混凝土结构设计原理材性演示文稿

混凝土结构设计原理材性演示文稿目前一页\总数三十七页\编于十五点优选混凝土结构设计原理材性目前二页\总数三十七页\编于十五点一、钢筋的种类1、按化学成分分为碳素钢及普通低合金钢。含碳量越高强度越高，但是塑性和可焊性会降低。碳素钢低碳钢(含碳量＜0.25%)中碳钢(含碳量0.25%

～0.6%)高碳钢(含碳量0.6%

～1.4%)

3目前三页\总数三十七页\编于十五点普通低合金钢--除碳素钢中已有的成分外，再加入少量的合金元素如硅、锰、钛、铬等，可以有效地提高钢材的强度和改善钢材的其他性能。锰、硅元素：可提高强度，保持一定塑性。磷、硫元素：使塑性降低、焊接性能降低、冷脆（磷）或热脆（硫）。4目前四页\总数三十七页\编于十五点2、根据钢筋制作方法分类：

热轧钢筋、热处理钢筋和冷加工钢筋A、热轧钢筋由低碳钢、普通低合金钢在高温状况下轧制而成热轧钢筋强度不是很高但塑性较好，一般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普通钢筋多用热轧钢筋。5目前五页\总数三十七页\编于十五点钢筋的种类及符号说明热轧钢筋的符号说明HRBF335

hotrolledribbedbarRRB400

remainedheattreatmentribbedbarHPB300hotrolledPlainbarfinegrain6目前六页\总数三十七页\编于十五点7C、冷加工钢筋是指在常温下采用冷加工工艺对热轧钢筋进行加工得到的钢筋。以强度较低的钢筋盘条经冷拔、冷拉、冷扭后截面缩小、外形改变而形成的冷拉钢筋、冷拔钢丝、冷轧带肋钢筋、冷轧扭钢筋统称为冷加工钢筋。冷加工钢筋的设计强度提高，而延性大幅度下降。B、热处理钢筋又称调质钢筋，是用中碳低合金带肋钢筋通过加热、淬火和回火等调质工艺处理的钢筋。热处理后，钢筋强度能得到较大幅度提高，而塑性降低不多。目前七页\总数三十七页\编于十五点83.根据钢筋在单调受拉时,应力-应变曲线屈服点的不同分类：

有物理屈服点的钢筋（软钢）和

无物理屈服点的钢筋（硬钢）。有物理屈服点的钢筋，如热轧钢筋、冷拉钢筋；无物理屈服点的钢筋，如钢丝、钢绞线及热处理钢筋。目前八页\总数三十七页\编于十五点二、钢筋的形式1.普通钢筋（1）光面(圆)钢筋（2）变形钢筋（麻面：月牙纹、螺纹及人字纹）光圆钢筋螺纹钢筋人字纹钢筋月牙纹钢筋9目前九页\总数三十七页\编于十五点102、劲性钢筋

劲性钢筋是由各种型钢、钢轨或者用型钢与钢筋焊成的骨架。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作，承载能力也比较大。目前十页\总数三十七页\编于十五点三、钢丝和钢绞线用作预应力混凝土结构的钢筋：由直径为4-10mm，捻制成钢绞线后也不超过15mm。由2股、3股、7股钢丝捻制而成，均可盘成卷状。钢丝（直径≤φ5mm），钢筋（直径>φ5mm）11目前十一页\总数三十七页\编于十五点预应力钢筋的符号说明钢绞线S——Strand光面钢丝P——Plain刻痕钢丝I——Indented螺旋肋钢丝H——Helix热处理钢筋HT——Heat-treated12目前十二页\总数三十七页\编于十五点四、钢筋的强度与变形

有物理屈服点的钢筋应力-应变无物理屈服点的钢筋应力-应变13目前十三页\总数三十七页\编于十五点1.有物理屈服点的钢筋14目前十四页\总数三十七页\编于十五点有屈服点钢筋σ--ε曲线可以分为五个阶段：

(1)弹性阶段(OA段)OA段材料处于纯弹性，即:AB段有一定的塑性变形,但整个OB段卸载时，ε=0；E=206×103N/mm2OBCDAE目前十五页\总数三十七页\编于十五点（2）弹塑性阶段（AB)

该段很短,表现出钢材的非弹性性质;

σB—屈服上限;σC—屈服下限(屈服点)（3）塑性阶段（BC、CD)

该段σ基本保持不变（水平),ε急剧增大,称为屈服台阶或流幅段,变形模量E=0OBCDAEBD段称为屈服阶段16目前十六页\总数三十七页\编于十五点（4）强化阶段(DE段)E点达到极限抗拉强度fu（5）颈缩（破坏）阶段(EF段)随荷载的增加σ缓慢增大,但ε增加较快OBCDAE17目前十七页\总数三十七页\编于十五点a

——比例极限b

——弹性极限oa

——弹性阶段d

——极限抗拉强度bc

——屈服阶段cd

——强化阶段de

——破坏阶段e

——极限应变18目前十八页\总数三十七页\编于十五点屈服强度fy(yieldstrength)：是钢筋设计强度取值的依

据，一般取屈服下限作为屈服强度。这是因为钢筋屈服后将产生很大的塑性变形，而且屈服上限与加载速度有关，不稳定。两个强度指标19极限强度

fu(ultimatedstrength)：一般用作钢筋的实际破坏强度。目前十九页\总数三十七页\编于十五点2.无物理屈服点的钢筋该种钢材在拉伸过程中没有屈服阶段，塑性变形小，破坏突然。设计时取相当于残余变形为0.2%

