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1、 建筑结构 BS2BS2Building Structure 主讲主讲 丰振俭丰振俭第第2章章 混凝土结构材料的性能混凝土结构材料的性能混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理主讲教师：丰振俭主讲教师：丰振俭 建 筑 结 构 BS2第第 2 章章 混凝土结构材料的性能混凝土结构材料的性能 BS2v基础知识构架基础知识构架:強度強度-屈服強度屈服強度,极限強度极限強度塑性塑性-最大力下总伸长率最大力下总伸长率,冷弯性能冷弯性能可焊性可焊性,可加工性可加工性;与砼粘结与砼粘结力力;钢筋性能钢筋性能強度等強度等级级-分类分类,牌号牌号,符号表达符号表达l钢筋钢筋l混凝土混凝土性能性能单轴抗压单轴抗压单单
2、轴轴抗抗拉拉-劈劈裂裂抗抗拉拉试试验验-抗抗拉拉強強度度复合应力状态复合应力状态-双向双向,三向三向立立方方体体抗抗压压-混混凝凝土土強強度度等等级级棱柱体抗压棱柱体抗压-轴心抗压強度轴心抗压強度強度強度变形变形耐久性耐久性一次短期加载一次短期加载-应力应力应变曲线应变曲线荷载长期作用荷载长期作用-徐变徐变循环荷载作用循环荷载作用-疲劳。疲劳。l钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结,二者共同工作原理二者共同工作原理。粘结粘结-粘结力的組成粘结力的組成;影响粘结的因素影响粘结的因素;锚固锚固-锚固长度锚固长度;保证锚固的措施保证锚固的措施;受力变形受力变形非受力变形非受力变形收缩收缩.膨胀。膨胀
3、。第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 主要内容：主要内容：主要内容：主要内容：钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能钢筋与混凝土共同工作原理钢筋与混凝土共同工作原理 l钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结 l钢筋的锚固和连接钢筋的锚固和连接重点：重点：重点：重点：钢筋的品种钢筋的品种.级别级别.强度和变形性能及其选用原则强度和变形性能及其选用原则混凝土的强度和变形性能及其选用原则混凝土的强度和变形性能及其选用原则钢筋与混凝土共同工作原理钢筋与混凝土共同工作原理;锚固与连接构造锚固与连接构造1.按生产工艺及形状分类：按生产工艺及形状分类：钢
4、筋钢筋热轧钢筋热轧钢筋：热轧光面钢筋热轧光面钢筋HPB300，热轧带肋钢筋，热轧带肋钢筋HRB335、HRBF335,HRB400，HRBF400,HRB500,HRBF500,余热处理钢余热处理钢筋筋RRB400冷加工钢筋冷加工钢筋：由热轧钢筋在常温下用机械冷拉由热轧钢筋在常温下用机械冷拉.冷拔冷拔,冷轧冷轧,冷轧扭冷轧扭而而成成热处理钢筋热处理钢筋：将将HRB400、RRB400钢筋通过加热、淬火、回火而成钢筋通过加热、淬火、回火而成钢丝钢丝碳素钢丝碳素钢丝：高碳镇静钢通过多次冷拔、应力消除、矫正、回火处理而成高碳镇静钢通过多次冷拔、应力消除、矫正、回火处理而成刻痕钢丝刻痕钢丝：在钢丝表面
5、刻痕，以增强其与混凝土间的粘结力在钢丝表面刻痕，以增强其与混凝土间的粘结力钢绞线钢绞线：3根根,7根根.相同直径的钢丝成螺旋状铰绕在一起相同直径的钢丝成螺旋状铰绕在一起冷拔低碳钢丝冷拔低碳钢丝：由低碳钢冷拔而成由低碳钢冷拔而成2.1 建筑用钢筋的物理力学性能建筑用钢筋的物理力学性能 P482.1.1建筑钢筋建筑钢筋分类分类第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 u热热轧轧钢钢筋筋按按其其强强度度由由低低到到高高分分为为HPB300、HRB335、HRBF335、HRB400、HRBF400、RRB400、HRB500、HRBF
