= tan a
’
割线模量
e
s??
cE
s
e
E c
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= tan a
’’
切线模量
e
s
d
dE
c ???
弹性系数 n 随应力增大而减小
n =1~0.5
e
e elcE? cEn?
第六章 建筑结构材料
3、混凝土受拉应力 -应变关系
s
e
f
t
e
t0
c
t
c
t
c
t
t E
f
E
f
E
f 2
5.00
??
?
?e
第六章 建筑结构材料
三、混凝土的收缩和徐变
1、混凝土的收缩
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（支座）或内部（钢筋）的约
束时,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。
某些 对跨度比较敏感的超静定结构 （如拱结构），收缩也
会引起不利的内力。
墙板干燥收缩裂缝与边框架的变形
第六章 建筑结构材料
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
快，两周可完成全部收缩的 25%，一个月可完成 50%，以后
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 (2~5)×10-4
混凝土开裂应变为 (0.5~2.7)×10-4
14d 28d t
e
sh
( 2~5 ) ?à 10
-4
25 %
50%
第六章 建筑结构材料
◆ 影响因素
混凝土的收缩受结构周围的温度, 湿度, 构件断面形状及
尺寸, 配合比, 骨料性质, 水泥性质, 混凝土浇筑质量及养
护条件等许多因素有关 。
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 。
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 。
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 。
在实际工程中, 要采取一定措施减小收缩应力的不利影
响 —— 施工缝 。
第六章 建筑结构材料
2、混凝土的徐变
混凝土在荷载的长期作用下，其变形随时间而不断增长的现
象称为徐变。
徐变会使结构（构件）的（挠度）变形增大，引起预应力损
失，在长期高应力作用下，甚至会导致破坏。
不过，徐变有利于结构构件产生内（应）力重分布，降低结
构的受力（如支座不均匀沉降），减小大体积混凝土内的温度
应力，受拉徐变可延缓收缩裂缝的出现。
与混凝土的收缩一样，徐变也与时间有关。因此，在测定
混凝土的徐变时，应同批浇筑同样尺寸不受荷的试件，在同样
环境下同时量测混凝土的收缩变形，从徐变试件的变形中扣除
对比的收缩试件的变形，才可得到徐变变形。
陈红秋
泰州职业技术学院建筑工程系
第六章 建筑结构材料
第六章 建筑结构材料
6.1 钢 筋
一、钢筋的品种
热轧钢筋、中高强钢丝和钢绞线、热处理钢筋和冷加工钢筋
D ?a ?? 3? ?±? ? A ?a 3 ?é ·? ?ê ?? à? 2a 3? ′?
·? ?ê ??
í? 2- 1 3￡ ó? ·? ?é D? ê?
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第六章 建筑结构材料
第六章 建筑结构材料
热轧钢筋
HPB235级, HRB335级, HRB400级, RRB400级
HPB
Hot rolled
Plain
Bar
HRB
Hot rolled
Rolled
Bar
RRB
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Ribbed
Bar
屈服强度 fyk（ 标准值 =钢材废品限值，保证率 97.73%）
HPB235级, fyk = 235 N/mm2
HRB335级, fyk = 335 N/mm2
HRB400级, RRB400级, fyk = 400 N/mm2
第六章 建筑结构材料
HPB235级 (Ⅰ 级 )钢筋多为光面钢筋, 多作为现浇楼
板的受力钢筋和箍筋
HRB335级 (Ⅱ 级 )和 HRB400级 (Ⅲ 级 )钢筋 强度较高，
多 作为钢筋混凝土构件的受力钢筋，尺寸较大的构件，
也有用 Ⅱ 级钢筋作箍筋的 为增强与混凝土的粘结，外
形制作成月牙肋或等高肋的变形钢筋 。
Ⅳ 级钢筋 强度太高，不适宜作为钢筋混凝土构件中的
配筋,一般冷拉后作预应力筋。
延伸率 d5=25,16,14,10%,直径 8~40。
第六章 建筑结构材料
钢丝, 中强钢丝的强度为 800~1200MPa，高强钢丝、钢绞线
的为 1470 ~1860MPa； 延伸率 d10=6%,d100=3.5~4%；钢丝的
直径 3~9mm；外形有光面、刻痕和螺旋肋三种，另有二股、
三股和七股钢绞线，外接圆直径 9.5~15.2 mm。中高强钢丝和
钢绞线均用于预应力混凝土结构。
冷加工钢筋 是由热轧钢筋和盘条经冷拉、冷拔、冷轧、冷扭加
工后而成。冷加工的目的是为了提高钢筋的强度，节约钢材。
但经冷加工后，钢筋的延伸率降低。 近年来，冷加工钢筋的品
种很多，应根据专门规程使用。
热处理钢筋 是将 Ⅳ 级钢筋通过加热、淬火和回火等调质工艺处
