钢筋的主要力学性能
钢筋工考试题库及答案
钢筋工考试题库及答案一、选择题1. 以下哪个选项不属于钢筋的主要力学性能？A. 抗拉强度B. 延伸率C. 硬度D. 耐磨性答案：D2. 在钢筋工程中，下列哪种钢筋主要用于受拉构件？A. 热轧钢筋B. 预应力混凝土钢筋C. 冷轧钢筋D. 碳素钢丝答案：A3. 钢筋焊接接头应满足以下哪个要求？A. 焊接质量符合国家标准B. 焊接接头强度不低于钢筋母材强度C. 焊接接头抗拉强度不低于钢筋母材强度D. 焊接接头延伸率不低于钢筋母材延伸率答案：C4. 以下哪个选项是钢筋绑扎的基本要求？A. 钢筋间距均匀B. 钢筋位置准确C. 钢筋接头牢固D. 所有选项都是答案：D5. 在混凝土结构中，下列哪个因素对钢筋的锚固长度有影响？A. 混凝土强度B. 钢筋直径C. 钢筋种类D. 所有选项都有答案：D二、判断题1. 钢筋工程中，同一构件内的钢筋直径应尽量一致。
（）答案：正确2. 钢筋焊接时，焊接电流过大或过小都会影响焊接质量。
（）答案：正确3. 钢筋绑扎时，箍筋间距应满足设计要求，但可以适当调整。
（）答案：错误4. 钢筋锚固长度越长，钢筋的锚固效果越好。
（）答案：错误5. 钢筋混凝土结构中，钢筋主要承受拉力，混凝土主要承受压力。
（）答案：正确三、填空题1. 钢筋工程中，钢筋的锚固长度应满足______的要求。
答案：国家标准2. 钢筋焊接接头应满足______的要求。
答案：焊接接头强度不低于钢筋母材强度3. 在混凝土结构中，钢筋的直径、间距、锚固长度等参数应满足______的要求。
答案：设计规范4. 钢筋绑扎时，箍筋间距应______设计要求。
答案：符合5. 钢筋焊接时，焊接电流的选择应根据______、______和______等因素确定。
答案：钢筋直径、焊接方法、焊接速度四、简答题1. 简述钢筋焊接的基本要求。
答案：钢筋焊接的基本要求包括：焊接质量符合国家标准，焊接接头强度不低于钢筋母材强度，焊接接头延伸率不低于钢筋母材延伸率。
钢筋与混凝土的力学性能
图3.12 钢筋拔出试验中粘结应力分布图
3.3.3 保证钢筋和混凝土之间粘结力的措施
3.3.3.1 纵向受拉钢筋的基本锚固长度
规范根据拔出试验给出受拉钢筋的基本锚固长度
为
la
fy d ft
其中，锚固钢筋的外形系数按表3.1取值。
普通钢筋、预应力钢筋的强度标准值见附表2、 附表3。
2. 在进行钢筋混凝土结构构件承载力设计计算时，
钢筋强度设计值等于钢筋强度标准值除以钢筋 材料分项系数γs，按不同钢筋种类，分别取 γs=1.10~1.20
钢筋的强度设计值见附表4、附表5。
3.1.2 钢筋的种类
我国《混凝土结构设计规范》中推荐的钢筋由 碳素结构钢和普通低合金钢制成。我国常用的钢筋 品种有以下几类（见图3.6）：
3.2.2 混凝土的变形
混凝土变形有两类：一类是荷载作用下的受力 变形，包括一次短期加荷时的变形、多次重复加荷 时的变形和长期荷载作用下的变形；另一类是体积 变形，包括收缩、膨胀和温度变形。
3.2.2.1 混凝土的弹性模量
1. 混凝土在一次短期加荷时的应力－应变关系可
通过对混凝土棱柱体的受压或受拉试验测定。 混凝土受压时典型的应力－应变曲线如图3.7所
3 钢筋与混凝土的力学性能
本章提要
本章主要论述了混凝土的力学性能（混凝土的 立方体抗压强度、轴心抗压强度、轴心抗拉强度； 混凝土的变形和混凝土的选用）和钢筋的力学性能。 重点讨论了钢筋与混凝土之间的相互作用——粘结 力。它们是学习混凝土结构设计原理和构造要求的 基础。
本章内容
3.1 钢筋 3.2 混凝土 3.3 钢筋与混凝土的相互作用
钢筋和混凝土的力学性能
规范规定轴心抗拉强度标准值ftk与立方体抗压强度标准值fcu,k 的关系为：
ftk 0.880.395 fcu,k0.55(11.645 )0.45 c2
c2
高强混凝土的脆性折减系数，C40以下取1.00，C80取0.87，中
间线性插值。
0.88 考虑实际构件与试件混凝土之间的差异等，引入的修正系数。