6、500。计八个牌号。计八个牌号u冷冷加加工工钢钢筋筋是是通通过过对对某某些些等等级级的的热热轧轧钢钢筋筋在在常常温温下下(20(203)3)进进行冷加工行冷加工(冷拉冷拉,冷拔冷拔.冷扭冷扭)而成。而成。光面钢筋光面钢筋螺纹钢筋螺纹钢筋月牙纹钢筋月牙纹钢筋人字纹钢筋人字纹钢筋2.1.1建筑钢筋建筑钢筋分类分类u钢丝钢丝是由热轧钢筋经冷拔而成，根据原材料不同又分为：是由热轧钢筋经冷拔而成，根据原材料不同又分为：u热处理钢筋热处理钢筋是对某些特定型号的热轧钢筋进行热处理是对某些特定型号的热轧钢筋进行热处理(加热加热,焠火焠火,回火回火)得到的。得到的。碳素钢丝碳素钢丝：高碳镇静钢通过多次冷拔、应力
7、消除、矫正、高碳镇静钢通过多次冷拔、应力消除、矫正、回火处理而成回火处理而成刻痕钢丝刻痕钢丝：在钢丝表面刻痕，以增强其与混凝土间的粘在钢丝表面刻痕，以增强其与混凝土间的粘结力结力钢绞线钢绞线：若干根相同直径的钢丝成螺旋状铰绕在一起若干根相同直径的钢丝成螺旋状铰绕在一起冷拔低碳钢丝：由低碳钢冷拔而成冷拔低碳钢丝：由低碳钢冷拔而成第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 2.1.1建筑钢筋建筑钢筋分类分类经淬火处理得，经淬火处理得，fptk=1470MPa=1470MPa，无明显屈服点。无明显屈服点。第第2 2章章 材料的物理力学性
8、能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 钢筋的钢筋的种类种类及及符号符号说明说明热轧钢筋的热轧钢筋的符号说明符号说明HPB300 生产工艺：生产工艺：hot rolled 表面形状：表面形状：plain 钢筋：钢筋：bar 屈服强度标准值屈服强度标准值热轧光面钢筋热轧光面钢筋第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 钢筋的钢筋的种类种类及及符号符号解释解释热轧钢筋的热轧钢筋的符号说明符号说明HRB335 hot rolledribbed bar RRB400 remained heat treatmentribbed bar 2.1 2.1 钢筋
9、的物理力学性能钢筋的物理力学性能 热轧带肋钢筋热轧带肋钢筋余热处理钢筋余热处理钢筋细晶粒热轧钢筋细晶粒热轧钢筋HRBF400 bar hot rolledribbed Fine细晶粒热轧钢筋细晶粒热轧钢筋：在热轧过程中，通过控轧和控冷工艺形成的在热轧过程中，通过控轧和控冷工艺形成的细晶粒钢筋。其金相组织主要是铁素体加珠光体，不得有影响细晶粒钢筋。其金相组织主要是铁素体加珠光体，不得有影响使用性能的其他组织存在，晶粒度不粗于使用性能的其他组织存在，晶粒度不粗于9级。级。第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 钢筋的钢筋的种类种类
10、及及符号符号解释解释 附：钢筋牌号的鉴别方法附：钢筋牌号的鉴别方法附：钢筋牌号的鉴别方法附：钢筋牌号的鉴别方法产产产产品品品品规规规规格格格格为为为为1818生生产产厂厂厂厂标标“4”代表代表HRB400 带带带带肋肋肋肋钢钢钢钢筋表面的筋表面的筋表面的筋表面的标标标标志志志志 (a)(a)普通普通普通普通热轧钢热轧钢热轧钢热轧钢筋（筋（筋（筋（HRB)HRB)(b)(b)细细细细晶粒晶粒晶粒晶粒热轧钢热轧钢热轧钢热轧钢筋筋筋筋 （HRBFHRBF）(C)(C)余余余余热处热处热处热处理理理理钢钢钢钢筋筋筋筋（RRBRRB）钢钢钢钢筋品牌的判断筋品牌的判断筋品牌的判断筋品牌的判断根据金相组织观
11、感的不同，判断钢筋的品牌根据金相组织观感的不同，判断钢筋的品牌根据金相组织观感的不同，判断钢筋的品牌根据金相组织观感的不同，判断钢筋的品牌 2.按化学成分分类：按化学成分分类：普通低合金钢筋普通低合金钢筋 碳素钢钢筋碳素钢钢筋低低 碳：碳：C0.6%Mn 锰，锰，Si 硅，硅，V 钒，钒，Nb 铌，铌，Ti 钛，钛，C 碳碳20MnSiV含碳万分数含碳万分数含碳量含碳量硬度和强度硬度和强度塑性和韧性塑性和韧性材性变脆，其焊接性也随之变差材性变脆，其焊接性也随之变差脱氧剂脱氧剂塑性及韧性塑性及韧性含量应控制含量应控制2.1.1建筑钢筋建筑钢筋分类分类钢筋牌号及化学成份钢筋牌号及化学成份2.1.1
