钢筋和混凝土的力学性能 ppt课件
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钢筋和混凝土的力学性能
规范规定轴心抗拉强度标准值ftk与立方体抗压强度标准值fcu,k 的关系为：
ftk 0.880.395 fcu,k0.55(11.645 )0.45 c2
c2
高强混凝土的脆性折减系数，C40以下取1.00，C80取0.87，中
间线性插值。
0.88 考虑实际构件与试件混凝土之间的差异等，引入的修正系数。
中高强钢丝和钢绞线强度较高，均无明显的屈服点和屈服台阶，主要用于预应 力混凝土结构。
热处理钢筋，将强度大致相当于Ⅳ级热轧钢筋的某些特定品种热轧钢筋通过加热 、淬火和回火等调质工艺处理，使强度得到较大幅度的提高，但无明显的屈服点和 屈服台阶。主要用于预应力混凝土结构。
硬钢的应力应变曲线
N/mm2
1600σ σ0.2
150×150×150
C
200×200×200
A、B、C三个试块，材料、养护条件等均相同，三者强度的大小关系？
A>B> C，为什么？
试验方法方面 试件形状、尺寸、加载速度等 （3）润滑剂
涂润滑剂
涂润滑剂
A
B
150×150×150
150×150×150
A、B两个试块，材料、养护条件等均相同，二者强度的大小关系？（A>B）
储备，fy/σb=0.6~0.7。
不同级别热轧钢 筋的应力应变曲线
热轧钢筋级别越高，强度越 高，屈服平台越 ，塑短性越 。差
塑性性能
伸长率
l
l’
l'l 100%
l
伸长率越高，塑性性能越好。
冷弯性能
把钢筋在常温下围绕直径为D的辊轴弯转α角而要求不发生裂纹。
冷弯直径越小，角度 越大，塑性越好。
（3）钢筋的冷拉和冷拔
钢筋和混凝土的力学性能
Remained heat
treatment
屈服强度 fyk（标准值=钢材废品限值，保证率95%）
HPB235级： fyk = 235 N/mm2
HRB335级： fyk = 335 N/mm2
HRB400级、RRB400级： .fyk = 400 N/mm2
2.1 钢 筋
第二章 钢筋和混凝土的力学性能
HPB235级(Ⅰ级) 为热轧光面钢筋（Plain Bar），符号 ，多 作为现浇楼板的受力钢筋和箍筋。
HRB335级(Ⅱ级)和 HRB400级(Ⅲ级)为热轧带肋钢筋 (Ribbed Bar)，符号 。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）。
消除应力钢丝、螺旋肋钢丝、刻痕钢丝
钢绞线
.
Es 2.1×105
2.0×105
2.05×105 1.95×105
2.1 钢筋
第二章 钢筋和混凝土的力学性能
◆无明显屈服点的钢筋（Steel bar without yield point）
fu
s0.2
a
0.2%
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
有物理屈服点的钢筋，如热轧钢筋、冷拉钢筋；
无物理屈服点的钢筋，如钢丝、钢绞线及热处理钢筋。
. 2.1 钢筋
第二章 钢筋和混凝土的力学性能
二、钢筋的形式
▪ 普通钢筋（柔性钢筋）
第二章-钢筋混凝土材料的力学性能
第2章钢筋混凝土材料的力学性能知识点1. 钢筋的强度和变形, 钢筋的级别和品种, 混凝土结构对钢筋性能的要求；2. 单轴和复合受力状态下混凝土的强度；3. 混凝土在一次短期加荷以及重复荷载和长期荷载作用下的变形性能；4. 混凝土的弹性模量、混凝土的强度和强度等级；5. 钢筋和混凝土的粘结性能。
要点1. 混凝土材料的强度标准值与强度设计值二者的大小关系。
混凝土材料的强度标准值与强度设计值二者的大小关系为标准值大。
2. 有明显流幅的热轧钢筋屈服强度的依据。
有明显流幅的热轧钢筋屈服强度的依据是屈服下限。
