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1、建筑钢材n n第一节第一节第一节第一节 建筑结构用钢的基本要求建筑结构用钢的基本要求建筑结构用钢的基本要求建筑结构用钢的基本要求n n第二节第二节第二节第二节 钢材的主要机械性能钢材的主要机械性能钢材的主要机械性能钢材的主要机械性能n n第三节第三节第三节第三节 钢材的破坏形式钢材的破坏形式钢材的破坏形式钢材的破坏形式n n第四节第四节第四节第四节 影响钢材性能的主要因素影响钢材性能的主要因素影响钢材性能的主要因素影响钢材性能的主要因素n n第五节第五节第五节第五节 建筑结构用钢的种类及选择建筑结构用钢的种类及选择建筑结构用钢的种类及选择建筑结构用钢的种类及选择钢结构材料钢结构材料PPTPPT
2、课件课件 (2) (2)第一节 建筑结构用钢的基本要求 钢材种类繁多，规格、用途也不相同，对建筑钢材种类繁多，规格、用途也不相同，对建筑钢材种类繁多，规格、用途也不相同，对建筑钢材种类繁多，规格、用途也不相同，对建筑结构用钢来说，主要有三方面的要求。结构用钢来说，主要有三方面的要求。结构用钢来说，主要有三方面的要求。结构用钢来说，主要有三方面的要求。1 1 1 1、较高的强度：、较高的强度：、较高的强度：、较高的强度：结构的承载力大，所需的截面小，结构的承载力大，所需的截面小，结构的承载力大，所需的截面小，结构的承载力大，所需的截面小，结构的自重轻；结构的自重轻；结构的自重轻；结构的自重轻；2
3、 2 2 2、较好的塑性及韧性：、较好的塑性及韧性：、较好的塑性及韧性：、较好的塑性及韧性：塑性好，不易发生脆性破塑性好，不易发生脆性破塑性好，不易发生脆性破塑性好，不易发生脆性破坏；韧性好，利于承受动力荷载坏；韧性好，利于承受动力荷载坏；韧性好，利于承受动力荷载坏；韧性好，利于承受动力荷载；3 3 3 3、良好的加工性能与耐久性：、良好的加工性能与耐久性：、良好的加工性能与耐久性：、良好的加工性能与耐久性：包括可焊性、冷弯包括可焊性、冷弯包括可焊性、冷弯包括可焊性、冷弯性能以及耐腐性能；性能以及耐腐性能；性能以及耐腐性能；性能以及耐腐性能； 据以上要求据以上要求据以上要求据以上要求, , ,
4、 ,钢结构设计规范钢结构设计规范钢结构设计规范钢结构设计规范GB50017-2003GB50017-2003GB50017-2003GB50017-2003推荐推荐推荐推荐承重结构用钢宜采用：炭素结构钢中的承重结构用钢宜采用：炭素结构钢中的承重结构用钢宜采用：炭素结构钢中的承重结构用钢宜采用：炭素结构钢中的Q235Q235Q235Q235钢及低合钢及低合钢及低合钢及低合金高强结构钢中的金高强结构钢中的金高强结构钢中的金高强结构钢中的Q345Q345Q345Q345、Q390Q390Q390Q390和和和和Q420Q420Q420Q420钢四种钢材钢四种钢材钢四种钢材钢四种钢材。钢结构材料钢结构
