1、钢筋的品种 国产钢筋有热轧钢筋、钢丝、钢绞线、螺纹钢筋及钢棒等 1）大致分类 （1）按用途区分 普通钢筋：用于钢筋混凝土结构中的钢筋以及用于预应力混凝土结构中的非预应力钢筋。可使用热轧钢筋。 预应力钢筋：用于预应力混凝土结构中预先施加预应力的钢筋。 可使用钢丝、钢绞线、螺纹钢筋及钢棒。,1.1钢筋的品种和力学性能,第1章 混凝土结构材料的物理力学性能 1.1 钢筋的品种和力学性能,第1章 混凝土结构材料的物理力学性能,1、钢筋的品种 （2）按化学成分区分 碳钢素钢 低碳钢：（含碳量0.6%）强度高、塑性差。 含碳量增加，钢材强度提高、性质变硬，但也将使钢材的塑性和韧性降低，焊接性能也会变差。 低合金钢：碳素钢基础上加入少量合金元素而成，强度高、塑性好。,1.1钢筋的品种和力学性能,第1章 混凝土结构材料的物理力学性能,热轧钢筋按外形区分 光圆钢筋：表面是光面的。,1.1 钢筋的品种和力学性能,第1章 混凝土结构材料的物理力学性能,（3）按外形区分 带肋（变形）钢筋 等高肋：（螺旋纹、人字纹）与钢筋混凝土粘结力好，纹路与肋相交，易产生应力集中。 月牙肋：纹路与肋不相交，应力集中得到改善，粘结强度略低于等高肋钢筋。,1.1 钢筋的品种和力学性能,第1章 混凝土结构材料的物理力学性能,1.1 钢筋的品种和力学性能,目前常用的是月牙肋钢筋：与等高肋钢筋相比，凸缘处应力集中得到改善，虽然与混凝土之间的粘结强度虽略低于等高肋钢筋，但仍具有良好的粘结性能。等高肋钢筋锚固延性差，已被逐渐淘汰。,第1章 混凝土结构材料的物理力学性能,（4）按力学性能分 软钢：力学性质相对较软。热轧钢筋属于软钢。 硬钢：力学性质高强而硬 。预应力钢丝、钢绞线、螺纹钢筋及钢棒属于硬钢。,1.1 钢筋的品种和力学性能,第1章 混凝土结构材料的物理力学性能,2）常用钢筋介绍 热轧钢筋（普通钢筋） HPB235（Hot Plain Bar） 光圆低碳钢，塑性好、强度低。 与混凝土的锚固粘结性能差，用作为受拉钢筋时末端需要加弯钩，给施工带来不便。将渐趋淘汰，一般情况下不推荐使用。 多作为厚度不大楼板的受力钢筋和箍筋、架立钢筋、分布钢筋。,1.1 钢筋的品种和力学性能,第1章 混凝土结构材料的物理力学性能,2）常用钢筋介绍 热轧钢筋（普通钢筋） HRB335、HRB400（Hot Ribbed Bar） 月牙肋、低合金钢，强度较高。 多作为钢筋混凝土构件受力钢筋。 尺寸较大的构件，为增强与混凝土的粘结可用HRB335钢筋作箍筋。 HRB400，在我国房屋建筑工程中，它已成为主导的钢筋品种。在水利工程也在推广作为主导钢筋。 HRB500 HRB500钢筋是我国新生产的热轧钢筋种类，强度高，强度价格比好。DL规范列入，SL规范未列入。,1.1 钢筋的品种和力学性能,第1章 混凝土结构材料的物理力学性能,2）常用钢筋介绍 钢丝：直径6mm，外形有光面、刻痕和螺旋肋三种。一般用于预应力混凝土结构。,1.1 钢筋的品种和力学性能,第1章 混凝土结构材料的物理力学性能,2）常用钢筋介绍 钢绞线：由多根高强光圆或刻痕钢丝捻制 成，分为2股、3股和7股三种。用于预应力混凝土结构。,1.1 钢筋的品种和力学性能,第1章 混凝土结构材料的物理力学性能,2）常用钢筋介绍 螺纹钢筋 主要用作为预应力锚杆。 钢棒 有光圆钢棒、螺旋槽钢棒、螺旋肋钢棒、带肋钢棒四种。由于光圆钢棒和带肋钢棒的粘结锚固性能较差，现行水工混凝土结构设计规范仅列入了螺旋槽钢棒和螺旋肋钢棒两种，用于预应力混凝土结构。,1.1 钢筋的品种和力学性能,第1章 混凝土结构材料的物理力学性能,在过去，还有冷拉钢筋和冷轧带肋钢筋等。 钢筋经过冷拉或冷轧等冷加工后，屈服强度得到提高，但钢材性质变硬变脆，延性大大降低，这对于承受冲击荷载和抗震都是不利的。 目前细直径的热轧钢筋、高强度的预应力钢丝和钢棒等已能充分供应的情况下，冷加工钢筋已不提倡采用，规范也不列入。