材料的力学性能-钢筋

有明显屈服点钢筋的应力-应变关系简化为 一般可采用双线性的理想弹塑性关系
fy
Es
1 0.01
σ = Esε σ = fy
ε ≤εy ε > εy
εy
弹性模量见附表6
◆无明显屈服点的钢筋（硬钢） 无明显屈服点的钢筋（硬钢）
fu
a点：比例极限，约为0.75fu 点 比例极限，约为 a点前：应力-应变关系为线弹性 点前：应力 应变关系为线弹性 点前
冷加工钢筋
冷加工钢筋是指在常温下采用某种工艺对热轧钢 冷加工钢筋是指在常温下采用某种工艺对热轧钢 筋进行加工得到的钢筋。 筋进行加工得到的钢筋。 冷拉、冷拔、 冷拉、冷拔、冷轧及冷轧扭 目的：提高强度节约钢材。 目的：提高强度节约钢材。 请大家查阅资料：上述几种冷加拉工筋的特长。 请大家查阅资料：上述几种冷加拉工筋的特长。
b
e f
a 为比例极限 b为屈服上限
fy
a a’
c
d
c 为屈服下限，即屈服强度 fy cd 为屈服台阶
ε
de 为强化段 e 为极限抗拉强度 fu
◆ 有明显屈服点的钢筋（软钢） 有明显屈服点的钢筋（软钢）
在钢筋混凝土构件计算中， 在钢筋混凝土构件计算中，一般取钢筋的屈服强 度作为强度计算指标！ 度作为强度计算指标！
3. 焊接性能 钢筋在使用中常需要相互连接如采用焊接接头， 钢筋在使用中常需要相互连接如采用焊接接头，就 必须满足要求， 必须满足要求，才能保证强度不会因接头而降低
4. 粘结力 钢筋表面形状、钢筋的锚固、 钢筋表面形状、钢筋的锚固、构造要求
热轧钢筋的性能特点
HPB300：质量稳定，塑性好易成型，但屈服强度较低，不 ：质量稳定，塑性好易成型，但屈服强度较低， 宜用于结构中的受力钢筋； 宜用于结构中的受力钢筋； HRB335：带肋钢筋，有利于与混凝土之间的粘结，强度和 ：带肋钢筋，有利于与混凝土之间的粘结， 塑性均较好，是主要应用的钢筋品种之一； 塑性均较好，是主要应用的钢筋品种之一； HRB400：带肋钢筋，粘结好，强度和塑性均较好，是主要应 ：带肋钢筋，粘结好，强度和塑性均较好， 用的钢筋品种之一； 用的钢筋品种之一； RRB400：是HRB335钢筋热轧后快速冷却，利用钢筋内温 ： 钢筋热轧后快速冷却， 钢筋热轧后快速冷却 度自行回火而成，淬火钢筋强度提高， 度自行回火而成，淬火钢筋强度提高，但塑性降 低，余热处理后塑性有所改善。 余热处理后塑性有所改善。
冷拉、冷拔
– 冷拔钢筋
用强力把光圆钢筋通过比其本身直 径稍小的、 径稍小的、硬质合金模上的锥形拔 丝孔，使钢筋产生塑性变形， 丝孔，使钢筋产生塑性变形，横截 面减小，长度增大。 面减小，长度增大。钢筋经多次冷 钢筋延伸率不断减小， 拔，钢筋延伸率不断减小，塑性明 显降低 冷拔可同时提高钢筋的抗拉和抗压 冷拔可同时提高钢筋的抗拉和抗压 屈服强度! 屈服强度
第1章 混凝土结构材料性能 章
1.1 钢筋 1.2 钢筋与混凝土的粘结
材料的力学性能
钢 筋 强 度
混 凝 土
变 形
两者间的粘结
粘结破坏 过程和机理
1.1.1 钢 筋 Steel Reinforcement
钢材在混凝土中主要作用：承受拉力，弥补混凝土抗拉强 度低和延性的不足。 大部分结构中使用细长的杆状钢筋，甚至直径更细、强度 更高的钢丝。 为了减小截面，减轻自重，增强承载力和刚度，方便构造 和快捷施工等目的，也使用不同形状的型钢。 其它抗拉强度的材料，也可在混凝土结构中取代钢筋，如 玻璃纤维和碳纤维等。
钢筋混凝土结构纵向受力钢筋（宜）：
HRB400级、 HRBF400级、HRB500级、 HRBF500级
钢筋混凝土结构纵向受力钢筋（可）：
HPB300级、HRB335级、 HRBF335 HPB300 HRB335 HRBF335级、 RRB400 RRB400级 备注： RRB400级可焊性和施工使用性底，不宜做重要 部位受力钢筋！
两者使用范围：预应力钢筋
1.1.2、钢筋的应力1.1.2、钢筋的应力-应变关系及塑性性能
1、钢筋的应力-应变关系 、钢筋的应力◆ 有明显屈服点的钢筋（热轧） 有明显屈服点的钢筋（热轧） ◆ 无明显屈服点的钢筋（钢丝等预应力钢筋） 无明显屈服点的钢筋（钢丝等预应力钢筋）
◆ 有明显屈服点的钢筋
σ
fu
0.2%
2、钢筋的塑性性能 、
