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1、钢筋混凝土的力学性能1本讲稿第一页，共六十四页1.1.1 1.1.1 1.1.1 1.1.1 钢筋的性能钢筋的性能钢筋的性能钢筋的性能钢筋作用钢筋作用钢筋作用钢筋作用受力钢筋受力钢筋受力钢筋受力钢筋架立钢筋架立钢筋架立钢筋架立钢筋分布钢筋分布钢筋分布钢筋分布钢筋纵向构造钢筋纵向构造钢筋纵向构造钢筋纵向构造钢筋(腰筋腰筋腰筋腰筋)构造箍筋构造箍筋构造箍筋构造箍筋1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 钢钢钢钢钢钢 筋筋筋筋筋筋主要承担拉力，也可加强砼的抗压能力主要承担拉力，也可加强砼的抗压能力主要承担拉力，也可加强砼的抗压能力主要承担拉力，也可加强砼的抗压能力.保证受力钢筋的设计位置不因
2、捣制砼而有所移动保证受力钢筋的设计位置不因捣制砼而有所移动保证受力钢筋的设计位置不因捣制砼而有所移动保证受力钢筋的设计位置不因捣制砼而有所移动将构件所受到的外力分布在较广的范围，以改善在将构件所受到的外力分布在较广的范围，以改善在将构件所受到的外力分布在较广的范围，以改善在将构件所受到的外力分布在较广的范围，以改善在板中受力情况，同时固定受力钢筋。板中受力情况，同时固定受力钢筋。板中受力情况，同时固定受力钢筋。板中受力情况，同时固定受力钢筋。改善梁、柱中受力情况，同时固定受力钢筋。改善梁、柱中受力情况，同时固定受力钢筋。改善梁、柱中受力情况，同时固定受力钢筋。改善梁、柱中受力情况，同时固定受力
3、钢筋。梁截面高度较大时梁中构造钢筋梁截面高度较大时梁中构造钢筋梁截面高度较大时梁中构造钢筋梁截面高度较大时梁中构造钢筋2本讲稿第二页，共六十四页 受力、架立和分布钢筋并不一定能绝对区别开来，即同一钢筋往往可同时起上述受力、架立和分布钢筋并不一定能绝对区别开来，即同一钢筋往往可同时起上述受力、架立和分布钢筋并不一定能绝对区别开来，即同一钢筋往往可同时起上述受力、架立和分布钢筋并不一定能绝对区别开来，即同一钢筋往往可同时起上述两种以上的作用，此外，钢筋往往还有其它作用，如，一般砼收缩及温度变化的应两种以上的作用，此外，钢筋往往还有其它作用，如，一般砼收缩及温度变化的应两种以上的作用，此外，钢筋往往
4、还有其它作用，如，一般砼收缩及温度变化的应两种以上的作用，此外，钢筋往往还有其它作用，如，一般砼收缩及温度变化的应力能常就利用受力与分布钢筋来承受，但有时也设专门的温度钢筋。力能常就利用受力与分布钢筋来承受，但有时也设专门的温度钢筋。力能常就利用受力与分布钢筋来承受，但有时也设专门的温度钢筋。力能常就利用受力与分布钢筋来承受，但有时也设专门的温度钢筋。3本讲稿第三页，共六十四页砼结构对钢筋质量要求砼结构对钢筋质量要求砼结构对钢筋质量要求砼结构对钢筋质量要求适当强度：适当强度：适当强度：适当强度：屈服和极限强度，屈服强度是计算主要依据；屈服和极限强度，屈服强度是计算主要依据；可焊性好：可焊性好：
5、可焊性好：可焊性好：要求钢筋焊接后不产生裂纹及过大变形；要求钢筋焊接后不产生裂纹及过大变形；足够塑性：足够塑性：足够塑性：足够塑性：以伸长率和冷弯性能为主要指标，即要求钢筋断裂以伸长率和冷弯性能为主要指标，即要求钢筋断裂前有足够变形，在钢筋混凝土结构中，能给出构件将要破坏的前有足够变形，在钢筋混凝土结构中，能给出构件将要破坏的预告信号，同时保证钢筋冷弯要求。一般而言强度高的钢筋塑预告信号，同时保证钢筋冷弯要求。一般而言强度高的钢筋塑性和可焊性就差些；性和可焊性就差些；钢筋耐火性：钢筋耐火性：钢筋耐火性：钢筋耐火性：热轧钢筋最好，冷拉钢筋其次，预应力钢筋最差，设计时热轧钢筋最好，冷拉钢筋其次，预
6、应力钢筋最差，设计时注意砼保护层厚度满足耐火极限要求。注意砼保护层厚度满足耐火极限要求。与砼粘结良好与砼粘结良好与砼粘结良好与砼粘结良好:保证共同工作。保证共同工作。4本讲稿第四页，共六十四页1.1.2 1.1.2 1.1.2 1.1.2 钢筋品种、级别和分类钢筋品种、级别和分类钢筋品种、级别和分类钢筋品种、级别和分类 砼结构设计规范规定，用于钢筋混凝土结构的国产普通钢筋可砼结构设计规范规定，用于钢筋混凝土结构的国产普通钢筋可砼结构设计规范规定，用于钢筋混凝土结构的国产普通钢筋可砼结构设计规范规定，用于钢筋混凝土结构的国产普通钢筋可使用使用使用使用热轧钢筋热轧钢筋热轧钢筋热轧钢筋。用于预应力砼
