建筑材料第1篇第7章建筑钢材

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1、第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,1,特点：强度高（组织均匀、密实）、塑性和韧性好，可焊接、铆接和切割，便于装配。第一节 钢的冶炼与分类一、钢的冶炼 钢是由生铁冶炼而成，通过冶炼使碳的含量、杂质,第七章 建筑钢材建筑钢材是最重要的建筑材料之一。制品：各种型钢（角钢、槽钢、工字钢、H型钢）、钢板、钢筋和钢丝等。,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,2,含量降到预定的范围。炼钢方法：空气转炉法、氧气转炉法、平炉法和电炉法。主要用氧气转炉及平炉冶炼。二、钢的分类1.根据脱氧程度分：沸腾钢（F）、镇静钢（Z）、半镇静钢（b）和特殊镇静钢（TZ）。2.钢按化学成分分：碳素钢和合金钢。 3. 钢

2、按压力加工方法分：热加工和冷加工钢材。4.钢按用途分：钢结构和混凝土结构用钢。,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,3,低碳钢 C含量0.25% 碳素钢 中碳钢 C含量0.25%0.6%高碳钢 C含量0.6%低合金钢 合金总量5% 合金钢 中合金钢 合金总量5%10%高合金钢 合金总量10%5.钢按质量等级分：普通钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢。,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,4,第二节 钢材的技术性质一、拉伸性能建筑钢材（低碳钢）受拉时的应力-应变图分为四个阶段：弹性阶段（O-A）、屈服阶段（A-B）、强化阶段（B-C）、和颈缩阶段（C-D） （1）屈服点及屈服强度(s)O

3、-A阶段:应力与应变为正比, 变形为弹性,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,5,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,6,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,7,变形，点相对应的应力为弹性极限p。A-B 阶段:当应力超过p时，产生塑性变形，出现屈服现象。屈服下限对应的应力为屈服极限值s。对屈服现象不明显的钢，规定以0.2%残余变形时的应力0.2作为屈服强度。,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,8,（2）抗拉强度(b)B-C阶段：试件在屈服阶段后，内部组织结构发生变化，抵抗塑性变形的能力又重新提高，称为强化阶段。对应于最高点C的应力称为抗拉强度b。s/b 称为屈强比。屈强比越小

4、，表示钢材受力超过屈服点工作时的可靠性越大，结构越安全。但屈强比过小，钢材有效利用率太低，造成浪费。建筑结构钢的屈强比般为0.60.75。,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,9,（3）伸长率()C-D阶段：当钢材强化达到最高点后，塑料性变形迅速增加，试件断面急剧缩小，薄弱处出现“颈缩现象”而断裂。,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,10,伸长率：标距长度增量与原标距长度的百分比，其值越大，表明钢材的塑性越好。同一种钢材5大于10。二、钢材的冷弯用标准规定的弯头压弯试件到规定的角度（180或90）时，检查弯曲处有无裂纹、断裂及起层等现象。,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,11

5、,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,12,三、冷加工性能及时效冷加工是采用冷拉及冷拔来提高钢材的强度和硬度。（1）冷拉将热轧钢筋在常温下拉长，使之产生一定的塑性变形。冷拉采用控制应力和控制冷拉率两种方法。（2）冷拔将钢筋通过硬质合金拔丝模孔强行拉拔。冷拔时钢筋不仅受拉，同时还受周围挤压。,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,13,钢材冷加工后，产生塑性变形，晶粒产生相对滑移及晶粒的破碎晶格的伸长及歪扭，构成了滑移面的凹凸不平，给以后变形造成较大困难，提高了钢材的强度，但塑性、韧性大大降低。,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,14,（3） 时效处理自然时效：常温下搁置1520天。

6、人工时效：冷拉后立即加热到100200，并至少保持23h。钢材时效处理后，屈服强度、抗拉强度及硬度都进一步提高，而塑性及韧性继续降低。,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,15,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,16,四、冲击韧性钢材抵抗冲击荷载的能力。将摆锤从一定高度自由落下将中间开有V型缺口试件冲断，以试件在缺口处的最小横截面积除所作功的值为冲击韧性，aK单位为J/cm2。,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,17,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,18,五、耐疲劳性钢材在受交变荷载反复作用时，可能在最大应力远低于屈服强度的情况突然破坏，这种破坏称为疲劳破坏。影响因素：

7、内部组织状态、成分偏析及各种缺陷。一般钢材抗拉强度高，其疲劳极限也较高。,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,19,第三节 钢的化学成分对钢材性能的影响,一、碳（C） C0.8%，强度和硬度提高，塑性和韧性降低。 C1%，硬度增加，强度、塑性、韧性都降低，可焊性下降，冷脆性增加。 二、硅（Si） Si1%，强度提高，塑性、韧性影响不明显。 Si1%，塑性和韧性降低，冷脆性增加，可焊性差。,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,20,三、锰（Mn）可脱氧和脱硫，提高钢的强度和硬度，消除钢的热脆性。 四、磷（P）提高强度，塑性和韧性降低，形成冷脆性。五、硫（S）硫在钢的热加工时形成热脆现象。

8、冲击韧性、疲劳强度、可焊性降低。,六、氧（O） 强度降低，热脆性增加，冷弯、热加工和焊接性能降低。 七、氮（N） 强度提高，塑性及韧性下降，热加工、焊接和冷弯性能降低。 八、铝、钛、钒、铌（A1、Ti、V、Nb） 改善组织、细化晶粒、提高强度、改善韧性。,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,21,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,22,第四节 建筑钢材技术标准和选用一、碳素结构钢 （1）碳素结构钢的牌号及表示方法牌号：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275质量等级：A、B、C、D脱氧程度：特殊镇静钢（TZ）、镇静钢（Z）、半镇静钢（b）和沸腾钢（F）。表示方法：屈服点的字母

