混凝土结构设计原理第一章材料性能PPT课件
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§1.1 钢筋（steel reinforcement）
1.1.1 钢筋的品种(reinforcement types)与性能 热轧钢筋 钢丝及钢绞线 冷加工钢筋
3
第1章 混凝土结构用材料的性能
有无物理屈 服点
有 软钢 无 硬钢
热轧钢筋
钢筋的分类
热处理钢筋 钢 丝 钢 绞 线
按化学成分
碳素钢
普通低合 金钢
100mm范围内的极限伸长率，记为10、δ5和δ100。延伸率大的
钢筋，在拉断前有足够预兆，延性较好。含碳量越低的钢筋， 屈服台阶越长，延伸率也越大，塑性性能越好。
5
o
r
10
l
l0 l0
14
第1章 混凝土结构用材料的性能
均匀伸长率δgt由非颈缩断口区域标距的残余应变εr与恢复的 弹性应变εe 组成。
HPB235级、HRB335级、HRB400级、RRB400级 ⑴
种 HPB
类
Bar
HRB Bar
RRB Bar
Plain光圆
Ribbed
Ribbed带肋
Hot rolled
Hot rolled
Rolled余热
强度标准值 fyk（标准值=钢材废品限值，保证率97.73%） 处理
9
第1章 混凝土结构用材料的性能
d
D
图2-6 钢筋的冷弯
16
第1章 混凝土结构用材料的性能
2. 中高强钢丝 （wire）和钢绞线（strand or tendon）：
均用于预应力混凝土结构。预应力钢丝是以优质高碳钢盘 条经等温淬火再拉拔而成的钢丝 。中强钢丝的强度为800 ～ 1200MPa，高强钢丝、钢绞线的为 1470 ～1860MPa；
钢筋的直径：d＝6；6.5；8；8.2；10；12；14；16； 18；20；22；25；28；32；36；40；50mm
光面钢筋 人字纹钢筋
螺纹钢筋 月牙纹钢筋
10
第1章 混凝土结构用材料的性能
热轧光面钢筋HPB235(Ⅰ级)，多作为钢筋混凝土板和小型构 件的受力钢筋以及各种构件的构造钢筋和箍筋。
热轧带肋钢筋HRB335(Ⅱ级) ，多作为大中型钢筋混凝土结构 构件的受力钢筋和构造钢筋以及预应力混凝土结构构件中的 非预应力钢筋，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）。
热轧带肋钢筋HRB400 (Ⅲ级)强度较高，用于大中型钢筋混凝 土结构和高强混凝土结构构件的受力钢筋。
gt
l'
l0 l0
b
Es
均匀伸长率15
第1章 混凝土结构用材料的性能
冷弯性能是将钢筋围绕某个规定的直径D（D规定为1d，2d， 3d等）的辊轴弯曲成一定的角度（90°或180°），弯曲后的钢 筋应无裂纹或断裂现象。
钢辊的直径越小，弯转角度越大，钢筋 的冷弯性能就越好，冷弯是反映钢筋塑
α
性性能的另一项指标，它与延伸率对钢 筋塑性的标志是一致的。
冷拉低碳钢丝 φb
碳素钢丝
φs
刻痕钢丝
φk
钢绞线
φj
17
第1章 混凝土结构用材料的性能
钢丝的直径3～9mm；外形有光面、刻痕和螺旋肋三种。
刻痕钢丝
wenku.baidu.com
螺旋肋钢丝
第1章 混凝土结构用材料的性能
§1.1 钢筋 §1.2 混凝土 §1.3 钢筋与混凝土的粘结
1
整体概述
概况一
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概况二
点击此处输入相关文本内容 点击此处输入相关文本内容
概况三
点击此处输入相关文本内容 点击此处输入相关文本内容
2
第1章 混凝土结构用材料的性能
余热处理钢筋RRB400 Ⅳ级钢筋强度太高，不适宜作为钢筋 混凝土构件中的配筋，一般冷拉后作预应力筋。
11
第1章 混凝土结构用材料的性能
热轧钢筋的力学性能
(N/mm2)
(1)应力应变曲线
fu fy
fy
Es y
Es
fy y
1
o
y
屈强比反映钢筋的强度储备，fy / fu=0.6~0.7。
7
第1章 混凝土结构用材料的性能
无明显屈服点的钢筋 -图
0.2－条件屈服强度
(equivalent yield strength) 残余应变为0.2%所对应的应力
《规范》取0.2 =0.85 fu
(N/mm2) 0.2
o
0.2%
8
第1章 混凝土结构用材料的性能
1. 热轧钢筋 hot rolled steel reinforcing bar