5、材料PPTPPT课件课件 (2) (2)第二节第二节 钢材的主要机械性能钢材的主要机械性能一、单向拉伸试验曲线一、单向拉伸试验曲线 根据钢材单向拉伸性能曲线，工程应用中，钢材的性能根据钢材单向拉伸性能曲线，工程应用中，钢材的性能按理想弹塑性体考虑，按理想弹塑性体考虑，fy y为钢材拉、压强度标准值。为钢材拉、压强度标准值。钢结构材料钢结构材料PPTPPT课件课件 (2) (2)二、钢材的主要机械性能1.1.钢材的强度：屈服强度和抗拉强度2.2.钢材的塑性：伸长率3.3.冷弯性能4.4.冲击韧性钢结构材料钢结构材料PPTPPT课件课件 (2) (2)拉伸试验拉伸试验拉伸试验拉伸试验荷载变形（FL
6、）曲线应力应变（）曲线钢结构材料钢结构材料PPTPPT课件课件 (2) (2)弹性阶段弹性阶段:斜直线的终点对应的应力斜直线的终点对应的应力为比例极限为比例极限 ，弹性阶段的顶点对应的，弹性阶段的顶点对应的应力为弹性极限应力为弹性极限 。弹性模量。弹性模量弹塑性阶段：弹塑性阶段： 变形包括弹性变变形包括弹性变形和塑性变形，形和塑性变形， 切线模量切线模量 随应力的增随应力的增加而逐渐减小。加而逐渐减小。1.强度钢结构材料钢结构材料PPTPPT课件课件 (2) (2)塑性阶段塑性阶段：弹塑性阶段后期的上下波动平台弹塑性阶段后期的上下波动平台弹塑性阶段后期的上下波动平台弹塑性阶段后期的上下波动平台
7、的下限点为屈服极限的下限点为屈服极限的下限点为屈服极限的下限点为屈服极限 。强化阶段强化阶段：屈服阶段后，钢材内部组织经重屈服阶段后，钢材内部组织经重屈服阶段后，钢材内部组织经重屈服阶段后，钢材内部组织经重新调整，又部分地恢复了继续承载能力，直至新调整，又部分地恢复了继续承载能力，直至新调整，又部分地恢复了继续承载能力，直至新调整，又部分地恢复了继续承载能力，直至曲线的最高点为抗拉强度曲线的最高点为抗拉强度曲线的最高点为抗拉强度曲线的最高点为抗拉强度 。颈缩阶段颈缩阶段：应力达到抗拉强度时，试件局部应力达到抗拉强度时，试件局部应力达到抗拉强度时，试件局部应力达到抗拉强度时，试件局部出现横向收缩
8、变细出现横向收缩变细出现横向收缩变细出现横向收缩变细颈缩。颈缩。颈缩。颈缩。钢结构材料钢结构材料PPTPPT课件课件 (2) (2)2、塑性塑性塑性塑性塑性钢材产生塑性变形而不发生脆性断裂的能力，钢材产生塑性变形而不发生脆性断裂的能力，钢材产生塑性变形而不发生脆性断裂的能力，钢材产生塑性变形而不发生脆性断裂的能力，便于内力重分布，吸收能量。便于内力重分布，吸收能量。便于内力重分布，吸收能量。便于内力重分布，吸收能量。 衡量钢材塑性指标是：衡量钢材塑性指标是：衡量钢材塑性指标是：衡量钢材塑性指标是：伸长率和断面收缩率伸长率和断面收缩率伸长率和断面收缩率伸长率和断面收缩率 伸长率：伸长率：伸长率：
9、伸长率： 断面收缩率断面收缩率断面收缩率断面收缩率 试件原标距长度和原截面面积；试件原标距长度和原截面面积；试件原标距长度和原截面面积；试件原标距长度和原截面面积； 试件拉断后标距长度和颈缩断口截面面积。试件拉断后标距长度和颈缩断口截面面积。试件拉断后标距长度和颈缩断口截面面积。试件拉断后标距长度和颈缩断口截面面积。钢结构材料钢结构材料PPTPPT课件课件 (2) (2)3、冷弯性能1.冷弯性能冷弯性能冷弯性能冷弯性能- -钢材在常温下冷加钢材在常温下冷加钢材在常温下冷加钢材在常温下冷加工过程中产生工过程中产生工过程中产生工过程中产生塑性变形塑性变形塑性变形塑性变形能力。能力。能力。能力。2.
