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目前，我国用于混凝土结构的钢筋主要有：热轧钢筋、冷拉钢筋、碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线和余热处理钢筋。混凝土结构中使用钢筋按化学成分可分为碳素钢和普通低合金钢两大类。碳素钢除含有铁元素外，还含有少量的碳、硅、锰、硫、磷等元素。根据含碳量的多少，碳素钢又可分为低碳钢（含碳量低于0.25％）、中碳钢（含碳量为0.25％～ 0.6％）和高碳钢（含碳量为0.6％～ 1.4％），含碳量越高，钢筋的强度越高，但其塑性和可焊性越低。普通低合金钢除含有碳素钢已有的成分外，再加入一定量的硅、锰、钒、钛、铬等合金元素。这样，既可以有效的提高钢筋的强度，又可以使钢筋保持较好的塑性。由于我国钢材的用量很大，为了节约低合金资源，冶金行业近年来研制开发出细晶粒钢筋，这种钢筋不需要添加或只需添加很少的合金元素，通过控制轧钢的温度形成细晶粒的金相组织，就可以达到与添加合金元素相同的力学性能，其强度和延性完全满足混凝土结构对钢筋性能的要求。
按照钢筋的生产加工工艺和力学性能不同，《规范》规定用于钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构中的钢筋或钢丝可分为热轧钢筋、中强度预应力钢丝、消除应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋等，见附表9和附表10。
热轧钢筋是由低碳钢、普通低合金钢或细晶粒钢在高温状态下轧制而成，有明显的屈服点和流幅，断裂时有“颈缩”现象，伸长率比较大。热轧钢筋根据其强度的高低分为HPB300 级（符号
）、HRB400级（符号
）、HRBF400级（符号
）、RRB400级（符号
）、HRB500级（符号
）和HRBF500级（符号
）。其中HPB300级为光面钢筋，HRB400级和HRB500级为普通低合金热轧月牙纹变形钢筋，HRBF400 级和HRBF 500 级为细晶粒热轧月牙纹变形钢筋，RRB400级为余热处理月牙纹变形钢筋。余热处理钢筋是由轧制的钢筋经高温淬水、余热回温处理后得到的，其强度较高，价格相对较低，但可焊性、机械连接性能及施工适应性稍差，可在对延性及加工性要求不高的构件中使用，如基础、大体积混凝土以及跨度及荷载不大的楼板、墙体。
中强度预应力钢丝、消除应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋是用于预应力混凝土结构的预应力筋。其中，中强度预应力钢丝的抗拉强度为800～1270 MPa，外形有光面（符号
）和螺旋肋（符号
）两种；消除应力钢丝的抗拉强度为1470～1860 MPa，外形也有光面（符号
）和螺旋肋（符号
）两种；钢绞线（符号
）抗拉强度为1570～1960 MPa，是由多根高强钢丝扭结而成，常用的有1×7（7股）和1×3（3股）等；预应力螺纹钢筋（符号
）又称精轧螺纹粗钢筋，抗拉强度为980～1230 MPa，是用于预应力混凝土结构的大直径高强钢筋，这种钢筋在轧制时沿钢筋纵向全部轧有规律性的螺纹肋条，可用螺丝套筒连接和螺帽锚固，不需要再加工螺丝，也不需要焊接。
常用钢筋、钢丝和钢绞线的外形如图3.1所示。
图 3.1 常用钢筋、钢丝和钢绞线的外形
冷加工钢筋在混凝土结构中也有一定应用。冷加工钢筋是将某些热轧光面钢筋（称为母材）经冷拉等工艺进行再加工而得到的直径较细的光面或变形钢筋，有冷拉钢筋、冷拔钢丝、冷轧带肋钢筋和冷轧扭钢筋等。热轧钢筋经冷加工后强度提高，但钢筋的塑性（伸长率）明显降低，因此冷加工钢筋主要用于对延性要求不高的板类构件，或作为非受力构造钢筋。由于冷加工钢筋的性能受母材和冷加工工艺影响较大，《规范》中未列入冷加工钢筋，工程应用时可按相关的冷加工钢筋技术标准执行。