7、结构的国产预应力钢筋可使用。用于预应力砼结构的国产预应力钢筋可使用。用于预应力砼结构的国产预应力钢筋可使用。用于预应力砼结构的国产预应力钢筋可使用预应力钢丝预应力钢丝预应力钢丝预应力钢丝（消除应力钢丝、螺旋肋钢丝、刻痕钢丝）（消除应力钢丝、螺旋肋钢丝、刻痕钢丝）（消除应力钢丝、螺旋肋钢丝、刻痕钢丝）（消除应力钢丝、螺旋肋钢丝、刻痕钢丝）、钢绞线，也可使用热处理、钢绞线，也可使用热处理、钢绞线，也可使用热处理、钢绞线，也可使用热处理钢筋。钢筋。钢筋。钢筋。热轧钢筋热轧钢筋热轧钢筋热轧钢筋 由低碳钢、普通低合金钢在高温状态下轧制而成。按其强度由由低碳钢、普通低合金钢在高温状态下轧制而成。按其强度由
8、由低碳钢、普通低合金钢在高温状态下轧制而成。按其强度由由低碳钢、普通低合金钢在高温状态下轧制而成。按其强度由低到高分为低到高分为低到高分为低到高分为HPB235HPB235（原（原（原（原级）、级）、级）、级）、HRB335 HRB335（级）级）级）级）、HRB400 HRB400（级）和级）和级）和级）和RRB400 RRB400（余热处理（余热处理（余热处理（余热处理级，可作为三级钢筋使用，但焊接受热回火可能降级，可作为三级钢筋使用，但焊接受热回火可能降级，可作为三级钢筋使用，但焊接受热回火可能降级，可作为三级钢筋使用，但焊接受热回火可能降低强度且高强部分集中在钢筋表层，疲劳性能、冷弯性
9、能受到影响。）其低强度且高强部分集中在钢筋表层，疲劳性能、冷弯性能受到影响。）其低强度且高强部分集中在钢筋表层，疲劳性能、冷弯性能受到影响。）其低强度且高强部分集中在钢筋表层，疲劳性能、冷弯性能受到影响。）其余钢筋的制作工艺可参考相关资料。余钢筋的制作工艺可参考相关资料。余钢筋的制作工艺可参考相关资料。余钢筋的制作工艺可参考相关资料。规范规定钢筋混凝土结构中的纵向受力钢筋宜优先采用规范规定钢筋混凝土结构中的纵向受力钢筋宜优先采用HRB400 级钢筋级钢筋。5本讲稿第五页，共六十四页用冷拉或冷拔的冷加工方法可提高热轧钢筋强度。用冷拉或冷拔的冷加工方法可提高热轧钢筋强度。用冷拉或冷拔的冷加工方法可
10、提高热轧钢筋强度。用冷拉或冷拔的冷加工方法可提高热轧钢筋强度。冷拉时，钢筋冷拉应力值必须超过钢筋屈服强度。冷拉后经过一段时间钢筋屈服点有所提高，冷拉时，钢筋冷拉应力值必须超过钢筋屈服强度。冷拉后经过一段时间钢筋屈服点有所提高，冷拉时，钢筋冷拉应力值必须超过钢筋屈服强度。冷拉后经过一段时间钢筋屈服点有所提高，冷拉时，钢筋冷拉应力值必须超过钢筋屈服强度。冷拉后经过一段时间钢筋屈服点有所提高，这种现象称为时效硬化。时效硬化和温度有关，温度过高（这种现象称为时效硬化。时效硬化和温度有关，温度过高（这种现象称为时效硬化。时效硬化和温度有关，温度过高（这种现象称为时效硬化。时效硬化和温度有关，温度过高（4
11、50450450450以上）强度反而有所降低而以上）强度反而有所降低而以上）强度反而有所降低而以上）强度反而有所降低而塑性性能却有所增加，温度超过塑性性能却有所增加，温度超过塑性性能却有所增加，温度超过塑性性能却有所增加，温度超过700700700700，钢材会恢复到冷拉前力学性能，不会发生时效硬化。，钢材会恢复到冷拉前力学性能，不会发生时效硬化。，钢材会恢复到冷拉前力学性能，不会发生时效硬化。，钢材会恢复到冷拉前力学性能，不会发生时效硬化。为避免冷拉钢筋在焊接时高温软化，要先焊好后再进行冷拉为避免冷拉钢筋在焊接时高温软化，要先焊好后再进行冷拉为避免冷拉钢筋在焊接时高温软化，要先焊好后再进行冷
12、拉为避免冷拉钢筋在焊接时高温软化，要先焊好后再进行冷拉。钢筋经过冷拉和时效硬化，能提钢筋经过冷拉和时效硬化，能提钢筋经过冷拉和时效硬化，能提钢筋经过冷拉和时效硬化，能提高屈服强度、节约钢材，但冷拉后钢筋塑性有所降低。为了保证钢筋在强度提高的高屈服强度、节约钢材，但冷拉后钢筋塑性有所降低。为了保证钢筋在强度提高的高屈服强度、节约钢材，但冷拉后钢筋塑性有所降低。为了保证钢筋在强度提高的高屈服强度、节约钢材，但冷拉后钢筋塑性有所降低。为了保证钢筋在强度提高的同时又具有一定的塑性，冷拉时应该同时控制应力和控制应变。同时又具有一定的塑性，冷拉时应该同时控制应力和控制应变。同时又具有一定的塑性，冷拉时应该