,1.1 钢筋的品种和力学性能,第1章 混凝土结构材料的物理力学性能,2、钢筋的力学性能 1）软钢的力学性能 从开始加载到拉断，有四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、破坏阶段。,a点：比例极限 b点：屈服强度 fy bc段：屈服台阶 cd段：强化段 d点：抗拉强度,1.1钢筋的品种和力学性能,软钢：有明显屈服点的钢筋。热轧钢筋属于软钢。,第1章 混凝土结构材料的物理力学性能,HPB235钢筋的应力-应变曲线,1.1钢筋的品种和力学性能,屈服强度：应力达到屈服强度后，荷载不增加应变继续增大，裂缝开展过宽，构件变形过大，结构不能正常使用。 受拉强度限值以屈服强度为准，强化阶段只作为一种安全储备考虑 。 伸 长 率：钢筋拉断时应变，反映钢筋塑性性能的指标。伸长率大的钢筋，拉断前有足够预兆，延性较好。,第1章 混凝土结构材料的物理力学性能,1.1钢筋的品种和力学性能,塑性也可用弯曲试验反映：钢筋围绕直径为D 的钢辊弯转角而不发生裂纹，是反映钢筋塑性性能的另一指标。 角越大，塑性越好。,第1章 混凝土结构材料的物理力学性能,屈 强 比：反映钢筋的强度储备，fy/fu=0.60.7。,含碳量高，屈服强度和抗拉强度高，伸长率小，流幅缩短。,1.1钢筋的品种和力学性能,不同强度软钢的应力-应变曲线,第1章 混凝土结构材料的物理力学性能,2）硬钢的力学性能,硬钢：没有明显屈服点的预应力钢丝、钢绞线、螺纹钢筋、钢棒 a点：比例极限 顶点：极限强度 协定流限：强度设计指标，指经加载及卸载后尚存有0.2%永久残余变形时的应力，用0.2表示。 0.2一般相当于抗拉强度的70% 90%。 硬钢塑性差，伸长率小。,1.1钢筋的品种和力学性能,第1章 混凝土结构材料的物理力学性能,3）钢筋的疲劳 钢筋的疲劳是指钢筋在承受重复、周期性的动荷载作用下，经过一定次数的循环重复后，突然脆断的现象。 影响疲劳强度的主要因素为钢筋的疲劳应力幅 ，它为一次循环应力中同一层钢筋的最大应力与最小应力的差值。,1.1钢筋的品种和力学性能,第1章 混凝土结构材料的物理力学性能,混凝土结构设计规范（GB 50010-2010）给出了不同等级钢筋的疲劳应力幅的限值，并规定该限值与疲劳应力比值与循环重复次数有关。,4）钢筋的弹性模量 钢筋在弹性阶段的应力应变的比值，称为弹性模量 。今后在计算裂缝宽度与变形时要用到。,1.1钢筋的品种和力学性能,第1章 混凝土结构材料的物理力学性能,1.1钢筋的品种和力学性能,3、混凝土结构对钢筋性能的要求 1）钢筋的强度 钢筋强度越高，所需钢筋面积越少，节约钢材。 钢筋强度过高，要充分利用会引起混凝土结构过大的变形和裂缝宽度。对于普通混凝土结构而言，钢筋的设计强度限值宜在400 N/mm2左右。 预应力混凝土能应用高强钢筋，但受控于锚固、混凝土与钢筋受力协调的问题，也不能采用过高强度的钢筋。目前预应力钢筋的最高强度限值约为2000 N/mm2左右。,第1章 混凝土结构材料的物理力学性能,1.1钢筋的品种和力学性能,3、混凝土结构对钢筋性能的要求 2）钢筋的塑性 为了使钢筋在断裂前有足够的变形，能给出构件裂缝开展过宽将要破坏的预兆信号（延性破坏），要求钢筋有一定的塑性。 指标：伸长率、冷弯性能 3）钢筋的可焊性 钢筋需要接长，焊接是其主要方法。 4）钢筋与混凝土之间的粘结力 保证钢筋与混凝土共同工作，减小裂缝宽度。,第1章 混凝土结构材料的物理力学性能,1.2 混凝土的物理力学性能,1、混凝土的强度 内因：水泥强度等级、水泥用量、水灰比、龄期、施工方法、养护条件 外因：试验方法、试件尺寸、加载速度 1）混凝土立方体抗压强度fcu 混凝土结构主要利用其抗压强度，因此抗压强度是最主要和最基本的指标。,第1章 混凝土结构材料的物理力学性能,1.2 混凝土的物理力学性能,1）混凝土立方体抗压强度fcu 养护条件 在温度为203、相对湿度不小于90%的条件下养护28天。 