建筑工程鋼筋力學性能有哪些?
鋼筋的力學性能,可通過鋼筋拉伸過程中的應力-應變圖加以說明。
熱軋鋼筋具有軟鋼性質(zhì),有明顯的屈服點,其應力-應變圖見圖9-5。從圖中可以看出,在應力達到a點之前,應力與應變成正比,呈彈性工作狀態(tài),a點的應力值σp稱為比例極限;在應力超過a點之后,應力與應變不成比例,有塑性變形,當應力達到b點,鋼筋到達了屈服階段,應力值保持在某一數(shù)值附近上、下波動而應變繼續(xù)增加,取該階段最低點c點的應力值稱為屈服點σs;超過屈服階段后,應力與應變又呈上升狀態(tài),直至最高點d,稱為強化階段,d點的應力值稱為抗拉強度(強度極限)σb;從最高點d至斷裂點e'鋼筋產(chǎn)生頸縮現(xiàn)象,荷載下降,伸長增大,很快被拉斷。
冷軋帶肋鋼筋的應力-應變圖(圖9-6),呈硬鋼性質(zhì),無明顯屈服點。一般將對應于塑性應變?yōu)?.2%時的應力定為屈服強度,并以σ0.2表示。
圖9-5 熱軋鋼筋的應力-應變圖
圖9-6 冷軋帶肋鋼筋的應力-應變圖
提高鋼筋強度,可減少用鋼量,降低成本,但并非強度越高越好。高強鋼筋在高應力下往往引起構(gòu)件過大的變形和裂縫。因此,對普通混凝土結(jié)構(gòu),設計強度限值為360mpa。
鋼筋的延性通常用拉伸試驗測得的伸長率表示。影響延性的主要因素是鋼筋材質(zhì)。熱軋低碳鋼筋強度雖低但延性好。隨著加入合金元素和碳當量加大,強度提高但延性減小。對鋼筋進行熱處理和冷加工同樣可提高強度,但延性降低。
混凝土構(gòu)件的延性表現(xiàn)為破壞前有足夠的預兆(明顯的撓度或較大的裂縫)。構(gòu)件的延性與鋼筋的延性有關(guān),但并不等同,它還與配筋率、鋼筋強度、預應力程度、高跨比、裂縫控制性能等有關(guān)。例如,即使延性最好的熱軋鋼筋,當配筋率過小或過大時,構(gòu)伴均可能發(fā)生表現(xiàn)為斷裂或混凝土碎裂的脆性破壞。而由延性并不高的鋼絲、鋼絞線配筋的構(gòu)件,由于鋼筋強度很高,在很大的變形和裂縫下也不致斷裂。