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建筑钢材 （验证型.基本实验） 实验指导书 一、实验意义和目的 建筑钢材是指钢筋混凝土结构的钢筋、钢丝和用于钢结构的各种型钢，以及用于维护结构的装修工程的各种深加工钢板和复合板等。由于建筑钢材主要用作结构材料，钢材的性能往往对结构的安全起着决定性的作用，因此，我们应对各种钢材的性能有充分的了解，以便在设计和施工中合理地选择和使用。 本实验的目的，是为了加深对钢筋受拉的应力－应变特性的认识；加深对屈服强度、抗拉强度和伸长率的认识；确定试验钢筋的钢号。 二、实验原理 抗拉强度是建筑钢材最重要的性能之一。由拉力试验测定的屈服点、抗拉强度和伸长率是钢材抗拉性能的主要技术指标。钢材的受拉性能，可通过低碳钢受拉时的应力－应变图阐明。低碳钢在常温和静载条件下，要经历四个过程，即弹性阶段、塑性阶段、应变强化阶段和颈缩断裂。钢材的抗拉性能通过伸长率等指标来反应。 冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力，是建筑钢材的重要工艺性能。钢材的冷弯性能指标用试件在常温下所能承受的弯曲程度表示。弯曲程度则通过试件被弯曲的角度和弯心直径对试件厚度的比值来区分。实验时采用的弯曲角度愈大，弯心直径对试件厚度的比值愈小，表示对冷弯性能的要求愈高。按规定的弯曲角和弯心直径进行实验时，试件的弯曲处不发生裂缝、裂断或起层，即认为冷弯性能合格。 三、实验装置和仪器 万能试验机、游标卡尺、支承辊、弯心等 图1 万能试验机 四、实验方法和步骤 （一）拉伸实验 1.试件制作和准备 抗拉试验用钢筋试件不得进行车削加工，可以用两个或一系列等分小冲点或细划线标出原始标距 (标记不应影响试样断裂)，测量标距长度Lo (精确至0.lmm)，如图2所示。计算钢筋强度用横截面积采用表1所列公称横截面积。 公称直径(mm) 公称横截面面积mm2) 公称直径(mm) 公称横截面面积(mm2) 8 50.27 22 380.1 10 78.54 25 490.9 12 113.1 28 615.8 14 153.9 32 804.2 16 201.1 36 1018 18 254.5 40 1257 20 314.2 50 1964 图 2 钢筋拉伸试件 a－试样原始直径；Lo－标距长度；h－夹头长度；Lc－试样平行长度[不小于Lo + a] 2. 屈服点σs和抗拉强度σb测定 (1) 调整试验机测力度盘的指针，使其对准零点，并拨动副指针，使之与主指针重叠。 (2) 将试件固定在试验机夹头内，开动试验机进行拉伸。测屈服点时，屈服前的应力增加速率按表2规定，并保持试验机控制器固定于这一速率位置上，直至该性能测出为止。屈服后或只需测定抗拉强度时，试验机活动夹头在荷载下的移动速度为不大于0.5Lc/min。 表2 屈服前的加荷速率 金属材料的弹性模量(N/mm2) 应力速率 (N/mm2·s-1) 最小 最大 ＜150000 1 10 ≥150000 3 30 (3) 拉伸中，测力度盘的指针停止转动时的恒定荷载，或第一次回转时的最小荷载，即为所求的屈服点荷载Fs(N)。按下式计算试件的屈服点： 式中 σs—屈服点，MPa； Fs—屈服点荷载，N ； A—试件的公称横截面积，mm2。 σs应计算至10MPa。 (4) 向试件连续施荷直至拉断，由测力度盘读出最大荷载Fb(N)。按下式计算试件的抗拉强度。 式中 σb—抗拉强度，MPa； Fb—最大荷载，N； A—试件的公称横截面积，mm2； σb—计算精度的要求同σs。 3 伸长率测定 (1) 将已拉断试件的两段在断裂处对齐，尽量使其轴线位于一条直线上。如拉断处由于各种原因形成缝隙，则此缝隙应计入试件拉断后的标距部分长度内。 (2) 如拉断处到邻近标距端点的距离大于1/3Lo时，可用卡尺直接量出已被拉长的标距长度L1(mm)。 (3) 如拉断处到邻近的标距端点距离小于等于1/3Lo时，可按下述移位法确定L1：在长段上，从拉断处O取基本等于短段格数，得B点，接着取等于长段所余格数[偶数，图3(α)]之半，得C点；或者取所余格数[奇数，图3 (b)]减1与加1之半，得C与C1点。移位后的Ll分别为AO+OB+2BC或者AO + OB + BC + BCl。如用直接量测所求得的伸长率能达到技术条件的规定值，则可不采用移位法。 图3 用移位法测量断后标距L1 (4)伸长率按下式计算(精确至1%)： % 式中、—分别表示L0=10a和L0=5a时的伸长率(a为试件原始直径) ； L0—原标距长度10a（5a），mm； L1—试件拉断后直接量出或按移位法确定的标距部分的长度，mm(测量精确至0.1mm)。(5) 如试件在标距端点上或标距外断裂，则试验结果无效，应重作试验。 （二）冷弯试验 (1) 钢筋