12、建筑钢筋建筑钢筋分类分类 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 钢筋牌号及化学成份钢筋牌号及化学成份 HPB 热轧光面钢筋，桥梁规范用热轧光面钢筋，桥梁规范用R表示；表示；HRB 热轧带肋钢筋热轧带肋钢筋；RRB 余热处理钢，桥梁规范用余热处理钢，桥梁规范用KL表示。表示。Mn 锰锰，Si 硅，硅，V 钒，钒，Nb 铌，铌，Ti 钛钛，C 碳碳低低 碳：碳：C0.6%20MnSiV含碳含碳万分数万分数含锰、硅、钒的含锰、硅、钒的百分数百分数，取整。取整。钢筋牌号及化学成份钢筋牌号及化学成份 用用于于混混凝凝土土结结构构的的钢钢筋筋，应应具具有有较较高高的的强强度度和和良良好好的
13、的塑塑性性，便便于于加加工工和和焊焊接接，并并应应与与混混凝凝土土间间具具有有足足够够粘粘接接力力。特特别别是是用用于于预预应应力力混混凝凝土土结结构构的的预预应应力力钢钢筋筋应应具具有有很很高高的的强强度度，只只有有如如此，才能建立起较高的张拉力，从而获得较好的预压效果。此，才能建立起较高的张拉力，从而获得较好的预压效果。（1 1）普通钢筋）普通钢筋 普通钢筋指用于钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结普通钢筋指用于钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构中的非预应力钢筋。构中的非预应力钢筋。用于钢筋混凝土结构的用于钢筋混凝土结构的热轧钢筋分为热轧钢筋分为HPBHPB300.300.HRB3
14、35HRB335、HRB400HRB400,HRB500,HRB500四个強度级別四个強度级別 。俗称。俗称I,II,III,IVI,II,III,IV级钢筋。级钢筋。混凝土结构规范规定混凝土结构规范规定，普通钢筋的主导钢筋宜采普通钢筋的主导钢筋宜采HRB400HRB400级和级和HRBHRB500500级钢筋。级钢筋。2.1.1建筑钢筋建筑钢筋分类分类HPBHPB300300级钢筋级钢筋：光圆钢筋，公称直径范围为：光圆钢筋，公称直径范围为8 820mm20mm，推荐直径为，推荐直径为8 8、1010、1212、1616、20mm20mm。实际工程中只用作板、基础和荷载不大的梁、。实际工程中只
15、用作板、基础和荷载不大的梁、柱的受力主筋、箍筋以及其他构造钢筋。柱的受力主筋、箍筋以及其他构造钢筋。2.1.1建筑钢筋建筑钢筋分类分类HRB400HRB400级级,HRB500,HRB500钢筋钢筋：月牙纹钢筋，公称直径范围和推荐直径同：月牙纹钢筋，公称直径范围和推荐直径同HRB335HRB335钢筋。是混凝土结构的主导钢筋钢筋。是混凝土结构的主导钢筋,实际工程中主要用作结构构实际工程中主要用作结构构件中的受力主筋。件中的受力主筋。HRB335HRB335级钢筋级钢筋：月牙纹钢筋，公称直径范围为：月牙纹钢筋，公称直径范围为6 650mm50mm，推荐直径，推荐直径为为6 6、8 8、1010、
16、1212、1616、2020、2525、3232、4040和和50mm50mm。是混凝土结构的辅。是混凝土结构的辅助钢筋，实际工程中也主要用作结构构件中的受力主筋。助钢筋，实际工程中也主要用作结构构件中的受力主筋。RRB400RRB400级钢筋级钢筋：月牙纹钢筋，公称直径范围为：月牙纹钢筋，公称直径范围为8 840mm40mm，推荐直径为，推荐直径为8 8、1010、1212、1616、2020、2525、3232和和40mm40mm。强度虽高，但疲劳性能、冷弯。强度虽高，但疲劳性能、冷弯性能以及可焊性均较差，其应用受到一定限制。性能以及可焊性均较差，其应用受到一定限制。外形分为：光圆钢筋和带
17、肋钢筋外形分为：光圆钢筋和带肋钢筋（人字纹、螺旋纹、月牙纹）（人字纹、螺旋纹、月牙纹）供货形式分为：盘圆和条状供货供货形式分为：盘圆和条状供货低碳钢热轧圆盘条低碳钢热轧圆盘条低合金钢热轧带肋钢筋低合金钢热轧带肋钢筋HRB400HRB400,HRB500,HRB500主主导导钢钢筋筋；HRB335HRB335 辅辅 助助 钢钢 筋筋；HPBHPB300300一一般般不不推推荐荐使使用用；RRB400RRB400强强度度虽虽高高，但但疲疲劳劳性性能能、冷冷弯弯性性能能以以及及可可焊焊性性均均较较差差，应应用用受受限限,用用于于张张拉拉预预应应力力筋筋。2.1.1建筑钢筋建筑钢筋分类分类v新品种新品
