南阳理工学院：《混凝土结构》第二章 钢筋和混凝土的材料性能

第二章钢筋和混凝土的材料性能 2.1钢筋 Steel Reinforcement 、钢筋的品种( Reinforcement types) 热轧钢筋、中髙强钢丝和钢绞线、热处理钢筋和冷加工钢筋 光圆钢筋 过② 刻痕钢丝 螺纹钢筋 D A-d 人字纹钠筋 螺旋肋钢丝 钢绞线 月牙纹钢筋

第二章 钢筋和混凝土的材料性能 2.1 钢 筋 Steel Reinforcement 一、钢筋的品种(Reinforcement types) 热轧钢筋、中高强钢丝和钢绞线、热处理钢筋和冷加工钢筋

第二章钢筋和混凝土的材料性能 热轧钢筋 Hot ro| ed Steel Reinforcing Bar HPB235级、HRB335级、HRB400级、RRB400级 HPB HRB RRB Bar Bar Bar Plain Rolled Ribbed Hot rolled Hot rolled Rolled 屈服强度∫(标准值=钢材废品限值,保证率973%) HPB235%: fk=235 N/mm2 HRB335级:uk=335N/mm2 HRB400级、RRB400级:fk=400N/mm2

第二章 钢筋和混凝土的材料性能 热轧钢筋 Hot Rolled Steel Reinforcing Bar HPB235级、HRB335级、HRB400级、RRB400级 HPB Hot rolled Plain Bar HRB Hot rolled Rolled Bar RRB Rolled Ribbed Bar 屈服强度 fyk（标准值=钢材废品限值，保证率97.73%） HPB235级： fyk = 235 N/mm2 HRB335级： fyk = 335 N/mm2 HRB400级、RRB400级： fyk = 400 N/mm2

第二章钢筋和混凝土的材料性能 HPB235级(I级)钢筋多为光面钢筋( Plain bar) 多作为现浇楼板的受力钢筋和箍筋 HRB335级(工级)和HRB400级(Ⅲ级)钢筋强度较高, 多作为钢筋混凝土构件的受力钢筋,尺寸较大的构 件,也有用级钢筋作箍筋的为增强与混凝土的粘 结(Bond),外形制作成月牙肋或等高肋的变形钢 筋( Deformed bar)。 Ⅳ级钢筋强度太高,不适宜作为钢筋混凝土构件中 的配筋,一般冷拉后作预应力筋 延伸率( Percentage of elongation):6=25、16、14、 10%,直径8~40

第二章 钢筋和混凝土的材料性能 HPB235级(Ⅰ级)钢筋多为光面钢筋（Plain Bar）， 多作为现浇楼板的受力钢筋和箍筋 HRB335级(Ⅱ级)和 HRB400级(Ⅲ级)钢筋强度较高， 多作为钢筋混凝土构件的受力钢筋，尺寸较大的构 件，也有用Ⅱ级钢筋作箍筋的为增强与混凝土的粘 结（Bond），外形制作成月牙肋或等高肋的变形钢 筋（Deformed Bar）。 Ⅳ级钢筋强度太高，不适宜作为钢筋混凝土构件中 的配筋，一般冷拉后作预应力筋 延伸率（Percentage of elongation）：d5=25、16、14、 10%，直径8~40

第二章钢筋和混凝土的材料性能 钢丝Wie:中强钢丝的强度为800~1200MPa,高强钢丝、钢绞 线( Strand or tendon)的为1470~1860MPa;延伸率d0=6%, d100=35~4%;钢丝的直径39mm;外形有光面、刻痕和螺旋肋 种,另有二股、三股和七股钢绞线,外接圆直径95~152mm。 中高强钢丝和钢绞线均用于预应力混凝土结构。 冷加工钢筋 Cold working rebar:是由热轧钢筋和盘条经冷拉、 冷拔、冷轧、冷扭加工后而成。冷加工的目的是为了提高钢筋 的强度,节约钢材。但经冷加工后,钢筋的延伸率降低。近年 来,冷加工钢筋的品种很多,应根据专门规程使用。 热处理钢筋 Heat treatment:是将Ⅳ级钢筋通过加热、淬火和 回火等调质工艺处理,使强度得到较大幅度的提高,而延伸率 降低不多。用于预应力混凝土结构

