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第二章 混凝土结构设计
1.两种材料的热膨胀系数，钢材大约为,混凝土的平均值为，数值如此接近以至于可以预防开裂和其他热变形引起的的不良影响。
2.虽然裸钢的耐腐蚀性差，但是外围包裹的混凝土提供了极好的防腐蚀保护，最大限度减少腐蚀问题和相应的维护成本。
3.未受保护的钢的耐火性由于其高导热性及其在高温下的强度降低而受到损害。 相反，混凝土的热导率相对较低， 因此，混凝土保护层会降低因长时间暴露在高温环境中而引起的损坏，并且适量的混凝土保护层为嵌入的钢筋提供足够的热绝缘。
钢在混凝土结构中以两种不同的方式使用：普通钢筋和预应力钢筋。在浇注混凝土之前，将钢筋放置在模板中。钢筋中的应力，如在硬化的混凝土中，仅由结构上的负载引起，除了可能由于收缩或类似原因的蠕变应力。相比之下，在预应力混凝土结构中，在使钢筋与混凝土共同作用抵抗外部载荷之前，对钢筋施加大的张力。这两种用途的钢筋是非常不同的，将单独讨论。
2.14钢筋
最常见的钢筋（与预应力钢筋不同）以圆钢的形式，通常称为钢筋，在到英寸内大范围直径可用。常用直径大约为至英寸的圆形钢筋。这些钢筋具有表面肋，目的是增加钢和混凝土之间的摩擦力，这些变形的最小要求（间隔，预制等）已经在试验中发展。差异条纹生产者使用不同的模式，所有这些都满足了这些要求。图2.3显示了各种当前类型的变形。
多年来，条形尺寸由数字指定，第3至11号是通常使用的，并且No.14和18代表前面提到的两种特殊的大尺寸钢筋。由于表面变形使得不可能定义单个容易测量的直径值，所以引入了数量而不是直径。数字的排列使得编号标记中的单位紧密地对应于直径尺寸1/8英寸。 例如，5号钢筋具有5/8英寸的标称直径。条尺寸被记在钢筋的表面以便于识别。
多年来，ASTM标准已经包括杆尺寸的第二指定，国际单位制（SI），尺寸使用以毫米为单位的标称直径来识别。 为了限制钢的数量，在美国的钢筋生产商已经转换为用于标记钢的SI系统。 因此，3至11号钢标记有10至36号，以及14号和18号钢标记有43和57号标签。两种系统仍然用于ASTM标准，而较旧的常规系统用于 2002 ACI代码。 为了识别和标记条的双重系统，常规条指定系统在整个文本中保留，随后是括号中的SI条指定，例如No.6（No.19）。附录A的表A.1给出了标准钢的面积和重量。表A.2和A.3给出了钢组的类似信息。
- 等级和强度
在钢筋混凝土中，长期趋势对于使用更高强度的材料，包括钢和混凝土是明显的。具有40ksi屈服应力的钢筋，几乎是30年前的标准，大部分被具有60ksi的屈服应力的钢筋所代替，这是因为它们更经济，并且因为它们的使用趋向于减少钢中的钢丝拥挤。在柱中越来越多地使用屈服应力为75ksi的钢。表A.2和A. 3列出了所有目前可用的钢筋，它们的等级名称，详细定义其性质（包括变形）的ASTM规格，以及它们的两个主要的最小规定强度值。 40级钢筋不能提供大于6号（No.19）的尺寸，50级钢筋的尺寸最大为8号（25号），75级钢筋的尺寸从6号（第19号）向上。
图片2.13 变形钢筋种类
事实上，几乎不生产50级的钢筋。
表2.3 最低ASTM强度要求摘要
|
ASTM |
最小屈服强度 |
最小抗拉强度 |
||
|
产品 |
规范 |
指定 |
强度, psi(MPa) |
强度, psi(MPa) |
|
钢筋 |
A6l5 |
40级 |
40,000(280) |
60,000(420) |
|
60级 |
60,000(420) |
90,000(620) |
||
|
75级 |
75,000(520) |
l00,000(690) |
||
|
A706 |
60级 |
60,000(420) |
80,000(550) a |
|
|
[ 78,000( 540)最大强度] |
||||
|
40级 |
40,000(280) |
60,000(420) |
||
|
A996 |