18、种:细晶粒钢筋细晶粒钢筋,如如 HRBF400,HRBF500;HRBF400,HRBF500;牌号加牌号加E E为抗震构件专用钢筋为抗震构件专用钢筋,如如 HRB400E,HRB500E HRB400E,HRB500E。预应力钢筋优先采用钢绞线和钢丝，也可采用热处理钢筋。预应力钢筋优先采用钢绞线和钢丝，也可采用热处理钢筋。（2 2）预应力钢筋预应力钢筋 钢绞线：由多根高强钢丝绞织在一起而形成的，有钢绞线：由多根高强钢丝绞织在一起而形成的，有3 3股和股和7 7股两种，股两种，多用于后张法大型构件。多用于后张法大型构件。预应力钢丝：主要是消除应力钢丝，其外形有光面、螺预应力钢丝：主要是消除应力
19、钢丝，其外形有光面、螺旋肋、三面刻痕三种。钢絲直径旋肋、三面刻痕三种。钢絲直径d6mmd6mm。热处理钢筋：包括热处理钢筋：包括40Si2Mn40Si2Mn、48Si2Mn48Si2Mn及及45Si2Cr45Si2Cr几种牌号，几种牌号，它们都以盘条形式供应，无需焊接、冷拉，施工方便。它们都以盘条形式供应，无需焊接、冷拉，施工方便。2.1.1建筑钢筋建筑钢筋分类分类 中、高强钢丝、钢绞线中、高强钢丝、钢绞线做预应力筋用做预应力筋用中强：中强：8001370MPa高强：高强：14701860MPa2.1.1建筑钢筋建筑钢筋分类分类 预应力钢丝外形有预应力钢丝外形有光面、螺旋肋、三面刻痕光面、螺旋
20、肋、三面刻痕三种三种。预应力螺旋肋钢丝外形图预应力螺旋肋钢丝外形图（2 2)预应力钢筋预应力钢筋预应力钢丝预应力钢丝钢绞线钢绞线錨具錨具混凝土结构的钢筋应按下列规定选用：混凝土结构的钢筋应按下列规定选用：1 纵向受力普通钢筋纵向受力普通钢筋宜采用宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500钢筋，也可采用也可采用HPB300、HRB335、HRBF335、RRB400钢筋；2 梁、柱纵向受力普通钢筋梁、柱纵向受力普通钢筋应采用应采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500钢筋；3 箍筋箍筋宜采用宜采用HRB400、HRBF400、HPB300、HRB500、
21、HRBF500钢筋，也可采用也可采用HRB335、HRBF335钢筋；4 预应力筋预应力筋宜采用宜采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋。预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋。第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 建筑钢筋的选用建筑钢筋的选用热轧钢筋強度标准值热轧钢筋強度标准值500650HRB500HRBF500400650HRB400HRBF400RRB400335650HRB335HRBF335300622HPB300抗拉強度标准值抗拉強度标准值fyk/(N/mm2)直径直径d/(mm)符号符号牌牌 号号 建筑钢筋的強度
22、建筑钢筋的強度FFRF435360300270抗圧強度标准值抗圧強度标准值fyk/(N/mm2)抗拉强度设计值抗压强度设计值普通普通钢钢筋筋强强度度设计值设计值第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 fy=fyk/s强度标准值除以材料分项系数即为材料强度设计值强度标准值除以材料分项系数即为材料强度设计值 热轧钢筋热轧钢筋1.101.10，预应力钢筋，预应力钢筋1.201.20。建筑钢筋的強度建筑钢筋的強度极限强度标准值抗拉强度设计值抗压强度设计值预应预应力筋力筋强强度度第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.