第二章 钢筋和混凝土的材料性能 钢丝 Wire：中强钢丝的强度为800~1200MPa，高强钢丝、钢绞 线(Strand or Tendon)的为 1470 ~1860MPa；延伸率d10=6%， d100=3.5~4%；钢丝的直径3~9mm；外形有光面、刻痕和螺旋肋 三种，另有二股、三股和七股钢绞线，外接圆直径9.5~15.2 mm。 中高强钢丝和钢绞线均用于预应力混凝土结构。 冷加工钢筋 Cold working rebar：是由热轧钢筋和盘条经冷拉、 冷拔、冷轧、冷扭加工后而成。冷加工的目的是为了提高钢筋 的强度，节约钢材。但经冷加工后，钢筋的延伸率降低。近年 来，冷加工钢筋的品种很多，应根据专门规程使用。 热处理钢筋Heat treatment ：是将Ⅳ级钢筋通过加热、淬火和 回火等调质工艺处理，使强度得到较大幅度的提高，而延伸率 降低不多。用于预应力混凝土结构

第二章钢筋和混凝土的材料性能 二、钢筋的应力-应变关系 Stress- Strain relation ◆有明显屈服点的钢筋 Rebar with yield point a为比例极限 proportional limit Ea a为弹性极限 elastic limit a b为屈服上限 upper yield strength c为屈服下限,即屈服强度∫ lower yield strength cd为屈服台阶 yield pl ateau de为强化段 strain hardening stage e为极限抗拉强度f ultimate tensile strength

s e 第二章 钢筋和混凝土的材料性能 二、钢筋的应力-应变关系 Stress-Strain Relation ◆ 有明显屈服点的钢筋 Rebar with yield point a’为比例极限proportional limit s =Ese a’ a为弹性极限elastic limit a de为强化段strain hardening stage b b为屈服上限upper yield strength c为屈服下限，即屈服强度 fy lower yield strength c d cd为屈服台阶yield plateau e fu e为极限抗拉强度 fu ultimate tensile strength fy f

第二章钢筋和混凝土的材料性能 几个指标( Index) 屈服强度 yield strength:是钢筋强度的设计依据,因为钢筋屈服 后将很大的塑性变形,且卸载时这部分变形不可恢复,这会使钢 筋混凝土构件产生很大的变形和不可闭合的裂缝。屈服上限与加 载速度有关,不太稳定,一般取屈服下限作为屈服强度。 延伸率 elongation strain:钢筋拉断时的应变,是反映钢筋塑性 性能的指标。延伸率大的钢筋,在拉断前有足够预兆,延性较好 O5 or 10= 0 均匀延伸率δ对应最大应力时应变, 包括了残余应变和弹性应变,反映 了钢筋真实的变形能力C2.5%) 弹性变形E 屈强比反映钢筋的强度储备, ∫=0.6-0.7 残余变形E

第二章 钢筋和混凝土的材料性能 几个指标(Index)： 屈服强度yield strength：是钢筋强度的设计依据，因为钢筋屈服 后将很大的塑性变形，且卸载时这部分变形不可恢复，这会使钢 筋混凝土构件产生很大的变形和不可闭合的裂缝。屈服上限与加 载速度有关，不太稳定，一般取屈服下限作为屈服强度。 延 伸 率elongation strain：钢筋拉断时的应变，是反映钢筋塑性 性能的指标。延伸率大的钢筋，在拉断前有足够预兆，延性较好 0 0 5 or 10 l l − l d = 屈 强 比反映钢筋的强度储备， fy /fu=0.6~0.7。 s e 残余变形er 弹性变形e e 均匀延伸率dgt对应最大应力时应变， 包括了残余应变和弹性应变，反映 了钢筋真实的变形能力(≥2.5%)

第二章钢筋和混凝土的材料性能 有明显屈服点钢筋的应力—应变关系 般可采用双线性的理想弹塑性关系 Bilinear elasto-plastic relation E E>8 钢筋的弹性模量(N/mm 种类 HPB235级钢筋 2.1×103 HRB335级钢筋、HRB400级钢筋、RRB400级钢筋、 2.0×105 热处理钢筋 消除应力钢丝、螺旋肋钢丝、刻痕钢丝 2.05X10 钢绞线 1195×10

