理论教育 建筑施工技术中的钢筋分类和工程特性

建筑施工技术中的钢筋分类和工程特性

时间:2023-08-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:钢筋的拉伸性能、冷弯性能和焊接性能是钢筋重要的工程特性。拉伸性能可反映钢材的强度和塑性。钢筋按其在单向受拉试验所得拉伸曲线的性质不同,可分为有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋。钢筋伸长率愈大,塑性性能愈好。钢筋的可焊性指钢筋是否适应通常的焊接方法与工艺的性能。含碳量高将增加焊接接头的硬脆性,含碳量小于0.25%的碳素钢具有良好的可焊性。建筑工程中使用的Ⅰ~Ⅲ级钢筋的可焊性均较好,Ⅳ级钢筋可焊性差。

建筑施工技术中的钢筋分类和工程特性

混凝土结构用的钢筋和钢丝,主要由碳素结构钢和合金结构钢轧制而成。按生产工艺分为:热轧钢筋、冷轧钢筋、冷拉钢筋、冷拔钢筋、热处理钢筋、碳素钢丝、刻痕钢丝和钢绞线等。

热轧钢筋是最为常用的一种钢筋,按力学性能分为:Ⅰ级钢筋(235/370级,即屈服点为235N/mm2抗拉强度为370N/mm2)、Ⅱ级钢筋(335/510级)、Ⅲ级钢筋(370/570级)和Ⅳ级钢筋(540/835级);按轧制外形分为:光圆钢筋和带肋钢筋(月牙肋、等高肋);按钢筋直径大小分为:钢丝(直径3~5mm)、细钢筋(直径6~10mm)、中粗钢筋(直径12~20mm)和粗钢筋(直径大于20mm)。

钢筋的拉伸性能、冷弯性能和焊接性能是钢筋重要的工程特性。拉伸性能可反映钢材的强度和塑性。钢筋按其在单向受拉试验所得拉伸曲线(应力-应变曲线)的性质不同,可分为有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋。Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ级热轧钢筋均有明显的屈服点,如图5-53所示,屈服点越高,强度也越高。冷轧钢筋、碳素钢丝、刻痕钢丝和热处理钢筋均没有明显的屈服点(图5-54)。通常取相应于残余应变为0.2%的应力作为其假定的屈服强度(或称条件屈服强度),用σ0.2表示。条件屈服强度大致相当于极限抗拉强度的0.86~0.9倍。为了统一起见,《混凝土结构设计规范》规定取条件屈服强度σ0.2为极限抗拉强度σb的0.8倍,即σ0.2=0.8σb

图5-53 有明显屈服点钢筋的应力-应变曲线

图5-54 没有明显屈服点筋钢的应力-应变曲线

当钢筋的应力在比例极限范围以内(即弹性阶段)时,其应力与应变的关系,可用下式表示:

式中 Es——钢材的弹性模量(N/mm2);

σ——钢材的应力(N/mm2);

ε——钢材的应变(%);

钢筋拉伸时的伸长率δ按下式进行计算(图5-55):

(www.daowen.com)

式中 l0——试件拉伸前的标距。目前有两种试验标距可以采用:短试件取l0=5d;长试件 取l0=10d;

d——钢筋直径;

l——试件拉断后,在原标距范围内,由于残余变形的存在,伸长后的标距尺寸。

钢筋伸长率愈大,塑性性能愈好。表5-6分别以δ5和δ10表示短试件和长试件的伸长率。

表5-6 钢筋品种及机械性能

钢筋的冷弯性能通过冷弯试验反映,冷弯试验(图5-56)是在常温下将钢筋绕直径D冷弯α角度而不至于出现裂缝的试验过程,通常以冷弯角度α和弯心直径D与钢筋直径d的比值来表示。当弯心直径D愈小,而冷弯角度α值愈大,则塑性性能愈好。

图5-55 钢筋拉伸时试件的标距

图5-56 钢筋的冷弯

α—冷弯角度;D—弯曲直径

伸长率和冷弯试验对钢筋塑性的标志是一致的。塑性好的钢筋,伸长率大,有明显的拉断预兆;塑性差的钢筋,伸长率小,破坏是突然的,具有脆性的特点,没有明显预兆。为了保证构件破坏前有足够的预兆,因此对钢筋品种的选择需要考虑强度和塑性两方面的要求。

钢筋的焊接性能(可焊性)直接影响钢筋焊接质量。钢筋的可焊性指钢筋是否适应通常的焊接方法与工艺的性能。可焊性好的钢筋易于用一般焊接方法和工艺施焊,焊口处不易形成裂纹、气孔、夹渣等缺陷;焊接后钢筋的力学性能,特别是强度不低于原有钢筋,硬脆倾向小。钢材可焊性能的好坏,主要取决于钢材的化学成分。含碳量高将增加焊接接头的硬脆性,含碳量小于0.25%的碳素钢具有良好的可焊性。加入合金元素(如硅、锰、钒、钛等),也将增大焊接处的硬脆性,降低可焊性,特别是硫能使焊接产生热裂纹及硬性。建筑工程中使用的Ⅰ~Ⅲ级钢筋的可焊性均较好,Ⅳ级钢筋可焊性差。

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