时所对应的应力作为屈服点—‘条件屈服点’fy=f0.20.2%fuεp目前二十页\总数三十七页\编于十五点各级钢筋的应力-应变曲线

21目前二十一页\总数三十七页\编于十五点22五、钢筋的本构关系目前二十二页\总数三十七页\编于十五点当时，当时，()①完全弹塑性的双直线模型双直线模型

目前二十三页\总数三十七页\编于十五点当时，当时，当时，()②完全弹塑性加硬化的三折线模型三折线模型

目前二十四页\总数三十七页\编于十五点当时，当时，

（）③弹塑性的双斜线模型双斜线模型

目前二十五页\总数三十七页\编于十五点伸长率(elongationrate)：指钢筋试件上标距为10d、5d（d为钢筋的试件直径）或100mm范围内的极限伸长率，记为伸长率越大，钢筋的塑性和变形能力越好。伸长率要求：d5≥25%(Ⅰ级)

、16%(Ⅱ级)

、14%(Ⅲ级)

、10%(Ⅳ级)

。26衡量钢筋塑性的两个指标：目前二十六页\总数三十七页\编于十五点冷弯：为了使钢筋在加工成型时不发生断裂，加工时不至于脆断，还要求钢筋具有一定的冷弯性能。冷弯性能是指将钢筋围绕某个规定的直径D（D规定为1d、2d、3d等）的辊轴弯曲成一定的角度（90°

或180°），弯曲后的钢筋应无裂纹或断裂现象。弯芯直径越小，弯转度越大，冷弯性能越好，即塑性越好。D27目前二十七页\总数三十七页\编于十五点六、钢筋的松弛和疲劳钢筋受力后，长度保持不变，钢筋应力随时间增长而降低的现象称为松弛。1.钢筋的松弛在预应力混凝土结构中，预应力钢筋张拉后长度基本保持不变，钢筋会出现松弛，故而引起预应力损失。28目前二十八页\总数三十七页\编于十五点2.钢筋的疲劳钢筋的疲劳是指钢筋在承受重复、周期性的动荷载作用下，经过一定次数后，突然脆性断裂的现象。

钢筋的疲劳强度是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。

确定疲劳应力幅度限值时，循环次数为200万次，即对不同的疲劳应力比值满足循环次数为200万次条件下的钢筋最大应力值为钢筋的疲劳强度。29目前二十九页\总数三十七页\编于十五点七、设计对钢筋性能的要求1.《混凝土结构设计规范》对钢筋的强度指标的规定钢筋的强度标准值由于材料性能的离散性，实测钢筋屈服强度的概率分布曲线符合正态分布，材料强度的标准值可取其概率分布的0.05分位值确定，即材料强度标准值应具有不小于95%的保证率。普通钢筋强度标准值（N/mm2）30目前三十页\总数三十七页\编于十五点31目前三十一页\总数三十七页\编于十五点2.钢筋的强度设计值钢筋的抗拉强度设计值是钢筋的强度标准值除以钢筋的材料分项系数得到的。即式中：32目前三十二页\总数三十七页\编于十五点33目前三十三页\总数三十七页\编于十五点八、设计对钢筋性能的选择1.钢筋的规格种类的选择普通纵向受力钢筋宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500钢筋，也可采用HRB335、HRBF335、HPB300和RRB400钢筋；预应力钢筋宜采用预应力钢绞线、钢丝和预应力螺纹钢筋；普通箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HRB500、HRBF500钢筋；也可采用HRB335、HRBF335和HPB300钢筋。34目前三十四页\总数三十七页\编于十五点【说明】根据钢筋产品标准的修改，不再限制钢筋材料的化学成分，而按性能确定钢筋的牌号和强度级别。根据节材、減耗及对性能的要求，本次规范修订淘汰低强钢筋，强调应用高强、高性能钢筋。根据混凝土构件对受力的性能要求，建议了各种牌号钢筋的用途。

(1)根据国家的技术政策，增加500MPa级钢筋；推广400MPa、500MPa级高强钢筋作为受力的主导钢筋；限制并准备淘汰335MPa级钢筋；立即淘汰低强的235MPa级钢筋，代之以300MPa级光圆钢筋。在规范的过渡期及对既有结构设计时，235MPa级钢筋的设计值按02规范取值。35目前三十五页\总数三十七页\编于十五点【说明】(2)采用低合金化而提高强度的HRB

系列热轧带肋钢筋具有较好的延性、可焊性、机械连接性能及施工适应性。

(3)为节约合金资源，降低价格，列入靠控温轧制而具有一定延性的HRBF系列细晶粒热轧带肋钢筋，但宜控制其焊接工艺以避免影响其力学性能。

(4)余热处理钢筋（RRB）由轧制的钢筋经高温淬水，余热处理后提高强度。其可焊性、机械连接性能及施工适应性均稍差，须控制其应用范围。一般可在对延性及加工性能要求不高的构件中使用，如基础、大体积混凝土以及跨度及荷载不大的楼板、墙体中应用。

(5)增加预应力筋的品种：增补高强、大直径的钢铰线；列入大直径预应力螺纹钢筋(精轧