第二章 混凝土结构材料的物理力学性能

在确定棱柱体试件尺寸的同时，一方面要考虑到试件具有足够的高度以不受试验机压板与试件承压面间摩擦力的影响，在试件的中间区段形成纯压状态，同时也要考虑到避免试件过高，在破坏前产生较大的附加偏心而降低抗压极限强度。根据资料，一般认为试件的高宽比为2～3时，可以基本消除上述两种因素的影响。

由于棱柱体试件的高度越大，试验机压板与试件之间摩擦力对试件高度中部的横向变形的约束影响越小，所以棱柱体试件的抗压强度都比立方体的强度值小，并且高宽比越大，强度越小。但是，当高宽比达到一定值后，这种影响就不明显了。

《混凝土结构设计规范》规定以上述棱柱体试件测得的具有95％保证率的抗压强度为混凝土轴心抗压强度标准值，用fck表示。

试验统计表明：棱柱体轴心抗压强度fc与立方体抗压强度fcu大致呈直线关系，其比值大致在0.70~0.92的范围内变化。

考虑到实际结构构件制作、养护和受力情况，实际构件强度与试件强度之间存在差异，《混凝土结构设计规范》基于安全取偏低值。轴心抗压强度标准值确定：

fck?0.88?c1?c2fcu,k fck与立方体抗压强度标准值fcu,k的关系按下式

式中：

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?c1为棱柱体轴心抗压强度与立方体抗压强度的比值，对

C50及

以下混凝土取?c1?0.76，对C80取?c1?0.82，两者之间直线内插。 C40及以下混凝土取

?c2为高强度混凝土的脆性折减系数，对

?c2?1.00，对C80取?c2?0.87，两者之间直线内插。

0.88为考虑实际构件与试件混凝土强度之间的差异而取用的折

减系数。

2、混凝土的轴心抗拉强度ftk

抗拉强度是混凝土的基本力学指标之一，也可以用它间接地衡量混凝土的冲切强度等其他力学性能。

混凝土的轴心抗拉强度可以采用直接轴心受拉的试验方法来测定，但有相当的难度。所以通常采用下图所示的圆柱体或立方体的劈裂试验来间接测试混凝土的轴心抗拉强度。

根据弹性理论，劈拉强度ft,s可按下式来计算：

ft,s?2F?dl

下图为混凝土的轴心抗拉强度与立方体抗压强度的统计关系图，由图可以看出，轴心抗拉强度只有立方体抗压强度的强度等级越高，该比值越小。

117~18，混凝土

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ft6543212/3ft?0.26fcuGBJ10-89??·?0.55ft?0.395fcu fcu0102030405060708090100áD??êüà-???èó?￠á·?ì????è??μ?o?????μ

ftk《混凝土结构设计规范》取轴心抗拉强度标准值fcu,k的关系为：

ftk?0.88?0.395fcu,k(1?1.645?)0.55与立方体抗压强度

0.45??2

C40 26.8 2.40 C45 29.6 2.51 强度种类 轴心抗压强度 轴心抗拉强度 混凝土强度标准值（N/mm2） 符号 fck ftk 混 凝 土 强 度 等 级 C15 C20 C25 C30 10.0 13.4 16.7 20.1 1.27 1.54 1.78 2.01 C35 23.4 2.20 混 凝 土 强 度 等 级 C50 C55 C60 C65 C70 32.4 35.5 38.5 41.5 44.5 2.65 2.74 2.85 2.93 3.00 C75 47.4 3.05 C80 50.2 3.10 2.1.3复合应力状态下混凝土的强度

实际混凝土结构构件大多是处于复合应力状态，例如框架梁、柱既受到轴力作用，又受到弯矩和剪力作用。节点区混凝土受力状态一般更为复杂。

1、双向受力状态（平面应力状态）

在两个平面上作用着法向应力?1和?2，第三个平面上应力为零的双向应力状态下，不同混凝土强度的二向破坏包络图如下图所示：一

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旦超出包络线就意味着材料发生破坏。

1）在双向受拉应力作用下，两者影响不大，与单向拉应力作用下强度几乎相同接近于正方形。

2）在双向压应力作用下，一方向的抗压强度随另一方向压应力的增加而增加。这是因为一个方向的压应力会对另一个方向的压应力所引起的侧向变形形成一定程度的约束，限制内部微裂缝的发展，从而提高强度，最多可以提高27％。

3）拉压应力组合情况下，混凝土的强度随着压应力增加而减小。 这是因为拉应力会加大另一方向压应力所引起的侧向变形，加速内部微裂缝的发展使受压强度降低。均低于单向拉伸或压缩时的强度。

取一个单元体，法向应力?与剪应力?组合的强度曲线如下图所示：

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