钢筋的性能课件

结构设计原理

第一篇钢筋混凝土结构

第一章钢筋的物理力学性能

本章的主要内容钢筋的分类钢筋的强度与变形钢筋的接头、弯钩和弯折钢筋的腐蚀问题提前看1.钢筋中碳含量有哪些影响？2.热轧钢筋种类主要有哪些？3.有明显屈服点的钢筋两个强度指标是什么？哪一个是设计钢筋强度取值的依据？4.屈强比是什么？大小反映了钢筋的什么特性？5.反映钢筋塑性性能的两个指标是什么？6.钢筋冷拉后会有什么特点？7.钢筋的接头有哪几种形式？8.如何防止钢筋腐蚀？9.请熟悉fs、fsk、fsd、f'sd

、fpk、fpd、f'pd

普通钢筋可选取R235（HPB235）、HRB335、HRB400、KL400（RRB400）等热轧钢筋注：括号内蓝色字体的表示方法适用于《混凝土结构设计规范》，以下同

预应力钢筋应选用钢绞线和钢丝，中小型构件或竖、横向钢筋也可选用精轧螺纹钢筋预应力筋§1.1钢筋的分类

20MnSi2V含碳万分数

含锰、硅、钒的百分数

碳素钢普通低合金钢低碳钢（含碳量少于0.25%）中碳钢（含碳量0.25%~0.6%）高碳钢（含碳量大于0.6%)1.按化学成份分使钢材强度提高，塑性影响不大2.按外形特征不同分类

钢筋按其外形特征的不同，分为光面钢筋和变形钢筋两类。

R235级钢筋都是光面钢筋，HRB335、HRB400级钢筋都是变形（带肋）钢筋。

3.按生产工艺和力学性能不同分类生产加工工艺和力学性能的不同钢筋分为：热轧钢筋、冷拉钢筋、冷轧带肋钢筋和热处理钢筋四种。热轧钢筋：是在高温状态下轧制成型。强度由低到高分为R235、HRB335、HRB400、HRB500

。冷拉钢筋：是由热轧钢筋在常温下用机械拉伸而成的。冷轧带肋钢筋是：由热轧圆盘条经冷拉后在其表面冷轧成带有斜肋的钢筋。强度由低到高分为CRB550、CRB650、CRB970、CRB1170。余热处理钢筋是：将原热轧钢筋经过加热、淬火和回火等调质工艺处理后制成。KL400（RRB400）余热处理钢筋可直接用作预应力钢筋。钢丝（d<6mm）分为碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线（用光面钢丝绞在一起）、冷拔低碳钢丝和螺纹肋钢丝等几种。

钢丝直径愈细，其强度愈高。

软钢：有明显屈服台阶的钢筋(热轧钢筋、冷拉钢筋)硬钢：无明显屈服台阶的钢筋(高强碳素钢丝、钢绞线)4、按力学性能不同可分为

主要物理力学指标：对于有明显屈服台阶的软钢取屈服强度

s作为强度设计依据。对于无明显屈服台阶的硬钢取条件屈服强度

0.2作为强度设计依据。——屈服强度、抗拉极限强度、伸长率、冷弯性能一、软钢------有明显流幅（屈服点）的钢筋应力应变曲线§1.2钢筋的强度和变形

lPPA

钢筋拉伸试验σpσsσbσp----比例极限σs----屈服极限σb----强度极限线弹性阶段屈服阶段强化阶段颈缩阶段应力-应变（σ-ε）图

两个强度指标：

（1）c点的屈服强度

s

——是钢筋混凝土结构设计计算中强度取值的主要依据，因为钢筋应力达到屈服极限后，荷载不增加，应变继续增大，使得钢筋混凝土裂缝开尺过宽，变形过大，结构不能正常使用。（2）d点的极限强度

b——材料的实际破坏强度，衡量钢筋经大变形后的抗拉能力，不能作为计算依据。

屈强比：表示结构的可靠性潜力，屈强比小则结构的可靠性高，但太小钢材利用率太低。但为了保证钢筋的综合强度性能，在检验钢筋的质量时，仍要保证它的极限抗拉强度并满足检验标准的要求，特别在抗震结构中，由于构件要进入大变形工作，考虑到钢筋可能受拉进入强化阶段。

（1）伸长率——又称延伸率，e点所对应的横坐标，用（指标注为10倍或5倍钢筋直径即）表示，两个塑性指标：

（2）冷弯性能——指钢材在冷加工过程中产生塑性变形时，对产生裂缝的抵抗能力。通过冷弯试验，检查试件表面是否有裂纹或分层断裂来反映塑性。

二、无明显流幅钢筋的应力—应变关系曲线

主要针对强度高，塑性差，脆性大的钢筋。条件流限（或条件屈服强度）——经加载、卸载后尚存有0.2%的残余变形时的应力，用

0.2表示。0.2%

0.2

(N/mm2)

o0.2－条件屈服强度《规范》中取

0.2=0.8

b

（2）影响因素：初始应力、温度、钢筋品种（3）分类：分普通松弛和低松弛（低松弛约为普通松弛值的1/3）两类三、钢筋的松弛（徐舒）

（1）定义：钢筋受力长度保持不变的情况下，应力随时间增长而降低的现象。在强化阶段卸载后，如重新加载曲线将沿卸载曲线上升。当再加载时试件的线弹性阶段将增加，而其塑性降低。----称为冷作硬化现象。应力-应变（σ-ε）图四、钢筋的冷加工