13、同时控制应力和控制应变。同时又具有一定的塑性，冷拉时应该同时控制应力和控制应变。冷拔钢筋是将钢筋用强力拔过比小直径硬质合金拔丝模，同时受到纵向拉力和横向压力作用，冷拔钢筋是将钢筋用强力拔过比小直径硬质合金拔丝模，同时受到纵向拉力和横向压力作用，冷拔钢筋是将钢筋用强力拔过比小直径硬质合金拔丝模，同时受到纵向拉力和横向压力作用，冷拔钢筋是将钢筋用强力拔过比小直径硬质合金拔丝模，同时受到纵向拉力和横向压力作用，截面变小而长度拔长。经过几次冷拔，钢丝的强度比原来有很大提高，但塑性降低很多。截面变小而长度拔长。经过几次冷拔，钢丝的强度比原来有很大提高，但塑性降低很多。截面变小而长度拔长。经过几次冷拔，钢
14、丝的强度比原来有很大提高，但塑性降低很多。截面变小而长度拔长。经过几次冷拔，钢丝的强度比原来有很大提高，但塑性降低很多。冷冷冷冷拉只能提高钢筋的抗拉强度，冷拔则可同时提高抗拉及抗压强度拉只能提高钢筋的抗拉强度，冷拔则可同时提高抗拉及抗压强度拉只能提高钢筋的抗拉强度，冷拔则可同时提高抗拉及抗压强度拉只能提高钢筋的抗拉强度，冷拔则可同时提高抗拉及抗压强度。应用冷加工钢筋。应用冷加工钢筋。应用冷加工钢筋。应用冷加工钢筋应参照相应的行业标准。应参照相应的行业标准。应参照相应的行业标准。应参照相应的行业标准。知识点：冷拉及冷拔钢筋知识点：冷拉及冷拔钢筋知识点：冷拉及冷拔钢筋知识点：冷拉及冷拔钢筋6本讲稿
15、第六页，共六十四页知识点：按外形特点分类知识点：按外形特点分类知识点：按外形特点分类知识点：按外形特点分类 目前广泛使用的变形钢筋是纵肋与横肋不相交的月牙纹钢筋，与螺纹钢筋相比，月目前广泛使用的变形钢筋是纵肋与横肋不相交的月牙纹钢筋，与螺纹钢筋相比，月目前广泛使用的变形钢筋是纵肋与横肋不相交的月牙纹钢筋，与螺纹钢筋相比，月目前广泛使用的变形钢筋是纵肋与横肋不相交的月牙纹钢筋，与螺纹钢筋相比，月牙纹钢筋避免了纵横肋相交处的应力集中现象，使钢筋的疲劳强度和冷弯性能得到一定牙纹钢筋避免了纵横肋相交处的应力集中现象，使钢筋的疲劳强度和冷弯性能得到一定牙纹钢筋避免了纵横肋相交处的应力集中现象，使钢筋的疲
16、劳强度和冷弯性能得到一定牙纹钢筋避免了纵横肋相交处的应力集中现象，使钢筋的疲劳强度和冷弯性能得到一定改善，而且还具有在轧制过程中不易卡辊的优点；不足的是与螺纹钢筋相比，月牙纹钢改善，而且还具有在轧制过程中不易卡辊的优点；不足的是与螺纹钢筋相比，月牙纹钢改善，而且还具有在轧制过程中不易卡辊的优点；不足的是与螺纹钢筋相比，月牙纹钢改善，而且还具有在轧制过程中不易卡辊的优点；不足的是与螺纹钢筋相比，月牙纹钢筋与砼的粘结强度略有降低。筋与砼的粘结强度略有降低。筋与砼的粘结强度略有降低。筋与砼的粘结强度略有降低。光面钢筋光面钢筋光面钢筋光面钢筋螺纹钢筋螺纹钢筋螺纹钢筋螺纹钢筋月牙纹钢筋月牙纹钢筋月牙纹钢
17、筋月牙纹钢筋人字纹钢筋人字纹钢筋人字纹钢筋人字纹钢筋7本讲稿第七页，共六十四页知识点：知识点：知识点：知识点：柔性及劲性钢筋柔性及劲性钢筋柔性及劲性钢筋柔性及劲性钢筋 钢筋混凝土结构中使用的钢筋又可以分为柔性钢筋及劲性钢筋。钢筋混凝土结构中使用的钢筋又可以分为柔性钢筋及劲性钢筋。钢筋混凝土结构中使用的钢筋又可以分为柔性钢筋及劲性钢筋。钢筋混凝土结构中使用的钢筋又可以分为柔性钢筋及劲性钢筋。柔性钢筋柔性钢筋柔性钢筋柔性钢筋 常用的普通钢筋的统称。其外形有光圆和带肋两类，带肋钢筋又常用的普通钢筋的统称。其外形有光圆和带肋两类，带肋钢筋又常用的普通钢筋的统称。其外形有光圆和带肋两类，带肋钢筋又常用的
18、普通钢筋的统称。其外形有光圆和带肋两类，带肋钢筋又可分为等高肋和月牙肋两种。可分为等高肋和月牙肋两种。可分为等高肋和月牙肋两种。可分为等高肋和月牙肋两种。I I级钢筋是光圆钢筋，级钢筋是光圆钢筋，级钢筋是光圆钢筋，级钢筋是光圆钢筋，IIII级、级、级、级、IIIIII级钢筋是带肋级钢筋是带肋级钢筋是带肋级钢筋是带肋的，统称为变形钢筋。钢丝的外形通常为光圆，也有在表面刻痕的。柔性的，统称为变形钢筋。钢丝的外形通常为光圆，也有在表面刻痕的。柔性的，统称为变形钢筋。钢丝的外形通常为光圆，也有在表面刻痕的。柔性的，统称为变形钢筋。钢丝的外形通常为光圆，也有在表面刻痕的。柔性钢筋可绑轧或焊接成钢筋骨架或
19、钢筋网，分别用于梁、柱、板、壳结构中。钢筋可绑轧或焊接成钢筋骨架或钢筋网，分别用于梁、柱、板、壳结构中。钢筋可绑轧或焊接成钢筋骨架或钢筋网，分别用于梁、柱、板、壳结构中。钢筋可绑轧或焊接成钢筋骨架或钢筋网，分别用于梁、柱、板、壳结构中。劲性钢筋劲性钢筋劲性钢筋劲性钢筋 是由各种型钢与钢筋焊接成的骨架。劲性钢筋本身刚度很大，施工是由各种型钢与钢筋焊接成的骨架。劲性钢筋本身刚度很大，施工是由各种型钢与钢筋焊接成的骨架。劲性钢筋本身刚度很大，施工是由各种型钢与钢筋焊接成的骨架。劲性钢筋本身刚度很大，施工时模板及混凝土的重力可以由劲性钢筋本身来承担，因此能加速并简化支模工时模板及混凝土的重力可以由劲性