23、1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能270270钢筋强度和弹性模量钢筋强度和弹性模量u由力学性能不同分成：由力学性能不同分成：软钢软钢：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)硬钢硬钢：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、热处理钢筋)第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 2 22.1.4 2.1.4 钢筋的强度与变形钢筋的强度与变形 钢钢材材拉拉伸伸实实验验软钢应力应变曲线软钢应力应变曲线*明
24、明显显流流幅幅的的钢钢筋筋：下下屈屈服服点点对对应应的的强强度度作作为为设设计计强强度度的的依依据据，因因为为，钢钢筋筋屈屈服服后后会会产产生生大大的的塑塑性性变变形形，钢钢筋筋混混凝凝土土构构件件会会产产生生不不可可恢恢复复的的变变形形和和不不可可闭闭合合的的裂裂缝缝，以以至不能使用至不能使用.第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 明显流幅的钢筋应力应变曲线明显流幅的钢筋应力应变曲线软钢的应力软钢的应力应变曲线应变曲线 第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性
25、能 硬钢的应力硬钢的应力应变曲线应变曲线 b 极限抗拉强度极限抗拉强度c 极限应变极限应变 条件屈服强度条件屈服强度 =0.85 b：取残余应变为取残余应变为0.2%所对应的应力作为无明显流幅钢筋所对应的应力作为无明显流幅钢筋的强度限值，通常称为条件屈服强度。的强度限值，通常称为条件屈服强度。实际应用中可取极实际应用中可取极限抗拉强度限抗拉强度b的的85%作为条件屈服点作为条件屈服点。比例极限比例极限屈服强度屈服强度极限抗拉强度极限抗拉强度o(N/mm2)fyfted流幅流幅abcoa弹性阶段弹性阶段 a比例极限比例极限 b屈服强度屈服强度cd强化阶段强化阶段 d极限强度极限强度de 颈缩阶段
26、颈缩阶段 0.2条件屈服强度条件屈服强度第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 (N/mm2)o0.2%0.2E=tg-弹性模量弹性模量2.1.4 2.1.4 钢筋的强度与变形钢筋的强度与变形 软钢软钢硬钢硬钢第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 u钢筋的塑性性能钢筋的塑性性能 （1）延伸率：）延伸率：延伸率越大，钢筋的塑性和变形能力越好。延伸率越大，钢筋的塑性和变形能力越好。v 塑性好塑性好 用用延伸延伸率率和和冷弯冷弯性能衡量性能衡量。同一根钢筋同一根钢
27、筋第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 u钢筋的塑性性能钢筋的塑性性能 断后延伸率断后延伸率只反映了钢筋的残余变形的大小，包括了断口只反映了钢筋的残余变形的大小，包括了断口颈缩区域的局部变形，忽略了钢筋的弹性变形，不能反映颈缩区域的局部变形，忽略了钢筋的弹性变形，不能反映钢筋受力时的总体变形能力。钢筋受力时的总体变形能力。新规范采用钢新规范采用钢筋最大拉力下的筋最大拉力下的总总伸长率伸长率（均匀伸长（均匀伸长率）率）来表示钢筋的来表示钢筋的变形能力。变形能力。（2）冷弯性能：）冷弯性能：=90,180,反复弯曲要求：冷弯反复
28、弯曲要求：冷弯过程中无裂缝、鳞落或断裂。过程中无裂缝、鳞落或断裂。D越小，弯过的角度越大，冷弯性越小，弯过的角度越大，冷弯性能越好，能越好，反复次数愈高，要求愈反复次数愈高，要求愈高。高。冷弯是检验钢筋局部变形能力的指标。冷弯是检验钢筋局部变形能力的指标。钢筋塑性愈好，构件破坏前预兆愈明显。钢筋塑性愈好，构件破坏前预兆愈明显。第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 u钢筋的塑性性能钢筋的塑性性能 u钢筋的塑性性能钢筋的塑性性能 第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能塑性性能塑性性能 冷弯性能冷弯性能 v断裂前试件
29、的永久变形与原标定断裂前试件的永久变形与原标定长度的百分比称为伸长率，它是衡长度的百分比称为伸长率，它是衡量钢材塑性的重要指标。量钢材塑性的重要指标。v冷弯性能由冷弯试验来确定，试冷弯性能由冷弯试验来确定，试验时按照规定的弯心直径在试验机验时按照规定的弯心直径在试验机上用冲头加压，使试件弯成上用冲头加压，使试件弯成180180，如试件外表面不出现裂纹和分层，如试件外表面不出现裂纹和分层，即为合格。即为合格。冷弯试验冷弯试验伸长率测试仪伸长率测试仪 u结构钢常测冲击韧性指标结构钢常测冲击韧性指标 第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能冲击韧性冲击韧性 v韧性是钢材抵抗冲击荷载的能力