钢筋的塑性指应力超过屈服点以后， 钢筋的塑性指应力超过屈服点以后，由 于塑性变形钢筋可以拉得很长， 于塑性变形钢筋可以拉得很长，或绕着 很小的直径能够弯转很大的角度。 很小的直径能够弯转很大的角度。通常 以钢筋的延伸率和冷弯性能 延伸率和冷弯性能来确定 以钢筋的延伸率和冷弯性能来确定。
冷弯性能是反映钢筋变形能力的另一个指标 冷弯性能是反映钢筋变形能力的另一个指标
钢辊的直径越小、弯转角度越大， 钢辊的直径越小、弯转角度越大，钢筋的冷弯性能就越 好。它也反映了钢筋的塑性性能。 它也反映了钢筋的塑性性能。
1.1.2、RC结构对钢筋性能的要求 1.1.2、RC结构对钢筋性能的要求
对钢筋的性能要求 钢筋的选用原则
a
σ0.2
a点后：应力 应变关系为非线性， 点后：应力-应变关系为非线性 应变关系为非线性， 点后 有一定塑性变形， 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 强度设计指标 条件屈服点 残余应变为0.2%所对应的应力 所对应的应力 残余应变为 《规范》取σ0.2 =0.85 fu 规范》
广义“钢筋混凝土“中的”筋“应包括不同性质 和多种形式的高抗拉材料！！
钢筋的分类
热轧钢筋（直径6~40mm） 冷加工钢筋 中、高强钢丝和钢绞线
热轧钢筋、冷加工钢筋、 热轧钢筋、冷加工钢筋、钢丝及钢绞线
刻痕钢丝
D—公称直径
A—3 股钢绞线量测尺寸 钢绞线
螺旋肋钢丝
图 2-1 常用钢筋形式
热轧钢筋 Hot Rolled Steel Reinforcing Bar HPB300级、HRB335级、 HRBF335级、 HRB400级、 HRBF400级、RRB400级、 HRB500级、 HRBF500级 低碳钢筋：HPB300级钢筋 1、低碳钢筋：HPB300级钢筋 外形：光圆钢筋（plain Bar） 2、普通低合金钢筋：HRB335级、HRB400 普通低合金钢筋：HRB335级 HRB500级 级、HRB500级 3、细晶粒钢筋：HRBF335级、 细晶粒钢筋：HRBF335级 HRBF500级 级、 HRBF500级 4、余热处理钢筋： RRB400级 余热处理钢筋： RRB400级 外形：月牙变形钢筋（deformed Bar） 手写上述钢筋的符号体系！ HRBF400
对应最大应力总伸长率， 均匀延伸率δgt：对应最大应力总伸长率，包括了 残余应变和弹性应变， 残余应变和弹性应变，反映了钢筋真实的变形能 力(≥2.5%)，国际上采用。 ，国际上采用。
Leabharlann Baidu
δ gt ≥ 0.025
3、钢筋的弯曲试验-冷弯性能 钢筋的弯曲试验钢筋的冷弯性能是检验钢筋韧性和内部质量的有效 方法。 方法。是检验钢筋在弯折加工时或在使用时不致脆 断的一种试验方法。 断的一种试验方法。 在常温下要求把钢筋围绕具有某个规定直径D 在常温下要求把钢筋围绕具有某个规定直径D的钢 辊进行弯折，在达到规定的冷弯角度” 辊进行弯折，在达到规定的冷弯角度”α“后不发 后不发 生裂纹、鳞落或断裂现象。 生裂纹、鳞落或断裂现象。
冷拉和冷拔固然可以提高钢筋的强度， 冷拉和冷拔固然可以提高钢筋的强度，但同时也会使钢筋的脆性 增加，使钢筋受力后容易发生突然断裂，因此不易推广使用。 增加，使钢筋受力后容易发生突然断裂，因此不易推广使用。
中、高强钢丝和钢绞线
钢丝：外形有光面和螺纹两种，强度8001860Mpa 钢绞线：由钢丝扭结形成
1）、对钢筋的要求
强度高，塑性及焊接性能好， 强度高，塑性及焊接性能好，与混凝土有良好的粘结性能
强度高 屈服强度 是钢筋强度的设计依据， 是钢筋强度的设计依据，钢筋最关键的质量 指标 极限抗拉强度 屈强比反映钢筋的强度储备， 屈强比反映钢筋的强度储备，fu/fy不低于 1.25
塑性（延性）：钢筋在断裂前有足够的 变形能力，它是反映钢筋混凝土构件破 坏的信号。 伸长率和冷弯试验
延 伸 率：在标距范围内试件拉断拼合后的残余变形与原标距之 反映钢筋塑性性能的指标。延伸率大的钢筋， 比。反映钢筋塑性性能的指标。延伸率大的钢筋，在拉断前有足 够预兆，延性较好。 够预兆，延性较好。
δ5 or 10
l − l0 = l0
目前多采用均匀延伸率来反映钢筋的变形能力 目前多采用均匀延伸率来反映钢筋的变形能力 均匀延伸率 公式（ － ） 公式（2－1）