20、钢筋本身来承担，因此能加速并简化支模工时模板及混凝土的重力可以由劲性钢筋本身来承担，因此能加速并简化支模工时模板及混凝土的重力可以由劲性钢筋本身来承担，因此能加速并简化支模工作，承载能力也比较大。作，承载能力也比较大。作，承载能力也比较大。作，承载能力也比较大。8本讲稿第八页，共六十四页软钢软钢软钢软钢：有明显屈服台阶的钢筋：有明显屈服台阶的钢筋：有明显屈服台阶的钢筋：有明显屈服台阶的钢筋(热轧钢筋、冷拉钢筋热轧钢筋、冷拉钢筋热轧钢筋、冷拉钢筋热轧钢筋、冷拉钢筋)硬钢硬钢硬钢硬钢：无明显屈服台阶的钢筋：无明显屈服台阶的钢筋：无明显屈服台阶的钢筋：无明显屈服台阶的钢筋(钢丝、热处理钢筋钢丝、热处
21、理钢筋钢丝、热处理钢筋钢丝、热处理钢筋)1.1.3 1.1.3 钢筋的强度和变形钢筋的强度和变形钢筋的强度和变形钢筋的强度和变形9本讲稿第九页，共六十四页1.1.3 1.1.3 钢筋的强度和变形钢筋的强度和变形钢筋的强度和变形钢筋的强度和变形1 1、钢筋的变形指标钢筋的变形指标钢筋的变形指标钢筋的变形指标lPP伸长率伸长率伸长率伸长率钢筋拉断后的伸长值与原长的比值钢筋拉断后的伸长值与原长的比值钢筋拉断后的伸长值与原长的比值钢筋拉断后的伸长值与原长的比值 伸长率越大，塑性越好。伸长率越大，塑性越好。伸长率越大，塑性越好。伸长率越大，塑性越好。冷弯性能冷弯性能冷弯性能冷弯性能将直径为将直径为将直径
22、为将直径为d d的钢筋绕过直径为的钢筋绕过直径为的钢筋绕过直径为的钢筋绕过直径为D D的弯芯的弯芯的弯芯的弯芯弯曲到规定角度后无裂纹断裂及起层现象为合格弯曲到规定角度后无裂纹断裂及起层现象为合格弯曲到规定角度后无裂纹断裂及起层现象为合格弯曲到规定角度后无裂纹断裂及起层现象为合格 D D越小，弯转角越大，塑性越好。越小，弯转角越大，塑性越好。越小，弯转角越大，塑性越好。越小，弯转角越大，塑性越好。10本讲稿第十页，共六十四页2 2 钢筋应力应变曲线钢筋应力应变曲线钢筋应力应变曲线钢筋应力应变曲线oaoaoaoa弹性阶段弹性阶段弹性阶段弹性阶段,acacacac流塑流塑流塑流塑阶段阶段阶段阶段,c
23、dcdcdcd强化阶段强化阶段强化阶段强化阶段,dededede颈缩阶段颈缩阶段颈缩阶段颈缩阶段 a a a a比例极限比例极限比例极限比例极限,b b b b屈服强度屈服强度屈服强度屈服强度,d d d d极限强度极限强度极限强度极限强度,0.20.20.20.2条件屈服强度条件屈服强度条件屈服强度条件屈服强度比例极限比例极限比例极限比例极限屈服强度屈服强度屈服强度屈服强度极限强度极限强度极限强度极限强度o(N/mm2)fyfted流幅流幅流幅流幅abc0.2%0.2(N/mm2)o软钢软钢软钢软钢硬钢硬钢硬钢硬钢11本讲稿第十一页，共六十四页3 3 3 3 钢筋强度设计值的取值依据钢筋强度
24、设计值的取值依据钢筋强度设计值的取值依据钢筋强度设计值的取值依据对于软钢取屈服强度对于软钢取屈服强度对于软钢取屈服强度对于软钢取屈服强度 fy fy fy fy 作为强度设计依据。作为强度设计依据。作为强度设计依据。作为强度设计依据。对于硬钢取条件屈服强度对于硬钢取条件屈服强度对于硬钢取条件屈服强度对于硬钢取条件屈服强度 0.20.20.20.2作为强度设计依据作为强度设计依据作为强度设计依据作为强度设计依据(取取取取 0.20.20.20.2=0.8f=0.8f=0.8f=0.8fsusususu)。由于构件中钢筋的应力达到屈服点后，会产生很大的塑性变形，使得钢筋混凝土由于构件中钢筋的应力达
25、到屈服点后，会产生很大的塑性变形，使得钢筋混凝土由于构件中钢筋的应力达到屈服点后，会产生很大的塑性变形，使得钢筋混凝土由于构件中钢筋的应力达到屈服点后，会产生很大的塑性变形，使得钢筋混凝土构件出现很大的变形和过宽的裂缝，以致不能使用，所以对有明显流幅的钢筋，在计构件出现很大的变形和过宽的裂缝，以致不能使用，所以对有明显流幅的钢筋，在计构件出现很大的变形和过宽的裂缝，以致不能使用，所以对有明显流幅的钢筋，在计构件出现很大的变形和过宽的裂缝，以致不能使用，所以对有明显流幅的钢筋，在计算承载力时以屈服点作为钢筋强度限值。对没有明显流幅或屈服点的预应力钢丝、钢算承载力时以屈服点作为钢筋强度限值。对没有
