混凝土强度的标准值和设计值

1 引言

我国混凝土规范的强度设计值经历了由立方体强度转换为轴心强度标准值再转换到轴心强度设计值的过程, 确切明白各个值的含义是十分必要的, 特别是与其他国家的规范作比较时需要完全清楚其中的差异. 这个笔记简要描述了我国混凝土规范建议的强度计算方法.

2 混凝土立方体抗压强度

混凝土立方体抗压强度是按规定的标准试件和标准试验方法得到的混凝土强度基本代表值。我国取用的标准试件为边长相等的混凝土立方体。国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》 (GB/T 50081-2002)规定，以每边边长为150mm的立方体为标准试件，在20°+/-2°的温度和相对湿度在95%以上的潮湿空气中养护28天，依据标准制作方法和试验方法测得的抗压强度值(MPa)作为混凝土的立方体抗压强度。

3 混凝土的强度等级

混凝土的强度等级按照立方体抗压强度标准值确定，混凝土立方体抗压强度标准值表示为f_cu,k，我国《混凝土结构设计规范》规定，立方体抗压强度标准值系指按上述标准方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度，根据立方体抗压强度标准值划分为C15、C20、 C25、C30、C35、C40、C45、C50、 C55、 C60、C65、 C70、 C75、 C80十四个等级。

4 混凝土轴心抗压强度标准值

《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2002) 采用150mm×150mm×300mm 棱柱体作为混凝土轴心抗压强度试验的标准试件，混凝土试件轴心抗压强度标准值表示为f_ck. 把立方体抗压强度转换为轴心抗压强度的关系式如下:

f_ck=0.88*αc1*αc2*f_cu,k

其中：

αc1为棱柱体强度与立方体强度之比. C50及以下：αc1=0.76; C80：αc1=0.82; 两者之间插值处理.

αc2为高强度混凝土的脆性折减系数. C40及以下：αc2=1.00; C80及以下：αc2=0.87;  两者之间插值处理.

5 混凝土轴心抗压强度设计值

混凝土试件轴心抗压强度设计值=上述计算出来的轴心抗压强度标准值/分项系数. 目前规范中设置的这个分项系数为1.4. 规范中给出的表就是按照这个过程计算出来的.

可以使用EXCEL实现上述计算过程,如下表所示. 不过, 由于大于C40的混凝土需要进行条件判断和插值处理, 使用EXCEL不太方便, 作为教学用途, 正着手使用Python进行这一自动化处理, 以便与后面的应力计算实现无缝衔接.