理，使强度得到较大幅度的提高，而延伸率降低不多。用于预
应力混凝土结构。
s
e
第六章 建筑结构材料
二、钢筋的应力 -应变关系
◆ 有明显屈服点的钢筋
a’为比例极限
s =Ese
a’
a为弹性极限
a
de为强化段
b为屈服上限
c为屈服下限，即 屈服强度 fy
c d
cd为屈服台阶
e f
u
e为极限抗拉强度 fu
fy
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b
第六章 建筑结构材料
几个指标,
屈服强度, 是钢筋强度的设计依据,因为钢筋屈服后将很大的塑
性变形，且卸载时这部分变形 不可恢复,这会使钢筋混凝土构件
产生很大的变形和不可闭合的裂缝。屈服上限与加载速度有关，
不太稳定，一般取屈服下限作为屈服强度。
延 伸 率,钢筋拉断时的应变，是反映钢筋塑性性能的指标。延
伸率大的钢筋，在拉断前有足够预兆，延性较好
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e均匀延伸率 dgt对应最大应力时应变，
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强 比 反映钢筋的强度储备，
fy/fu=0.6~0.7。
第六章 建筑结构材料
有明显屈服点钢筋的应力 -应变关系
一般可采用双线性的理想弹塑性关系
yy
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第六章 建筑结构材料
◆ 无明显屈服点的钢筋
a
0.2%
s
0, 2
f
u
a点：比例极限，约为 0.65fu
a点前：应力 -应变关系为线弹性
a点后：应力 -应变关系为非线性，
有一定塑性变形，且没有明显的屈
服点
强度设计指标 —— 条件屈服点
残余应变为 0.2%所对应的应力
,规范, 取 s0.2 =0.85 fu
第六章 建筑结构材料
三、钢筋的强度标准值
按冶金钢材质量控制标准，钢筋的强度标准值是取其出厂
时的废品限值，其数值相当于 fy,m-3s，具有 97.73%的保证率，
满足, 建筑结构设计统一标准, 材料强度标准值保证率 95%的
要求。
普通钢筋强度标准值 （ N / m m
2
）
种 类 符号 f yk
H P B 2 3 5 ( Q 2 3 5 ) 235
H R B 3 3 5 ( 2 0 M n S i ) 335
热
轧
钢
筋
H R B 4 0 0 ( 2 0 M n S i V, 2 0 M n S i N b, 2 0 M n T i )
R R B 4 0 0 ( 2 0 M n S i )
400
第六章 建筑结构材料
预应力钢筋强度标准值 （ N / m m
2
）
种 类 f
p t k
消除应力钢丝
螺旋肋钢丝
4~ 9
1470
1570
1670
1770
刻痕钢丝
5, 7
1470
1570
二股
d = 1 0, 0
d = 1 2, 0
1720
三股
d = 1 0, 8
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1720
钢绞线
七股
d = 9, 5
d = 1 1, 1
d = 1 2, 7
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1860
1860
1860
1860, 1820, 1720
热处理钢筋 4 0 S i
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M n ( d = 6 )
4 8 S i
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M n ( d = 8, 2 )
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C r ( d = 1 0 )
1470
1, 钢绞线直径 d 系 指 钢 绞 线 外 接 圆 直 径
2, 各 种 直 径, 钢 丝, 钢 绞 线 的 截 面 积 见 附 录
第六章 建筑结构材料
6.2 混凝土
一、混凝土的强度
1、混凝土强度等级
混凝土结构中,主要是利用它的 抗压强度 。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。
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,边长 150mm立方体标准试件，在标准条件下
（ 20±3℃, ≥90%湿度）养护 28天，用标准试验方法（加载速
度 0.15~0.3N/mm2/sec，两端不涂润滑剂）测得的 具有 95%保证
率 的立方体抗压强度，用符号 C表示,C30表示 fcu,k=30N/mm2
,规范, 根据强度范围,从 C15~C80共划分为 14个强度等级,
级差为 5N/mm2。与原, 规范 GBJ10-89,相比，混凝土强度等级
范围由 C60提高到 C80,C50以上为 高强混凝土,有关指标和计
算公式在 C50与原, 规范 GBJ10-89,衔接。
第六章 建筑结构材料
100mm立方体强度与标准立方体强度之间的换算关系
100150
cucu ff ??
