建筑材料8-建筑钢材课件

《建筑材料8-建筑钢材课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《建筑材料8-建筑钢材课件（89页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、,金属材料,五金，指金、银、铜、铁、锡五项金属材料之称， 五金为工业之母；国防之基础，五金材料之产品， 通常只分为大五金及小五金两大类。大五金指钢板、 钢筋，扁铁、万能角钢、槽铁、工字铁及各类型之 钢铁材料，小五金则为建筑五金、白铁皮、锁类铁钉、 铁丝、钢铁丝网、钢丝剪、家庭五金、各种工具等等。 就五金之性质与用途，应分钢铁材料、非铁金属材料、 机械机件、传动器材、辅助工具、工作工具、建筑五金、 家庭五金等八大类,建筑钢材,海珠桥,一、钢及其特性,理论上，凡是把含碳量为0.02%2.06%的铁碳合金称为钢。 含碳量超过2%，称为生铁(含碳多，脆，无塑性)；含碳量小于0.08%，称为工业纯铁（或

2、称熟铁，软，塑性好，强度和硬度低）。 钢的特点 强度高，塑性好，具有良好的韧性；工艺性能良 好，易于加工；但是，钢材易锈蚀、耐火性差。,二、建筑钢材的主要品种,1、型钢 简单截面型钢：圆钢、方 钢、六角钢、八角钢等； 复杂截面型钢：工字钢、 角钢、槽钢、钢轨等。,2、线材 如钢筋、钢丝等。,3、管材 无缝钢管、焊接钢管等。,4、板材 光面钢板、花纹钢板、 彩色涂层钢板等。,三、钢的生产,钢的生产 钢的铸锭 钢的压力加工,钢的生产过程 钢的生产方法,铸锭 脱氧处理 化学偏析,热加工 冷加工,氧气转炉法 空气转炉法 平炉炼钢法 电炉炼钢法,炼钢生铁+氧,钢的生产过程示意图,比重较大，生成矿渣,加

3、Mn、Si,四、钢的分类,1、按冶炼方法分 2、按质量分 按S和P元素含量，分为普通质量钢、优质钢和特殊 质量钢。,钢,转炉钢,沸腾钢(F),电炉钢,平炉钢,按冶炼方法分,按脱氧程度分,半镇静钢(b),镇静钢（Z）,特殊镇静钢（TZ）,按炉衬材料分为酸性钢和碱性钢,一般工程,预应力砼工程,3、按化学成分分 4、按用途分 分为建筑钢、结构钢、工具钢、特殊性能钢（如不 锈钢、耐酸钢、耐碱钢、磁钢等。,钢,中碳钢,低合金钢,高碳钢,低碳钢,碳素钢,合金钢,中合金钢,高合金钢,C0.25%,C=0.25%0.60,C0.60,合金总含量5%,5%10,10,六、建筑钢材的应用,重型工业厂的屋架、吊车梁

4、； 大跨度房屋结构； 大跨度桥梁； 多层、高层房屋的梁架； 移动式结构； 轻型结构； 在抗震要求比较高的地方。,建筑钢材的技术性能,冷弯性能,五、建筑钢材的技术性质,1.应力 2.应变 3.弹性与弹性变形 4.塑性与塑性变形,A,建筑钢材的抗拉性能,一、钢材的拉伸性能,钢材的拉伸演示过程以低碳钢为例,L0=5d0或10d0,低碳钢的受拉过程分为四个阶段,建筑钢材的抗拉性能,O,弹性阶段OA,屈服阶段AB,强化阶段BC,颈缩阶段CD,低碳钢受拉的应力应变图,建筑钢材的抗拉性能,一、弹性阶段OA 一条通过原点 的直线，应力与应变成正比。 弹性 弹性模量 E值的大小反映了钢材抵抗 弹性变形的能力。

5、A点对应 的应力。,O,A,低碳钢受拉的应力应变图,E1 E2,图形的特点：,试件的特点：,计算的指标：,弹性极限,建筑钢材的抗拉性能,二、屈服阶段AB 一条波动的曲 线，应力增加很小，而应变增加 很大。 所能承受的拉 力增加很小，而塑性变形迅速 增加，似乎钢材不能承受外力 屈服强度（也叫屈服点） 点对应的应力。,图形的特点：,试件的特点：,计算的指标：,O,A,低碳钢受拉的应力应变图,A,C,D,B,屈服。,三、强化阶段BC 一段上升的曲线。 抵抗塑性变形的能力又重新 提高 抗拉强度,图形的特点：,试件的特点：,计算的指标：,O,A,低碳钢受拉的应力应变图,A,C,D,B,C点对应的应力。,

