《钢结构 第2版 教学课件 ppt 作者 孙德发 主编 第二章钢结构的材料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钢结构 第2版 教学课件 ppt 作者 孙德发 主编 第二章钢结构的材料（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章 钢结构的材料 Material of Steel Structures,一、钢材的主要性能 二、影响钢材性能的主要因素 三、钢材的疲劳 四、建筑钢材的规格和选用,一、钢材的主要性能,1、钢材的破坏形式 塑性破坏： 较大的塑性变形、断口呈纤维状，色泽发暗； 有先兆，计算应力fu 脆性破坏： 塑性变形很小，甚至没有，断口平直并呈有光泽的晶粒状； 没有明显先兆，计算应力fy,钢材的塑性破坏和脆性破坏,防止钢材脆性断裂的措施,加强施焊工艺管理，避免施焊过程产生裂纹、夹渣和气泡等； 焊缝不宜过分集中，施焊时不宜过强约束，避免产生过大残余应力。低温下发生低应力的脆断，常与残余应力有关； 进行合理细
2、部构造设计，避免产生应力集中。应力集中处会产生同号应力场，使钢材变脆。尽量避免采用厚钢板； 选择合理的钢材，钢材化学成分与钢材抗脆断能力有关，含碳多的钢材，抗脆断性能有所下降。 此外，冷加工，加载速度等对钢材脆断性能都有影响。,一、钢材的主要性能,2、基本性能要求和指标 强度：比例极限 fp、屈服点fy （条件屈服点f0 .2）、抗拉强度（极限强度） fu 、屈强比 塑性：伸长率、面缩率 冷弯性能：冷弯试验 韧性（度）：冲击韧性（度） 可焊性：施工可焊性、使用可焊性 耐久性：抗腐蚀能力、抗疲劳能力,低碳钢拉伸实验曲线,受压构件稳定问题,由于钢材具有轻质高强、塑性和韧性好的特点，使得钢结构在大跨
3、、高层、高耸、桥梁、轻钢等结构中得到广泛的应用。 对组成结构的构件来讲，受拉构件能充分发挥材料的性能；受压构件，由于长细比（纤细）较大，使得构件会出现失稳问题，因此稳定问题将是钢结构课程学习中的重点和难点，希望同学们给予足够的重视，下面看几个简单的示例，以便有些感性认识。,二、影响钢材性能的主要因素,化学成分：Fe，C，Si，Mn，S（O），P（N），其它 冶金过程：冶炼、浇铸、轧制和热处理 时效：钢材硬化 温度：高温3000C 6000C 低温 冲击韧性的温度转变区 应力集中：因钢材缺陷或制作引起的几何改变，造成各点钢材应力不均匀的状况称为应力集中。 应力集中系数 m/ 0 应力集中与同号应
4、力场 应力集中程度与缺陷几何的关系,化学成分对钢材（普通碳素钢）性能的影响,三、钢材的疲劳,疲劳破坏属于反复荷载作用下的脆性破坏； 钢材的疲劳强度与反复荷载引起的应力种类（拉应力、压应力、剪应力和复杂应力等）、应力循环形式、应力循环次数、应力集中程度和残余应力等有着直接关系。,应力循环形式 应力比 应力幅,应力比 反复荷载作用下，钢材某点应力循环幅值中绝对值最小应力与 绝对值最大应力之比(拉为正、压为负)称为应力比。 应力幅 反复荷载作用下，钢材某点最大拉应力与另一个幅值（拉为正 压为负）之差为应力幅。,疲劳强度 钢材在一定次数N的反复荷载作用下发生疲劳破坏，则破坏应力即为相应于荷载次数N的疲
5、劳强度。 疲劳寿命 相应的上述的反复次数N则被称为疲劳寿命。 疲劳极限 循环无穷次而不破坏的应力上限称为疲劳极限。,各种应力循环下的应力比、应力幅,三、钢材的疲劳,1、常幅疲劳 应力比： 应力幅： 疲劳强度计算公式： 式中 k当为焊接结构时k=1；当为非焊接结构时k=0.7,式中 容许应力幅； C和是与构件和连接分类的构造有关的系数，见下表 n循环次数,非常幅应力循环（Miner法则）,应力幅 的作用次数,第 种应力幅,应力幅 为常量时疲劳破坏的循环次数,等效应力,三、钢材的疲劳,2、变幅疲劳和起重机梁的欠载效应系数 f变幅荷载的欠载效应系数，对重级工作制硬钩起重机f=1.0；重级工作制软钩起
6、重机f=0.8；中级工作制起重机f=0.5。,四、建筑钢材的规格和选用,1、钢的种类 碳素结构钢：Q195、Q215、Q235、Q255和Q275等 质量等级：A、B、C、D，由低到高 F沸腾钢；Z镇静钢；b半镇静钢 TZ特殊镇静钢 Q235AF，b,(Z) 旧称3号钢 Q235BF，b,(Z) 常温下Cv要求 Q235C（Z） 零度Cv要求 Q235D(TZ) -20Cv要求,四、建筑钢材的规格和选用,1、钢的种类 低合金高强度结构钢：Q295、Q345、Q390、Q420和Q460 质量等级：A、B、C、D、E，由低到高 优质碳素结构钢： 经过热处理，如45号优质碳素钢 优质钢丝绳：,四、建筑钢材的规格和选用,2、钢材的选择 结构的重要性 荷载特征 连接方法 结构的工作环境 钢材厚度,四、建筑钢材的规格和选用,3、钢材的规格 热轧钢板 薄板：厚度4mm 以下 中厚板：厚度4.520mm 厚板：厚度2060mm 极厚板：厚度60mm 以上 热轧型钢 薄壁型钢,
