钢筋与混凝土材料的力学性能

立方体抗压强度:
fcu ,k ? ? f ? 1.645? f
fcu ,k
第二节、混凝土
承压板
摩擦力
试块
不涂润滑剂
涂润滑剂
强度大于
我国规范的方法：不涂润滑剂
压力? 试件? 裂缝 发展? 扩张? 整个 体系解体，丧失承 载力
碳素钢（铁、 碳、硅、锰、 硫、磷等元 素）
低碳钢（含碳量<0.25%） 中碳钢（含碳0.25~0.6%） 高碳钢（含碳0.6~1.4%）
含碳量越 高，强度 越高，但 塑性和可 焊性减低
第一节、钢筋
2 钢筋的成分、级别和品种
按表面形状
光圆钢筋 变形钢筋
按力学性能
有明显屈服点钢筋 （“软钢”）
无明显屈服点钢筋 （“硬钢”）
（2）劲性钢筋
是指用于混凝土中 的型钢，包括角钢、 槽钢、工字钢等。
第一节、钢筋
图3-1 钢筋的类型
第一节、钢筋
2 钢筋的成分、级别和品种
按化学成分
普通低合金钢 （另加硅、锰、 钛、钒、铬等）
锰系 硅钒系 硅钛系 硅锰系 硅铬系
20MnSi 40Si2MnV 45SiMnTi 40Si2Mn 45Si2Cr
钢筋埋入混凝土中使其重复受拉或受弯
的试验。我国采用的是前一种方法。
第一节、钢筋
5 混凝土结构对钢筋性能的要求
足够的塑性 具有适当的屈强比 与混凝土要有良好的粘结力 低温性能性
可焊性
总之，钢筋的品种繁多，性能各异。在选用钢材时应在保证结构安全 可靠的基础上经济合理的选用钢材，尽量节约钢材，降低造价。
按使用用途
普通钢筋 预应力钢筋
第一节、钢筋
按加工方法
钢筋
热轧钢筋： 由低碳钢和普通低合金钢在高温状态下轧制而成
冷拉钢筋： 由热轧钢筋在常温下用机械拉伸而成
热处理钢筋： 将HRB40、0 RRB40钢0 筋通过加热、淬火、回火 而成
钢丝
碳素钢丝： 钢筋通过多次冷拔、应力消除、矫正、回火处理而成 刻痕钢丝： 在钢丝表面刻痕，以增强其与混凝土间的粘结力 钢绞线： 几根相同直径的钢丝成螺旋状铰绕在一起
第一节、钢筋
3 钢筋的强度与变形
标距
? D
B'
E
A B
C
? ? 0.2
?
0.2%
?
有明显流幅的钢筋
无明显流幅的钢筋
钢筋受压和受拉时的应力-应变曲线几乎相同
第一节、钢筋
有明显流幅的钢筋：在建立钢筋混凝土构件 截面承载力计算理论时，以下屈服点对应的强度
作为设计时钢筋强度的取值（ fy ）。
两点简化： A. 钢筋应力不大于屈服点时应力-应变关
注：第一个字母 H（hot rolled ）表示热轧， R(Remainedheat treated) 表示为余热处理；第二个字母 P(Plain) 表示光圆， R(ribbed)表示带肋； 第三个字母B（Bar）代表钢筋；数字表示标准强度。
第一节、钢筋
HPB235为热轧光面钢筋，普通钢筋，“软钢” HRB335和HRB400是热轧变形钢筋，普通钢筋，“软钢” RRB400是余热处理钢筋，余热处理钢筋是将屈服强度相当于 HRB335的钢筋在轧制后穿水冷却， 然后利用芯部的余热对钢筋表面的淬水硬壳回火处理而成的变形钢筋。其性能接近于 HRB400级钢筋，但不如 HRB400级钢筋稳定，应用范围受到限制。
范 模
tan ?
'
?
E
' s
?
0.01Es
型
εsu=0.01
第一节、钢筋
描述弹塑性的双斜线模型（适用于没有明显流幅钢筋）
当?s ? ? y时,? s ? Es?s
当?y ? ?s ? ?s,u时,? s ? fy ? (?s ? ? y ) tan ? ''
tan ? ''
?
E
'' s
?
fs ,u
系-直服从胡克定律，处于理想弹性阶段；
B.不利用应力强化阶段，假设钢筋混凝土 构件截面达到破坏时，钢筋拉应力保持为屈服点 应力。钢筋的极限强度作为一种安全储备。
? D
B'
E
A B
C
源自文库
?
第一节、钢筋
* 无明显流幅的钢筋：残余应变 为0.2%时所对应的应力作为其强 度限值，称为条件屈服强度 ，混 凝土规范取? 0.2＝0.85 ? b， ? b为 极限抗拉强度。
?s ,u
? fy
? ?y
第一节、钢筋
5 钢筋的疲劳
1）钢筋的疲劳：钢筋在承受重复的、周
期性的动荷载作用下，经过一定次数后， 发生突然性断裂的现象。
1
3）钢筋疲劳断裂的原因：一般认为是由于钢筋 内部和外部的缺陷，在这些薄弱处容易引起应力集
中。应力过高，钢筋晶粒滑移，产生疲劳裂纹，从 3
而造成疲劳断裂。
第三章 钢筋和混凝 土材 料的力学性能
SUNMMARY OF BUILDING
第一节
钢筋
第二节
混凝土
第三节
钢筋与混凝土的粘结
第一节、钢筋
1 钢筋的形式
钢筋的形式分为柔性钢筋和劲性钢筋两类。
（1）柔性钢筋
是在混凝土结构中采 用的最为广泛的加劲 材料，常为圆棒状， 简称为钢筋。柔性钢 筋按直径大小可分为 钢筋与钢丝。
第二节、混凝土
1 ? 混凝土的强度
《规范》规定以边长为 150mm的立方体在 20±3℃的温度和相对湿度
在 90％以上的潮湿空气中养护 28d，依照标准试验方法测得的具有 95％
保证率的抗压强度标准值 (以N／mm2计)作为混凝土的强度等级，并用符
号fcu,k 表示。 fcu,k与平均值 μf和标准差 ? f的关系为 :
5）钢筋疲劳强度的影响因素：应力变化幅
值、最小应力值的大小、钢筋外表面几何尺寸
与形状、钢筋的直径、强度、加工和使用环境
5
以及加载的频率等。
2）钢筋的疲劳强度：是指在某一规定
2
的应力幅度内，经过一定次数的循环荷 载后（大约200万次）发生疲劳破坏的最
大应力值。
4）钢筋疲劳试验有两种方法：一种
4
是单根原状钢筋轴拉试验；另一种是将
? ? 0.2
? 0.2%
第一节、钢筋
4 钢筋应力应变曲线的数学模型
描述完全弹塑性加硬化的三折线模型（适用于有屈服点的钢筋）
当?s ? ? y时,? s ? Es?s
当? y ? ?s ? ?s,h时,? s ? fy
规
当?s,h ? ?s ? ?s,u时,? s ? fy ? (?s ? ?s,h ) tan? '
第一节、钢筋
表1-1 常用热轧钢筋的种类、代表符号和直径范围
强度等级代号
钢种
HPB235
Q235（低碳钢）
HRB335
20MnSi（低合金钢）
HRB400 RRB400
20MnSiV,20MnSiNb,20MnT i（低合金钢）
K20MnSi（低合金钢）
符号
d/mm
6~20 6~50 6~50
8~40