《混凝土结构设计原理》教学课件 02-钢筋混凝土材料的力学性能.pdf

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1、第2章钢筋混凝土材料的力学性能2.1钢筋的力学性能2.1.1钢筋的品种重点：2.1.2钢筋的基本力学性能和应力－应变关系1.掌握常用钢筋的品种、级别、性能及其选用原则；2.1.3钢筋的冷加工及质量保证2.熟悉混凝土在各种应力状态下的强度与变形性能，掌握其本章2.2混凝土的力学性能使用原则与方法；内容2.2.1混凝土的强度3.了解钢筋与混凝土的共同工作机理。2.2.2混凝土的基本力学性能和应力－应变关系难点：2.2.3混凝土的收缩及徐变钢筋与混凝土材料的力学性能2.3钢筋与混凝土的粘结、本构关系及粘结机理2.4构造规定第2章钢筋混凝土材料的力学性能2.1钢筋

2、的力学性能2.1.1钢筋的种类钢筋主要化学成分为铁元素，还含有少量的碳(C)、锰(Mn)、硅(Si)、硫(S)、磷(P)等元素，力学性能主要与含碳量有关。含碳量越高，则钢筋的强度越高，质地硬，但塑性变差。若含碳量低于0.25％，则称为低碳钢，钢筋混凝土结构中多应用的是低碳钢。若加入硅、锰、钒、钛、铌等合金元素，则称为低合金钢。第2章钢筋混凝土材料的力学性能常用热轧钢筋的牌号（轧制工艺+屈服强度）HPB300（HotRolledPlainSteelBar）热轧光圆钢筋，屈服强度标准值为300MPaHRB335、400、500（HotRolledRibbedS

3、teelBar）热轧带肋钢筋，屈服强度标准值为335、400、500MPaHRBF335、400、500（HotRolledRibbedFineSteelBar）热轧细晶粒带肋钢筋RRB400（RemainedheattreatmentRibbedSteelBar）余热处理钢筋屈服强度标准值为400MPa第2章钢筋混凝土材料的力学性能常用热轧钢筋的牌号HRB335、HRB400、HRB500分别用3、4、5表示其牌号HRBF335、HRBF400、HRBF500分别用C3、C4、C5表示其牌号E代表抗震钢筋，20代表钢筋直径，外形为月牙肋。其它字母代表产地

4、，XLGT——西林钢铁。第2章钢筋混凝土材料的力学性能热轧钢筋的性能特点HPB300：质量稳定，塑性好易成型，但屈服强度较低，多作为楼板的受力主筋和梁、柱箍筋使用；HRB335：带肋钢筋，有利于与混凝土之间的粘结，强度和塑性均较好，逐步退出市场；HRB400：2010规范修订后，目前主要作为受力主筋使用；RRB400：HRB335钢筋热轧后快速冷却，利用钢筋内温度自行回火而成，淬火钢筋强度提高，但塑性降低，余热处理后塑性有所改善，多用于变形及加工性能要求不高的构件；HRB500：今后主要应用的高强度受力钢筋。第2章钢筋混凝土材料的力学性能2.1.2钢筋的基

5、本力学性能和应力－应变关系有明显屈服点的钢筋（热轧钢筋）'cd段为屈服台阶a—比例极限df段为强化段a—弹性极限对于有明显屈服点钢筋，其b—屈服上限屈服下限定义为屈服强度c—屈服下限e点强度定义为极限抗拉强度e—极限强度思考：取什么强度作为钢筋的设计强度？为什么？第2章钢筋混凝土材料的力学性能理想弹塑性本构关系Essssy数学描述sfyysh'sfEysshshsE－钢筋的弹性模量s塑性E'fsE'ys－应变强化模量'EE0.01ss弹性fy－钢筋的屈服应力y－屈服应变Es10hy0

6、yhs第2章钢筋混凝土材料的力学性能无明显屈服点的钢筋（钢丝、钢绞线、冷加工）条件屈服强度：残余变形为0.2％b时对应的应力，相当于极限抗拉0.2强度的0.86～0.90。《规范》统一定义为：0.850.2b0b为极限抗拉强度0.2％的残余应变第2章钢筋混凝土材料的力学性能不同种类钢筋应力－应变关系的比较1800碳素钢丝硬钢，无明显屈服点160014001200低碳钢（软钢），有明显屈服点1000应力800HRB400600HRB335HPB23540020000510152025应变第2章钢筋混凝土材料的力学性能反映钢筋力学性能的基

7、本指标：屈服强度和强屈比回答前面的问题：采用屈服强度而不是极限抗拉强度作为钢筋强度的设计依据，因为：①钢筋屈服后，在应力基本不增长的情况下将产生较大的塑性变形，使钢筋混凝土构件产生很大的变形和不可闭合的裂缝，从而导致混凝土破坏；②利用与极限抗拉强度间的差值，给构件提供更多的安全储备。强屈比为极限强度与屈服强度的比值，热轧钢筋通常在1.4～1.6之间，不应小于1.25。第2章钢筋混凝土材料的力学性能2.1.3钢筋的冷加工及质量保证冷加工工艺：冷拉、冷拔、冷轧、冷轧扭目的：提高钢筋屈服强度，节约钢材，冷拉钢筋仍有屈服台阶'冷拉时效cc'ada'd冷拉控制应力

8、未经冷拉时效合理选择冷拉控制应力，即可提高钢筋屈服强度，同时又保持