中高强钢丝和钢绞线强度较高，均无明显的屈服点和屈服台阶，主要用于预应 力混凝土结构。
热处理钢筋，将强度大致相当于Ⅳ级热轧钢筋的某些特定品种热轧钢筋通过加热 、淬火和回火等调质工艺处理，使强度得到较大幅度的提高，但无明显的屈服点和 屈服台阶。主要用于预应力混凝土结构。
硬钢的应力应变曲线
N/mm2
1600σ σ0.2
150×150×150
C
200×200×200
A、B、C三个试块，材料、养护条件等均相同，三者强度的大小关系？
A>B> C，为什么？
试验方法方面 试件形状、尺寸、加载速度等 （3）润滑剂
涂润滑剂
涂润滑剂
A
B
150×150×150
150×150×150
A、B两个试块，材料、养护条件等均相同，二者强度的大小关系？（A>B）
储备，fy/σb=0.6~0.7。
不同级别热轧钢 筋的应力应变曲线
热轧钢筋级别越高，强度越 高，屈服平台越 ，塑短性越 。差
塑性性能
伸长率
l
l’
l'l 100%
l
伸长率越高，塑性性能越好。
冷弯性能
把钢筋在常温下围绕直径为D的辊轴弯转α角而要求不发生裂纹。
冷弯直径越小，角度 越大，塑性越好。
（3）钢筋的冷拉和冷拔
钢筋和混凝土的力学性能
Remained heat
treatment
屈服强度 fyk（标准值=钢材废品限值，保证率95%）
HPB235级： fyk = 235 N/mm2
HRB335级： fyk = 335 N/mm2
HRB400级、RRB400级： .fyk = 400 N/mm2
2.1 钢 筋
第二章 钢筋和混凝土的力学性能
HPB235级(Ⅰ级) 为热轧光面钢筋（Plain Bar），符号 ，多 作为现浇楼板的受力钢筋和箍筋。
HRB335级(Ⅱ级)和 HRB400级(Ⅲ级)为热轧带肋钢筋 (Ribbed Bar)，符号 。钢筋强度较高，多作为钢筋混凝土构 件的受力钢筋，尺寸较大的构件，也有用Ⅱ级钢筋作箍筋的。 为增强与混凝土的粘结（Bond），外形制作成月牙肋或等高肋 的变形钢筋（Deformed Bar）。
消除应力钢丝、螺旋肋钢丝、刻痕钢丝
钢绞线
.
Es 2.1×105
2.0×105
2.05×105 1.95×105
2.1 钢筋
第二章 钢筋和混凝土的力学性能
◆无明显屈服点的钢筋（Steel bar without yield point）
fu
s0.2
a
0.2%
a点：比例极限，约为0.65fu a点前：应力-应变关系为线弹性 a点后：应力-应变关系为非线性， 有一定塑性变形，且没有明显的屈 服点 强度设计指标——条件屈服点 残余应变为0.2%所对应的应力
有物理屈服点的钢筋，如热轧钢筋、冷拉钢筋；
无物理屈服点的钢筋，如钢丝、钢绞线及热处理钢筋。
. 2.1 钢筋
第二章 钢筋和混凝土的力学性能
二、钢筋的形式
▪ 普通钢筋（柔性钢筋）
钢筋混凝土材料力学性能
砼结构对钢筋质量要求 适当强度：屈服和极限强度，屈服强度是计算主要依据； 可焊性好：要求钢筋焊接后不产生裂纹及过大变形；
足够塑性：以伸长率和冷弯性能为主要指标，即要求钢筋断裂前有足够变形，在钢筋混凝土结构 中，能给出构件将要破坏的预告信号，同时保证钢筋冷弯要求。一般而言强度高的钢筋塑性和可 焊性就差些；
1 混凝土立方体抗压强度的定义和强度等级 砼立方体强度的定义：立方体试件的强度比较稳定，我国把立方体强度值作为混 凝土强度的基本指标，并把立方体抗压强度作为评定混凝土强度等级的标准。我国《规 范》规定：，用ƒ表示，单位2。
换句话：混凝土强度等级应按立方体强度标准值确定。
立方体抗压强度标准值（ƒ） 两重含义： 1、采用边长为150㎜的立方体试块，在标准条件（温度为17～23℃，湿度在90％以上） 下养护28d，按照标准的试验方法加压到破坏测得的立方体抗压强度。
1 钢筋强度指标 （1）软钢：屈服强度、极限强度
当某截面钢筋应力达到屈服强度后，试件将在荷载基本不增加情况下产生持续塑性变形，构件 可能在钢筋尚未进入强化阶段之前就已破坏或产生过大的变形与裂缝。因此，钢筋的屈服强度是钢 筋关键性强度指标；此外，钢筋的屈强比（屈服强度与极限强度之比）表示结构可靠性潜力。在抗 震结构中，考虑受拉钢筋可能进入强化阶段，要求其屈强比≤0.8，因而钢筋极限强度是检验钢筋质 量的另一强度指标。