试验方法,第1章 混凝土结构材料的物理力学性能,1.2 混凝土的物理力学性能,采用不涂油脂的试件。 当不涂油脂时，试件尺寸越大，强度越低。 采用边长为150mm的立方体 。,试验方法 加载速度越快则强度越高。通常的加载速度是每秒钟压应力增加0.30.5N/mm2。 龄期影响 抗压强度随龄期而加大。,第1章 混凝土结构材料的物理力学性能,1.2 混凝土的物理力学性能,2）混凝土立方体抗压强度标准值fcuk与混凝土强度等级C 立方体抗压强度标准值fcuk。 混凝土强度是随机变量，以具有95%保证率的强度作为 标准值。,第1章 混凝土结构材料的物理力学性能,1.2 混凝土的物理力学性能,第1章 混凝土结构材料的物理力学性能,1.2 混凝土的物理力学性能,混凝土强度等级C 以边长为150mm的立方体，在温度为203、相对湿度不小于90%的条件下养护28天，用标准试验方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度标准值作为混凝土强度等级，以符号C表示 。 水工结构所采用的混凝土强度等级分为C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60，共10个等级。,上次课要点 1、绪论 1）钢筋混凝土构件受力特点： 充分利用混凝土良好抗压、钢筋良好的抗拉性能。 在素混凝土构件加入钢筋，能使破坏荷载大大提高，脆性破坏变成延性破坏。 2）钢筋与混凝土共同工作的原因： 钢筋与混凝土之间有粘结力。如何有足够的粘结力？钢筋的保护层、带肋钢筋。 钢筋与混凝土有相近的线胀系数 3）钢筋混凝土结构的发展： 杆系结构、非杆系结构；整体装配式结构；,1、绪论 4）课程学习要注意的地方： 公式的适用范围 规范的概念、构造规定 2、第一章 材料 1）常用的钢筋： HPB235（符号、外形、钢种） HPB335 HPB400 2）硬钢与软钢 性质（应力应变曲线） 强度标准（屈服强度、协定流限）,2、第一章 材料 3）钢筋混凝土结构对钢筋的要求 为什么在普通钢筋混凝土结构中，钢筋强度一般最高用到400MPa？ 4）混凝土强度等级与立方体强度标准值 相互关系 立方体强度的作用 5）钢筋混凝土结构对混凝土强度的要求。 为什么钢筋强度越高，混凝土强度等级要求越高？,3）轴心抗压强度fc 由于立方体处于三向受力状态， fcu不能反映混凝土单轴抗压强度。 棱柱体试件比立方体试件更好地反映混凝土实际的抗压能力，测得的强度称为轴心抗压强度 fc ，又称为棱柱体抗压强度。 试件高度增大后，两端接触面摩擦力对试件中部的影响逐渐减弱逐渐减小， fc fcu，当h/b3， fc 趋于稳定。规范规定标准棱柱体试件：150mm150mm300mm的测定。,第1章 混凝土结构材料的物理力学性能,1.2 混凝土的物理力学性能,第1章 混凝土结构材料的物理力学性能,1.2 混凝土的物理力学性能,混凝土强度等级C 素混凝土：不宜低于C15。 钢筋混凝土： 不应低于C15。 当采用HRB335时，不宜低于C20； 当采用HRB400、RRB400钢筋或承受重复荷载时，不应低于C20。 预应力混凝土： 不应低于C30； 当采用钢绞线、钢丝作预应力钢筋时，不宜低于C40。,3）轴心抗压强度fc fc与fcu成线性关系，fc/fcu比值平均为0.76。 考虑到实际结构构件与试件制作及养护条件的差异、尺寸效应及加荷速度等因素的影响，规范偏安全地取：,第1章 混凝土结构材料的物理力学性能,1.2 混凝土的物理力学性能,4）轴心抗拉强度 ft 混凝土基本力学性能指标。混凝土构件开裂、裂缝、变形，以及受剪、受扭、受冲切等的承载力均与ft有关。 ft 远低于fcu ，仅为（1/91/18） fcu，C越大， ft/ fcu越低。 各国测定