钢筋混凝土结构的基本知识-钢筋基础知识

结构设计原理钢筋的种类和公称直径一、钢材的种类碳素钢普通低合金钢低碳钢（软钢）含碳量低于0.25%，强度低，塑性好。中碳钢含碳量为0.25%~0.6%；强度和塑性介于高、低碳钢之间；高碳钢（硬钢）含碳量为0.6%~1.4%，强度高，塑性差。在碳素钢基础上加入少量合金元素如硅、锰、钛、钒、铬等，以改变钢材的性质（提高强度，增加塑性），如锰系（20锰硅、25锰硅），硅钒系等等。细晶粒钢不添加或少量添加合金元素，通过控制轧钢的温度形成细晶粒的金相组织，达到与添加合金元素相同的效果。二、热轧钢筋的种类热轧钢筋是由低碳钢、普通低合金钢在高温状态下轧制而成。热轧钢筋按外形分为光圆钢筋和带肋钢筋。带肋钢筋又分为：螺纹钢筋、人字形钢筋和月牙肋钢筋。光圆钢筋螺纹钢筋月牙肋钢筋三、公称直径由于热轧带肋钢筋截面包括纵肋和横肋，外周不是一个光滑连续的圆周，因此热轧带肋钢筋的直径采用公称直径。公称直径是与钢筋的公称横截面面积相等的圆的直径，即以公称直径所得的圆面积就是钢筋的截面面积。面积相等结构设计原理钢筋的强度与变形一、钢筋按照力学性能分类由力学性能不同分成：软钢：有明显屈服台阶的钢筋(热轧钢筋、冷拉钢筋)硬钢：无明显屈服台阶的钢筋(钢丝、热处理钢筋)热轧钢筋高强钢丝εoabcdeb’σ通过钢筋的拉伸试验可得到σ—ε曲线，其应力应变状态可分为四个阶段：二、软钢的应力—应变关系εoabcdeb’σ几个特征点：a—比例极限；b—屈服强度（屈服下限）；b’—屈服上限；d—极限强度；e—破坏点（断裂）。①oa段为弹性阶段②bc段为屈服阶段③cd段为强化阶段④de段为颈缩阶段软钢的特点：①有明显屈服点，有流幅过程；②有颈缩现象；③塑性好；④屈服强度较低。εoabcdeb’σ注意：软钢的屈服强度是按屈服下限确定的，也是设计计算时钢筋强度取值的依据。因为钢筋屈服后将发生很大的塑性变形，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。而屈服上限与加载速度有关，不太稳定，故一般取屈服下限作为屈服强度。屈强比：屈服强度与极限强度的比值，反映钢筋的强度储备，一般屈强比为fy/fu=0.6~0.7。0.2%σεoσ0.2σbabc硬钢的σ—ε曲线有以下特点：①无明显的屈服点和流幅；②强度高；③塑性变形小。σ0.2为条件屈服强度（即假定的屈服点）：即残余应变为0.2%时的应力。《规范》规定取：σ0.2=0.85σb

，此处σb为硬钢的极限强度。三、硬钢的应力—应变关系结构设计原理钢筋的塑性性能一、伸长率通过对钢筋的拉伸试验，可以计算出钢筋的伸长率。老规范以δ来衡量，按下式进行计算：其中：l0为测量标距，一般为10d或5d（d为钢筋直径）；l为标距范围钢筋拉断后的总长度，（l-l0）即为钢筋的塑性伸长量；新规范中采用了目前国际上的通行做法，即采用“最大力下的总伸长率δgt”来表示钢筋的变形能力。式中：L0为原始标距；L为试验后量测标记之间的距离；σb为钢筋的最大拉应力（即极限抗拉强度）；Es为钢筋的弹性模量。二、冷弯性能冷弯性能：是指将钢筋围绕某一规定直径的辊轴进行弯曲，在达到规定的冷弯角度时要求钢筋不发生裂纹、起层或断裂。如：对于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级钢筋D和α分别为：D=1d、3d、3d时，α=180°、180°、90°。（其它具体要求可参考有关的国家标准）αDd

三、混凝土结构对钢筋性能的要求1、钢筋的强度要高在钢筋混凝土结构中使用的普通钢筋（热轧钢筋）应优先采用强度等级高的钢筋，如400MPa和500MPa级的钢筋。2、钢筋的塑性（延性）要好可保证结构具有足够的延性（对伸长率和冷弯性能有明确要求）。3、可焊性和机械连接性能要好高温焊接后对钢筋性能影响小。热轧钢筋可焊，高强预应力钢筋一般不可焊。在机械连接时可以方便的制作出螺纹。4、良好的耐火性热轧钢筋耐火性最好，冷拉钢筋次之，预应力钢筋最差。5、与混凝土有良好的粘结带肋钢筋与混凝土的粘结力强。结构设计原理热轧钢筋的牌号和强度指标一、热轧钢筋的牌号牌号（种类）符号公称直径d（mm）屈服强度标准值fyk（N/mm2）极限强度标准值fstk（N/mm2）HPB235(R235)HPB3006～22235300370420HRB335HRBF3356～50335455HRB400HRBF400RRB4006～50400540HRB500HRBF5006～50500630F

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几点说明：1.HPB是HotRolledPlainSteelBars的缩写，表示热轧光圆钢筋。2.HRB是HotRolledRibbedSteelBars的缩写，表示热轧带肋钢筋。3.HRBF是细晶粒热轧带肋钢筋的英文缩写。4.RRB是热处理带肋钢筋的英文缩写。5.牌号后面的数字表示该种钢筋的屈服强度标准值（MPa）。6.新修订的《混凝土结构设计规范》GB50010-2010（2011.7.1实施）列入了500MPa级钢筋（HRB500、HRBF500）；删除了2002规范中的HPB235钢筋，改为HPB300钢筋。二、钢筋的强度指标牌号（种类）抗拉强度设计值fy（N/mm2）