3. 混凝土的徐变混凝土承受荷载不变, 而变形随时间增长的现象称为混凝土的徐变4. 混凝土的立方体抗压强度混凝土的立方强度是指按标准方法制作养护的边长为150mm的立方体试件, 在28天龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度。
5. 混凝土的轴心抗压强度混凝土的轴心强度是指按标准方法制作养护的边长为150 150 300mm的棱柱体作为标准试件, 试验所测得的具有95%保证率的抗压强度为轴心抗压强度。
6. 光圆钢筋与混凝土的粘结作用的组成光圆钢筋与混凝土的粘结作用由胶结力, 摩阻力, 咬合力三部分组成。
7. 钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求有哪些。
钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求有强度、塑性或变形能力、可焊性、温度要求及与混凝土的粘结力或称握裹力。
8. 混凝土在荷载作用下的应变包括哪些。
混凝土在荷载作用下的应变包括加载瞬间产生的瞬时应变, 和在长期荷载作用下的徐变。
9. 钢筋与混凝土这两种材料能结合在一起共同工作的原因。
钢筋与混凝土这两种材料能结合在一起共同工作, 其原因是二者之间具有相近的温度线膨胀系数和良好的粘结力。
10. 结构的极限状态分为哪两种。
结构的极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。
混凝土结构设计原理课件第二章
3）轴心抗拉强度
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，但由于试验比较困难，目前国内外主要 采用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。
F
压
a
2020/2/20
拉
压
F
劈裂试验
f sp
2F
a2
6 2.1 混凝土的物理力学性能
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
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。
2020/2/20
8 2.1 混凝土的物理力学性能
上。e ×10-3
6
8
10 2.21 混凝土的物理力学性能
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
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。
不同强度混凝土的应力-应变关系曲线
式中： k１为棱柱体强度与立方体强度之比，对不大
于C50级的混凝土取76，对C80取0.82，其间按线性
插值。k2为高强混凝土的脆性折减系数，对C40取1.0，
对C80取0.87，中间按直线规律变化取值。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。
2020/2/20
5 2.1 混凝土的物理力学性能
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，《规范》基于安全 取偏低值，规定轴心抗压强度标准值和立方体抗压强度 标准值的换算关系为：
第一章钢筋和混凝土的力学性能
填空题1、 钢筋混凝土及预应力混凝土中所用的钢筋可分为两类： 有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋，通常分别称它们为软钢和 硬钢。
2、钢筋按其外形可分为 光面钢筋和变形钢筋两大类。
3、 对没有明显屈服点的钢筋，通常取相应于残余应变为 0.2%时 的应力为名义屈服点，称为条件屈服强度。
4、 我国目前常用的钢筋用碳素结构钢及普通低合金钢制造。
碳素 结构钢可分为 低碳钢、中碳钢和高碳钢。
随着含碳量的增加，钢 筋的强度提高、塑性降低。
在低碳钢中加入少量锰、硅、钛、铬 等合金元素，使之成为合金钢。