30、。韧性是钢材抵抗冲击荷载的能力。韧性是钢材强度和塑性的综合指标韧性是钢材强度和塑性的综合指标。v冲击韧性随温度的降低而下降冲击韧性随温度的降低而下降。其其规律是开始下降缓慢，当达到一定温规律是开始下降缓慢，当达到一定温度范围时，突然下降很多而呈脆性，度范围时，突然下降很多而呈脆性，这种性质称为钢材的这种性质称为钢材的冷脆性冷脆性。冲击韧性试验机冲击韧性试验机第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 2 22.1.4 2.1.4 钢筋的强度与变形钢筋的强度与变形 u钢筋力学性能指标：钢筋力学性能指标：对于有明显屈服台阶的软钢取屈服
31、对于有明显屈服台阶的软钢取屈服强度强度 fy 作为强度设计依据作为强度设计依据,验收取验收取四个指标。四个指标。对于无明显屈服台阶的硬钢取条件对于无明显屈服台阶的硬钢取条件屈服强度屈服强度 0.2作为强度设计依据作为强度设计依据,验验收取后三个指标收取后三个指标屈服强度、极限强度、延伸率、冷弯性能。屈服强度、极限强度、延伸率、冷弯性能。屈屈 强强 比比：反反映映钢钢筋筋的的强强度度储储备备，fy/fu=0.60.7,或或 強強屈比屈比fu/fy1.25。第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 u 钢筋的应力钢筋的应力应变应变简
32、化模型简化模型 （1 1）理想弹塑性模型理想弹塑性模型（2 2）三段线性模型三段线性模型（3）无明）无明显显屈服点的屈服点的钢钢筋筋第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 u 钢筋的应力钢筋的应力应变应变简化模型简化模型冷加工钢筋冷加工钢筋工艺：冷拉、冷拔、工艺：冷拉、冷拔、冷轧、冷轧扭冷轧、冷轧扭冷拉钢筋仍有屈服台阶冷拉钢筋仍有屈服台阶目的：提高强度，节约钢材。目的：提高强度，节约钢材。但塑性减小。但塑性减小。2.1 建筑用钢筋的分类建筑用钢筋的分类第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的
33、物理力学性能钢筋的物理力学性能 钢筋的冷加工钢筋的冷加工冷拉：冷拉：在常温下用机械方法将有明显流幅的钢筋拉到超过在常温下用机械方法将有明显流幅的钢筋拉到超过屈服强度的某一应力值，然后卸载至零。屈服强度的某一应力值，然后卸载至零。第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 钢筋的冷加工 钢筋在冷拉后，未经时效前，一般没有明显的屈服台阶；钢筋在冷拉后，未经时效前，一般没有明显的屈服台阶；经过停放或加热后进一步提高了屈服强度并恢复了屈服台经过停放或加热后进一步提高了屈服强度并恢复了屈服台阶，这种现象称为阶，这种现象称为冷拉时效硬化冷拉时效硬化。2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力
34、学性能 第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 钢筋的冷加工钢筋的冷加工 冷拔：冷拔：将将HPB235级热轧钢筋强行拔过小于其直径的硬质合金拔级热轧钢筋强行拔过小于其直径的硬质合金拔丝模具。丝模具。经过几次冷拔的钢丝，抗拉、抗压经过几次冷拔的钢丝，抗拉、抗压强度强度均大大均大大提高提高，但，但塑性降低塑性降低。冷加工钢筋主要用于对延性要求不高的板类构件，或作为冷加工钢筋主要用于对延性要求不高的板类构件，或作为非受力构造钢筋。由于冷加工钢筋的性能受母材和冷加工非受力构造钢筋。由于冷加工钢筋的性能受母材和冷加工工艺的影响，混凝土结
35、构设计规范（工艺的影响，混凝土结构设计规范（GB50010-2010）中未列入冷加工钢筋，工程应用时可按相关的冷加工钢筋中未列入冷加工钢筋，工程应用时可按相关的冷加工钢筋技术标准执行。技术标准执行。第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 冷拉，可采用冷拉控制应力和冷拉率控制。冷拉，可采用冷拉控制应力和冷拉率控制。冷拉后可提高钢材冷拉后可提高钢材的抗拉强度，的抗拉强度，不提高抗压强度，且塑性下降不提高抗压强度，且塑性下降。冷拔，冷拔，经过冷拔后钢筋没有明显的屈服点和流幅，经过冷拔后钢筋没有明显的屈服点和流幅，可同时提高可同时提高
36、钢材的抗拉和抗压强度，塑性降低很多。钢材的抗拉和抗压强度，塑性降低很多。钢筋的冷加工钢筋的冷加工 第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 混凝土结构对钢筋性能的混凝土结构对钢筋性能的要求要求 （1）强度：强度：保证构件具有一定的强度储备。保证构件具有一定的强度储备。強屈比強屈比fu/fy1.25（2）足够的塑性足够的塑性 避免发生脆性破坏。避免发生脆性破坏。软钢：软钢：钢筋的钢筋的屈服强度、极限抗拉强度、伸长率和冷弯性能屈服强度、极限抗拉强度、伸长率和冷弯性能是施工单位验收钢筋是否合格的是施工单位验收钢筋是否合格的4个主要指标