6、建筑钢材的抗拉性能,强化。,四、颈缩阶段CD 一段下降的曲线。 变形迅速发展，在有杂质或 缺陷处，断面急剧缩小 ，直到断裂。 伸长率：,图形的特点：,试件的特点：,计算的指标：,建筑钢材的抗拉性能,计算的指标：,颈缩,三个重要的指标 1.屈服强度s 结构设计中钢材强度取值的依据 2.抗拉强度b 钢材所能承受的最大应力 屈强比 屈强比，利用率 ，安全可靠程度 3.伸长率 衡量钢材塑性的指标，越大说明钢材的塑性越好,O,A,A,C,D,B,二、冲击韧性,钢材抵抗冲击荷载的能力。,定义,试件,讨论与分析,计算式,测试方法,ak冲击韧性。,钢的化学成分; 例：S、P冲击韧性 冶炼及轧制质量 质量冲击韧

7、性 温度 温度，冲击韧性,ak,影响冲击韧性的因素,三、疲劳强度,受交变荷载反复作用，钢材在应力低于其屈服强度的情况下突然发生脆性断裂破坏的现象,称为疲劳破坏。 钢材的疲劳破坏一般是由拉应力引起的，首先在局部开始形成细小断裂，随后由于微裂纹尖端的应力集中而使其逐渐扩大，直至突然发生瞬时疲劳断裂。 疲劳破坏是在低应力状态下突然发生的，所以危害极大，往往造成灾难性的事故。,钢材疲劳曲线示意图,四、钢材的硬度,硬度是指钢材抵抗硬物体压入钢材的表面的能力。 方法：布氏法、洛氏法和维氏法，常用方法是布氏法和洛氏法。,定义,测定方法,讨论与分析,材料的硬度往往与材料的其它性能有一定的相关系，如：钢材的HB

8、值与抗拉强度之间有较好的相关关系。,五、钢材的冷弯性能,指钢材在常温下承受弯曲变形的能力， 试件被 弯曲角度、弯心直径与厚度的比值d/a,定义,指标,弯曲角度 d/a ，表示对冷弯性能要求越高。,结论,钢材的冷弯,钢材的冷加工方式有冷拉、冷拔和冷轧。,六 钢材的冷加工,(一) 钢材的冷加工及时效,冷加工强化处理是指常温下对钢材进行冷拉、冷拔或冷轧，使其产生塑性变形并提高屈服点。,1、冷拉：常温下对钢材进行拉长，这时屈服点提高了，长度增加了，抗拉强度基本不变，塑性和韧性有所下降。,时效：冷拉的钢筋，常温下存放一定时间。,时效处理：一般常温下存放1520天，用于级钢筋（自然时效）；加热100200

9、并保持一定时间（2h），用于、级 钢筋（人工时效）,2、冷拔：将钢筋通过比原来直径小的拔丝摸拔出，钢筋受挤压后更密实、均匀。 效果：屈服强度和抗拉强度提高； 塑性、韧性下降 ，脆性升高。 在常受冲击荷载作用、低温的环境中，不宜采用冷拔钢筋。,（二）钢的热处理,热处理：按照一定规则加热、保温和冷却，以改变钢材组织，从而获得需要的性能的一种工艺过程。 常用的方法有：淬火、回火、退火和正火,淬火是指将钢材加热到723以上某一温度，经保温停留一段时间后在盐水、冷水或油中急速处理的过程。 经过淬火的钢材硬度极高，脆性大而塑性小。,淬火,对淬火处理的钢，再进行加热，冷却的过程称为回火，回火的温度低于723

10、。其目的是、消除淬火钢件的内应力，适当降低淬火钢件的硬度并提高其韧性。,回火,将钢材加热到800850，经保温停留一段时间，然后随炉温冷却或埋在细纱中，缓慢冷却处理的过程称为退火。 退火可降低钢材的原有硬度，改善钢材的塑性和韧性及加工性能，也可以消除加工及焊接时的内应力。,退火,将钢加热经保温停留后，在空气中冷却处理的过程叫正火。 与退火相比，经正火的钢材强度和硬度更高，而塑性减小。,正火,(二)焊接性能,焊接：把两块金属局部加热，并使其接缝部分迅速呈熔融或半熔融状态，而牢固的连接起来。它是钢结构的主要连接形式。 焊接性能：是指在一定的焊接工艺条件下，在焊缝及其附近过热区不产生裂纹及硬脆倾向，