fu 流幅
d
fy
b a
c
有明显屈服点的钢筋 -图
oa －弹性阶段
bc －屈服阶段 e
cd －强化阶段 de －颈缩阶段
比例极限 屈服强度 极限强度
o
a－比例极限proportional limit b－屈服强度 fy lower yield ，是钢筋强度的设计依据
d－极限抗拉强度 fu ultimate tensile strength
强度设计值 fy
fy
f yk s
s为材料分项系数
12
第1章 混凝土结构用材料的性能
钢筋的强度设计值（N/mm2）
钢筋的弹性模量(N/mm2) 种类
HPB235 级钢筋 HRB335 级钢筋、HRB400 级钢筋、RRB400 级钢筋、 热处理钢筋 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 13
第1章 混凝土结构用材料的性能
(2) 塑性性能：
钢筋的塑性指标主要有两个：延伸率和冷弯性能。这两个指标 反映了钢筋的塑性性能和变形能力。
延 伸 率（Percentage of elongation）：钢筋拉断时的应变，是 指 钢 筋 试 件 上 标 距 为 10d 、 5d （ d 为 钢 筋 的 试 件 直 径 ） 或
宜用于预应力 混凝土结构
冷拉钢筋 冷轧带肋钢筋 冷轧扭钢筋 冷拨钢丝
《规范》未列 入，执行相应 的行业技术规
程。
5
第1章 混凝土结构用材料的性能
※ 钢筋的强度与变形
• 钢筋的 -关系 stress-strain relation
P
A
l P
P A
l l
6
第1章 混凝土结构用材料的性能
(N/mm2)
低碳钢 中碳钢 高碳钢
锰系 硅锰系
C<0.25% C=0.25%～0.6% C=0.6%～1.4%
硅矾系 硅铬系
硅钛系
4
第1章 混凝土结构用材料的性能
热轧钢筋
轧制和加工 工艺
热处理钢筋
冷加工钢筋
钢筋的分类
HPB235 HRB400
HRB335 RRB400
40Si2Mn 48Si2Mn 45Si2Cr
1.1.1 钢筋的品种(reinforcement types)与性能 热轧钢筋 钢丝及钢绞线 冷加工钢筋
3
第1章 混凝土结构用材料的性能
有无物理屈 服点
有 软钢 无 硬钢
热轧钢筋
钢筋的分类
热处理钢筋 钢 丝 钢 绞 线
按化学成分
碳素钢
普通低合 金钢
100mm范围内的极限伸长率，记为10、δ5和δ100。延伸率大的
钢筋，在拉断前有足够预兆，延性较好。含碳量越低的钢筋， 屈服台阶越长，延伸率也越大，塑性性能越好。
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o
r
10
l
l0 l0
14
第1章 混凝土结构用材料的性能
均匀伸长率δgt由非颈缩断口区域标距的残余应变εr与恢复的 弹性应变εe 组成。
HPB235级、HRB335级、HRB400级、RRB400级 ⑴
种 HPB
类
Bar
HRB Bar
RRB Bar
Plain光圆
Ribbed
Ribbed带肋
Hot rolled
Hot rolled
Rolled余热
强度标准值 fyk（标准值=钢材废品限值，保证率97.73%） 处理
9
第1章 混凝土结构用材料的性能
d
D
图2-6 钢筋的冷弯
16
第1章 混凝土结构用材料的性能
2. 中高强钢丝 （wire）和钢绞线（strand or tendon）：
均用于预应力混凝土结构。预应力钢丝是以优质高碳钢盘 条经等温淬火再拉拔而成的钢丝 。中强钢丝的强度为800 ～ 1200MPa，高强钢丝、钢绞线的为 1470 ～1860MPa；
钢筋的直径：d＝6；6.5；8；8.2；10；12；14；16； 18；20；22；25；28；32；36；40；50mm
光面钢筋 人字纹钢筋
螺纹钢筋 月牙纹钢筋
10
第1章 混凝土结构用材料的性能
热轧光面钢筋HPB235(Ⅰ级)，多作为钢筋混凝土板和小型构 件的受力钢筋以及各种构件的构造钢筋和箍筋。
热轧带肋钢筋HRB335(Ⅱ级) ，多作为大中型钢筋混凝土结构 构件的受力钢筋和构造钢筋以及预应力混凝土结构构件中的 非预应力钢筋，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）。