5、 钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求主要在以下方面： 强度、塑 9、 用边长为100mm 和200mm 混凝土立方体试件所得到的抗压强 度值要分别乘以0.95和1.05才能换算为标准立方体抗压强度。
10、 当混凝土双向受压时其强度 增大，当一拉一压时其强度 减小 性、焊接性、耐火性和粘结性能C6、 对钢筋混凝土轴心受压构件,增大，混凝土的压应力 减小。
7、 对钢筋混凝土轴心受压构件,增大，混凝土的压应力 减小。
8 对钢筋混凝土轴心受拉构件,由于混凝土收缩，钢筋的压应力 由于混凝土徐变，钢筋的压应力 由于混凝土收缩，钢筋的拉应力11、有明显屈服点的钢筋的典型拉伸应力--应变曲线大致可分为弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段四个阶段二、判断题1、混凝土立方体试块的尺寸越大，强度越高。
（X）2、混凝土在三向压力作用下的强度可以提高。
（“）3、钢筋受压时的屈服强度与受拉时基本相同。
（“）4、钢筋经冷拉后，强度和塑性均可提高。
（X）5、冷拉钢筋不宜用作受压钢筋。
（“）6、C20 表示f C u=20N/mm2。
（X）7、混凝土抗拉强度随着混凝土强度等级提高而增大。
（“）8 混凝土受拉时的弹性模量与受压时相同。
（“）9、混凝土强度等级愈高，胶结力也愈大。
（“）10、混凝土收缩、徐变与时间有关，且互相影响。
（“）11、规范中混凝土各种强度指标的基本代表值是轴心抗压强度标准值。
钢筋和混凝土的物理力学性能
相同。
a
3
轴心抗压强度fc
fc<fcu
棱柱体抗压强度平均值与立方体抗压强度平均值之间存在线性 关系，比值大概在0.7~0.92之间。
规范规定：轴心抗压强度标准值fck与立方体抗压强度标准值fcu,k 之间的关系如下式：
fck0.88c1 f c2 c,uk
c1
棱柱体强度与立方体强度之比，C50以下取0.76，C80取0.82,中 间按线性插值。
➢加载速度较快时，fc有所提高，曲线比较陡。
➢加载速度缓慢时，fc略有降低，曲线（尤其是下降段）平缓， ε0和εcu
增大。
a
14
（4）砼的弹性模量和变形模量
σ
匀质弹性材料
α 0
σ
混凝土
0
E tg
ε
E ?
ε
σ
变形量Ec’
混凝土应力应变曲线上任一点对应 的应力和应变之比，也称“割线模量”
0'
0.88 考虑实际构件与试件混凝土之间的差异等，引入的修正系数。
混凝土强度变异系数。
a
6
二、复合应力状态下的混凝土强度
在钢筋混凝土结构中，混凝土一 般处于复合应力状态。
双向应力状态：
σ1
σ2
σ2
σ1
当双向受压时，一向的抗压强度随另一向应力的增加而增加。
当一向受拉、一向受压时，混凝土的抗压强度随另一向拉应力的增 加而降低。
Ec'
c c
tg0'
随着应力增加而减小
ε
a
15
弹性模量Ec
混凝土应力与相应的弹性应 变之比，也称“原点切线模量”
Ec
c ce
若无边长为150mm的立方体试件，也可用边长为100mm或200mm的 试件代替，但测得的强度应乘以相应的换算系数：
钢筋和混凝土的材料力学性能
(2) 强度指标
1) 屈服强度 fy : 有物理屈服点的钢筋到达屈服点后，
会产生很大的塑性变形，使构件出现很大的变形和过宽的
裂缝，以致不能使用。在计算承载力时以屈服强度fy作为
钢筋强度标准值；
2) 极限抗拉强度fu : 在抗震结构设计中，要求结构在
罕遇地震下“裂而不倒”, 钢筋应力可考虑进入强化段, 要
预应力混凝土不应低于C30；当采用钢绞线、钢丝、热处理 钢筋作预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C40。
4）试验方法对立方体抗压强度的影响
图3.1 砼立方体试块的破坏情况
a)不涂润滑剂
b)涂润滑剂
我国规定的标准试验方法：不涂润滑剂。
5）几点说明
