钢筋的性能

钢筋的弯钩与弯折示意图 （尺寸单位：mm） a)钢筋135°弯钩 b)钢筋的弯折
弯钩

弯折


弯折

§1.4钢筋的腐蚀
（1）钝化膜破坏 钢筋锈蚀
（2）钢筋发生电化学腐蚀
防腐措施
混凝土（水泥品种，提高混凝土密实度，适 当的保护层厚度）
钢筋的选择（添加合金元素的低合金钢， 覆盖钢筋表面）
• 有绑扎接头的受力钢筋的截面积：受拉 区不超过25%；受压区不超过50%

❖


钢筋的绑扎搭接接头
普通钢筋的焊接接头 a)闪光接触 b)夹杆式电弧焊 c)搭叠式电弧焊
2.钢筋的弯钩和弯折 （1）受拉的光面钢筋需在端头设半圆弯钩
（2）带肋钢筋设直角形弯钩
（3）弯折处钢筋内侧弯曲直径D不得小于20d
刻痕
d=5、7
精轧螺
d=4
JL
纹钢筋
d=18、25、32
1470、1570
540 540、785、930
2.强度设计值
强度设计值等于强度标准值除以钢筋的材料分项系数
表1—3 普通钢筋抗拉、抗压强度设计值（MPa）
钢筋种类
fsd
f'sd
钢筋种类
fsd
f'sd
R235 d=8～20 195
195 HRB400 d=6～50 330
σp----比例极限 σs----屈服极限 σb----强度极限
应力-应变（σ-ε）图
ε=Δl/l ε=Δ
两个强度指标：
（1）c点的屈服强度s ——是钢筋混凝土结构设计计算中
强度取值的主要依据，因为钢筋应力达到屈服极限后，荷载 不增加，应变继续增大，使得钢筋混凝土裂缝开尺过宽，变 形过大，结构不能正常使用。
热轧钢筋：是在高温状态下轧制成型。 强度由低到高分为R235、HRB335、HRB400、
HRB500 。
冷拉钢筋：是由热轧钢筋在常温下用机械拉伸而成的。
冷轧带肋钢筋是：由热轧圆盘条经冷拉后在其表面冷轧成带 有斜肋的钢筋。
强度由低到高分为CRB550、CRB650、CRB970、 CRB1170。
余热处理钢筋是：将原热轧钢筋经过加热、淬火和回火等调质 工艺处理后制成。KL400（RRB400） 余热处理钢筋可直接用作预应力钢筋。
两个塑性指标：
（1）伸长率——又称延伸率，e点所对应的横坐标，用 （指标注为10倍或5倍钢筋直径即）表示，
l1 l0 100%
l0
150
l1 5d l1 10d
（2）冷弯性能——指钢材在冷加工过程中产生塑性变形 时，对产生裂缝的抵抗能力。通过冷弯试验，检查试件表 面是否有裂纹或分层断裂来反映塑性。
330
HRB335 d=6～50 280
280 KL400 d=8～40 330
330
注：⑴钢筋混凝土轴心受拉和小偏心受拉构件的钢筋抗拉强度设计值大于 330MPa时，仍应按于330MPa取用；
⑵构件中配有不同种类的钢筋时，每种钢筋应采用各自的强度设计值。
表1—4预应力钢筋抗拉、抗压强度设计值（MPa）
结构设计原理
王爱兰 山东交通职业学院公路系
2014年9月
第一篇 钢筋混凝土结构
第一章
钢筋的物理力学性能
本章的主要内容
钢筋的分类 钢筋的强度与变形 钢筋的接头、弯钩和弯折 钢筋的腐蚀
问题提前看
❖ 1.钢筋中碳含量有哪些影响？ ❖ 2.热轧钢筋种类主要有哪些？ ❖ 3.有明显屈服点的钢筋两个强度指标是什么？哪一个是设计
❖ 9.请熟悉fs、fsk、fsd、 f'sd 、fpk、fpd、f'pd
钢筋强度取值的依据？ ❖ 4.屈强比是什么？大小反映了钢筋的什么特性？ ❖ 5.反映钢筋塑性性能的两个指标是什么？ ❖ 6.钢筋冷拉后会有什么特点？ ❖ 7.钢筋的接头有哪几种形式？ ❖ 8.如何防止钢筋腐蚀？
❖ 9.请熟悉fs、fsk、fsd、 f'sd 、fpk、fpd、f'pd
§1.1 钢筋的分类
（2）冷拔：
➢ 冷拔是指将光圆钢筋以强力拉拽使其通过小直径的硬质合金模具，
使其截面减小而长度增长；
➢ 冷拔后的钢筋的强度会大大提高； ➢ 冷拔后钢筋的塑性会降低； ➢ 冷拔后的钢筋与之前的钢筋不属于同一种钢筋。
五、建筑钢材的设计指标 1.强度标准值
《公路桥规》规定，钢筋的强度标准值，取现行国家标准的 钢筋屈服点，具有不小于95%的保证率。
小结
❖ 1.钢筋中碳含量有哪些影响？ ❖ 2.热轧钢筋种类主要有哪些？ ❖ 3.有明显屈服点的钢筋两个强度指标是什么？哪一个是设计
钢筋强度取值的依据？ ❖ 4.屈强比是什么？大小反映了钢筋的什么特性？ ❖ 5.反映钢筋塑性性能的两个指标是什么？ ❖ 6.钢筋冷拉后会有什么特点？ ❖ 7.钢筋的接头有哪几种形式？ ❖ 8.如何防止钢筋腐蚀？
消除应力刻痕钢丝
fpk=1470
1000
410
fpk=1570
1070
精轧螺纹钢筋
fpk=540
450
fpk=785
650
400
fpk=930
770
表1—5 钢筋的弹性模量
钢筋种类
Es
钢筋种类
Ep
HPB235
消除应力光面钢 2.1×105 丝、螺旋肋钢
丝、刻痕钢丝
2.05×105
HRB335 、HRB400、
KL400
2.0×105
精轧螺纹钢筋
钢绞线
1.95×105
§1.3钢筋的接头、弯钩和弯折
1.钢筋的接头
对焊 焊接接头
电弧搭接焊(夹杆式电弧焊 搭叠式电弧焊)
机械连接接头
套筒挤压 接头 镦粗直螺纹接头
绑扎接头
• 绑扎接头的钢筋直径：一般不宜大于28mm 受压构件中的受压钢筋可不大于32mm
• 钢筋的搭接长度可见电子教材相关内容
（2）d点的极限强度 b——材料的实际破坏强度，衡量
钢筋经大变形后的抗拉能力，不能作为计算依据。
屈服强度 极限抗拉强度