50级 |
50,000(350) |
80,000(550) |
|
|
变形钢筋 |
60级 |
60,000(420) |
90,000(620) |
|
|
Al84 |
与钢筋相同 |
|||
|
镀锌钢筋 |
A767 |
与钢筋相同 |
||
|
环氧涂层钢筋 |
A775, A934 |
与钢筋相同 |
||
|
不锈钢钢筋b |
A955 |
与钢筋相同 |
||
|
线 |
A82 |
70,000(480) |
80,000(550) |
|
|
光滑 |
||||
|
变形 |
A496 |
75,000(5l5) |
85,000(585) |
|
|
电焊加固 |
Al85 |
65,000(450) |
75,000(5l5) |
|
|
平滑 |
||||
|
56,000(385) |
70,000(485) |
|||
|
Wl.2和更大 |
||||
|
比Wl. 2大 |
A497 |
70,000(480) |
80,000(550) |
|
|
变形 |
||||
|
预应力筋 |
A4l6 |
250级 |
2l2,500(l465) |
250,000(l725) |
|
七线股 |
( 消除应力) |
|||
|
250级 |
225,000(l555) |
250,000(l725) |
||
|
( 低松弛) |
||||
|
270级 |
229,500(l580) |
270,000(l860) |
||
|
( 消除应力） |
||||
|
270级 |
243,000(l675) |
270,000(l860) |
||
|
线 |
( 低松弛) |
|||
|
A42l |
消除应力 |
l99,750(l375)到 |
235,000(l620) 到 |
|
|
2l2,500(l465) C |
250,000( l725) C |
|||
|
低松弛 |
2ll,500(l455)到 |
235,000(l620) 到 |
||
|
225,000( l550) C |
250,000( l725) C |
|||
|
A722 |
I类(平滑) |
l27,500(800) |
l50,000(l035) |
|
|
钢筋 |
II类(变形) |
l20,000(825) |
l50,000(l035) |
|
|
A779 |
245型 |
24l,900(l480) |
247,000( l700) |
|
|
压实股b |
260型 |
228,800(l575) |
263,000(l8l0) |
|
|
270型 |
234,900(l620) |
270,000(l860) |
||
a 不得低于1.25倍实际屈服强度
b 没有在ACI318中列出
c 最小强度取决于绞线尺寸
上述SI单位的转换也适用于强度等级。因此，40级也被指定为280级（屈服强度为280MPa），60级被指定为420级，75级被指定为520级。值280,420和520导致最小屈服强度为40.6,60.9和75.4ksi;即钢筋比等级以ksi表示的略强。等级基于英寸 - 磅单位的等级在本文中使用。
在制造接头时的加强焊接或为了方便制造用于放置在模板中的加强框架而进行的焊接可能导致延性变化，这会降低强度和延展性，必须特别限制使用的钢的类型和焊接程序。 ASTM A706的规定具体涉及焊接。
ACI代码允许钢达fy = 80ksi。这种高强度钢通常逐渐产生屈服，但是没有屈服平台（参见图2.15）。在这种情况下，要求在规定的最小屈服强度下，总应变不应超过0.0035。这是必要的，以使得当前的设计方法，其被开发用于具有屈服台阶的钢筋，适用于这种较高强度的钢。在特殊情况下，在这种较高强度范围内的钢具有它的位置，例如，在高层建筑的低层柱。
为了使得各种等级和尺寸的杆容易被区分，避免意外使用比设计中所要求的低强度或
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