2.2.2 鋼筋的強度和變形

　　鋼筋的強度和變形性能可以用拉伸試驗得到的應(yīng)力--應(yīng)變曲線來說明。

　　鋼筋的應(yīng)力--應(yīng)變曲線，有的有明顯的流幅(例如熱軋低碳鋼筋HPB235級和熱軋低合金鋼筋HRB335級、HRB400級、RRB400級);有的則沒有明顯的流幅(例如預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線和熱處理鋼筋)。

　　1. 有明顯流幅的鋼筋的強度和變形

　　(1) 應(yīng)力--應(yīng)變曲線(σ-ε曲線)

　　1) OA段 —— 彈性階段：應(yīng)力與應(yīng)變成比例變化，與A點對應(yīng)的應(yīng)力稱為比例極限或彈性極限。

　　2) AC段 —— 屈服階段：過A點后，應(yīng)力基本不增加而應(yīng)變急劇增長，曲線接近水平線。B點到C點的水平距離的大小稱為流幅或屈服臺階。B′點稱為屈服上限，B點稱為屈服下限，有明顯流幅的熱軋鋼筋屈服強度是按屈服下限確定的。

　　3) CD段 —— 強化階段：過C點以后，應(yīng)力又繼續(xù)上升，說明鋼筋的抗拉能力又有所提高。隨著曲線上升到最高點D,相應(yīng)的應(yīng)力稱為鋼筋的極限強度。

　　4) DE段 —— 頸縮階段：過了D點，試件薄弱處的截面將會突然顯著縮小，發(fā)生局部頸縮，變形迅速增加，應(yīng)力隨之下降，達到E點時試件被拉斷。

　　(2) 強度指標

　　1) 屈服強度fy: 有明顯流幅的鋼筋的應(yīng)力到達屈服點后，會產(chǎn)生很大的塑性變形，使鋼筋混凝土構(gòu)件出現(xiàn)很大的變形和過寬的裂縫，以致不能使用，所以對有明顯流幅的鋼筋，在計算承載力時以屈服強度作為鋼筋強度限值。

　　2) 極限強度ft: 在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要求結(jié)構(gòu)在罕遇地震下“裂而不倒”, 鋼筋應(yīng)力可考慮進入強化段, 要求極限強度ft≥1.25屈服強度fy。

　　(3) 塑性指標

　　鋼筋除了要有足夠的強度外，還應(yīng)具有一定的塑性變形能力。通常用伸長率和冷彎性能兩個指標衡量鋼筋的塑性。

　　1)伸長率：鋼筋拉斷后(例如，圖2-24中的E點)的伸長值與原長的比率稱為伸長率。伸長率越大塑性越好。國家標準規(guī)定了各種鋼筋所必須達到的伸長率的最小值(比如，δ100、δ10和δ5分別表示標距 L=100d，L=l0d和L=5d時伸長率的最小值)，有關(guān)參數(shù)可參照相應(yīng)的國家標準。

　　2) 冷彎性能: 冷彎是將直徑為d的鋼筋繞直徑為D的彎芯彎曲到規(guī)定的角度后無裂紋斷裂及起層現(xiàn)象，則表示合格。彎芯的直徑D越小，彎轉(zhuǎn)角越大，說明鋼筋的塑性越好。國家標準規(guī)定了各種鋼筋冷彎時相應(yīng)的彎芯直徑及彎轉(zhuǎn)角，有關(guān)參數(shù)可參照相應(yīng)的國家標準。

　　2.無明顯流幅的鋼筋的強度和變形

　　(1) 應(yīng)力--應(yīng)變曲線(σ-ε曲線)

　　對沒有明顯流幅或屈服點的預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線和熱處理鋼筋，為了與鋼筋國家標準相一致，《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中也規(guī)定在構(gòu)件承載力設(shè)計時，取極限抗拉強度σb的85%作為條件屈服點，如圖2-25所示。

　　(2) 強度指標: 極限抗拉強度σb

　　(3) 塑性指標: 伸長率和冷彎性能。