26、明显流幅或屈服点的预应力钢丝、钢算承载力时以屈服点作为钢筋强度限值。对没有明显流幅或屈服点的预应力钢丝、钢算承载力时以屈服点作为钢筋强度限值。对没有明显流幅或屈服点的预应力钢丝、钢绞线和热处理钢筋，为了与钢筋国家标准相一致，绞线和热处理钢筋，为了与钢筋国家标准相一致，绞线和热处理钢筋，为了与钢筋国家标准相一致，绞线和热处理钢筋，为了与钢筋国家标准相一致，规范规范规范规范中也规定在构件承载力中也规定在构件承载力中也规定在构件承载力中也规定在构件承载力设计时，取极限抗拉强度设计时，取极限抗拉强度设计时，取极限抗拉强度设计时，取极限抗拉强度80808080作为条件屈服点。作为条件屈服点。作为条件屈服
27、点。作为条件屈服点。钢筋受压性能在到达屈服强度前与受拉时应力应变规律相同，其屈服强度也与钢筋受压性能在到达屈服强度前与受拉时应力应变规律相同，其屈服强度也与钢筋受压性能在到达屈服强度前与受拉时应力应变规律相同，其屈服强度也与钢筋受压性能在到达屈服强度前与受拉时应力应变规律相同，其屈服强度也与受拉时基本一样。在达到屈服强度之后，由于试件发生明显的塑性压缩，截面积受拉时基本一样。在达到屈服强度之后，由于试件发生明显的塑性压缩，截面积受拉时基本一样。在达到屈服强度之后，由于试件发生明显的塑性压缩，截面积受拉时基本一样。在达到屈服强度之后，由于试件发生明显的塑性压缩，截面积增大，因而难以给出明确的抗压
28、极限强度。增大，因而难以给出明确的抗压极限强度。增大，因而难以给出明确的抗压极限强度。增大，因而难以给出明确的抗压极限强度。12本讲稿第十二页，共六十四页1.1.4 1.1.4 钢筋的强度和变形指标钢筋的强度和变形指标钢筋的强度和变形指标钢筋的强度和变形指标1 1 钢筋强度指标钢筋强度指标钢筋强度指标钢筋强度指标钢筋力学性能要求：屈服强度、极限强度、伸长率、冷弯性能。钢筋力学性能要求：屈服强度、极限强度、伸长率、冷弯性能。钢筋力学性能要求：屈服强度、极限强度、伸长率、冷弯性能。钢筋力学性能要求：屈服强度、极限强度、伸长率、冷弯性能。（1 1）软钢：）软钢：）软钢：）软钢：屈服强度、极限强度屈服
29、强度、极限强度屈服强度、极限强度屈服强度、极限强度 当某截面钢筋应力达到屈服强度后，试件将在荷载基本不增加情况下产生持续塑性变形，当某截面钢筋应力达到屈服强度后，试件将在荷载基本不增加情况下产生持续塑性变形，当某截面钢筋应力达到屈服强度后，试件将在荷载基本不增加情况下产生持续塑性变形，当某截面钢筋应力达到屈服强度后，试件将在荷载基本不增加情况下产生持续塑性变形，构件可能在钢筋尚未进入强化阶段之前就已破坏或产生过大的变形与裂缝。因此，构件可能在钢筋尚未进入强化阶段之前就已破坏或产生过大的变形与裂缝。因此，构件可能在钢筋尚未进入强化阶段之前就已破坏或产生过大的变形与裂缝。因此，构件可能在钢筋尚未进
30、入强化阶段之前就已破坏或产生过大的变形与裂缝。因此，钢筋的屈钢筋的屈钢筋的屈钢筋的屈服强度是钢筋关键性强度指标服强度是钢筋关键性强度指标服强度是钢筋关键性强度指标服强度是钢筋关键性强度指标；此外，；此外，；此外，；此外，钢筋的屈强比（屈服强度与极限强度之比）表示钢筋的屈强比（屈服强度与极限强度之比）表示钢筋的屈强比（屈服强度与极限强度之比）表示钢筋的屈强比（屈服强度与极限强度之比）表示结构可靠性潜力结构可靠性潜力结构可靠性潜力结构可靠性潜力。在抗震结构中，考虑受拉钢筋可能进入强化阶段，要求其屈强比。在抗震结构中，考虑受拉钢筋可能进入强化阶段，要求其屈强比。在抗震结构中，考虑受拉钢筋可能进入强化
31、阶段，要求其屈强比。在抗震结构中，考虑受拉钢筋可能进入强化阶段，要求其屈强比0.80.80.80.8，因而钢筋极限强度是检验钢筋质量的另一强度指标。，因而钢筋极限强度是检验钢筋质量的另一强度指标。，因而钢筋极限强度是检验钢筋质量的另一强度指标。，因而钢筋极限强度是检验钢筋质量的另一强度指标。（2 2）硬钢：）硬钢：）硬钢：）硬钢：极限强度极限强度极限强度极限强度 由于其条件屈服点不易测定，钢筋质量检验以极限强度作为主要强度指标，并规由于其条件屈服点不易测定，钢筋质量检验以极限强度作为主要强度指标，并规由于其条件屈服点不易测定，钢筋质量检验以极限强度作为主要强度指标，并规由于其条件屈服点不易测定
