建筑工程鋼筋力學(xué)性能有哪些？

  鋼筋的力學(xué)性能，可通過鋼筋拉伸過程中的應(yīng)力-應(yīng)變圖加以說明。

    熱軋鋼筋具有軟鋼性質(zhì)，有明顯的屈服點(diǎn)，其應(yīng)力-應(yīng)變圖見圖9-5。從圖中可以看出，在應(yīng)力達(dá)到a點(diǎn)之前，應(yīng)力與應(yīng)變成正比，呈彈性工作狀態(tài)，a點(diǎn)的應(yīng)力值σ_p稱為比例極限；在應(yīng)力超過a點(diǎn)之后，應(yīng)力與應(yīng)變不成比例，有塑性變形，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到b點(diǎn)，鋼筋到達(dá)了屈服階段，應(yīng)力值保持在某一數(shù)值附近上、下波動(dòng)而應(yīng)變繼續(xù)增加，取該階段最低點(diǎn)c點(diǎn)的應(yīng)力值稱為屈服點(diǎn)σ_s；超過屈服階段后，應(yīng)力與應(yīng)變又呈上升狀態(tài)，直至最高點(diǎn)d，稱為強(qiáng)化階段，d點(diǎn)的應(yīng)力值稱為抗拉強(qiáng)度（強(qiáng)度極限）σ_b；從最高點(diǎn)d至斷裂點(diǎn)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(yīng)力-應(yīng)變圖（圖9-6），呈硬鋼性質(zhì)，無明顯屈服點(diǎn)。一般將對應(yīng)于塑性應(yīng)變?yōu)?.2％時(shí)的應(yīng)力定為屈服強(qiáng)度，并以σ_0.2表示。

圖9-5 熱軋鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變圖


圖9-6 冷軋帶肋鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變圖
 

    提高鋼筋強(qiáng)度，可減少用鋼量，降低成本，但并非強(qiáng)度越高越好。高強(qiáng)鋼筋在高應(yīng)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(shè)計(jì)強(qiáng)度限值為360MPa。

    鋼筋的延性通常用拉伸試驗(yàn)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(qiáng)度雖低但延性好。隨著加入合金元素和碳當(dāng)量加大，強(qiáng)度提高但延性減小。對鋼筋進(jìn)行熱處理和冷加工同樣可提高強(qiáng)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(yù)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(qiáng)度、預(yù)應(yīng)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(dāng)配筋率過小或過大時(shí)，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(qiáng)度很高，在很大的變形和裂縫下也不致斷裂。