当前课程知识点:建筑结构1(混凝土结构) > 第二章 混凝土结构材料力学性能 > 2.1 混凝土结构材料 > 2.1.2 钢筋的力学性能与设计参数
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
-0.1.1 建筑结构概述
--建筑结构概述作业
-1.1 作用与作用效应
--作用与作用效应作业
-1.2 建筑结构概率极限状态设计法
--极限状态设计法作业
-2.1 混凝土结构材料
--混凝土结构材料作业
-2.2 钢筋与混凝土共同工作
--钢筋与混凝土共同工作作业
-3.1 受弯构件的构造要求
-3.2 受弯构件正截面承载力计算
--3.2.3 单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算——基本公式与适用条件
--3.2.4 单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算——截面设计
--3.2.5 单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算 ——承载力复核
--3.2.6 T型截面受弯构件正截面承载力计算 ——基本公式及适用条件
-3.3 受弯构件斜截面承载力计算
-3.4 受弯构件挠度及裂缝宽度验算
-4.1 受压构件构造要求
-4.2 轴心受压构件承载力计算
-4.3 偏心受压构件承载力计算
-钢筋混凝土受拉构件受力特点与构造要求
-钢筋混凝土受扭构件受力特点与构造要求
-预应力混凝土的基本概念
--施加预应力的方法
-预应力损失
-预应力混凝土构件的构造要求
-楼盖类型
--楼盖类型
-单向板肋形楼盖
--单向板肋形楼盖
-双向板肋形楼盖
--双向板肋形楼盖
-无梁楼盖
--无梁楼盖
-装配式混凝土楼盖
--装配式混凝土楼盖
-框架结构形式、结构布置
-框架结构受力特点、构造
-剪力墙结构受力特点、构造
-框架-剪力墙结构受力特点、构造
-筒体结构体系
--筒体结构体系
-单层厂房结构类型与组成
-单层厂房结构的主要承重构件