32、，钢筋质量检验以极限强度作为主要强度指标，并规定取条件屈服强度为极限强度定取条件屈服强度为极限强度定取条件屈服强度为极限强度定取条件屈服强度为极限强度0.80.80.80.8倍，即倍，即倍，即倍，即f f f f0.20.20.20.20.8f0.8f0.8f0.8fsusususu。13本讲稿第十三页，共六十四页2 2 2 2 钢筋变形性能指标钢筋变形性能指标钢筋变形性能指标钢筋变形性能指标（1 1 1 1）伸长率）伸长率）伸长率）伸长率 为钢筋试件拉断后的伸长值与原长的比率。伸长率是衡量钢筋塑性性为钢筋试件拉断后的伸长值与原长的比率。伸长率是衡量钢筋塑性性为钢筋试件拉断后的伸长值与原长的比
33、率。伸长率是衡量钢筋塑性性为钢筋试件拉断后的伸长值与原长的比率。伸长率是衡量钢筋塑性性能的一个指标，伸长率越大，塑性越好。塑性好的钢筋，拉断前有明显的能的一个指标，伸长率越大，塑性越好。塑性好的钢筋，拉断前有明显的能的一个指标，伸长率越大，塑性越好。塑性好的钢筋，拉断前有明显的能的一个指标，伸长率越大，塑性越好。塑性好的钢筋，拉断前有明显的预兆，反之，则呈脆性特征。预兆，反之，则呈脆性特征。预兆，反之，则呈脆性特征。预兆，反之，则呈脆性特征。（2 2 2 2）冷弯试验）冷弯试验）冷弯试验）冷弯试验 是检验钢筋塑性的另一种方法，伸长率一般不能反映钢材脆化的倾向，为是检验钢筋塑性的另一种方法，伸长
34、率一般不能反映钢材脆化的倾向，为是检验钢筋塑性的另一种方法，伸长率一般不能反映钢材脆化的倾向，为是检验钢筋塑性的另一种方法，伸长率一般不能反映钢材脆化的倾向，为使钢筋在弯折加工时不易断裂和使用过程中不致脆断，应进行冷弯试验，并保使钢筋在弯折加工时不易断裂和使用过程中不致脆断，应进行冷弯试验，并保使钢筋在弯折加工时不易断裂和使用过程中不致脆断，应进行冷弯试验，并保使钢筋在弯折加工时不易断裂和使用过程中不致脆断，应进行冷弯试验，并保证满足规定的指标。冷弯试验的合格标准为在规定弯心直径和冷弯角度下冷弯证满足规定的指标。冷弯试验的合格标准为在规定弯心直径和冷弯角度下冷弯证满足规定的指标。冷弯试验的合格
35、标准为在规定弯心直径和冷弯角度下冷弯证满足规定的指标。冷弯试验的合格标准为在规定弯心直径和冷弯角度下冷弯后的钢筋应无裂纹、鳞落或断裂现象。后的钢筋应无裂纹、鳞落或断裂现象。后的钢筋应无裂纹、鳞落或断裂现象。后的钢筋应无裂纹、鳞落或断裂现象。注：屈服强度、极限强度、伸长率和冷弯性能是对软钢进行质量检验的四项主要指注：屈服强度、极限强度、伸长率和冷弯性能是对软钢进行质量检验的四项主要指注：屈服强度、极限强度、伸长率和冷弯性能是对软钢进行质量检验的四项主要指注：屈服强度、极限强度、伸长率和冷弯性能是对软钢进行质量检验的四项主要指标，而对无明显屈服点的钢筋，则只测后三项。标，而对无明显屈服点的钢筋，则
36、只测后三项。标，而对无明显屈服点的钢筋，则只测后三项。标，而对无明显屈服点的钢筋，则只测后三项。14本讲稿第十四页，共六十四页1.1.5 1.1.5 钢筋的冷拉和冷拔钢筋的冷拉和冷拔钢筋的冷拉和冷拔钢筋的冷拉和冷拔钢筋的冷加工包括冷拉与冷拔。钢筋冷加工是将热轧钢筋或线材通过冷加工工艺钢筋的冷加工包括冷拉与冷拔。钢筋冷加工是将热轧钢筋或线材通过冷加工工艺钢筋的冷加工包括冷拉与冷拔。钢筋冷加工是将热轧钢筋或线材通过冷加工工艺钢筋的冷加工包括冷拉与冷拔。钢筋冷加工是将热轧钢筋或线材通过冷加工工艺以改变材质、提高强度，达到节约材料目的。以改变材质、提高强度，达到节约材料目的。以改变材质、提高强度，达到
37、节约材料目的。以改变材质、提高强度，达到节约材料目的。1 1 1 1 冷拉冷拉冷拉冷拉 将钢筋拉伸至超过其屈服强度某一应力，后卸荷至零以提高钢筋强度的方法。将钢筋拉伸至超过其屈服强度某一应力，后卸荷至零以提高钢筋强度的方法。将钢筋拉伸至超过其屈服强度某一应力，后卸荷至零以提高钢筋强度的方法。将钢筋拉伸至超过其屈服强度某一应力，后卸荷至零以提高钢筋强度的方法。冷拉强化和时效硬化。屈服强度提高，塑性下降。冷拉强化和时效硬化。屈服强度提高，塑性下降。冷拉强化和时效硬化。屈服强度提高，塑性下降。冷拉强化和时效硬化。屈服强度提高，塑性下降。ofyftedabc冷拉未经时效冷拉未经时效冷拉未经时效冷拉未经