小于 C50的混凝土，修正系数 ? =0.95。随混凝土强度的提高，修
正系数 ? 值有所降低。当 fcu100=100N/mm2时，换算系数 ? 约为 0.9
美国、日本、加拿大等国家，采用圆柱体（直径 150mm，高 300
mm）标准试件测定的抗压强度来划分强度等级，符号记为 fc'。
圆柱体强度与我国标准立方体抗压强度的换算关系为,
cuc ff )81.0~79.0(??
立方体和圆柱体抗压试验都不能代表混凝土在实际构件中的受力
状态，只是用来在同一标准条件下比较混凝土强度水平和品质的
标准（制作、测试方便）。
第六章 建筑结构材料
2、轴心抗压强度
轴心抗压强度采用棱柱体试件测定，用符号 fc表示，它比较
接近实际构件中混凝土的受压情况。棱柱体试件高宽比一般为
h/b=3~4，我国通常取 150mm×150mm×450mm的棱柱体试件，
也常用 100×100×300试件。
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
体抗压强度和立方体抗压强度的换算关系为,
cuc fkf ??
cucucuc ffff 76.0)0 0 2.066.0( ???
,规范, 对小于 C50级的混凝土取 k=0.76，对 C80取 k=0.82，
其间按线性插值
第六章 建筑结构材料
3、轴心抗拉强度
也是其基本力学性能，用符号 ft 表示。混凝土构件开裂、裂缝、
变形，以及受剪、受扭、受冲切等的承载力均与抗拉强度有关。
500
150
1
5
0
100
16
?á D? êü ?- ê? ?é
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
1
2
3
4
5
6
f
t
f
cu
G B J 10 - 89 ?? ·?
?á D? êü ?- ?? ?è óè à￠ ·? ì? ?? ?è ?? μ? o ?? ?? ?μ
55.0
3 9 5.0
cut
ff ?
3/2
26.0
cut
ff ?
第六章 建筑结构材料
劈拉试验
P
a
P
拉
压
压
由于轴心受拉试验对中困难，也常常采用立方体或圆柱体劈拉
试验测定混凝土的抗拉强度
2
2
a
P
f sp
?
?
?
4/319.0
cusp ff ?
第六章 建筑结构材料
4、混凝土强度的标准值
,规范, 规定材料强度的标准值 fk 应具有不小于 95%的保证率
)6 4 5.11( d?? mk ff
立方体强度标准值即为混凝土强度等级 fcu。, 规范, 在确定混
凝土轴心抗压强度和轴心抗拉强度标准值时，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，便可按上式计算得到。
同时,,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，对轴心抗压强度和轴心抗拉强度，还采用了以下
两个 折减系数,⑴结构中混凝土强度与混凝土试件强度的比值，
取 0.88；⑵脆性折减系数，对 C40取 1.0，对 C80取 0.87，中间按
线性规律变化。
第六章 建筑结构材料
二、混凝土的变形
1、单轴（单调）受压应力 -应变关系
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要
依据，也是利用计算机进行非线性分析的基础。
混凝土单轴受压应力 -应变关系曲线，常采用棱柱体试件来
测定。 在普通试验机上采用 等应力速度 加载，达到轴心抗压
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
变能，会导致试件产生突然脆性破坏，只能测得应力 -应变曲
线的 上升段 。
采用 等应变速度 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 -应变
曲线的 下降段 。
第六章 建筑结构材料
í? 2- 13 2o í? ?? ?è oì ?y íà μ? ó| à| -
ó| ±? ?? ?μ ?ú ??
