1、第二章 混凝土结构材料的物理力学性能,22 钢筋的物理力学性能,2.2.1钢筋的种类 2.2.2钢筋的强度和变形 2.2.3钢筋的应力-应变曲线的数学模型 2.2.4钢筋的疲劳 2.2.5混凝土结构对钢筋性能的要求,钢筋-reinforcing steel bar,2.2.1钢筋的种类 1. 按钢筋的化学成分,3.按钢筋的表面形状 光圆钢筋 变形钢筋 4.按使用用途分 普通钢筋 预应力钢筋 5.按力学性能分 有明显屈服点钢筋（软钢） 无明显屈服点钢筋（硬钢）,钢筋的应用范围,非预应力钢筋：HRB235，HRB335，HRB400，RRB400,预应力钢筋：碳素钢丝，刻痕钢丝，钢绞线，热处理钢筋
2、，冷拉钢筋,2. 按钢筋的生产加工,碳素钢丝：高碳镇静钢通过多次冷拔、应力消除、矫正、回火处理而成,钢丝,热轧钢筋、中高强钢丝和钢绞线、热处理钢筋和冷加工钢筋,4.常见钢筋品种,热轧钢筋 Hot Rolled Steel Reinforcing Bar HPB235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/mm2 HRB335级： fyk = 335 N/mm2 HRB400级、RRB400级： fyk = 400 N/mm2,余热处理级,HPB235级(级)
3、 【HPB300】 钢筋多为光面钢筋，可作为现浇楼板的受力钢筋和构件的箍筋或构造筋HRB335级(级 ) 【HRBF335】 HRB400级( 级 ) 钢筋强度较高，多作为钢筋混凝土构件的受力钢筋，宜优先采用HRB400级的钢筋级钢筋 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,GB 500102010中的钢筋类型,GB 500102010中的钢筋强度设计值,钢丝 中强钢丝的强度为8001200MPa，高强钢丝、钢绞线的为 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，
4、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 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 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。,2.2.2 钢筋的强度与变形,强度指标的确定,强度,随机变量,根据统计资料，运用数理统计方法确定的具有一定保证率（钢筋为97.73%）的统计特征值：,二、钢筋的应力-应变关系 有明显屈服点的钢筋 Steel ba
5、r with yield point,a比例极限 s =Ese,a弹性极限,de强化段,b屈服上限,c屈服下限，即屈服强度 fy,cd屈服台阶,e极限抗拉强度 fu,几个指标：屈服强度yield strength：钢筋强度的设计依据 因为钢筋屈服后将产生很大的塑性变形，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 强 比反映钢筋的强度储备，fy/fu=0.60.7。 塑性性能延 伸 率：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，延性较好冷弯性能 ：将直径为d的钢筋绕直径为D的弯芯弯曲到规定的角度后无裂纹断裂及起层现象。
6、D越小，钢筋的塑性越好,有明显屈服点钢筋的应力-应变关系的数学模型,完全弹塑性双直线模型,2.完全弹塑性加强化的三折线模型,适用于流辐较长的低强度钢材,适用于流辐较短的软钢,可反映其屈服后的立即强化, 无明显屈服点的钢筋 Steel bar without yield point,a点：比例极限，约为0.65fu a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,无明显屈服点钢筋的应力-应变关系的数学模型,适用于无明显流幅的高强钢筋或钢丝,一般采用描述弹塑
7、性双斜线模型,2.2.4钢筋的疲劳,重复荷载作用下，钢筋的疲劳强度静载作用下的极限强度,在规定的应力幅度内，经一定次数的重复荷载后，发生疲劳破坏的最大应力值称为疲劳强度。,试验方法,单根钢筋的轴拉疲劳（我国采用）,钢筋埋入混凝土中重复受拉或受弯,钢筋的疲劳:指钢筋在承受重复、周期性的动荷载作用下，经过一定次数后，突然脆性断裂的现象。,疲劳应力幅限值的确定,影响钢筋疲劳强度的因素:,-比较复杂,包括应力幅值,及其他因素(见P26),三、钢筋的强度标准值( Characteristic or Standard Strength) 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
8、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。,四、钢筋的冷加工1冷拉： 定义：将钢筋在常温下用卷扬机或千斤顶进行强力拉伸。控制冷拉钢筋质量的指标：冷拉应力和冷拉率。结果：钢筋经冷拉和时效硬化后，屈服强度有所提高，但塑性 相应降低。冷拉只提高钢筋的抗拉强度，但不能提高其抗压强度。,2冷拔：定义：将钢筋用强力拔过比它本身直径还小的硬质合金拔丝模。结果：钢筋强度有很大提高,但塑性显著降低,且没有明显流幅,属于硬钢。冷拔 同时提高钢筋的抗拉强度和抗压强度。,2.2.5 钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求1强度：强度高，屈强比适当。2塑性：塑性好。3可焊性：可焊性好。4粘结力：与砼有良好的粘结力。5耐火性：热轧钢筋最好、冷轧钢筋其次、预应力钢筋最差(结构设计时,保护层厚度要满足对构件耐火极限的要求)5低温性能和耐候性能：好。,
