钢筋的弹性模量课件.ppt

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1、任务一 钢筋的基本认识及构造要求钢筋的基本分类1、按钢筋在构件中的作用分类 受力钢筋:又称主筋,其数量是根据构件承受的各种荷载计算得 出,据其抵抗荷载形式不同,又分为受拉钢筋,受压钢筋和弯起钢筋。 受拉钢筋:主要承受拉力。 受压钢筋:配置在构件的受压区域。如:柱子、桩。 弯起钢筋:亦称元宝筋。在梁中为抵抗端部附近由于受弯和受剪而产 生的斜向拉力。 构造钢筋:不通过计算,其规格数量是根据规范确定。 分布钢筋:用于板或者强中,亦称副筋。 箍 筋:主要用于固定受力钢筋在构件中的位置。 架立筋、腰筋:架立筋是使受力钢筋和箍筋保持正确位置。梁高大于700mm。钢筋的基本分类按钢筋的化学成分分类:1、碳素钢钢筋2、普通低合金钢钢筋钢筋的基本知识 钢筋按其强度分类: 钢筋混凝土结构用热轧钢筋,过去大都采用碳钢。随着普通低合金钢的发展,现行热轧钢筋,除了碳钢的3号钢外,全为普通低合金钢。按机械性能把钢筋分。

2、为四级 Ⅰ级钢筋-235/370级 Ⅱ级钢筋-335/510级 Ⅲ级钢筋-370/570 Ⅳ级钢筋-540/835级 分子是屈服强度,分母是抗拉强度,单位是MPa。二、按生产工艺及轧制外形分 钢筋混凝土用钢筋分为热轧带肋钢筋(GB1499-91)、余热处理钢筋(GB13014-91)、热轧光圆钢筋(GB13013-91)和普通低碳钢热轧圆盘条。1、热轧带肋钢筋热轧带肋钢筋是经热轧成型并自然冷却的成品钢筋。它的横截面通常为圆形,且表面带有两条纵肋和沿长度方向均匀分布的横肋,当横肋的纵截面呈月牙形,且与纵肋不相交时,称为月牙形钢筋;当横肋的纵截面高度相等,且与纵肋相交时,称为等高肋钢筋,其形状见图1-1和图1-2,Ⅱ、Ⅲ级带肋钢筋,采用月牙肋表面形状,其尺寸及允许偏差应符合表1-1的规定。2、余热处理钢筋余热处理钢筋是指将钢材热轧成型后立即穿水,进行表面冷却控制,然后利用芯部余热自身完成回火处。

3、理所得的成品钢筋,它也是带肋钢筋,目前仅有月牙钢筋,其钢筋表面及截面形状与热轧带肋钢筋相同,余热处理带肋钢筋的级别为Ⅲ级。一、钢筋的拉伸试验 钢筋主要机械性能的各项指标是通过静力拉伸试验和冷弯试验来获得的。由静力拉伸试验得出的应力一应变曲线,是描述钢筋在单向均匀受拉下工作特性的重要方式,静力拉伸试验是由四个阶段组成的(见图1-3) 从图1-3中可以看出,在OA范围内,拉力增加,变形也增加;卸去拉力,试件能恢复原状。材料在卸去外力后能恢复原状的性质,叫做弹性。因此,这一阶段叫做弹性阶段。弹性阶段的最高点(图中的A点)所对应的应力称为弹性极限,因弹性阶段的应力与应变成正比,所以也称比例极限,用f0表示2、屈服阶段(A-B)当应力超过比例极限后,应力与应变不再成比例增加,开始时图形还接近直线,而后形成接近于水平的锯齿形线,这时,应力在很小的范围内波动,而应变急剧地增长,这种现象好象钢筋对于外力屈。