① 按图纸规定的强度等级制作混凝土； ② 现场制作试块（标养试块、同条件养护试块）； ③ 检验立方体抗压强度是否满足设计要求采用标养试块； ④ 结构实体的环境条件与实验室养护条件不同，必须增加 同条件养护试块予以判定结构实体的强度； ⑤ 不同尺寸试件的“尺寸效应” :
2. 钢筋的种类及选用
热轧钢筋
HPB235 HRB335 HRB400
RRB400
光圆钢筋 变形钢筋 变形钢筋 变形钢筋
强度 塑性
非低 高
预
应
力
钢 筋
高
Байду номын сангаас
低
钢
钢丝
强度高，塑性低
筋
预
钢绞线
强度高，塑性低，粘结
应 力
好
钢
热处理钢筋
强度高，塑性低
筋
3. 我国常见钢筋外形
3.2.2 钢筋的材料力学性能
钢筋按力学性能的不同，分为有物理屈服点的钢 筋和无物理屈服点的钢筋。
第四章第一节 钢筋与混凝土的力学性能
轴心抗压强度试验平均值fcm以及立方抗压强度标准值fcu,k的
区别：
f ck f cm (1 1.645 ) f c f ck / c f 0.88 f 1 2 cu,k ck
式中：γc——混凝土的材料分项系数，建筑工程取1.4，公 路桥涵取1.45。钢筋取1.1（1.2）；砌体取1.6（1.8）。
e ×10-3
0
2
4
6
8
2.1 单轴受压应力-应变关系
由上述混凝土的破坏机理可知，微裂缝的发展导致横向变
形的 增大。对横向变形加以约束，就可以限制微裂缝的发展， 从而 可提高混凝土的抗压强度。 局部受压强度fcl 比轴心抗
压强度 fc 大很多，也是因为局
部受压面积以 外的混凝土对局 部受压区 域内部混凝土微裂缝 产生 了较强的约束。
e ×10-3
0
2 4 6 8
2.1 单轴受压应力-应变关系 (MPa) 达到C点fc，内部微裂
30
C
B
20
D
A
10
E
缝连通形成破坏面，应变 增长速度明显加快，C点 的纵向应变值称为峰值应 变 e 0，约为0.002。纵向应 变发展达到D点，内部裂 缝在试件表面出现第一条 可见平行于受力方向的纵 向裂缝。
第四章第一节 钢筋与混凝土的力学性能
一．钢筋混凝土的一般概念 二．混凝土 三．钢筋
四．钢筋与混凝土的粘结
一.钢筋混凝土的一般概念
◆混凝土(Concrete)：
◎抗压强度高，而抗拉强度却很低
High compressive strength, but lower tensile strength
◎一般抗拉强度只有抗压强度的1/8~1/20 ◎破坏时具有明显的脆性性质( Brittle)
区别：
f ck f cm (1 1.645 ) f c f ck / c f 0.88 f 1 2 cu,k ck
式中：γc——混凝土的材料分项系数，建筑工程取1.4，公 路桥涵取1.45。钢筋取1.1（1.2）；砌体取1.6（1.8）。
e ×10-3
0
2
4
6
8
2.1 单轴受压应力-应变关系
由上述混凝土的破坏机理可知，微裂缝的发展导致横向变
形的 增大。对横向变形加以约束，就可以限制微裂缝的发展， 从而 可提高混凝土的抗压强度。 局部受压强度fcl 比轴心抗
压强度 fc 大很多，也是因为局
部受压面积以 外的混凝土对局 部受压区 域内部混凝土微裂缝 产生 了较强的约束。
e ×10-3
0
2 4 6 8
2.1 单轴受压应力-应变关系 (MPa) 达到C点fc，内部微裂
30
C
B
20
D
A
10
E
缝连通形成破坏面，应变 增长速度明显加快，C点 的纵向应变值称为峰值应 变 e 0，约为0.002。纵向应 变发展达到D点，内部裂 缝在试件表面出现第一条 可见平行于受力方向的纵 向裂缝。
第四章第一节 钢筋与混凝土的力学性能
一．钢筋混凝土的一般概念 二．混凝土 三．钢筋
四．钢筋与混凝土的粘结
一.钢筋混凝土的一般概念
◆混凝土(Concrete)：
◎抗压强度高，而抗拉强度却很低
High compressive strength, but lower tensile strength
◎一般抗拉强度只有抗压强度的1/8~1/20 ◎破坏时具有明显的脆性性质( Brittle)