第二章 钢筋和混凝土的材料性能 有明显屈服点钢筋的应力-应变关系 一般可采用双线性的理想弹塑性关系 Bilinear elasto-plastic relation y y s y f E s e e s e e e =  =  f y ey 1 Es 钢筋的弹性模量(N/mm2 ) 种 类 Es HPB235 级钢筋 2.1×105 HRB335 级钢筋、HRB400 级钢筋、RRB400 级钢筋、 热处理钢筋 2.0×105 消除应力钢丝、螺旋肋钢丝、刻痕钢丝 2.05×105 钢绞线 1.95×105

第二章钢筋和混凝土的材料性能 ◆无明显屈服点的钢筋 Rebar without yield point a点:比例极限,约为065f a点前:应力应变关系为线弹性 a点后:应力应变关系为非线性, 有一定塑性变形,且没有明显的屈 服点 强度设计指标—条件屈服点 (Equivalent yield point) 残余应变为02%所对应的应力 0.2 《规范》取听2=0.85f

第二章 钢筋和混凝土的材料性能 ◆无明显屈服点的钢筋Rebar without yield point a 0.2% s0.2 f u a点：比例极限，约为0.65fu a点前：应力-应变关系为线弹性 a点后：应力-应变关系为非线性， 有一定塑性变形，且没有明显的屈 服点 强度设计指标——条件屈服点 (Equivalent yield point) 残余应变为0.2%所对应的应力 《规范》取s0.2 =0.85 fu

第二章钢筋和混凝土的材料性能 三、钢筋的强度标准值( Characteristic or Unfactored Strength) 按冶金钢材质量控制标准,钢筋的强度标准值是取其出厂时 的废品限值,其数值相当于∫m-3,具有973%的保证率,满足 《建筑结构设计统一标准》材料强度标准值保证率95%的要求。 普通钢筋强度标准值(N/mm2) 种类 符号f 热HPB235(Q235) 235 轧|HRB35(20MnS 335 钢 HRB400(20MnSV、20 Mnsinb、20MnTi)虫 筋 400 RRB400(20MnSi)

第二章 钢筋和混凝土的材料性能 三、钢筋的强度标准值( Characteristic or Unfactored Strength) 按冶金钢材质量控制标准，钢筋的强度标准值是取其出厂时 的废品限值，其数值相当于fy,m-3s，具有97.73%的保证率，满足 《建筑结构设计统一标准》材料强度标准值保证率95%的要求。 普通钢筋强度标准值（N/mm2） 种 类 符号 f yk HPB235(Q235) 235 HRB335(20MnSi) 335 热 轧 钢 筋 HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi) RRB400(20MnSi) 400

第二章钢筋和混凝土的材料性能 预应力钢筋强度标准值(N/mm2) 种类 消除应力钢丝 1470 螺旋肋钢丝 1570 1670 1770 刻痕钢丝 1470 5、"7 1570 二股 d=10.0 d=12.0 1720 d=10.8 三股 1720 钢绞线 d=12.9 d=9.5 1860 七股/=1 1860 d=12.7 1860 d=15.2 1860,1820,1720 热处理钢筋 40S1, Mn(d=6) 48Si2Mn(d=8.2) 14 45Si2Cr(d=10) 1、钢绞线直径d系指钢绞线外接圆直径 2、各种直径、钢丝、钢绞线的截面积见附录

第二章 钢筋和混凝土的材料性能 预应力钢筋强度标准值（N/mm2） 种 类 f ptk 消除应力钢丝 螺旋肋钢丝 4~ 9 1470 1570 1670 1770 刻痕钢丝 5、 7 1470 1570 二股 d=10.0 d=12.0 1720 三股 d=10.8 d=12.9 1720 钢绞线 七股 d=9.5 d=11.1 d=12.7 d=15.2 1860 1860 1860 1860，1820，1720 热处理钢筋 40Si2Mn(d=6) 48Si2Mn(d=8.2) 45Si2Cr(d=10) 1470 1、 钢绞线直径 d 系指钢绞线外接圆直径 2、 各种直径、钢丝、钢绞线的截面积见附录