9、、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法符号。,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,23,例如： Q235-A F表示: 屈服点为235 MPa的A级沸腾钢。（2）技术要求标准：GB700-1988（3）碳素结构钢的选用牌号增大，含碳量增加，强度和硬度增大，塑性和韧性降低。建筑工程主要用Q235号钢，有较高的强度，良好的塑性、韧性、可焊性。,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,24,二、 低合金高强度结构钢（1）低合金高强度钢的牌号牌号：Q295、Q345、Q390、Q420、Q460质量等级：A、B、C、D、E表示方法：屈服点符号、屈服极限值和质量等级例如：Q295A表示：屈服极限为29

10、5MPa，质量等级为A的低合金高强度结构钢。,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,25,（2）技术要求标准：GBl59l一1994（3）低合金高强度结构钢的选用轻质高强、耐腐蚀、耐低温性好、抗冲击性强、使用寿命长、良好的可焊性和冷加工性，轧制各种型钢、钢管、钢筋，用于钢结构和钢筋混凝土结构中。,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,26,第五节 钢筋混凝土结构用钢按化学成分：碳素结构钢筋、普通低合金钢钢筋。按生产方法：热轧钢筋、热处理钢筋、冷加工钢筋、预应力钢筋。按钢筋外形：光面钢筋、螺纹钢筋和刻痕钢筋。一、热轧钢筋按表面形状分：光园钢筋、带肋钢筋按带肋钢筋分：月牙肋钢筋、等高肋钢筋,第

11、一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,27,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,28,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,29,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,30,1.牌号 HPB235、HPB300（由碳素结构钢轧制） 、HRB335、HRB400、HRB500（由低合金结构钢轧制）。2.技术要求（标准） 钢筋混凝土用钢第1部分：热轧光圆钢筋（GBl499.1-2008） 钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋（GBl499.2-2007）,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,31,3.钢材的选用1） HPB235光圆钢筋特点:强度低，塑性、韧性和焊接性好。应用:普通钢筋

12、混凝土结构中的受力及构造钢筋。2）HRB335、HRB400带肋钢筋特点：强度较高，塑性、韧性较好。应用：用于大中型钢筋混凝土结构的受力钢筋。3）HRB500带肋钢筋特点：强度高，塑性与焊接性较差。应用：适宜于做预应力钢筋。,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,32,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,33,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,34,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,35,4.钢筋的焊接焊接方法：闪光对焊、电渣压力焊、电弧焊等。钢筋焊接及验收规程：JGJ18-2003。闪光对焊,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,36,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢

13、材,37,电 渣 压 力 焊,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,38,电弧焊（双面搭接焊）,钢筋机械连接（锥螺纹套筒、直螺纹套筒接头）,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,39,钢筋焊接及验收规程：JGJ18-2003 钢筋闪光对焊接头、电弧焊接头、电渣压力焊接头、气压焊接头拉伸试验结果均应符合下列要求：1.3个试件的抗拉强度均不得小于该牌号钢筋规定的抗拉强度；RRB400钢筋接头试件的抗拉强度均不得小于570N/mm2；2.至少应有2个试件断于焊缝之外，呈延性断裂。当达到上述2项要求时，应评定该批接头为抗拉强度合格。,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,40,当有2个试件抗拉强

14、度小于钢筋规定的抗拉强度，或3个试件均在焊缝或热影响区发生脆性断裂时，则判定该批接头不合格。当有1个试件的抗拉强度小于规定值，或2个试件在焊缝或热影响区发生脆性断裂，其抗拉强度均小于钢筋规定抗拉强度的1.10倍时，应进行复验。复验时，切取6个试件。复验结果，当仍有1个试件的抗拉强度小于规定值，或有3个试件断于焊缝或热影响区，呈脆性断裂，其抗拉强度小于钢筋规定抗拉强度的1.10倍时，判定该批接头不合格。,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,41,注：当接头试件虽断于焊缝或热影响区，呈脆性断裂，但其抗拉强度钢筋规定抗拉强度的1.10倍时，可按断于焊缝或热影响区之外，呈延性断裂同等对待。,第一篇

15、 土建工程材料 第七章 建筑钢材,2,钢筋闪光对焊接头、气压焊接头弯曲试验均应符合下列要求：当试件弯至900，有2个或3个试件外侧未发生破裂，评定弯曲试验合格。当3个试件均发生破裂，判定该批接头为不合格品。当有2个试件发生破裂，应复验。复验时，应再切取6个试件。当有3个试件发生破裂时，应判定该批接头为不合格品。注：当试件外侧横向裂纹宽度达到0.5mm时，应认定已经破裂。,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,43,二、 钢筋混凝土用冷拉钢筋1.冷拉钢筋在常温下将热轧钢筋或盘条施加规定的拉应力。2.冷拔低碳钢丝将直径为68mm的Q215或Q235的低碳圆盘条，以强力拉拔而成的线材。甲级钢丝：用

16、作预应力筋。乙级钢丝：用作焊接网、焊接骨架、箍筋和构造钢筋。,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,44,3.冷轧带肋钢筋是用低碳钢或低合金钢热轧圆盘条，经冷轧后在其表面轧成具有三面或二面月牙形横肋的钢筋。标准：GB13788-2000分为CRB550、CRB650、CRB800、CRB970、CRB1170牌号。特点：1）强度高、塑性好、综合力学性能优良。2）握裹力强。,3）节约钢材，降低成本。4）提高构件整体质量。三、热处理钢筋1.预应力混凝土用热处理钢筋热轧带肋钢筋经淬火和回火等调质热处理而成。代号：RB150标准：GB4463-84牌号:40Si2Mn、48 Si2Mn、45 Si2Cr。,45,