钢筋的强度与变形可通过拉伸试验曲线σ-ε关系说明，根据钢筋单调受拉时应力-应变关系特点的不同，可分为有明显屈服点钢筋和无明显屈服点钢筋两种，习惯上也分别称为软钢和硬钢。一般热轧钢筋属于有明显屈服点的钢筋，而高强钢丝等多属于无明显屈服点的钢筋。
图3.2所示为有明显流幅的典型拉伸应力-应变关系曲线（σ-ε曲线）。图中a′点称为比例极限，a点称为弹性极限，通常a′与a点很接近。b点称为屈服上限，当应力超过b点后，钢筋即进入塑性阶段，随之应力下降到c点（称为屈服下限），c点以后钢筋开始塑性流动，应力不变而应变增加很快，曲线为一水平段，称为屈服台阶。屈服上限不太稳定，受加载速度、钢筋截面形式和表面光洁度的影响而波动，屈服下限则比较稳定，通常以屈服下限c点的应力作为屈服强度。当钢筋的屈服塑性流动到达f点以后，随着应变的增加，应力又继续增大，至d点时应力达到最大值，d点的应力称为钢筋的极限抗拉强度，fd段称为强化段。点d以后，在试件的薄弱位置出现颈缩现象，变形增加迅速，钢筋断面缩小，应力降低，直至e点被拉断。e点相对应的钢筋平均应变δ称为钢筋的延伸率。
图 3.2 有明显屈服点钢筋的应力-应变曲线
钢筋受压时在达到屈服强度之前与受拉时的应力-应变规律相同，其屈服强度值与受拉时也基本相同。当应力到达屈服强度后，由于试件发生明显的横向塑性变形，截面面积增大，不会发生材料破坏，因而难以得出明显的极限抗压强度。
有明显流幅钢筋的受压性能通常是用短粗钢筋试件在试验机上测定的。应力未超过屈服强度以前应力应变关系与受拉时基本相重合，屈服强度与受拉时基本相同。在达到屈服强度后，受压钢筋也将在压应力不增长情况下产生明显的塑性压缩，然后进入强化阶段。这时试件将越压越短并产生明显的横向膨胀，试件被压得很扁也不会发生材料破坏，因而很难测得极限抗压强度，一般只做拉伸试验而不做压缩试验。
从图3.2的σ-ε关系曲线中可以得出三个重要参数：屈服强度f y 、抗拉强度f u 和延伸率δ。在钢筋混凝土构件设计计算时，对有明显流幅的钢筋，一般取屈服强度f y 作为钢筋强度的设计依据，这是因为钢筋应力达到屈服后将产生很大的塑性变形，卸载后塑性变形不可恢复，使钢筋混凝土构件产生很大变形和不可闭合的裂缝。设计上一般不用抗拉强度f u 这一指标，抗拉强度f u 可度量钢筋的强度储备。一般情况下用做材料的实际破坏强度，钢筋的强屈比（极限抗拉强度与屈服强度的比值）表示结构的可靠性潜力，在抗震结构中考虑到受拉钢筋可能进入强化阶段，要求强屈比不小于1.25。延伸率δ反映了钢筋拉断前的变形能力，它是衡量钢筋塑性的一个重要指标，延伸率δ大的钢筋在拉断前变形明显，构件破坏前有足够的预兆，属于延性破坏；延伸率δ小的钢筋拉断前没有预兆，具有脆性破坏的特征。
没有明显流幅的拉伸钢筋σ-ε曲线如图3.3所示。当应力很小时，具有理想弹性性质；应力超过σ 0.2 之后钢筋表现出明显的塑性性质，直到材料破坏时曲线上没有明显的流幅，破坏时它的塑性变形比有明显流幅钢筋的塑性变形要小得多。对无明显流幅钢筋，在设计时一般取残余应变的0.2％相对应的应力σ 0.2 作为假定的屈服点，称为“条件屈服强度”。由于σ 0.2 不易测定，故极限抗拉强度就作为钢筋检验的唯一强度指标，σ 0.2 为极限抗拉强度的0.8倍。《规范》规定对无明显屈服点的钢筋如预应力钢丝、钢绞线等，条件屈服强度取极限抗拉强度的0.85倍。
图 3. 3 无明显流幅钢筋的σ-ε曲线
为了便于结构设计和进行理论分析，需对 σ-ε 曲线加以适当简化，对不同性能的钢筋建立与拉伸试验应力应变关系尽量吻合的模型曲线。常用的有以下两种：
①有屈服点钢筋［图3.4（a）］。
②无屈服点钢筋［图3.4（b）］。
式中E s ——钢筋的弹性模量；
σ s ——钢筋应力；
ε s ——钢筋应变；
f y，r ——钢筋的屈服强度代表值，其值可根据实际结构分析需要分别取f y 、f y k或f ym ；