钢筋和混凝土的力学性能
混凝土模板
混凝土结构的优点（2）
⑶ 耐久性和耐火性较好，维护费用低：钢筋有 混凝土的保护层，不易产生锈蚀，而混凝土的强 度随时间的增加而增长；混凝土是不良导体，一 般30mm厚混凝土保护层，可耐火2小时，使钢 筋不致因升温过快而丧失强度。
⑷
现浇混凝土结构的整体性好，且通过合 适的配筋，可获得较好的延性，适用于抗 震、抗爆结构；同时防振性和防辐射性能 较好，适用于防护结构。
y
a—比例极限fp c—屈服强度fy →是钢筋强度的设计依据 d—极限强度fu
条件屈服点 0.2 是残余应 E
s 变为0.2%时的应力
屈强比反映钢筋的强度储备， fy/fu=0.6~0.7。
fy
y
4.1 钢筋和混凝土结构的力学性能（2/4）
4.1.2 钢筋（4/7）
第二篇
各种建筑结构
一、混凝土结构 二、砌体结构 三、钢结构 四、钢筋混凝土单层厂房 五、多高层钢筋混凝土结构 六、大跨度建筑结构
CH.4 混凝土结构
钢筋和混凝土材料的力学性能
钢筋混凝土受弯构件
钢筋混凝土受压构件 预应力混凝土结构的基本知识 钢筋混凝土平面楼盖
环球金融中心混凝土浇筑
钢筋混凝土桩内部
二、混凝土结构的分类
• • • • • • 素混凝土结构 钢筋混凝土结构 型钢（钢骨）混凝土结构 钢管混凝土结构 预应力混凝土结构 其它混凝土结构
钢筋混凝土——Reinforced Concrete（1）
◆除在构件的受拉区配筋外，还有许
多其他配筋方式
钢筋混凝土梁
钢筋混凝土——Reinforced Concrete （2）
2. 塑性性能
钢筋混凝土材料的主要力学性能
第1章 钢筋混凝土材料 的主要力学性能
混凝土结构材料
混凝土 钢筋
强度和变形 （主要力学性能）
第一节 混凝土的主要力学性能
一．混凝土的强度
荷载的性质和受力条件不同，使混凝土具有不同的强 度
立方体抗压强度 单向应力状态下的强度 轴心抗压强度
轴心抗拉强度
复合应力状态下的强度 双向受力强度 三向受压强度
《规范》规定采用反复加荷的方法确定
对标准棱柱体试件
，取
150150 300mm3
0.5 fc
反复加荷、卸载5至10次，随加载次数增加，
接近直线，该直线斜率即为弹性模量 。
Ec
Ec tg 0
据实验值的统计分析，得出 Ec 与 fcu的,k 关系式：
Ec
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
102
2.2
34.7
（kN/mm2）
过某一应力 作曲线切线，其斜率为
规律： 随荷载增大， 和 不断减小。 c
E
'' c
（3）混凝土轴向受拉时的应力应变曲线
E'
与受压时相似——上升段、下降段 c
E
'' c
但其应力、应变峰值小的多，
u 0.0001
弹性模量
Ec tg0
变形模量
Ec tg1
切线模量
Ec'' tg
2. 荷载长期作用下混凝土的变形性 能
重复荷载作用下的变形
2. 混凝土的体积变形 收缩、膨胀、温度变化
1. 一次短期加载下混凝土的变形性能
（1）混凝土受压时的应力——应变曲线
（通过应力——应变曲线，可以了解混凝土各阶段的强度和变形）
采用棱柱体试件测定混凝土受压时应力——应变 全曲线，包括：上升段和下降段
混凝土结构材料
混凝土 钢筋
强度和变形 （主要力学性能）
第一节 混凝土的主要力学性能
一．混凝土的强度
荷载的性质和受力条件不同，使混凝土具有不同的强 度
立方体抗压强度 单向应力状态下的强度 轴心抗压强度
轴心抗拉强度
复合应力状态下的强度 双向受力强度 三向受压强度
《规范》规定采用反复加荷的方法确定
对标准棱柱体试件
，取
150150 300mm3
0.5 fc
反复加荷、卸载5至10次，随加载次数增加，
接近直线，该直线斜率即为弹性模量 。
Ec
Ec tg 0
据实验值的统计分析，得出 Ec 与 fcu的,k 关系式：
Ec
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
102
2.2
