第一章 材料的力学性能

※学习要点：
●掌握钢筋的成分、种类和级别、钢筋的应力－应变曲线及塑性性能；
●掌握混凝土三种强度及影响因素；重点掌握混凝土一次短期加载时的应力－应变性能及混凝土的横向变形系数、变形模量等概念，了解混凝土在重复荷载下的变形性能，掌握混凝土的徐变和收缩的机理；
●掌握钢筋与混凝土之间的粘结性能。

第1节 钢筋

1.1.1 钢筋的种类
1．按化学成分：
碳素钢（Fe、C、Si、Mn、S、P）：低碳钢（<0.25%）、中碳钢（0.25%~0.6%）、高碳钢（0.6%~1.4%）
普通低合金钢（除碳素钢所含元素，Si、Mn、Ti、V、Gr等）
2. 按加工方法：
热轧钢筋、中高强钢丝和钢绞线、热处理钢筋和冷加工钢筋。
*热轧钢筋：HPB235级 HRB335级 HRB400级 RRB400级
HPB235级：f_yk = 235 N/mm²； HRB335级： f_yk = 335 N/mm²
HRB400级、RRB400级： f_yk = 400 N/mm²
屈服强度 f_yk（标准值=钢材废品限值，保证率97.73%）

HPB235级(Ⅰ级)钢筋：
多为光面钢筋，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，外形制作成月牙肋或等高肋的变形钢筋。
RRB400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。
*钢丝：中强钢丝的强度为800~1200MPa，高强钢丝、钢绞线的为 1470 ~1860MPa；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。中高强钢丝和钢绞线均用于预应力混凝土结构。
RRB400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。
*钢丝：中强钢丝的强度为800~1200MPa，高强钢丝、钢绞线的为 1470 ~1860MPa；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。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：
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。
*热处理钢筋：
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。
3.按钢筋刚性（形式）
*柔性钢筋：光圆钢筋、带肋钢筋
*劲性钢筋：型钢、钢轨、型钢与钢筋焊成的骨架

1.1.2 钢筋的应力—应变曲线及塑性性能
1．钢筋的应力-应变关系

(1)有明显屈服点的钢筋

屈服强度：是钢筋强度的设计依据

(2)无明显屈服点的钢筋

2. 几个指标
屈服强度：是钢筋强度的设计依据，因为钢筋屈服后将产生很大的塑性变形，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。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：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。

3．钢筋的强度标准值
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，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。

4. 有明显屈服点钢筋应力-应变关系的简化模型
一般可采用双线性的理想弹塑性关系

1.1.3 钢筋的冷加工

1．冷拉 （1）冷拉曲线 （2）冷拉强化 （3）时效硬化 2. 冷拔 3. 冷轧 （1）冷轧带肋钢筋 （2）冷轧扭钢筋

1.1.4 钢筋在重复荷载下的力学性能
1. 概念：“疲劳破坏” 、“疲劳强度”
2. 疲劳验算（应力幅验算）

1.1.5 钢筋砼结构对钢筋性能的要求
强度高， 塑性及焊接性能好，和砼有良好的粘结性能。