混凝土结构材料的物理力学性能钢筋

第二章 钢筋和混凝土的材料性能
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 Bilinear elasto-plastic relation
fy
1
s E se
Es
e ey e ey
Es 2.1¡ 105 Á 2.0¡ 105 Á 2.05¡ 105 Á 1.95¡ 105 Á
1.1 钢筋
1 混凝土结构材料的物理力学性能
1.1 钢筋
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
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 ） 种 热 轧 钢 筋 H P B 2 3 5 (Q 2 3 5 ) H R B 3 3 5 (2 0 M nS i) H R B 4 0 0 (2 0 M nS iV 、 2 0 M nS iN b 、 2 0 M nT i) R R B 4 0 0 (2 0 M nS i) 类 符号 f yk 235 33构材料的物理力学性能
1.1.2 钢筋的品种、形式、等级和成分 热轧钢筋、中高强钢丝和钢绞线、热处理钢筋和冷加工钢筋
成分：铁、碳、锰、硅、钒、钛、磷、硫
1.1 钢筋
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
热轧钢筋 Hot Rolled Steel Reinforcing Bar
HPB235级、HRB335级、HRB400级、RRB400级
HPB
Bar Plain
HRB
Bar Rolled
RRB
Bar Ribbed
Hot rolled
Hot rolled
Rolled
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
2.1 钢筋
s fy
Ö ¸¸¸¸¸¸¸(N/mm2) à À
ey
HPB235 ¼ · ½ ¶ Ö î HRB335 ¼ · ½ ¡ HRB400 ¼ · ½ ¡ RRB400 ¼ · ½ ¡ ¶ Ö î ¢ ¶ Ö î ¢ ¶ Ö î ¢ È ´ í · ½ ¦ À Ö î û ý Ó ¦ Ö ¿ ¢ Ý ý ß · ¿ ¢ Ì Û Ö ¿ Ï ³ ¦ Á · Ë ¡ Â Ð À Ö Ë ¡ ¿ º · Ë Ö Ê ß · ½ Ï
2
刻痕钢丝
5、 二股 三股
7 d = 1 0 .0 d = 1 2 .0 d = 1 0 .8 d = 1 2 .9 d = 9 .5 d = 11 .1 d = 1 2 .7 d = 1 5 .2
钢绞线 七股
热处理钢筋
4 0 S i2 M n(d = 6 ) 4 8 S i2 M n(d = 8 .2 ) 4 5 S i2 C r(d = 1 0 )
伸 长 率： 钢筋拉断时的应变， 是反映钢筋塑性性能的指标。伸 长率大的钢筋，在拉断前有足够 预兆，延性较好
5
or 10
s

l l0 l0
¯ Ô ä Î µ Ð ±Ð ee Ð à ä Î ² Ó ±Ð er
1.1 钢筋
冷弯性能： 在规定的D和 下 冷弯后的钢筋应无裂纹、鳞落 或断裂现象
e
Ⅳ级钢筋强度太高，不适宜作为钢筋混凝土构件中
延伸率：5=25、16、14、10%，直径8~40。
2.1 钢 筋
1 混凝土结构材料的物理力学性能
钢丝 ：中强钢丝的强度为800~1200MPa，高强钢丝、钢绞线的 为 1470 ~1860MPa；伸长率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，钢筋的伸长率降低。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 ：是将特定强度的钢筋通过加热、淬火和回火等调 质工艺处理，使强度得到较大幅度的提高，而伸长率降低不多。 用于预应力混凝土结构。
1.1 钢筋
1 混凝土结构材料的物理力学性能
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。 屈 强 比：反映钢筋的强度储备，fy/fu=0.6~0.7。
1 混凝土结构材料的物理力学性能
◆无明显屈服点的钢筋
s
fu
s0.2
a
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
e
0.2%
《规范》取s0.2 =0.85 fu
2.1 钢 筋
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
HPB235级(Ⅰ级)钢筋多为光面钢筋（Plain
Bar），
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（Bond），外形制作成月牙肋或等高肋的变形钢 筋（Deformed Bar）。 的配筋，一般冷拉后作预应力筋
1.1 钢筋
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
2.1 钢筋
1 混凝土结构材料的物理力学性能
1.1.3 混凝土结构对钢筋性能的要求 • 强度高，屈强比适当 – 可以节省钢材，获得较好的经济效果 • 塑性好 – 钢筋在断裂前有足够的变形，能给人以破坏的预 兆 • 可焊性好 – 焊接后的接头性能良好 • 与混凝土的粘结锚固性能好 – 保证钢筋和混凝土共同工作，并有足够的粘结力
2
2.1 钢筋
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
预 应 力 钢 筋 强 度 标 准 值 （ N /m m ） 种 消除应力钢丝 螺旋肋钢丝 4~ 9 类 1470 1570 1670 1770 1470 1570 1720 1720 1860 1860 1860 1860， 1820， 1720 1470 f ptk
1 混凝土结构材料的物理力学性能
1 混凝土结构材料的物理力学性能
1.1 钢筋
1.1.1 钢筋的强度与变形 a’为比例极限
◆ 有明显屈服点的钢筋
s
fu
b
e f
s =Ese
a为弹性极限
fy
a a’
c
d
b为屈服上限 c为屈服下限， 即屈服强度 fy cd为屈服台阶 de为强化段 e为极限抗拉强度 fu
e