近年来，我国强度高，性能好的预应力钢筋已可充分供应，冷加工钢筋不再列入规范。
1.1.2 钢筋品种、级别和分类
推广具有较好延性、可焊性、机械连接性能及施工适应性的系列普通热轧带肋钢筋。列入采 用控温轧制工艺生产的系列细晶粒带肋钢筋。
系列余热处理钢筋由轧制钢筋经高温淬水，余热处理后提高强度。而其它性能则相应降低， 一般可用于对变形性能及加工性能要求不高的构件中，如基础、大体积混凝土、楼板、墙体及 次要的中小结构构件中。
第二章钢筋和混凝土的力学性能
第二章钢筋和混凝土的力学性能主要内容：2.1 钢筋的力学性能2.2 混凝土的力学性能2.3 钢筋与混凝土之间的粘结作用重难点：钢筋的种类及力学指标；混凝土的力学指标及力学性能；钢筋与混凝土共同工作的原理2.1 钢筋的力学性能一、钢筋的品种 (Reinforcement types)表面形状：光圆钢筋、带肋钢筋化学成份：碳素钢（低碳钢）普通低合金钢供货方式：直条式（d≥10mm）——6、9、12m盘圆式生产工艺和强度：热轧钢筋、中高强钢丝、钢绞线、冷加工钢筋。
普通混凝土结构中采用较多的是热轧钢筋。
力学性能不同：软钢——有明显屈服台阶的钢筋(热轧钢筋、冷拉钢筋)硬钢——无明显屈服台阶的钢筋(钢丝、热处理钢筋）1、热轧钢筋（Hot Rolled Steel Reinforcing Bar）HPB300级、HRB335级、HRB400级、HRB500级屈服强度 fyk（标准值）HPB300： fyk = 300 N/mm2HRB400： fyk = 400 N/mm2HPB300钢筋(Ⅰ级)多为光面钢筋，多作为现浇楼板的受力钢筋和各种构件中的箍筋。
HRB335 (Ⅱ级) 、HRB400(RRB400)(Ⅲ级) 强度较高，为表面带肋的钢筋，多作为钢筋混凝土构件的受力钢筋。
2、钢丝 (Wire)：中强钢丝的强度为800~1200MPa，高强钢丝、钢绞线的强度为 1470 ~1860MPa；钢丝的直径3~9mm；外形有光面、刻痕和螺旋肋三种，另有二股、三股和七股钢绞线，外接圆直径9.5~15.2 mm。
中高强钢丝和钢绞线均用于预应力混凝土结构。
3、冷加工钢筋 Cold working rebar：是由热轧钢筋和盘条经冷拉、冷拔、冷轧、冷扭加工后而成。
冷加工的目的是为了提高钢筋的强度，节约钢材。
但经冷加工后，钢筋的延伸率降低。
近年来，冷加工钢筋的品种很多，应根据专门规程使用。
4、热处理钢筋 Heat treatment ：是将Ⅳ级钢筋通过加热、淬火和回火等调质工艺处理，使强度得到较大幅度的提高，而延伸率降低不多。
钢材的力学性能特点
钢材的力学性能特点
钢材是一种重要的建筑材料，具有优异的力学性能，被广泛用于建筑、桥梁、船舶和机械制造等领域。
钢材的力学性能特点主要体现在以下几个方面。
强度高
钢材具有很高的抗拉强度和屈服强度，可以承受较大的拉伸力而不易断裂。
这使得钢材成为制造各种强度要求高的结构和零部件的理想材料。
韧性好
钢材不仅具有高强度，还具有良好的韧性，能够在受到外部冲击或压力时产生一定程度的塑性变形而不破裂。
这种性能使得钢材在受到动态荷载时表现出较好的抗震、抗冲击性能，可以有效保护建筑结构和设备。
可塑性强
钢材的塑性变形能力较强，易于加工成各种形状和尺寸的零部件，因而广泛应用于各种机械制造领域。
此外，钢材还可以通过冷加工或热加工等工艺加工成各种复杂的构件，满足不同工程项目的需求。
焊接性好
钢材具有良好的焊接性能，可以通过各种焊接方法连接成各种复杂的结构和部件，提高了施工的效率和工程质量。
耐腐蚀性能优异
一些合金钢、不锈钢等钢材具有较好的耐腐蚀性能，能够在潮湿、腐蚀性环境中长期工作而不受影响，因而可以用于制造船舶、化工设备、海洋平台等耐腐蚀性能要求高的产品。
总的来说，钢材具有高强度、良好的韧性、较强的塑性变形能力、良好的焊接性能和优异的耐腐蚀性能等特点，使其成为工程结构和机械制造中不可或缺的重要材料。