屈强比
屈强比：表示结构的可靠性潜力，屈强 比小则结构的可靠性高，但太小钢材利 用率太低。但为了保证钢筋的综合强度 性能，在检验钢筋的质量时，仍要保证 它的极限抗拉强度并满足检验标准的要 求，特别在抗震结构中，由于构件要进 入大变形工作，考虑到钢筋可能受拉进 入强化阶段。
普通低合金钢 使钢材强度提高，塑性影响不大 含碳万分数
20MnSi2V
含锰、硅、钒的百分数
2.按外形特征不同分类 钢筋按其外形特征的不同，分为光面钢筋和变形钢筋两 类。 R235级钢筋都是光面钢筋，HRB335、HRB400级钢 筋都是变形（带肋）钢筋。
3.按生产工艺和力学性能不同分类 生产加工工艺和力学性能的不同钢筋分为：热轧钢筋、冷拉 钢筋、冷轧带肋钢筋和热处理钢筋四种。
钢丝（d<6mm）分为碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线（用光面
钢丝绞在一起）、冷拔低碳钢丝和螺纹肋钢丝等几种。 钢丝直径愈细，其强度愈高。
4、按力学性能不同可分为 软钢：有明显屈服台阶的钢筋(热轧钢筋、冷拉钢筋) 硬钢：无明显屈服台阶的钢筋(高强碳素钢丝、钢绞线)
§1.2 钢筋的强度和变形
一、软钢------有明显流幅（屈服点）的钢筋应力应变曲线
表1-1 普通钢筋抗拉强度标准值（MPa）
钢筋种类 R235 d=8～20 HRB335 d=6～50
符号
fsk
235 335
钢筋种类
HRB400 d=6～50 KL400 d=8～40
ຫໍສະໝຸດ Baidu
符号
fsk
400 400
表1-2 预应力钢筋抗拉强度标准值（MPa）
钢绞 线
钢筋种类
1×2 （二股）
d=8.0、10.0 d=12.0
钢筋种类
fpd
f'pd
钢绞线
fpk=1470
1000
1×2（二股） 1×3（三股）
fpk=1570
1070
390
1×7（七股）
fpk=1720
1170
fpk=1860
1260
消除应力光面钢丝
fpk=1470
1000
和螺旋肋钢丝
fpk=1570
1070
410
fpk=1670
1140
fpk=1770
1200
• 普通钢筋可选取R235（HPB235）、HRB335、 HRB400、KL400（RRB400） 等热轧钢筋
注：括号内蓝色字体的表示方法适用于《混凝土结构设计规范》，以下同
• 预应力钢筋应选用钢绞线和钢丝，中小型构件或竖、横 向钢筋也可选用精轧螺纹钢筋
预应力筋
❖ 1.按化学成份分
碳素钢
低碳钢（含碳量少于0.25%） 中碳钢（含碳量0.25%~0.6%） 高碳钢（含碳量大于0.6%)
o

