钢筋基础知识及应用讲述.ppt

二、钢筋和混凝土材料的力学性能 1 编制人：牧心 编制时间：2016年8月18日 主要内容 钢筋的力学性能 钢筋的品种 钢筋的性能 混凝土的力学性能 混凝土的强度 混凝土的变形 钢筋与混凝土的粘结、锚固 钢筋混凝土的一般构造规定 2 钢筋(Steel Reinforcement) 2.1 钢筋的形式和品种 钢筋的力学性能主要取决于它的化学成分 主要成分：铁 其它成分：少量的碳、锰、硅、硫 碳：增加含碳量可提高钢材的强度，但塑性和可焊性降低 低碳钢（含碳量少于0.25%)，高碳钢（含碳量0.6%~1.4%) 锰、硅：可提高钢材强度，并保持一定塑性 磷、硫：有害元素，含量超过一定限度时，钢材塑性明显降低，磷使钢 材冷脆，硫使钢材热脆，焊接质量也不易保证。 除上述元素外，再加入少量合金元素，如锰、硅、钒、钛等即制成低合 金钢。低合金钢能改善钢筋的综合性能 3 我国钢筋混凝土结构中采用的钢筋按生产加工工艺和力学性能分为四类： 热轧钢筋、冷加工钢筋、热处理钢筋、钢丝及钢绞线 4 热轧钢筋 5 钢筋种类 钢筋特点 适用范围 HPB235（Q235） 低碳钢，塑性好，易焊接，易加工成型，但强度低。外形为光圆钢筋，与混凝土的粘结强度较低， 主要用于板的受力钢筋、箍筋及构造钢筋。 HRB335 （20MnSi） 低合金钢，外形为月牙纹带肋钢筋，或称变形钢筋，由于钢筋表面凸出的肋与混凝土的机械咬合作用，具有较高的粘结强度。强度较高， 一般用作钢筋混凝土结构中的主要受力钢筋，和预应力混凝土中的非预应力钢筋 HRB400 （20MnSiV） RRB400 （K20MnSi） 低合金钢，变形钢筋，强度高 一般经冷拉后作预应力钢筋 6 7 冷加工钢筋 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 又称“调质钢筋”，是IV级热轧钢筋经过加热淬火和回火处理后制成的。钢筋强度大幅度提高，塑性和韧性降低不多。 热处理钢筋用于预应力混凝土结构。 钢丝 钢丝的直径3~9mm；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9.5~15.2 mm。中高强钢丝和钢绞线均用于预应力混凝土结构。 8 2.2 钢筋的力学性能 根据钢筋在单调受拉时所反应的应力－应变性质的不同，钢筋分为两大类： 有明显屈服点的 热轧钢筋，冷拉钢筋 没有明显屈服点的 钢丝，热处理钢筋 9 有明显屈服点的钢筋 应力－应变曲线 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 fy lower yield strength cd为屈服台阶yield plateau e为极限抗拉强度 fu ef为颈缩段 10 应力-应变关系 一般可采用双线性的理想弹塑性关系 11 无明显屈服点的钢筋 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 12 2.3 钢筋的冷加工 冷拉钢筋 把有明显屈服点的钢筋用卷扬机或其它拉伸装置逐根拉到其应力超过原来的屈服强度，使之进入应力－应变曲线的强化段，然后卸掉全部拉力，使钢筋应力重新恢复到零，钢筋发生了残余变形。此时如果再次张拉钢筋，则钢筋能够获得比原来更高的屈服点。 冷拉只能提高钢筋的抗拉强度 冷拔钢筋 用强力把光圆钢筋通过比其本身直径稍小的、硬质合金模上的锥形拔丝孔，使钢筋产生塑性变形，横截面减小，长度增大。钢筋经多次冷拔，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屈服强度 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。 13 2.4 对钢筋质量的要求 对有明显屈服点的钢筋进行质量检验时，主要应测定屈服强度、极限抗拉强度、伸长率和冷弯性能四项指标 屈服强度 是钢筋强度的设计依据