34.7
（kN/mm2）
过某一应力 作曲线切线，其斜率为
规律： 随荷载增大， 和 不断减小。 c
E
'' c
（3）混凝土轴向受拉时的应力应变曲线
E'
与受压时相似——上升段、下降段 c
E
'' c
但其应力、应变峰值小的多，
u 0.0001
弹性模量
Ec tg0
变形模量
Ec tg1
切线模量
Ec'' tg
2. 荷载长期作用下混凝土的变形性 能
重复荷载作用下的变形
2. 混凝土的体积变形 收缩、膨胀、温度变化
1. 一次短期加载下混凝土的变形性能
（1）混凝土受压时的应力——应变曲线
（通过应力——应变曲线，可以了解混凝土各阶段的强度和变形）
采用棱柱体试件测定混凝土受压时应力——应变 全曲线，包括：上升段和下降段
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含碳量越高，强度 越高，塑性、可焊性 越低
低合金钢
在碳素钢的基础上，冶炼时 加入少量合金元素（如硅、锰等） 而成。
强度高、塑性好
ppt课件
2
二、钢筋的表面形状
光面钢筋 表面光滑
螺旋纹
变形钢筋 人字纹
表面肋纹
月牙纹
提高与混凝土
的粘结锚固能力
ppt课件
光面圆钢筋 螺旋纹钢筋 人字纹钢筋
月牙纹钢筋
3
三、常用钢筋的品种 热轧钢筋、钢丝、钢绞线、热处理钢筋等。
硬钢的应力应变曲线
N/mm2
1600σ σ0.2
没有明显屈服点的钢筋 有明显屈服点的钢筋
硬钢 软钢
0 0.2%
6% ε
对于硬钢，通常以卸载后残余
应变为0.2%时对应的应力值σ0.2作为 屈服极限，称为“条件屈服极限”，
并取σ0.2=0.85σb。
ppt课件
18
钢筋的弹性模量（×105N/mm2）
种
9
施工现场堆放钢筋及加工区
ppt课件
10
施工现场堆放钢筋及加工区
ppt课件
11
（2）力学性能 单向拉伸应力—应变曲线
屈服阶段 σb
破坏阶段
fy 强化阶段
A：比例极限 B’：屈服上限 B：屈服强度fy BC：屈服台阶 D：极限抗拉强度σb
弹性阶段
设计时取屈服强度fy还是 极限抗拉强度σb作为设计的依 据？为什么？
较高
柱的受力钢筋
强度高、保留一 应用受到一定限制，用
定的塑★新规范：
ppt课件
7
钢筋的品种，钢筋直径常见范围： d=6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40
ppt课件
8
施工现场堆放钢筋及加工区
ppt课件
在拉拔过程中，钢筋同时受到纵向拉力及横向压力的作用后， 强度比原来有很大提高，但塑性降低很多。
冷拔可同时提高钢筋的抗拉和抗压强度。
ppt课件
17
中高强钢丝、钢绞线、热处理钢筋
中高强钢丝和钢绞线强度较高，均无明显的屈服点和屈服台阶，主要用于预 应力混凝土结构。
热处理钢筋，将强度大致相当于Ⅳ级热轧钢筋的某些特定品种热轧钢筋通过 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，但无明显的屈 服点和屈服台阶。主要用于预应力混凝土结构。
第2章 钢筋和混凝土 的物理力学性能
2.2 钢筋的物理力学性能 2.1 混凝土的物理力学性能 2.3 钢筋和混凝土的粘结
ppt课件
1
§2.2 钢筋的力学性能
一、钢筋的化学成分
铁Fe、碳C和其他合金元素等。
制作钢筋的钢材按照化学成分分可以分为：
碳素钢
低碳钢（含碳量<0.25%） 中碳钢（含碳量0.25%~0.6%） 高碳钢（含碳量>0.6%）
o o’
ε
o’kde
o’k’d’e’
o’k’d’e’
1、冷拉仅能提高钢筋的抗拉屈服强度， 不能提高其抗压屈服强度。
时效硬化
2、人工加热时温度不可过高，否则将 失去冷拉效果。
冷拉可提高钢筋的屈服强度，但塑性降低
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冷拔
在拔丝机上用强力将钢筋拉过硬质合金钢模上比钢筋直径稍 小的拔丝孔，迫使钢筋截面缩小，长度增大。
颈缩
