文档介绍：建筑钢材的力学性能及其技术指标
建筑钢材的力学性能及其技术指标
钢筋作为一种建筑材料，广泛用于各种建筑结构、特别是大型、重型、轻型薄壁和高层建筑结构。钢筋是指钢筋混凝土用和预应力钢筋混凝土用钢材。
钢筋的分类
钢筋可按化
钢筋的强度和变形方面的性能主要用钢筋拉伸试验所得的应力-应变曲线来表示。钢筋的种类、级别不同，其应力-应变曲线也不同。热轧和冷拉钢筋的应力-应变曲线具有明显的流幅，该类钢筋又被称为软钢；冷拔、冷轧、热处理钢筋、高强钢丝和钢绞线的应力-应变曲线那么无明显流幅，该类钢筋又被称为硬钢。
软钢典型的拉伸应力-应变曲线如图2-3所示。建筑结构第三版在a点之前，材料处于弹性阶段，应力与应变成正比，其比值即为钢筋的弹性模量11111111。对应于a点的应力称为比例极限。 a点以后，应变增加变快，图形变曲，钢筋开始表现出塑性的性质。当到达b点时，应力不再增加而应变却继续增加，钢筋开始塑性流动，直至c点。这种现象称为钢筋的“屈服〞，对应于b点的应力称为屈服强度，bc水平段称为
流幅或屈服台阶。C点以后，钢筋又局部恢复弹性，应力沿曲线上升至最高点d，对应于d点的应力称为极限强度，cd段称为强化阶段。d点以后，钢筋在薄弱 发生局部颈缩现象，塑性变形迅速增加，而应力却随之下降，到达e点时试件断裂。断裂后的剩余应变称为伸长率，用δ表示。
强度级别不同的软钢，其应力-应变曲线也有所不同。235～500级热轧钢筋的应力-应变曲线如图2-4所示，建筑结构第三版由图可知，随着级别的提高，钢筋的强度增加，但伸长率降低。
硬钢典型的拉伸应力-应变曲线如图2-5所示建筑结构第三版，由图可知，这类钢筋无明显的流幅和屈服强度。与软钢相比，这类钢筋的极限强度较高而伸长率较小。
钢筋的变形性能除伸长率之外，还有冷弯性能。它是指钢筋在常温下承受弯曲的性能，采用冷弯试验测定。冷弯试验的合格标准为：在规定的弯心直径D和冷弯角度α下弯曲后，在弯曲处钢筋无裂纹、鳞落或断裂现象。按钢筋技术标准，不同种类钢筋的D和α的取值不同，例如335级月牙纹钢筋的α=180°，当直径不大于25㎜时，弯心直径D=3d，当直径d大于25
㎜时，弯心直径D=4d。
钢筋在弹性阶段的应力与应变之比称为弹性模量，用11111表示，各种钢筋的11111数值见附表5和附表6建筑结构第三版
钢筋混凝土结构计算时，软钢和硬钢设计强度的取值依据不同。软钢取屈服强度作为设计强度的依据，这是因为这种钢筋屈服后有较大的塑性变形，这时即使荷载根本不增加，构件也会产生很大的裂缝和变形，以致不能使用。硬钢无明显的屈服点，但为防止构件突然破坏并防止构件裂缝和变形太大，设计强度也不能取为抗拉极限强度，%时相应的强度1111111〔称为条件屈服强度〕作为设计强度的依据，如图2-5所示。建筑结构第三版
钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构对钢筋性能的要求
钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构对钢筋性能的要求主要有以下几点：
有较高的强度和适宜的屈强比。这里的强度是指屈服强度或条件屈服强度。屈强比是指屈服强度与极限强度之比，该值可反映结构的可靠程度：屈强比小，结构可靠，但钢材强度的利用率低，不经济；屈强比太大，那么结构不可靠。
有较好的塑性。这里保证构件破坏前有较明显的预兆〔明显的变形和裂缝〕，保证好塑性的措施是钢筋拉伸率不小于规定值，并且冷弯试验合格。
与混凝土之间有良好粘结力。这是钢筋与混凝土共同工作的根底。
具有较好的可焊性。保证焊接后接头的受力性能良好，拉伸破坏不发生在接头处。
此外，在寒冷地区〔例如-20℃以下〕，对钢筋的低温性能也有一定的要求，不宜采用冷加工钢筋，以免发生脆性破坏。
钢筋的选用
钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构的钢筋，应按以下规定选用：
钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构中的非预应力钢筋宜采用牌号为HRB335﹑HRB400的热轧钢筋，也可采用HPB235〔d≤12㎜〕热轧钢筋；
预应力钢筋宜采用钢绞线和消除应力钢丝，也可采用热处理钢筋；对中小型构件中的预应力钢筋，宜采用牌号为CRB650或CRB800的冷轧带肋钢筋。
影响建筑钢材力学性能的因素
影响钢材机械和加工等性能的因素有很多，其中钢材的化学成分及其微观组织结构是最主要的，而冶炼﹑浇铸﹑轧制的过程，剩余应力﹑温度﹑钢材硬化﹑热处理的影响等也是重要的因素，先分述如下。
一、化学成分
钢材是含碳量小于2%的铁碳合金，碳大于2%时那么为铸铁。制造钢结构所用的材料有碳素结构钢中的低碳钢和低合金结构钢。碳素结构钢由纯铁﹑碳及杂质元素组成，其中纯铁约占99%，碳及杂质元素约占1%；低合金结构钢种，除了铁﹑