38、时效冷拉经时效冷拉经时效冷拉经时效冷拉经时效15本讲稿第十五页，共六十四页 合理选择控制点，可使钢筋既保持一定的塑性又能提高强度，控制点的应力合理选择控制点，可使钢筋既保持一定的塑性又能提高强度，控制点的应力合理选择控制点，可使钢筋既保持一定的塑性又能提高强度，控制点的应力合理选择控制点，可使钢筋既保持一定的塑性又能提高强度，控制点的应力称为冷拉控制应力，对应的应变称为冷拉控制应变或冷拉率。相应的冷拉工艺有称为冷拉控制应力，对应的应变称为冷拉控制应变或冷拉率。相应的冷拉工艺有称为冷拉控制应力，对应的应变称为冷拉控制应变或冷拉率。相应的冷拉工艺有称为冷拉控制应力，对应的应变称为冷拉控制应变或冷拉
39、率。相应的冷拉工艺有应力控制和应变控制应力控制和应变控制应力控制和应变控制应力控制和应变控制两种。当采用应力控制时，冷拉控制应力直接取强度标准两种。当采用应力控制时，冷拉控制应力直接取强度标准两种。当采用应力控制时，冷拉控制应力直接取强度标准两种。当采用应力控制时，冷拉控制应力直接取强度标准值；当采用控制应变时，冷拉控制应力取强度标准值加值；当采用控制应变时，冷拉控制应力取强度标准值加值；当采用控制应变时，冷拉控制应力取强度标准值加值；当采用控制应变时，冷拉控制应力取强度标准值加30N/mm30N/mm30N/mm30N/mm2 2 2 2，并按应力确，并按应力确，并按应力确，并按应力确定相应
40、的冷拉率。通常为了保证钢筋在强度提高的同时又具有一定的塑性，冷定相应的冷拉率。通常为了保证钢筋在强度提高的同时又具有一定的塑性，冷定相应的冷拉率。通常为了保证钢筋在强度提高的同时又具有一定的塑性，冷定相应的冷拉率。通常为了保证钢筋在强度提高的同时又具有一定的塑性，冷拉时应同时控制应力和控制应变。拉时应同时控制应力和控制应变。拉时应同时控制应力和控制应变。拉时应同时控制应力和控制应变。值得注意的是，时效硬化和温度有很大关系，温度过高（值得注意的是，时效硬化和温度有很大关系，温度过高（值得注意的是，时效硬化和温度有很大关系，温度过高（值得注意的是，时效硬化和温度有很大关系，温度过高（4504504
41、50450摄氏度以上）摄氏度以上）摄氏度以上）摄氏度以上）强度反而有所降低而塑性性能却有所增加，温度超过强度反而有所降低而塑性性能却有所增加，温度超过强度反而有所降低而塑性性能却有所增加，温度超过强度反而有所降低而塑性性能却有所增加，温度超过700700700700摄氏度，钢材会恢复摄氏度，钢材会恢复摄氏度，钢材会恢复摄氏度，钢材会恢复到冷拉前的力学性能，不会发生时效硬化。焊接时产生的高温会使钢筋软化，到冷拉前的力学性能，不会发生时效硬化。焊接时产生的高温会使钢筋软化，到冷拉前的力学性能，不会发生时效硬化。焊接时产生的高温会使钢筋软化，到冷拉前的力学性能，不会发生时效硬化。焊接时产生的高温会使
42、钢筋软化，因此需焊接的钢筋应先焊好再进行冷拉；同时，冷拉只能提高钢筋的抗拉强度因此需焊接的钢筋应先焊好再进行冷拉；同时，冷拉只能提高钢筋的抗拉强度因此需焊接的钢筋应先焊好再进行冷拉；同时，冷拉只能提高钢筋的抗拉强度因此需焊接的钢筋应先焊好再进行冷拉；同时，冷拉只能提高钢筋的抗拉强度而不能提高抗压强度。而不能提高抗压强度。而不能提高抗压强度。而不能提高抗压强度。1 1 1 1 冷拉冷拉冷拉冷拉16本讲稿第十六页，共六十四页将钢筋用强力拔过比其直径小的硬质合金拔丝模。钢筋受到纵向拉力和横向压力的将钢筋用强力拔过比其直径小的硬质合金拔丝模。钢筋受到纵向拉力和横向压力的将钢筋用强力拔过比其直径小的硬质
43、合金拔丝模。钢筋受到纵向拉力和横向压力的将钢筋用强力拔过比其直径小的硬质合金拔丝模。钢筋受到纵向拉力和横向压力的作用，内部结构发生变化，截面变小而长度拔长。经过几次反复冷拔，钢筋强度比作用，内部结构发生变化，截面变小而长度拔长。经过几次反复冷拔，钢筋强度比作用，内部结构发生变化，截面变小而长度拔长。经过几次反复冷拔，钢筋强度比作用，内部结构发生变化，截面变小而长度拔长。经过几次反复冷拔，钢筋强度比原来的有很大的提高，而塑性则显著降低，且没有明显屈服点。冷拔可同时提高钢原来的有很大的提高，而塑性则显著降低，且没有明显屈服点。冷拔可同时提高钢原来的有很大的提高，而塑性则显著降低，且没有明显屈服点。
44、冷拔可同时提高钢原来的有很大的提高，而塑性则显著降低，且没有明显屈服点。冷拔可同时提高钢筋的抗拉强度和抗压强度。筋的抗拉强度和抗压强度。筋的抗拉强度和抗压强度。筋的抗拉强度和抗压强度。2 2 2 2 冷拔冷拔冷拔冷拔17本讲稿第十七页，共六十四页1.1.6 1.1.6 1.1.6 1.1.6 钢筋疲劳钢筋疲劳钢筋疲劳钢筋疲劳1 1 1 1 疲疲疲疲劳劳劳劳定定定定义义义义：钢钢钢钢筋筋筋筋承承承承受受受受重重重重复复复复周周周周期期期期性性性性动动动动载载载载作作作作用用用用，经经经经过过过过一一一一定定定定次次次次数数数数后后后后，突突突突然然然然脆脆脆脆性性性性断断断断裂裂裂裂现现现现象象