37、。个主要指标。硬钢：硬钢：钢筋的钢筋的极限抗拉强度、伸长率和冷弯性能极限抗拉强度、伸长率和冷弯性能是施工单位是施工单位验收钢筋是否合格的验收钢筋是否合格的3个主要指标。个主要指标。（4）与混凝土的粘结力強与混凝土的粘结力強（3）可焊性：可焊性：要求钢筋具备良好的要求钢筋具备良好的焊接焊接性能，要求在一定性能，要求在一定的工艺条件下，钢筋焊接后不产生裂纹及过大的变形，保证的工艺条件下，钢筋焊接后不产生裂纹及过大的变形，保证焊接后的接头性能良好。焊接后的接头性能良好。第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 v钢筋的直径钢筋的直径常
38、用：常用：6mm，6.5mm，8mm，8.2mm，10mm，12mm，14mm，16mm，18mm，20mm，22mm，25mm，28mm，32mm，36mm，40mm，50mm。其中。其中，8.2mm仅适用有纵肋的热处理钢筋。仅适用有纵肋的热处理钢筋。v钢筋的选用钢筋的选用普通钢筋普通钢筋：宜用宜用HRB400和和HRB500钢筋钢筋 可用可用HPB300、HRB335,RRB400和冷加工钢筋和冷加工钢筋预应力筋预应力筋：宜用宜用钢铰线、钢丝钢铰线、钢丝 可用可用热处理钢筋和强度较高的冷加工钢筋热处理钢筋和强度较高的冷加工钢筋d=650mm第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性
39、能 混凝土结构对钢筋性能的混凝土结构对钢筋性能的要求要求 300第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能不同级别钢筋的比较不同级别钢筋的比较 混凝土结构对钢筋性能的混凝土结构对钢筋性能的要求要求 变形钢筋比光面钢筋好变形钢筋比光面钢筋好v与混凝土粘结锚固性好与混凝土粘结锚固性好v可加工性好可加工性好第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 混凝土结构对钢筋性能的混凝土结构对钢筋性能的要求要求 混凝土结构对钢筋性能的混凝土结构对钢筋性能的要求要求 混凝土结构对钢筋性能的混凝土结构对钢筋性能的要求要求 2.2 2.2 混
40、凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 1 1.砼砼立方体抗压强度立方体抗压强度（f fcu,kcu,k）-混凝土強度等级混凝土強度等级 试块尺寸：试块尺寸：150150150mm150150150mm3 3养护时间：养护时间：2828天天养护条件：温度养护条件：温度203203，相对湿度，相对湿度90%90%加荷速度：每秒加荷速度：每秒0.150.3N/mm0.150.3N/mm2 2 保保 证证 率率:95:95 混凝土按立方体抗压强度的标准值（混凝土按立方体抗压强度的标准值（f fcu,kcu,k）的大小，分为）的大小，分为1414亇強度等亇強度等级，它们是级，它们是C15C15、C20
41、C20、C25C25、C30C30、C35C35、C40C40、C45C45、C50C50、C5C50C800C80为髙強度混凝土。为髙強度混凝土。（左图）试件表面无润滑剂，产生套箍效应，（左图）试件表面无润滑剂，产生套箍效应，工程中常采用这种方法。工程中常采用这种方法。（右图）试件表面涂有润滑剂，摩擦阻力小，（右图）试件表面涂有润滑剂，摩擦阻力小，测得的抗压强度小，工程中一般不采用。测得的抗压强度小，工程中一般不采用。立方体混凝土试块立方体混凝土试块2.2.12.2.1混凝土强度混凝土强度影影响响因因素素l尺寸效应：尺寸越大，内部缺陷较多，尺寸效应：尺寸越大，内部缺陷较多，强度较低。强度较低
42、。100100100mm3,或200200200mm3 试模作出的试模作出的结果结果,应分别乘系数应分别乘系数0.95或或1.05。l加加载载速速度度：加加载载速速度度越越快快，强强度度越越高高。强强度度等等级级低低于于C30时时，每每秒秒0.30.5N/mm2；高高于于C30，每每秒秒0.50.8N/mm2 l端部约束：涂润滑油端部约束：涂润滑油，强度降低。标准方法不涂油。，强度降低。标准方法不涂油。立方体立方体抗压强度抗压强度标准值标准值fcu.k实验强度实验强度平均值平均值实验强度实验强度标准差标准差强度等级编号强度等级编号C2.2.1 混凝土强度混凝土强度(N/mm2)v非标准试块强度
43、换算系数：非标准试块强度换算系数：200mm200mm200mm:200mm200mm200mm:1.051.05；100mm100mm100mm:100mm100mm100mm:0.950.95。6 61212圆柱体：圆柱体：1.20 1.20 （1 1=2.54cm=2.54cm）6 61212棱柱体：棱柱体：1.321.32v 分分级级：C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50,C50,C55,C55,C60,C60,C65,C70,C75,C80 C65,C70,C75,C80 (高高强强混混凝凝土土），共共