热轧带肋钢筋HRB400 (Ⅲ级)强度较高，用于大中型钢筋混凝 土结构和高强混凝土结构构件的受力钢筋。
gt
l'
l0 l0
b
Es
均匀伸长率15
第1章 混凝土结构用材料的性能
冷弯性能是将钢筋围绕某个规定的直径D（D规定为1d，2d， 3d等）的辊轴弯曲成一定的角度（90°或180°），弯曲后的钢 筋应无裂纹或断裂现象。
钢辊的直径越小，弯转角度越大，钢筋 的冷弯性能就越好，冷弯是反映钢筋塑
α
性性能的另一项指标，它与延伸率对钢 筋塑性的标志是一致的。
冷拉低碳钢丝 φb
碳素钢丝
φs
刻痕钢丝
φk
钢绞线
φj
17
第1章 混凝土结构用材料的性能
钢丝的直径3～9mm；外形有光面、刻痕和螺旋肋三种。
刻痕钢丝
wenku.baidu.com
螺旋肋钢丝
第1章 混凝土结构用材料的性能
§1.1 钢筋 §1.2 混凝土 §1.3 钢筋与混凝土的粘结
1
整体概述
概况一
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概况二
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概况三
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2
第1章 混凝土结构用材料的性能
余热处理钢筋RRB400 Ⅳ级钢筋强度太高，不适宜作为钢筋 混凝土构件中的配筋，一般冷拉后作预应力筋。
11
第1章 混凝土结构用材料的性能
热轧钢筋的力学性能
(N/mm2)
(1)应力应变曲线
fu fy
fy
Es y
Es
fy y
1
o
y
屈强比反映钢筋的强度储备，fy / fu=0.6~0.7。
7
第1章 混凝土结构用材料的性能
无明显屈服点的钢筋 -图
0.2－条件屈服强度
(equivalent yield strength) 残余应变为0.2%所对应的应力
《规范》取0.2 =0.85 fu
(N/mm2) 0.2
o
0.2%
8
第1章 混凝土结构用材料的性能
1. 热轧钢筋 hot rolled steel reinforcing bar
fu 流幅
d
fy
b a
c
有明显屈服点的钢筋 -图
oa －弹性阶段
bc －屈服阶段 e
cd －强化阶段 de －颈缩阶段
比例极限 屈服强度 极限强度
o
a－比例极限proportional limit b－屈服强度 fy lower yield ，是钢筋强度的设计依据
d－极限抗拉强度 fu ultimate tensile strength
强度设计值 fy
fy
f yk s
s为材料分项系数
12
第1章 混凝土结构用材料的性能
钢筋的强度设计值（N/mm2）
钢筋的弹性模量(N/mm2) 种类
HPB235 级钢筋 HRB335 级钢筋、HRB400 级钢筋、RRB400 级钢筋、 热处理钢筋 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 13
第1章 混凝土结构用材料的性能
(2) 塑性性能：
钢筋的塑性指标主要有两个：延伸率和冷弯性能。这两个指标 反映了钢筋的塑性性能和变形能力。
延 伸 率（Percentage of elongation）：钢筋拉断时的应变，是 指 钢 筋 试 件 上 标 距 为 10d 、 5d （ d 为 钢 筋 的 试 件 直 径 ） 或
宜用于预应力 混凝土结构
冷拉钢筋 冷轧带肋钢筋 冷轧扭钢筋 冷拨钢丝
《规范》未列 入，执行相应 的行业技术规
程。
5
第1章 混凝土结构用材料的性能
※ 钢筋的强度与变形
• 钢筋的 -关系 stress-strain relation
P
A
l P
P A
l l
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第1章 混凝土结构用材料的性能
(N/mm2)
低碳钢 中碳钢 高碳钢
锰系 硅锰系
C<0.25% C=0.25%～0.6% C=0.6%～1.4%
硅矾系 硅铬系
硅钛系
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第1章 混凝土结构用材料的性能
热轧钢筋
轧制和加工 工艺
热处理钢筋
冷加工钢筋
钢筋的分类
HPB235 HRB400
HRB335 RRB400
40Si2Mn 48Si2Mn 45Si2Cr