4、服了一样,所以,这一阶段叫做屈服阶段(A-B)。在屈服阶段,钢筋的性质由弹性转化为塑性,如将外力卸去,试件的变形不能完全恢复。不能恢复的变形称为残余变形或称塑性变形。与锯齿线最高点B上相对应的应力称为屈服上限。对应于最低点B下的应力称为屈服下限。工程上取屈服下限作为计算强度指标,叫屈服强度(或称屈服点、流限),用fy表示。3、强化阶段(B-C)钢筋拉试验过了第二阶段即屈服阶段以后,钢筋内部组织发生了剧烈的变化,重新建立了平衡,钢筋抵抗外力的能力又有了很大的增加。应力与应变的关系表现为上升的曲线,这个阶段称为强化阶段。与强化阶段最高点C相对应的应力就是钢筋的极限强度,称为抗拉强度,用fu表示。4、颈缩阶段(C-D)当应力达到拉伸曲线的最高点C后,试件的薄弱截面开始显著缩小,产生颈缩现象(见图1-4),即进入颈缩阶段。由于试件颈缩处截面急剧缩小,能承受的拉力随着下降,塑性变形迅速增加,最后该处。

5、发生断裂。图1-3是软钢(I-Ⅳ级钢筋属于软钢)的拉伸曲线图。在软钢中,钢筋的屈服阶段较为明显;而硬钢(碳素钢丝、刻痕钢丝、冷拔低碳钢丝属于硬钢)在拉伸试验中屈服则很不明显,也没有明显的屈服点,如图1-5所示。从图1-5中可以看出,a点以前为弹性阶段,a点应力称比例极限(约为极限强度的0.65倍)。a点以后,钢筋表现出一定的塑性,到b点达到极限强度,b点以后会因“颈缩”现象而具有下降阶段bc.两者对比,可以看出,硬钢的特点是抗拉强度高和伸长率小,没有明显的屈服阶段,弹性阶段长而塑性阶段短,试件破坏时没有明显的信号而突然断裂。因此,在构件中采用硬钢配筋时,必须注意这些特点。钢筋的机械性能 钢筋的机械性能通过试验来测定,微量钢筋质量标准的机械性能有屈服点、抗拉强度、伸长率,冷弯性能等指标。1、屈服点(fy)当钢筋的应力超过屈服点以后,拉力不增加而变形却显著增加,将产生较大的残余变形时,以这时的。

6、拉力值除以钢筋的截面积所得到的钢筋单位面积所承担的拉力值,就是屈服点σs°2、抗拉强度(fu)抗拉强度就是以钢筋被拉断前所能承担的最大拉力值除以钢筋截面积所得的拉力值,抗拉强度又称为极限强度。它是应力一应变曲线中最大的应力值,虽然在强度计算中没有直接意义,但却是钢筋机械性能中必不可少的保证项目。因为:(1)抗拉强度是钢筋在承受静力荷载的极限能力,可以表示钢筋在达到屈服点以后还有多少强度储备,是抵抗塑性破坏的重要指标。(2)钢筋有熔炼、轧制过程中的缺陷,以及钢筋的化学成分含量的不稳定,常常反映到抗拉强度上,当含碳量过高,轧制终止时温度过低,抗拉强度就可能很高;当含碳量少,钢中非金属夹杂物过多时,抗拉强度就较低。(3)抗拉强度的高低,对钢筋混凝土结构抵抗反复荷载的能力有直接影响。3、伸长率伸长率是应力一应变曲线中试件被拉断时的最大应变值,又称延伸率,它是衡量钢筋塑性的一个指标,与抗拉强度一样,。