44、1414个个等等级。级。CConcrete,CConcrete,单位：单位：N/mmN/mm2 2或或MPaMPa。2.2.1 混凝土强度混凝土强度素混凝土结构的混凝土强度等级素混凝土结构的混凝土强度等级不应低于不应低于C15；钢钢筋筋混混凝凝土土结结构构的的混混凝凝土土强强度度等等级级不不应应低低于于 C20；采采用用强强度度等等级级400及及以以上上的的钢钢筋筋时时，混混凝凝土土等等级级强强度度不应低于不应低于C25；预预应应力力混混凝凝土土结结构构的的混混凝凝土土强强度度等等级级不不宜宜低低于于C40，且不应低于，且不应低于C30；承承受受重重复复荷荷载载的的钢钢筋筋混混凝凝土土构构件件
45、，混混凝凝土土强强度度等等级级不应低于不应低于C30v混凝土强度等级的选用混凝土强度等级的选用第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能2.2.12.2.1混凝土强度混凝土强度 2.2.12.2.1混凝土强度混凝土强度 2 2、砼轴心抗压强度（、砼轴心抗压强度（fc,kfc,k）试块尺寸：试块尺寸：150150300mm150150300mm3 3 养护时间：养护时间：2828天天 养护条件：温度养护条件：温度203203，相对湿度，相对湿度90%90%棱柱强度与立方强度之比棱柱强度与立方强度之比 考虑考虑C40以上混凝土以上混凝土脆性的折减系数脆性的折减系数 2.2.12.2.1混
46、凝土强度混凝土强度 2.2 2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 2.2.轴心抗压强度标准值轴心抗压强度标准值 棱柱体棱柱体高度高度的取值：的取值：摆脱端部摩擦力的影响；摆脱端部摩擦力的影响；试件不致失稳。试件不致失稳。试验目的：采用棱柱体试件，反映混凝土的实际工作状态。试验目的：采用棱柱体试件，反映混凝土的实际工作状态。试件尺寸：我国取试件尺寸：我国取 mm3为标准试件。为标准试件。试验表明，当高宽比试验表明，当高宽比h/b由由1增加到增加到2时，抗压强度降低很时，抗压强度降低很快，由快，由2增加到增加到4时，抗压强时，抗压强度变化不大。度变化不大。2 2、轴心抗压强度、轴心抗压
47、强度 混凝土强度与试混凝土强度与试块混凝土强度的块混凝土强度的修正系数修正系数脆性影响脆性影响系数系数 棱柱体强度棱柱体强度与立方体强与立方体强度之比值度之比值抗压强度标准值抗压强度标准值2.2.1 混凝土强度混凝土强度b=150mm,h=300mm c1 和和 c2 值值2.2.1 混凝土强度混凝土强度 与与 的关系：的关系：棱柱体强度与立方体强度之比，对棱柱体强度与立方体强度之比，对C50及以下混凝土及以下混凝土取取0.76，C80取取0.82，中间按线性插值；，中间按线性插值；高强混凝土脆性折减系数，对高强混凝土脆性折减系数，对C40取取1.0，C80取取0.87，中间按线性插值；中间按
48、线性插值；0.88结构中混凝土的实体强度与立方体试件混凝土强度差结构中混凝土的实体强度与立方体试件混凝土强度差异等因素的修正系数。异等因素的修正系数。2.2.12.2.1混凝土强度混凝土强度 2.2 2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 2.2.轴心抗压强度标准值轴心抗压强度标准值 2.2 2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 3 3.轴心抗拉强度轴心抗拉强度 标准值标准值 与与 的关系：的关系：直接受拉试验直接受拉试验 劈裂试验劈裂试验2.2.12.2.1混凝土强度混凝土强度tkftk3 3、轴心抗拉强度、轴心抗拉强度-抗拉強度标准值抗拉強度标准值f ftktk轴心抗
49、拉强度与轴心抗拉强度与立方体抗压强度立方体抗压强度的折算系数的折算系数 试验离散性的试验离散性的影响系数影响系数 试验离散试验离散性系数性系数 2.2.1 混凝土强度混凝土强度 2.2.12.2.1混凝土强度混凝土强度 3 3.砼砼轴心抗拉轴心抗拉强度强度（f ft tK K）混凝土为脆性材料，内部存在许多细小混凝土为脆性材料，内部存在许多细小孔隙，因此其抗拉强度很低。孔隙，因此其抗拉强度很低。试验方法：试验方法：国内外多采用国内外多采用圆柱体或立方圆柱体或立方体的劈裂试验体的劈裂试验来间接测定。来间接测定。混凝土的抗拉强度远小于抗压强度，只有抗压强度的混凝土的抗拉强度远小于抗压强度，只有抗压
50、强度的1/101/101/181/18。2.2.12.2.1混凝土强度混凝土强度4.4.混凝土的设计指标混凝土的设计指标1.混凝土的强度混凝土的强度 混凝土的强度混凝土的强度标准值标准值应具有不小于应具有不小于95%的保证率。的保证率。混凝土强度混凝土强度设计值设计值：等于混凝土强度标准值除以混凝：等于混凝土强度标准值除以混凝土材料分项系数土材料分项系数（rs=1.4 )。各种强度等级的混凝土强度标准值、强度设计值规范各种强度等级的混凝土强度标准值、强度设计值规范规定采用。规定采用。2.2.12.2.1混凝土强度混凝土强度4.4.混凝土的设计指标混凝土的设计指标v砼三大强度标准值：砼三大强度标