f st，r ——钢筋极限强度代表值，其值可根据实际结构分析需要分别取f st 、f stk 或f stm ；
ε y ——与f y，r 相应的屈服应变，可取f y，r /E s ；
ε uy ——钢筋硬化起点应变；
ε u ——与f st，r 相应的钢筋峰值应变；
k——钢筋硬化段斜率，k=（f st ，r－ f y，r ）／（ε u -ε uy ）。
图 3.4 钢筋单调受拉应力-应变曲线
钢筋反复加载的应力-应变本构关系曲线（图3.5），宜按公式（3.3）确定，也可采用简化的折线形式表达。
式中ε a ——再加载路径起点对应的应变；
σ b 、ε b ——再加载路径终点对应的应力和应变，如再加载方向钢筋未曾屈服过，则σ b 、ε b 取钢筋初始屈服点的应力应变。如再加载方向钢筋已经屈服过，则取该方向钢筋历史最大应变。
图3.5 钢筋反复加载应力-应变曲线
钢筋除了要有足够的强度外，还应具有一定的塑性变形能力，伸长率即是反映钢筋塑性性能的一个指标。伸长率大的钢筋塑性性能好，拉断前有明显预兆；伸长率小的钢筋塑性性能较差，其破坏突然发生，呈脆性特征。因此，《规范》除了规定钢筋的强度指标外，还规定了钢筋的伸长率指标（见附表13）。
钢筋拉断后的伸长值与原长的比称为钢筋的断后伸长率（习惯上称为伸长率），按下式计算：
式中δ——断后伸长率，％；
l——钢筋包含颈缩区的量测标距拉断后的长度；
l 0 ——试件拉伸前的标距长度。
断后伸长率只能反映钢筋残余变形的大小，其中还包含断口颈缩区域的局部变形。这一方面使得不同量测标距长度l 0 得到的结果不一致，对同一钢筋，当l 0 取值较小时得到的δ值较大，而当l 0 取值较大时得到的δ值则较小；另一方面断后伸长率忽略了钢筋的弹性变形，不能反映钢筋受力时的总体变形能力。此外，量测钢筋拉断后的标距长度l时，需将拉断的两段钢筋对合后再量测，也容易产生人为误差。因此，近年来国际上已采用钢筋最大力下的总伸长率（均匀伸长率）δ gt 来表示钢筋的变形能力。
如图3.6所示，钢筋在达到最大应力σ b 时的变形包括塑性残余变形ε r 和弹性变形ε e 两部分，最大力下的总伸长率（均匀伸长率）δ gt 可用下式表示：
式中L 0 ——试验前的原始标距（不包含颈缩区）；
L——试验后量测标记之间的距离；
σ b ——钢筋的最大拉应力（即极限抗拉强度）；
E s ——钢筋的弹性模量。
图 3.6 钢筋最大力下的总伸长率
式（3.6）括号中的第一项反映了钢筋的塑性残余变形，第二项反映了钢筋在最大拉应力下的弹性变形。
δ gt 的量测方法可参照图3.7进行。在离断裂点较远的一侧选择Y和V两个标记，两个标记之间的原始标距L 0 在试验前至少应为100 mm；标记Y或V与夹具的距离不应小于20 mm或钢筋公称直径d两者中的较大值，标记Y或V与断裂点之间的距离不应小于50 mm或2倍钢筋公称直径2 d两者中的较大值。钢筋拉断后量测标记之间的距离为L，并求出钢筋拉断时的最大拉应力σ b ，然后按式（3.6）计算δ gt 。
图 3.7 最大力下的总伸长率的量测方法
钢筋最大力下的总伸长率δ gt 既能反映钢筋的残余变形，又能反映钢筋的弹性变形，量测结果受原始标距L 0 的影响较小，也不易产生人为误差，因此，《规范》采用δ gt 来统一评定钢筋的塑性性能。
为了提高钢筋的强度，节约钢材，可对钢筋进行冷拉加工。
冷拉是将热轧钢筋的冷拉应力值先超过屈服强度，如图3.8 所示的K点。然后卸载，在卸载过程中，σ-ε曲线沿着直线KO′（KO′∥BO′）回到O′点，这时钢筋产生残余变形OO′。如果立即重新张拉，σ-ε曲线将沿着O′KDE变化，这时拉伸曲线将沿O′KDEO。如果停留一段时间后再进行张拉，则σ-ε曲线沿着O′KK′D′E′变化，屈服点从K提高到K′点，这种现象称为时效硬化。温度对时效硬化影响很大，例如HPB300级钢在常温情况下20 d完成时效硬化，若温度为100 ℃时仅需两小时完成时效硬化，但如继续加温可能得到相反的效果。为了使钢筋冷拉时效后，既能显著提高强度，又使钢材具有一定的塑形，应合理选择张拉控制点K′，K′点相对应的应力称为冷拉控制应力，K点相对应的应变称为冷拉率。冷拉工艺分为控制应力和控制应变（冷拉率）两种方法。
