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时间:2020-08-09
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1、第一章混凝土结构材料的力学性能一、钢筋的品种、等级我国在钢筋混凝土结构中目前通用的为普通钢筋,按化学成分的不同,分有碳素结构钢和普通低合金钢两类。按照我国《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)的规定,在钢筋混凝土结构中所用的国产普通钢筋有以下四种级别:(1)HPB235(Q235):即热轧光面钢筋(HotrolledPlainSteelbars)235级;(2)HRB335(20MnSi):即热轧带肋钢筋(HotrolledRibbedSteelbars)335级;(3)HRB400(20MnSiV、20MnSiNb
2、、20MnTi):即热轧带肋钢筋(HotrolledRibbedSteelbars)400级;(4)RRB400(K20MnSi):即余热处理钢筋(RemainedheattreatmentRibbedSteelbars)400级。在上述四种级别钢筋中,除HPB235级为光面钢筋外,其他三级为带肋钢筋。目前我国生产的上述普通钢筋,其性能和使用特点为:1.HPB235级钢筋是一种低碳钢(通称I级钢筋)。强度较低,外形光圆钢筋(Error!Referencesourcenotfound.),它与混凝土的粘结强度较低,主要用作板的受力
3、钢筋、箍筋以及构造钢筋。2.HRB335级钢筋低合金钢(通称Ⅱ级钢筋)。为增加钢筋与混凝土之间的粘结力,表面轧制成外形为等高肋(螺纹),现在生产的外形均为月牙肋(Error!Referencesourcenotfound.)。是我国钢筋混凝土结构构件钢筋用材最主要品种之一。3.HRB400级钢筋低合金钢(通称新Ⅲ级钢筋),外形为月牙肋,表面有“3”的标志,有足够的塑性和良好的焊接性能,主要用于大中型钢筋混凝土结构和高强混凝土结构构件的受力钢筋,是我国今后钢筋混凝土结构构件受力钢筋用材最主要品种之一。4.RRB400级钢筋是用HR
4、B335级钢筋(即20MnSi)经热轧后,余热处理的钢筋。这种钢筋强度较高,有足够塑性和韧性,但当采用闪光对焊时,强度有不同程度的降低,即塑性和可焊性较差,使用时应加以注意。这种钢筋一般经冷拉后作预应力钢筋。图1-1钢筋的形式二、钢筋的强度和变形混凝土结构所用的钢筋有两类:有物理屈服点的钢筋和无物理屈服点的钢筋。1.钢筋的应力-应变曲线图1-2a有明显屈服点钢筋的应力-应变图1-2b没有明显屈服点钢筋曲线的应力-应变曲线在钢筋混凝土构件计算中,一般取钢筋的屈服强度作为强度计算指标。无明显屈服点的钢筋的典型应力-应变曲线如Erro
5、r!Referencesourcenotfound.b所示。由图可见,它没有明显的屈服平台,其强度很高,但延伸率大为降低,塑性性能减弱。设计上取相应于残余应变为0.2%的应力为名义屈服强度。Error!Referencesourcenotfound.c为各级钢筋的应力-应变曲线。图中可以看出,普通钢筋应力-应变曲线都有明显的屈服点,这种钢筋即为低碳钢,亦称软钢。没有明显屈服点的热处理钢筋和钢丝,称为硬钢。钢筋在弹性阶段应力与应变的比值,称为弹性模量,用表示:(0.1)各种钢筋的弹性模量见附表3。2.钢筋的塑性性能图1-3钢筋的冷
6、弯反映钢筋的塑性性能的基本指标是钢筋的伸长率和冷弯性能。钢筋试件拉断后的伸长值与原长的比值称为伸长率。伸长率大,钢筋的塑性性能好,破坏时有明显的拉断预兆;钢筋的弯曲性能好,构件破坏时不致发生脆断。因此,对钢筋品种的选择,应考虑强度和塑性两方面的要求。钢筋的冷加工为了节约钢材,在常温下对有明显屈服点的钢筋(软钢)进行机械冷加工,可以使钢材内部组织结构发生变化,从而提高钢材的强度,但其塑性有所降低。当用冷拉钢筋作受压钢筋时,其屈服强度与母材相同。冷拔是将钢筋(盘条)用强力拔过比它本身直径还小的硬质合金拔丝模,这是钢筋同时受到纵向拉力
7、和横向压力的作用以提高其强度的一种加工方法。钢筋经多次冷拔后,截面变小而长度增长,强度比原来提高.很多,但塑性降低,硬度提高,冷拔后钢丝的抗压强度也获得提高。三、混凝土结构对钢筋性能的要求用于混凝土结构中的钢筋,一般应能满足下列要求:1.具有适当的屈强比。屈服强度与抗拉强度的比值称为屈强比,它可以代表结构的强度储备,比值小则结构的强度后备大,但比值太小则钢筋强度的有效利用率太低,所以要选择适当的屈强比。2.足够的塑性。在混凝土结构中,要求钢筋断裂时要有足够的变形,这样,结构在破坏之前就能显示出预警信号,保证安全。另外在施工时,钢
8、筋要经受各种加工,所以钢筋要保证冷弯试验的要求。屈服强度、抗拉强度、伸长率和冷弯性能是钢筋的强度和变形的四项主要指标。3.可焊性。要求钢筋具备良好的焊接性能,保证焊接强度,焊接后钢筋不产生裂纹及过大的变形。4.低温性能。在寒冷地区要求钢筋具备抗低温性能,以防钢筋
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