（1）冷拉：冷拉后的钢筋没有明显的屈服阶段。冷拉卸载后经过一段时间的停滞，再对其张拉，会重新恢复屈服阶段而呈现出屈服强度提高的应力应变图形；这种现象被称为冷作硬化现象；冷拉仅提高钢筋的抗拉强度，不提高其抗压强度；冷拉工艺不改变钢筋的强度级别。（2）冷拔：冷拔是指将光圆钢筋以强力拉拽使其通过小直径的硬质合金模具，使其截面减小而长度增长；冷拔后的钢筋的强度会大大提高；冷拔后钢筋的塑性会降低；冷拔后的钢筋与之前的钢筋不属于同一种钢筋。五、建筑钢材的设计指标

1.强度标准值《公路桥规》规定，钢筋的强度标准值，取现行国家标准的钢筋屈服点，具有不小于95%的保证率。表1-1普通钢筋抗拉强度标准值（MPa）400KL400d=8～40335HRB335d=6～50400HRB400d=6～50235

R235d=8～20fsk符号钢筋种类fsk符号钢筋种类表1-2预应力钢筋抗拉强度标准值（MPa）540540、785、930JL

d=4d=18、25、32精轧螺纹钢筋1470、1570

d=5、7刻痕1470、1570、1670、17701570、16701470、1570d=4.5d=6d=7、8、9光面螺旋肋消除应力钢丝18601720、1860

d=9.5、

11.1、12.7d=15.21×7（七股）1470、1570、1720、1860d=8.6、10.8d=12.91×3（三股）1470、1570、1720、1860d=8.0、10.0d=12.01×2（二股）钢绞线fpk符号钢筋种类表1—3普通钢筋抗拉、抗压强度设计值（MPa）钢筋种类fsdf'sd钢筋种类fsdf'sdR235d=8～20195195HRB400d=6～50330330HRB335d=6～50280280KL400d=8～40330330注：⑴钢筋混凝土轴心受拉和小偏心受拉构件的钢筋抗拉强度设计值大于330MPa时，仍应按于330MPa取用；⑵构件中配有不同种类的钢筋时，每种钢筋应采用各自的强度设计值。2.强度设计值强度设计值等于强度标准值除以钢筋的材料分项系数表1—4预应力钢筋抗拉、抗压强度设计值（MPa）钢筋种类fpdf'pd钢绞线1×2（二股）1×3（三股）1×7（七股）fpk=14701000

390fpk=15701070fpk=17201170fpk=18601260消除应力光面钢丝和螺旋肋钢丝fpkpk=15701070fpk=16701140fpk=17701200消除应力刻痕钢丝fpkpk=15701070精轧螺纹钢筋fpk=540450

400fpk=785650fpk=930770钢筋种类Es钢筋种类EpHPB2352.1×105消除应力光面钢丝、螺旋肋钢丝、刻痕钢丝2.05×105HRB335、HRB400、KL400精轧螺纹钢筋2.0×105钢绞线1.95×105表1—5钢筋的弹性模量

焊接接头机械连接接头

绑扎接头套筒挤压接头镦粗直螺纹接头1.钢筋的接头对焊电弧搭接焊(夹杆式电弧焊搭叠式电弧焊)绑扎接头的钢筋直径：一般不宜大于28mm

受压构件中的受压钢筋可不大于32mm钢筋的搭接长度可见电子教材相关内容有绑扎接头的受力钢筋的截面积：受拉区不超过25%；受压区不超过50%§1.3钢筋的接头、弯钩和弯折

普通钢筋的焊接接头a)闪光接触b)夹杆式电弧焊c)搭叠式电弧焊钢筋的绑扎搭接接头（1）受拉的光面钢筋需在端头设半圆弯钩

（2）带肋钢筋设直角形弯钩

（3）弯折处钢筋内侧弯曲直径D不得小于20d2.钢筋的弯钩和弯折

钢筋的弯钩与弯折示意图（尺寸单位：mm）a)钢筋135°弯钩

b)钢筋的弯折（1）钝化膜破坏（2）钢筋发生电化学腐蚀防腐措施钢筋锈蚀钢筋的选择（添加合金元素的低合金钢，覆盖钢筋表面）混凝土（水泥品种，提高混凝土密实度，适当的保护层厚度）

浇筑（控制氯离子）§1.4钢筋的腐蚀

汇总钢筋性能：混凝土结构对钢筋性能的要求

保证构件具有一定的强度储备。（1）适当的屈强比（2）足够的塑性

避免发生脆性破坏。（4）耐久性和耐火性（3）可焊性要求钢筋具备良好的焊接性能。（5）与混凝土具有良好的粘结

必要的混凝土保护层厚度以满足对构件耐火极限的要求。（