7、也是钢筋机械性能中必不可少的保证项目。 伸长率的计算,是钢筋在拉力作用下断裂时,被拉长的那部分长度占原长的百分比。把试件断裂的两段拼起来,可量得断裂后标距段长L1(见图1-6),减去标距原长L0就是塑性变形值,此值与原长的比率用δ表示。伸长率δ值越大,表明钢材的塑性越好。伸长率与标距有关,对热轧钢筋的标距取试件直径的10倍长度作为测量的标准,其伸长率以δ10表示。对于钢丝取标距长度为100mm作为测最检验的标准,以δ100表示。对于钢绞线则为δ200。4、冷弯性能冷弯性能是指钢筋在经冷加工(即常温下加工)产生塑性变形时,对产生裂缝的抵抗能力。冷弯试验是测定钢筋在常温下承受弯曲变形能力的试验。试验时不应考虑应力的大小,而将直径为d的钢筋试件,绕直径为D的弯心(D规定有1d、3d、4d、5d)弯成180°或90°(见图1-7)。然后检查钢筋试样有无裂缝、鳞落、断裂等现象,以鉴别其质量是否合乎要。

8、求,冷弯试验是一种较严格的检验,能揭示钢筋内部组织不均匀等缺陷。热轧带肋钢筋的技术标准 热轧带肋钢筋是钢筋混凝土结构中最常用的受力主筋,其力学性能、工艺性能应符合表1-2的要求。 第三节 金属材料的硬度和弹性模量 一、硬度金属材料硬度常用的测定方法为布氏法、洛氏法等,故硬度指标有:布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA、HRB、HRC)。1、布氏硬度在直径为D的淬火钢球上,加以荷载为P的压力,使其压入被测金属材料的表面,并保持一定的时间,然后去除载荷,测量金属表面上的凹痕面积,求出单位面积所受的压力,即表面布氏硬度值,用HB表示,式中P-所加载荷(N);D--标准钢球直径(mm);d--压痕直径(mm)。在实际测定中,用放大镜测得压痕直径d后,可以直接查表求得硬度值。由于布氏硬度的压头是淬火钢球,因此它只适用于硬度较低,HB<450的金属材料。当被测材料硬度较高时,钢球本身也会发生变形,。

9、这样便失去了测量的准确性。因此布氏硬度适用于测量退火、正火、调质及灰口铸铁等零件的硬度。2、洛氏硬度洛氏硬度所用的压头顶角为120°的金钢石圆锥体或直径为1.588mm(1/16英寸)的淬火钢球。以一定的载荷使其压入被测金属材料的表面,以测量压痕深度来确定金属材料的硬度。压痕愈深,表示材料愈软;反之,则材料愈硬。金属材料的硬度可以直接在刻度盘上读出。洛氏硬度有三种:分别以HRA、HRB和HRC来表示。它们的应用范围是:HRA用于测量表面硬度极高的合金,如硬质合金等;HRB用于测量表面硬度较小的金属,如退火钢、有色金属等;HRC用于测量表面硬度大的金属,如淬火钢等。在热处理质量检查中以HRC应用最多。HRC与HB有一定的关系,大约为1:10。例如:HRC40相当于HB400左右(但在HB<200的硬度范围时,不能用这种方法来换算)。一般情况下,硬度高时,耐磨性也较好,并且硬度和强度之间有一定的关系。根据硬度可以大致估计材料的抗拉强度。低碳钢:σb=0.036HB高碳钢:σb=0.034HB调质合金钢:σb=0.0325HB二、弹性模量弹性是指金属品格受力后发生畸变。即在和方向,原子间距离增大或缩短(拉伸或压缩),但在作用力去除后能恢复原状的一种性能。弹性的大小用弹性模量表示,弹性模量是物质本身固有的一种量。当材料的单向拉伸应力超过材料的比例极限时,材料的应力与应变成正比,该比例常数E称为弹性模量。表2-1为各种钢筋的弹性模量钢筋的弹性模量(N/mm2) 种     类ES Ⅰ级钢筋、冷接Ⅰ级钢筋 2.1×105 Ⅱ级钢筋、Ⅲ级钢筋、Ⅳ级钢筋、热处理钢筋 2.0×105 冷拉Ⅱ级钢筋、冷拉Ⅲ级钢筋、冷拉Ⅳ级钢筋 1.8×105。

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