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设计时取屈服强度fy作为钢筋强度设计值的依据
钢筋达到屈服强度后，塑性变形
急剧增加，构件出现很大的变形和过
宽的裂缝，以致构件不能正常使用。
但因为钢筋屈服完成后，还有一强化
阶段，还能继续承受更大的荷载，此
σb
时构件并未破坏。
fy
极限抗拉强度类似于钢筋的“强
度储备”。因此，钢筋的极限抗拉强
l
伸长率越高，塑性性能越好。
冷弯性能
把钢筋在常温下围绕直径为D的辊轴弯转α角而要求不发生裂纹。
冷弯直径越小，角度 越大，塑性越好。
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（3）钢筋的冷拉和冷拔
冷拉
σ
d’
k’
d e’
b
c k
e
软钢 常温下张拉 应力超过屈服强度k
卸载o’
立即重 放置相当一段 高温下短时间 新张拉 时间后重新张拉 后重新张拉
于预应力砼结构。ppt课件
用于预应力砼结构
4
热轧钢筋
（1）级别
热轧钢筋是用低碳钢、普通低合金钢等在高温下轧制而成。根 据力学指标（强度）的高低，可以分为4级：
强度等级代号 级别 符号
HPB300
Ⅰ
HRB335
Ⅱ
HRB400
Ⅲ
HRB500
Ⅳ
表面形状 光面钢筋 变形钢筋 变形钢筋 变形钢筋
强度
塑性
ppt课件
类
Es
HPB300
2.1
热处理钢筋
2.0
消除应力钢丝（光面钢丝、螺旋肋钢丝、刻痕钢丝） 2.05
钢绞线
1.92
注：必要时钢铰线可采用实测的弹性模量
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四、钢筋的连接
接头的承载能力、变形性能不能比被连接的钢筋差，接头的存在不应对钢筋 与混凝土的共同工作产生不利影响，还应便于施工等。
常用的连接方式：绑扎搭接、焊接和机械连接
5
（1）级别
热轧钢筋是用低碳钢、普通低合金钢等在高温下轧制而成。根 据力学指标（强度）的高低，可以分为4级：
强度等级代号 级别
HPB300
Ⅰ
HRB335
Ⅱ
HRB400
Ⅲ
HRB500
Ⅳ
符号
特点
用途
光面低碳钢筋， 一般用于楼板的受力钢 强度低、塑性好 筋和梁、柱的箍筋
低合金钢，强度 一般用于钢筋混凝土梁、
度值不能与屈服强度太接近，应与屈
服强度有足够大的差值。
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屈 强 比fy/σb：反映钢筋的强度
储备，fy/σb=0.6~0.7。
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不同级别热轧钢 筋的应力应变曲线
热轧钢筋级别越高，强度越 高 ，屈服平台越 短 ，塑 性越差 。
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塑性性能
伸长率
l
l’
l'l 100%
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3 ¹É ¸Ö ½Ê Ïß Á¿ ²â ³ß ´ç 3½Ê¹ÉÏß¸Ö ½Ê Ïß Á¿ ²â ³ß ´ç
Ïß 热轧钢筋
¼Í ¼Í用 合2-2低金1-1碳钢³£ ³£钢在Óà ÓÃ、高¸Ö ¸Ö普温½î ½î通下ÐÎ ÐÎ低轧ʽ ʽ
制而成。
ÂÝ Ðý Àß ¸Ö Ë¿ ÂÝ Ðý Àß ¸Ö Ë¿
搭接一定的长度并用细钢 丝捆绑成型
绑扎搭接
通过和混凝土的粘结力来传递内 力，因此对绑扎搭接的长度有一 定的要求
钢丝
D¡ª ¹« ³Æ Ö±¾¶ Aª¡ 3 ¹É ¸Ö ½Ê Ïß Á¿ ²â ³ß ´ç
钢绞¸Ö 线½Ê Ïß
直径较小，有冷拉钢丝、消 由多根高强钢丝¼Í在2绞-1丝³£机ÓÃ上¸Ö绞½î ÐÎ
除应力钢丝等，外形有光面、 合，再经过低温回火制成。通
刻痕和螺旋肋三种，一般用 常有二股、三股和七股钢绞线，