钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋.ppt
混凝土结构Concrete Structure,第二章 钢筋和混凝土的材料性能,2.1 钢筋,2.2 钢筋的物理力学性能 钢筋的品种 钢筋的应力-应变关系 混凝土结构对钢材性能的要求,第二章 钢筋和混凝土的材料性能,2.1 钢筋,热轧钢筋、中高强钢丝和钢绞线、热处理钢筋和冷加工钢筋,2.1,钢 筋 Steel Reinforcement,第二章 钢筋和混凝土的材料性能,2.1 钢 筋,热轧钢筋 Hot Rolled Steel Reinforcing BarHPB235级、HRB335级、HRB400级、RRB400级,HPB,HRB,RRB,屈服强度 fyk（标准值=钢材废品限值，保证率97.73%）HPB235级：fyk=235 N/mm2HRB335级：fyk=335 N/mm2HRB400级、RRB400级：fyk=400 N/mm2,第二章 钢筋和混凝土的材料性能,2.1 钢 筋,HPB235级(级)钢筋多为光面钢筋（Plain Bar），多作为现浇楼板的受力钢筋和箍筋HRB335级(级)和 HRB400级(级)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）。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延伸率：d5=25、16、14、10%，直径840。,第二章 钢筋和混凝土的材料性能,2.1 钢筋,钢丝 Wire：中强钢丝的强度为8001200MPa，高强钢丝、钢绞线(Strand or Tendon)的为 1470 1860MPa；延伸率d10=6%，d100=3.54%；钢丝的直径39mm；外形有光面、刻痕和螺旋肋三种，另有二股、三股和七股钢绞线，外接圆直径9.515.2 mm。中高强钢丝和钢绞线均用于预应力混凝土结构。冷加工钢筋 Cold working rebar：是由热轧钢筋和盘条经冷拉、冷拔、冷轧、冷扭加工后而成。冷加工的目的是为了提高钢筋的强度，节约钢材。但经冷加工后，钢筋的延伸率降低。近年来，冷加工钢筋的品种很多，应根据专门规程使用。热处理钢筋 Heat treatment：是将级钢筋通过加热、淬火和回火等调质工艺处理，使强度得到较大幅度的提高，而延伸率降低不多。用于预应力混凝土结构。,第二章 钢筋和混凝土的材料性能,2.1 钢筋,钢筋拉伸试验,第二章 钢筋和混凝土的材料性能,2.1 钢筋,(1)有明显屈服点的钢筋 Rebar with yield point(热轧钢筋、冷拉钢筋),a为比例极限proportional limit s=Ese,a为弹性极限elastic limit,de为强化段strain hardening stage,b为屈服上限upper yield strength,c为屈服下限，即屈服强度 fylower yield strength,cd为屈服台阶yield plateau,e为极限抗拉强度 fu ultimate tensile strength,比例极限,屈服强度,极限强度,流幅,第二章 钢筋和混凝土的材料性能,2.1 钢筋,几个指标：屈服强度yield strength：是钢筋强度的设计依据，因为钢筋屈服后将很大的塑性变形，且卸载时这部分变形不可恢复，这会使钢筋混凝土构件产生很大的变形和不可闭合的裂缝。屈服上限与加载速度有关，不太稳定，一般取屈服下限作为屈服强度。伸 长 率elongation strain：钢筋拉断时的应变，是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,屈 强 比反映钢筋的强度储备，fy/fu=0.60.7。,均匀伸长率dgt对应最大应力时应变，包括了残余应变和弹性应变，反映了钢筋真实的变形能力(2.5%),第二章 钢筋和混凝土的材料性能,2.1 钢筋,有明显屈服点钢筋的应力-应变关系一般可采用双线性的理想弹塑性关系 Bilinear elasto-plastic relation,第二章 钢筋和混凝土的材料性能,2.1 钢筋,(2)无明显屈服点的钢筋 Rebar without yield point(钢丝、热处理钢筋),a点：比例极限，约为0.65fua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%所对应的应力规范取s0.2=0.85 fu,第二章 钢筋和混凝土的材料性能,2.1 钢筋,按冶金钢材质量控制标准，钢筋的强度标准值是取其出厂时的废品限值，其数值相当于fy,m-3s，具有97.73%的保证率，满足建筑结构设计统一标准材料强度标准值保证率95%的要求。,第二章 钢筋和混凝土的材料性能,2.1 钢筋,冷加工的方法：冷拉、冷拔、冷轧。,冷加工的目的：改变钢材内部结构，提高 钢材强度，节约钢筋。,第二章 钢筋和混凝土的材料性能,2.1 钢筋,o,冷拉控制应力,(N/mm2),冷拉率,o,a,b,c,c,d,d,冷拉无时效,冷拉经时效,第二章 钢筋和混凝土的材料性能,2.1 钢筋,冷拉后可提高钢材的抗拉强度，但其屈服台阶变短。,冷拉时应力值必须超过钢筋的屈服强度。,时效硬化。,可采用控制应力和控制冷拉率两种方法。,冷轧后，钢筋表面轧成带肋，强度与冷拔低碳丝接近，塑性要好一些。,第二章 钢筋和混凝土的材料性能,2.1 钢筋,冷拔可同时提高钢材的抗拉和抗压强度。塑性降低很多。,第二章 钢筋和混凝土的材料性能,2.1 钢筋,强度、塑性、可焊性、与混凝土的粘结。,在严寒地区，还应考虑钢筋的低温性能。,Key notes:1.Usage of different rebars types and grades2.Two types of stress-strain relation3.Characteristic strength4.Deformation capacity,Yield strengthElongation strainModulus of elasticity,第二章 钢筋和混凝土的材料性能,2.1 钢筋,