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
后的破坏往往是骨料破坏，
破坏时脆性越显著，下降
段越陡。
第六章 建筑结构材料
◆, 规范, 应力 -应变关系
上升段,
])1(1[
0
nc
cc f e
es ???
0ee ?
下降段,
cc f?s ueee ??0
6
6
0
10)50(0033.0
10)50(5.0002.0
)50(
60
1
2
?
?
????
????
???
cuu
cu
cu
f
f
fn
e
e
《规范》混凝土应力 - 应变曲线参数
f
cu
≤ C 5 0 C 6 0 C 7 0 C 8 0
n 2 1, 8 3 1, 6 7 1, 5
e
0
0, 0 0 2 0, 0 0 2 0 5 0, 0 0 2 1 0, 0 0 2 1 5
e
u
0, 0 0 3 3 0, 0 0 3 2 0, 0 0 3 1 0, 0 0 3
0 0, 0 0 1 0, 0 0 2 0, 0 0 3 0, 0 0 4
10
20
30
40
50
60
70
C 80
C 60
C 40
C 20
s
e
第六章 建筑结构材料
2、混凝土的弹性模量
s
e
E c = tan a
原点切线模量
0?
?
se
s
d
d
E c
s
eE c
’
= tan a
’
割线模量
e
s??
cE
s
e
E c
’’
= tan a
’’
切线模量
e
s
d
dE
c ???
弹性系数 n 随应力增大而减小
n =1~0.5
e
e elcE? cEn?
第六章 建筑结构材料
3、混凝土受拉应力 -应变关系
s
e
f
t
e
t0
c
t
c
t
c
t
t E
f
E
f
E
f 2
5.00
??
?
?e
第六章 建筑结构材料
三、混凝土的收缩和徐变
1、混凝土的收缩
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（支座）或内部（钢筋）的约
束时,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。
某些 对跨度比较敏感的超静定结构 （如拱结构），收缩也
会引起不利的内力。
墙板干燥收缩裂缝与边框架的变形
第六章 建筑结构材料
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
快，两周可完成全部收缩的 25%，一个月可完成 50%，以后
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 (2~5)×10-4
混凝土开裂应变为 (0.5~2.7)×10-4
14d 28d t
e
sh
( 2~5 ) ?à 10
-4
25 %
50%
第六章 建筑结构材料
◆ 影响因素
混凝土的收缩受结构周围的温度, 湿度, 构件断面形状及
尺寸, 配合比, 骨料性质, 水泥性质, 混凝土浇筑质量及养
护条件等许多因素有关 。
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 。
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 。
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 。
在实际工程中, 要采取一定措施减小收缩应力的不利影
响 —— 施工缝 。
第六章 建筑结构材料
2、混凝土的徐变
混凝土在荷载的长期作用下，其变形随时间而不断增长的现
象称为徐变。
徐变会使结构（构件）的（挠度）变形增大，引起预应力损
失，在长期高应力作用下，甚至会导致破坏。
不过，徐变有利于结构构件产生内（应）力重分布，降低结
构的受力（如支座不均匀沉降），减小大体积混凝土内的温度
应力，受拉徐变可延缓收缩裂缝的出现。
与混凝土的收缩一样，徐变也与时间有关。因此，在测定
混凝土的徐变时，应同批浇筑同样尺寸不受荷的试件，在同样
环境下同时量测混凝土的收缩变形，从徐变试件的变形中扣除
对比的收缩试件的变形，才可得到徐变变形。