图 3.8 钢筋冷拉后的拉伸σ′-ε曲线
值得注意的是：对钢筋进行冷拉只能提高它的抗拉屈服强度，不能提高它的抗压屈服强度。
钢筋的冷弯性能是检验钢筋韧性、内部质量和加工可适性的有效方法，是将直径为d的钢筋绕直径为D的弯芯进行弯折（图3.9），在达到规定冷弯角度a时，钢筋不发生裂纹、断裂或起层现象。冷弯性能也是评价钢筋塑性的指标，弯芯的直径D越小，弯折角a越大，说明钢筋的塑性越好。
图 3.9 钢筋的冷弯
对有明显屈服点的钢筋，其检验指标为屈服强度、极限抗拉强度、伸长率和冷弯性能四项。对无明显屈服点的钢筋，其检验指标则为极限抗拉强度、伸长率和冷弯性能三项。对在混凝土结构中应用的热轧钢筋和预应力筋的具体性能要求见有关国家标准，如《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》（GB/T 1499.2—2018）、《预应力混凝土用钢丝》（GB/T 5223—2014）等。
钢筋的疲劳是指钢筋在承受重复、周期性的动荷载作用下，经过一定次数后，从塑性破坏变成脆性破坏的现象。吊车梁、桥面板、轨枕等承受重复荷载的混凝土构件，在正常使用期间会由于疲劳而发生破坏。钢筋的疲劳强度与一次循环应力中最大应力
和最小应力
的差值有关，
称疲劳应力幅。钢筋的疲劳强度是指在某一规定的应力幅内，经受一定次数（我国规定为200万次）循环荷载后发生疲劳破坏的最大应力值。
通常认为，在外力作用下钢筋发生疲劳断裂是由于钢筋内部和外表面的缺陷引起应力集中，钢筋中晶粒发生滑移，产生疲劳裂纹，最后断裂。影响钢筋疲劳强度的因素很多，如疲劳应力幅、最小应力值的大小、钢筋外表面几何形状、钢筋直径、钢筋强度和试验方法等。《规范》规定了不同等级钢筋的疲劳应力幅度限值，并规定该值与截面同一层钢筋最小应力与最大应力的比值
有关值，ρ
f
称为疲劳应力比值。对预应力钢筋，当ρ
f
≥0.9时，可不进行疲劳强度验算。
钢筋的强度是指钢筋的屈服强度及极限抗拉强度，其中钢筋的屈服强度（对无明显流幅的钢筋取条件屈服强度）是设计计算时的主要依据。采用高强度钢筋可以节约钢材，减少资源和能源的消耗，从而取得良好的社会效益和经济效益。在钢筋混凝土结构中推广应用500 MPa级或400 MPa级强度高、延性好的热轧钢筋，在预应力混凝土结构中推广应用高强预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋，限制并逐步淘汰强度较低、延性较差的钢筋，符合我国可持续发展的要求，是今后混凝土结构的发展方向。
塑性是指钢筋在受力过程中的变形能力，混凝土结构要求钢筋在断裂前有足够的变形，使结构在将要破坏前有明显的预兆。塑性指标是要求伸长率δ gt 满足要求和冷弯性能合格来衡量的。冷弯性能是以冷弯试验来判断的，冷弯试验是将直径为d的钢筋绕直径为D的钢辊，弯成一定角度而不发生断裂就表示合格。钢筋的f y 、f u 、δ gt 和冷弯性能是施工单位验收钢筋是否合格的四个主要指标。《规范》和相关的国家标准中对各种钢筋的伸长率δ gt 和冷弯性能均有明确规定。
在一定的工艺条件下，钢筋焊接后不应产生裂纹及过大的变形，保证焊接后的接头性能良好。对于冷拉钢筋的焊接，应先焊接好以后再进行冷拉，这样可以避免高温使冷拉钢筋软化，丧失冷拉作用。可焊性是评定钢筋焊接后的接头性能的指标。
钢筋与混凝土的黏结力是保证钢筋混凝土构件在使用过程中，钢筋和混凝土能共同的主要原因。钢筋的表面形状及粗糙程度对黏结力有重要的影响。
另外，在寒冷地区，为了避免钢筋发生低温冷脆破坏，对钢筋的低温性能也有一定要求。