建筑结构材料的物理力学性能
RRB
Bar Ribbed Hot-rolled
余热处理
Bar Ribbed Rolled
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冷加工钢筋
是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。近年来,冷加工钢筋的品种很多,应 根据专门规程使用。
热处理钢筋
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(3)钢筋种类:
热轧钢筋
将碳素钢或低合金钢在高温下轧制而成。
电子教案简案, LiuLin, NJTU
1. 热轧钢筋 (Hot Rolled S光teel面Reinforcing Bar) 低碳钢
(1) 等级:
变形 普通低合金钢
HPB235级等(光级面:钢筋H,PIB级2,35) ;HRB335;HRB400;RRB400
3.1 建筑钢材
钢材在建筑工程中与其它结构材料相比所具有的特性: 1.轻质高强 2.韧性好、抗冲击能力强、抗拉强度高 3.可焊接、铆接、易于装配 4.外表轻巧、华美、具有光泽 5.易腐 6.耐火性差
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1、建筑结构常用的钢材类别
(1)结构钢材种类:
碳素钢
按含碳量不同可分为:
低碳钢(含碳量少于0.25%) 中碳钢(含碳量在0.25%~0.6%) 高碳钢(含碳量在0.6%~1.4%)
冲击试验——冲击功Akv 抗脆断、抗动载能力
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(4)可焊性
——钢材经过焊接后保持原有机械性能的能力 要求钢材具有可焊性,即钢材经过焊接后,仍能具有必需的塑
性和韧性(强度一般不会降低)。
可焊性检验方法: (1)抗裂性试验,按一定工艺要求焊接后,立刻将焊接后的钢料 制成研片进行观察,判断裂纹数量和大小是否在规定范围之内 (2)侧重使用性能的可焊性试验,焊接后的构件经过规定数量的 加载,再从指定部位取一定数量的小试件,进行冲击韧性试验, 看钢材是否变脆。
型钢——分热轧型钢和冷弯薄壁型钢
热轧型钢—工字钢,槽钢,角钢, H型钢, T型钢,圆管, 方管,圆钢。
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冷弯薄壁型钢—C型钢,Z型钢,S型钢,压型板 用2-6mm厚薄钢板经冷弯或模压成型。广泛应用于轻型钢结构 中,用作屋檩等小荷载受力杆件。 薄壁型钢的截面和尺寸可按合理方案灵活设计,从而可充分利 用钢材强度,大大减小结构用钢量。以彩色压型钢板为屋面、 薄壁型钢为檩条的轻钢结构近年来在我国发展十分迅猛。
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(2)塑性指标
塑性:荷载作用下钢材的变形能力。
延伸率——标距为10d或5d范围内的极限伸长率,记为δ10或δ5
L1 L0 100%
L0
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冷弯性能——为了使钢筋在加工及使用期间不发生脆断,应具有一 定的冷弯性能,衡量冷弯性能用冷弯角和弯心直径。即将钢筋绕某
个规定直径d(弯心直径)的辊轴弯曲成一定角度a而不发生裂纹,脱
主要成分为铁和碳,此外还有少量磷,硫等有害元素。它们可使 变脆,塑性下降,可焊性降低。(注:含碳量↑强度↑塑性↓)
低合金钢
在碳素钢中加入少量稀有元素(Mn,Si,V,Ti),以改善钢筋的 力学性能。(注:合金量↑强度↑保持塑性)。例:锰系、钛系、硅 钒系等。
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(2)钢结构用钢材规格:
钢板——热轧板,冷轧板; 薄板<6mm,厚板>40mm; 常用热轧板6~25mm, 冷轧板0.6~2mm。
s
µ¯ ÐÔ ±ä ÐÎ ee
e
²Ð Óà ±ä ÐÎ er
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无明显流幅的钢材 fu
s0.2
a
0.2%
a点:比例极限,约为0.65fu a点前:应力-应变关系为线弹性 a点后:应力-应变关系为非线性,有 一定塑性变形,且没有明显的屈服点
强度设计指标——条件屈服强度
残余应变为0.2%所对应的应力
《规范》取s0.2 =0.85 fu
将特定强度热轧钢筋通过加热、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。
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中高强钢丝和钢绞线
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,外接圆直径9.5~15.2 mm。 中高强钢丝和钢绞线均用于预应力混凝土结构。
8Leabharlann 两个强度指标:屈服强度fy :是钢筋强度的设计依据,因为钢筋屈服后将很大的塑
性变形,且在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。
极限抗拉强度fu :实际破坏强度 屈 强 比:反映钢筋的强度储备,fy/fu=0.6~0.7。
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2、建筑结构用钢的物理力学性能
(1)强度指标
有明显流幅的钢材
s
fu
b
fy a
a’
c
d
e f
e
鳞或脆断。显然弯心直径越小,冷弯角越大,冷弯性能越好。
冷弯试验——冷弯角a
冷加工性能 塑性变形能力 材质均匀性
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(3)冲击韧性 ——钢材在破坏过程中消耗机械功的能力
钢材的韧性与塑性有关,但不同于塑性。是强度和塑性的 综合表现。韧性指标由冲击试验获得。
试件
试件
梅氏试件 R=1.0
摆锤
夏比试件 R=0.25
HRB335级 (带肋钢筋,II级, )
R
HRB400级 (带肋钢筋,III级, )
生RR产B4工00级艺((余r热ol处le理d钢滚筋轧,余的热)处,理表III级面,形R 状) (plain 光面的,ribbed 有肋纹 的) 屈服屈强服强度度标标准准值值(235…)
HPB
HRB
Bar Plain Hot-rolled
单向拉伸试验应力—应变曲线
a’为比例极限proportional limit
s =Ese
a为弹性极限elastic limit b为屈服上限upper yield strength c为屈服下限,即屈服强度 fy lower yield strength
cd为屈服台阶yield plateau de为强化段strain hardening stage e为极限抗拉强度 fu ultimate tensile strength