45、象象。吊吊吊吊车车车车梁梁梁梁、桥桥桥桥面面面面板板板板、轨轨轨轨枕枕枕枕等等等等钢钢钢钢砼砼砼砼构构构构件件件件在在在在正正正正常常常常使使使使用用用用时时时时会会会会由由由由于于于于疲疲疲疲劳劳劳劳发发发发生生生生破破破破坏坏坏坏。钢钢钢钢筋筋筋筋的的的的疲疲疲疲劳劳劳劳强强强强度度度度与与与与一一一一次次次次循循循循环环环环应应应应力力力力中中中中最最最最大大大大和和和和最最最最小小小小应应应应力力力力的的的的差差差差值值值值（应应应应力力力力幅幅幅幅度度度度）有有有有关关关关，钢钢钢钢筋筋筋筋的的的的疲疲疲疲劳劳劳劳强强强强度度度度是是是是指在某一规定应力幅度内经受一定次数循环荷载后发
46、生疲劳破坏的最大应力值。指在某一规定应力幅度内经受一定次数循环荷载后发生疲劳破坏的最大应力值。指在某一规定应力幅度内经受一定次数循环荷载后发生疲劳破坏的最大应力值。指在某一规定应力幅度内经受一定次数循环荷载后发生疲劳破坏的最大应力值。2 2 2 2 产产产产生生生生原原原原因因因因：一一一一般般般般认认认认为为为为是是是是由由由由于于于于钢钢钢钢筋筋筋筋内内内内部部部部和和和和外外外外部部部部的的的的缺缺缺缺陷陷陷陷，容容容容易易易易引引引引起起起起应应应应力力力力集集集集中中中中。应应应应力力力力过过过过高高高高，钢钢钢钢材材材材晶晶晶晶体体体体滑滑滑滑移移移移，产产产产生生生生疲疲疲疲劳劳
47、劳劳裂裂裂裂纹纹纹纹，应应应应力力力力重重重重复复复复作作作作用用用用次次次次数数数数增增增增加加加加，裂裂裂裂纹扩展。纹扩展。纹扩展。纹扩展。3 3 3 3 影影影影响响响响因因因因素素素素：疲疲疲疲劳劳劳劳强强强强度度度度主主主主要要要要与与与与应应应应力力力力变变变变化化化化的的的的幅幅幅幅值值值值有有有有关关关关，其其其其它它它它有有有有：最最最最小小小小应应应应力力力力值值值值的的的的大大大大小小小小、钢钢钢钢筋筋筋筋外外外外表表表表面面面面几几几几何何何何尺尺尺尺寸寸寸寸和和和和形形形形状状状状、钢钢钢钢筋筋筋筋的的的的直直直直径径径径、钢钢钢钢筋筋筋筋的的的的强强强强度度度度、钢
48、钢钢钢筋筋筋筋的的的的加加加加工工工工和和和和使使使使用用用用环环环环境以及加载的频率等。境以及加载的频率等。境以及加载的频率等。境以及加载的频率等。由由由由于于于于承承承承受受受受重重重重复复复复性性性性荷荷荷荷载载载载的的的的作作作作用用用用，钢钢钢钢筋筋筋筋的的的的疲疲疲疲劳劳劳劳强强强强度度度度低低低低于于于于其其其其在在在在静静静静荷荷荷荷载载载载作作作作用用用用下下下下的的的的极极极极限限限限强强强强度度度度。原原原原状状状状钢钢钢钢筋筋筋筋疲疲疲疲劳劳劳劳强强强强度度度度最最最最低低低低。埋埋埋埋置置置置在在在在砼砼砼砼中中中中钢钢钢钢筋筋筋筋的的的的疲疲疲疲劳劳劳劳断断断断裂裂
49、裂裂通通通通常常常常发发发发生在纯弯段内裂缝截面附近，疲劳强度稍高。生在纯弯段内裂缝截面附近，疲劳强度稍高。生在纯弯段内裂缝截面附近，疲劳强度稍高。生在纯弯段内裂缝截面附近，疲劳强度稍高。18本讲稿第十八页，共六十四页1.1.7 1.1.7 1.1.7 1.1.7 钢筋应力应变的数学模型钢筋应力应变的数学模型钢筋应力应变的数学模型钢筋应力应变的数学模型1 1 1 1 完全弹塑性双线型模型完全弹塑性双线型模型完全弹塑性双线型模型完全弹塑性双线型模型双直线模型适用于流幅较长的低强度钢材双直线模型适用于流幅较长的低强度钢材双直线模型适用于流幅较长的低强度钢材双直线模型适用于流幅较长的低强度钢材 模型
50、将钢筋的应力模型将钢筋的应力应变曲线简化为图应变曲线简化为图19（a）所示的两段）所示的两段直线，不计屈服强度直线，不计屈服强度的上限和由于应变硬的上限和由于应变硬化而增加的应力化而增加的应力19本讲稿第十九页，共六十四页1.1.7 1.1.7 1.1.7 1.1.7 钢筋应力应变的数学模型钢筋应力应变的数学模型钢筋应力应变的数学模型钢筋应力应变的数学模型2 2 2 2 完全弹塑性强化三线型模型完全弹塑性强化三线型模型完全弹塑性强化三线型模型完全弹塑性强化三线型模型三折线模型适用于流幅较短的软钢三折线模型适用于流幅较短的软钢三折线模型适用于流幅较短的软钢三折线模型适用于流幅较短的软钢 可以描述