11、焊接后钢材的力学性能，特别是强度不低于原有钢材的强度。 影响因素：钢材的化学成分对钢材的可焊性有很大的影响。 选择：焊接结构用钢，选含碳量较低的氧气转炉或平炉镇静钢。对高碳钢及合金钢，需要采用焊前预热及焊后热处理等措施。,建筑钢材的技术标准 与选用,一、碳素结构钢（非合金钢）,1、牌号表示法 由代表屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符 号、脱氧方法符号等四个部分按顺序组成； 如：Q235AF 表示为屈服点不小于235MPa的A 级沸腾钢。 2、牌号 共有Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五个牌号。 3、技术要求 化学成分、力学性能、冷弯性能应符合 GB700- 2006规定。,4

12、、应用 Q195、Q215，含碳量低，强度低，塑性、韧性、 加工性能和可焊性好，主要用于轧制薄板和盘条、 制造铆钉、地脚螺栓等。 Q235，含碳适中，综合性能好，强度、塑性和焊 接等性能得到很好配合，用途最广泛。常轧制成盘 条或钢筋，以及圆钢、方钢、扁钢、角钢、工字钢、 槽钢等型钢，广泛地应用于建筑工程中。 Q255、Q275，强度、硬度较高，耐磨性较好，塑 性和可焊性能有所降低。主要用作铆接与螺栓连接 的结构及加工机械零件。,二、低合金高强度结构钢,1、牌号表示方法 由代表屈服点的拼音字母（Q）、屈服点数值、 质量等级符号（A、B、C、D、E）三部分按顺序 组成。 如Q345A表示屈服点不小

13、于345MPa的A级钢。 2、牌号 共有Q295、Q345、Q390、Q420、Q460五个牌号。 3、技术要求 其化学成分、力学性能、冷弯性能应符合GB1591 -94 的规定,4、应用 Q295，钢中只含有极少量合金元素，强度不高， 但有良好的塑性、冷弯、焊接及耐蚀性能。主要用 于建筑工程中对强度要求不高的一般工程结构。 Q345、Q390，综合力学性能好，焊接性能、冷热 加工性能和耐蚀性能均好，C、D、E级钢具有良好 的低温韧性。主要用于承受较高荷载的焊接结构。 Q420、Q460，强度高，特别是在热处理后有较高 的综合力学性能。主要用于大型工程结构及要求强 度高、荷载大的轻型结构。,Q

14、345D,Q460E.-七成来自武钢,钢筋混凝土结构用钢材,1、生产 是经过热轧成型并自然冷却的成品钢筋； 2、分类 分为光圆钢筋和带肋钢筋两种。 3、牌号 热轧直条光圆钢筋 ：HPB235 热轧带肋钢筋：HRB335、 HRB400、HRB500,一、热轧钢筋,推荐公称尺寸： 光圆：8、10、12、16、20 ； 带肋：6、8、10、12、16、20、25、32、40和50mm,带肋钢筋通常为圆形横截面，且表面有两条纵肋和沿长度方向均匀分布的横肋。如图所示，按肋纹形状分为月牙肋和等高肋。,带肋钢筋外形,二、低碳热轧圆盘条,1、概述 低碳热轧圆盘条的公称直径为5.530mm，大多通过卷线 机成

15、盘卷供应，因此称为盘条、盘圆或线材。 2、分类 按用途分为：供拉丝用盘条（代号L）、供建筑和其他一般 用途用盘条（代号J）两种。 3、牌号 低碳热轧圆盘条的牌号表示方法由屈服点符号、屈服点数 值、质量等级符号、脱氧方法符号、用途类别符号等五个内 容表示。,三、冷轧带肋钢筋,1、生产 冷轧带肋钢筋由热轧圆盘条经冷轧后，在其表面带有沿长度方向均匀分布的三面或两面横肋的钢筋。钢筋冷轧后允许进行低温回火处理。 2、牌号 按抗拉强度分为CRB550、CRB650、CRB800、CRB970、 CRB1170共五个牌号。 3、规格 直径范围为412mm，推荐的公称直径为5、6、7、8、9、 10mm 。,4、力学性能和工艺性能 应符合GB13788-2000的相关规定 。 5、应用 冷轧带肋钢筋用于非预应力构件，与热轧圆盘条 相比，强度提高17%左右，可节约钢材30%左右； 用于预应力构件，与低碳冷拔丝比，伸长率高， 钢筋与混凝土之间的粘结力较大，适用于中、小预 应力混凝土结构构件，也适用于焊接钢筋网。,预应力混凝土结构用钢材,预应力混凝土的概念： 为了弥补混凝土过早出现裂缝的现象，在构件使用（加载）以前，预先给混凝土一个预压力，即在混凝土的受拉区内，用人工加力的方法，将钢筋进行张拉，