0.2%
三、钢筋的松弛（徐舒） （1）定义：钢筋受力长度保持不变的情况下，应力随时间 增长而降低的现象。
（2）影响因素： 初始应力、温度、钢筋品种
（3） 分类：分普通松弛和低松弛（低松弛约为普通松弛 值的1/3）两类
四、钢筋的冷加工
σ=P/A
应力-应变（σ-ε）图
在强化阶段卸载后，如 重新加载曲线将沿卸载曲线 上升。
1×3 （三股）
d=8.6、10.8 d=12.9
1×7 （七股）
d=9.5、 11.1、12.7 d=15.2
符号
fpk 1470、1570、1720、1860
1470、1570、1720、1860
1860 1720、1860
消除 应力 钢丝
光面 螺旋肋
d=4.5 d=6 d=7、8、9
1470、1570、1670、1770 1570、1670 1470、1570


弯钩

弯折


弯折


二、无明显流幅钢筋的应力—应变关系曲线 主要针对强度高，塑性差，脆性大的钢筋。 条件流限（或条件屈服强度）——经加载、卸载后尚存有
0.2%的残余变形时的应力，用 0.2表示。
(N/mm2)
0.2
0.2－条件屈服强度
《规范》中取 0.2=0.8 b
当再加载时试件的线弹 性阶段将增加，而其塑性降 低。----称为冷作硬化现象。
ε=Δl/l
（1）冷拉： 冷拉后的钢筋没有明显的屈服阶段。 冷拉卸载后经过一段时间的停滞，再对其张拉，会重新恢复屈服阶段而 呈现出屈服强度提高的应力应变图形；这种现象被称为冷作硬化现象； 冷拉仅提高钢筋的抗拉强度，不提高其抗压强度； 冷拉工艺不改变钢筋的强度级别 。
主要物理力学指标： ——屈服强度、抗拉极限强度、伸长率、冷弯性能
对于有明显屈服台阶的软钢取屈服强度 s作
为强度设计依据。
对于无明显屈服台阶的硬钢取条件屈服强度 0.2
作为强度设计依据。
钢筋拉伸试验
P l
P
A
P
A
l
l
σ=P/A
σ=P/A
σb
颈缩阶段
屈服阶段
强化阶段
σp σs
线弹性阶段
浇筑 （控制氯离子）
汇总钢筋性能：混凝土结构对钢筋性能的要求 （1）适当的屈强比 保证构件具有一定的强度储备。 （2）足够的塑性 避免发生脆性破坏。 （3）可焊性 要求钢筋具备良好的焊接性能。 （4）耐久性和耐火性 必要的混凝土保护层厚度以满足对构件耐火极限的要求。 （5）与混凝土具有良好的粘结 （6）寒冷地区，防止钢筋低温冷脆导致破坏。