2.1.2 钢筋的力学性能与设计参数在线视频

同学们大家好

今天我们学习

钢筋的力学性能与设计参数

钢筋的力学性能

是衡量钢筋质量的重要指标

它包括强度

冲击韧性和疲劳强度

设计参数除了包括

钢材的力学指标外

还包含伸长率

材料强度设计值和弹性模量

很明明显

钢筋的力学性能

与设计参数是本节课的重点

强度

建筑结构中所用的钢筋

按应力--应变曲线可分为两类

一类是有明显屈服点的钢筋

另一类是没有明显屈服点的钢筋

有明显屈服点的钢筋称为软钢

其塑性好

强度高

破坏前有明显塑性变形

比如

热轧钢筋

没有明显屈服点的钢筋称为硬钢

其强度高

塑性差

破坏前没有明显变形

比如高强钢丝

热处理钢筋

软钢从加载到拉断有4个阶段

通过绘制钢筋加载后的应力

应变曲线可以得到

自开始加载应力

达到A点之前的OA段

应力应变为一条通过原点的直线

该段属于线弹性工作阶段

应力A点即为比例极限

反映了钢材抵抗弹性变形的能力

多用于求取钢材的弹性模量

应力达到B点以后的BC段

钢筋进入屈服阶段

钢筋产生较大的塑性变形

而应力基本不变

应力—应变关系为波动的曲线

BC段称为屈服阶段

应力B点的强度称为屈服强度

是钢筋混凝土结构设计中

钢筋强度取值的依据

因为钢筋屈服后产生较大塑性变形

使构件变形和裂缝宽度大大增加

以致无法使用

超过C点后的CD段

应力应变关系重新表现为上升的曲线

称为强化阶段

D为曲线最高点

应力D点为钢筋的极限强度

此时钢筋抵抗塑性变形

承担荷载的能力又重新提高

但是属于非线性变化

应力达到D点以后的DE段

在外力作用下钢筋产生颈缩

变形迅速发展

在有杂质或缺陷处

截面急剧缩小

直到断裂

DE段称为颈缩阶段

应力E点处横坐标称为伸长率

表示钢筋的塑性

该点横坐标值越大表示钢筋伸长率越大

塑性越好

对于没有明显屈服点的硬钢

他的应力—应变曲线

从加载到拉断

不像软钢那样有明显的四阶段

更不会有屈服台阶

这类钢筋强度高

塑性差

无法直接测定屈服强度

故用条件屈服强度来代替屈服强度

在设计中

极限抗拉强度不能作为钢筋强度取值的依据

因此工程上一般

取应变为0.2%所对应的应力

作为无明显屈服点钢筋的强度取值

通常称为条件屈服强度

对于高强钢丝

条件屈服强度相当于

极限抗拉强度的0.86倍

对热处理钢筋则为0.9倍

为简化计算《规范》规定

统一取0.85倍的极限抗拉强度

为设计屈服强度

冲击韧性

钢材的冲击韧性是指

钢材抵抗冲击荷载而不破坏的能力

采用冲击韧性实验测定

利用重摆从一定高度自由落下时

试样V型缺口吸收的能量表示

即重摆所作的功等于

缺口处单位面积上所消耗的功

试件吸收的功越多表示冲击韧性越好　

试验温度是影响冲击韧性的重要因素

有些材料在常温时冲击韧性较好

但温度低于一定值时

冲击韧性大幅度下降

导致材料没有明显塑性变形

就发生脆性断裂

这种现象称为钢材的冷脆性

通过大量试验数据表明

温度越低钢材的冲击韧性越差

且存在一个脆性转变温度临界值

钢材加工过程中的内部硫

磷含量

非金属夹杂物

内部缺陷

冶金和焊接形成的

裂纹

气泡等质量问题均会降低钢材的冲击韧性

疲劳强度

钢材受交变荷载反复作用

在应力低于屈服强度的情况下

突然发生脆性破坏时对应的强度为疲劳强度

钢材疲劳破坏是长期交变荷载作用的结果

低应力状态下先在局部形成细小裂纹

随后裂纹尖端的应力集中使其逐渐扩大

直至发生疲劳破坏

疲劳强度用疲劳极限表示

定义为交变荷载下

规定周期内不发生破坏所能承受的最大应力值

影响疲劳强度因素主要有钢材内部组织

成分偏析和质量缺陷等几个方面

通过大量试验数据发现

钢材的抗拉强度

随着交变荷载作用次数的增多而逐渐降低

伸长率

伸长率是钢筋拉断后的伸长增量与原长的比值

伸长率越大的钢筋塑性越好

即拉断前有足够的伸长

使构件的破坏有预兆

反之构件的破坏具有突发性而呈现脆性

强度设计值

钢材强度设计值

即强度标准值除以材料分项系数

在进行承载能力极限状态设计时使用

弹性模量

在钢筋应力应变曲线中

弹性阶段中应力与应变的比值

反映了钢材抵抗弹性变形的能力

下表给出了不同钢筋种类

牌号下的弹性模量

同学们注意对比记忆

同学们

本节课我们学习了钢材的强度

冲击韧性

疲劳强度与伸长率

材料强度设计值和弹性模量

这些是后续学习的基础

希望同学们课后做好复习

并及时完成课后作业

今天的内容就到这里

下节课再见