随着技术的发展，钢材的性能不断得到提升和优化，将在更多领域得到应用。
钢筋和混凝土的材料力学性能
影响混凝土收缩的因素：
(1) 水泥强度等级：强度等级越高，混凝土收缩越大；
(2) 水泥的用量：水泥越多，收缩越大； (3) 水灰比：水灰比越大，收缩也越大； (3) 骨料：级配越好、弹性模量越大，收缩越小； (4) 养护条件：养护温度、湿度越高，收缩越小；
罕遇地震下“裂而不倒”, 钢筋应力可考虑进入强化段, 要
求极限抗拉强度 fu ≥1.25 fy 。
（3）塑性指标
1）伸长率：钢筋拉断后的伸长值与原长的比率。伸长 率越大，塑性越好。伸长率最小值可参照国家标准。 2) 冷弯性能: 将直径为d 的钢筋绕直径为D的弯芯，弯 曲到规定的角度后无裂纹、断裂及起层现象，则表示合格。 弯芯直径D越小，弯转角越大，说明钢筋的塑性越好。 相应的弯芯直径及弯转角可参照相应的国家标准。
的依据；
BC段 (σ＝0.8fc～fc )：裂缝快速发展的不稳定状态直至 峰点C，峰值应力σmax通常作为混凝土棱柱体的抗压强度fc， 相应的应变称为峰值应变ε0，通常取ε0=0.002。
2）下降段（CE）：
在峰值应力以后，裂缝迅速发展，试件应力下降， 应力一应变曲线向下弯曲，直到凹向发生改变，曲线出
图3.7 混凝土变形模量的表示方法
（1) 混凝土的弹性模量（即原点模量）
在原点（图中的O点）作一切线，其斜率为混凝土的原 点模量，称为弹性模量Ec。 Ec＝tg α0 混凝土的弹性模量Ec取值见表３.２
(2) 混凝土的变形模量
连接O点至曲线任一点割线的斜率，称为割线模量或变 形模量。包含弹性变形和塑性变形两部分，也称为弹塑性
《规范》规定: 钢筋混凝土不应低于C15；当采用HRB335级钢 筋时，混凝土不宜低于C20；当采用HRB400和RRB400级钢筋以 及承受重复荷载的构件，混凝土强度等级不得低于C20。 预应力混凝土不应低于C30；当采用钢绞线、钢丝、热处理 钢筋作预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C40。
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Ⅲ
HRB400
变形
Ⅲ余热
RRB400
余热处理
性能：随着钢筋级别的增加，强度提高，塑性降低。
H为热轧（Hotrolled） P为光圆（Plain） R为带肋（Ribbed） B为钢筋（Bars） E为地震（Earthquake） RRB400余热处理带肋钢筋
二、钢筋的强度和变形（通过拉伸试验获得的应力应 变曲线来说明） 应力——应变曲线分两类： 有明显的流幅：热轧钢筋（软钢） 无明显的流幅：高碳钢（硬钢）（预应力钢丝、钢 绞线、热处理钢筋） 设计强度取值依据： 有明显流幅钢筋，取其屈服点强度作为设计取值依 据。 无明显流幅钢筋，取 0.85 b （极限抗拉强度）作为 条件屈服点。
按外形分类 光面钢筋——表面光滑，与混凝土粘结力差。 变形钢筋——表面带肋，螺旋纹、 人字纹、 月牙纹， 与混凝土粘结力高。 热轧钢筋 混凝土结构） 按生产工艺分类 （用于钢筋
预应力钢丝和钢绞线、热处理钢筋
（用
于预应力混凝土结构） 冷加工钢筋 混凝土结构） （用于预应力
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钢筋的级别 热轧钢筋：由普通（低碳）碳素钢、低合金 钢轧制而成——软钢
常用热轧钢筋的级别、符号、钢种和形状
力学万能试验机
有明显屈服点钢筋Βιβλιοθήκη 应力－应变曲线《建筑结构》
建筑系：闫晓彦
钢筋的分类和主要力学性能
一、钢筋的品种和级别 （一）钢筋的品种（分类） 按化学成分分类： 低碳钢 碳素钢 中碳钢 随含碳量增加，钢筋强度提高， 高碳钢 塑性性能 降低。
普通低合金钢：除碳素钢已有的成分外，再加入少量的 硅、锰、钛、钒等合金元素。 强度显著提高，塑性性能也好。