10、冷弯性能实验是用弯心直径冷弯性能实验是用弯心直径冷弯性能实验是用弯心直径冷弯性能实验是用弯心直径为为为为d d的冲头对试件压弯的冲头对试件压弯的冲头对试件压弯的冲头对试件压弯180180度，然后检查试件表面，以度，然后检查试件表面，以度，然后检查试件表面，以度，然后检查试件表面，以不出现不出现不出现不出现裂纹和分层裂纹和分层裂纹和分层裂纹和分层为合格。为合格。为合格。为合格。3.冷弯性能不仅能衡量钢材的冷弯性能不仅能衡量钢材的冷弯性能不仅能衡量钢材的冷弯性能不仅能衡量钢材的塑性和冷加工性能，而且也塑性和冷加工性能，而且也塑性和冷加工性能，而且也塑性和冷加工性能，而且也能暴露钢材内部的缺陷，是能
11、暴露钢材内部的缺陷，是能暴露钢材内部的缺陷，是能暴露钢材内部的缺陷，是钢材塑性及冶金质量的综合钢材塑性及冶金质量的综合钢材塑性及冶金质量的综合钢材塑性及冶金质量的综合指标。指标。指标。指标。钢结构材料钢结构材料PPTPPT课件课件 (2) (2)4、韧性韧性韧性韧性韧性钢材在冲击荷载下抵抗脆性破坏的机械性能指标。钢材在冲击荷载下抵抗脆性破坏的机械性能指标。钢材在冲击荷载下抵抗脆性破坏的机械性能指标。钢材在冲击荷载下抵抗脆性破坏的机械性能指标。冲击韧性冲击韧性冲击韧性冲击韧性 k k衡量衡量衡量衡量冲击实验测量冲击功冲击实验测量冲击功冲击实验测量冲击功冲击实验测量冲击功 越大，则钢材的韧性越好。
12、越大，则钢材的韧性越好。越大，则钢材的韧性越好。越大，则钢材的韧性越好。冲击韧性除与钢材的质量密切有关，还与钢材的轧制方冲击韧性除与钢材的质量密切有关，还与钢材的轧制方冲击韧性除与钢材的质量密切有关，还与钢材的轧制方冲击韧性除与钢材的质量密切有关，还与钢材的轧制方向有关向有关向有关向有关，顺着轧制方向好。，顺着轧制方向好。，顺着轧制方向好。，顺着轧制方向好。 冲击韧性值还与温度有关冲击韧性值还与温度有关冲击韧性值还与温度有关冲击韧性值还与温度有关。当达到一定的负温度时，冲。当达到一定的负温度时，冲。当达到一定的负温度时，冲。当达到一定的负温度时，冲击韧性急速下降。故击韧性急速下降。故击韧性急速
13、下降。故击韧性急速下降。故用于表征钢材承受动力荷载的能力用于表征钢材承受动力荷载的能力用于表征钢材承受动力荷载的能力用于表征钢材承受动力荷载的能力（动力指标），按常温（动力指标），按常温（动力指标），按常温（动力指标），按常温（2020o o）、零温（）、零温（）、零温（）、零温（0 0o o） 、负温、负温、负温、负温（-20-20o o、-40-40o o）区分）区分）区分）区分 。kvAkvA钢结构材料钢结构材料PPTPPT课件课件 (2) (2)5、可焊性n n可焊性可焊性表征钢材焊接后具备良好焊接接表征钢材焊接后具备良好焊接接头性能的能力不产生裂纹，焊缝影响区头性能的能力不产生裂纹，
14、焊缝影响区材性满足有关要求。材性满足有关要求。n n影响钢材可焊性的因素很多影响钢材可焊性的因素很多：钢材的品种、：钢材的品种、化学成分及规格等自身的因素外，还与节化学成分及规格等自身的因素外，还与节点的复杂程度、约束程度、焊接工艺等有点的复杂程度、约束程度、焊接工艺等有关，故关，故易焊钢材的可焊性好。反之难焊钢易焊钢材的可焊性好。反之难焊钢材可焊性差。材可焊性差。钢结构材料钢结构材料PPTPPT课件课件 (2) (2)第三节 钢材的破坏形式一、一、塑性破坏塑性破坏塑性破坏塑性破坏( (延性破坏）延性破坏）延性破坏）延性破坏）塑性破坏塑性破坏塑性破坏塑性破坏截面上的应力超过截面上的应力超过截面
15、上的应力超过截面上的应力超过 达到达到达到达到 时才时才时才时才发生破坏，其加荷的延续时间长，构件拉发生破坏，其加荷的延续时间长，构件拉发生破坏，其加荷的延续时间长，构件拉发生破坏，其加荷的延续时间长，构件拉断时有比较大的变形很容易及时发现和采断时有比较大的变形很容易及时发现和采断时有比较大的变形很容易及时发现和采断时有比较大的变形很容易及时发现和采取补救措施。取补救措施。取补救措施。取补救措施。断口断口断口断口呈纤维状，色泽发暗。呈纤维状，色泽发暗。呈纤维状，色泽发暗。呈纤维状，色泽发暗。二、脆性破坏二、脆性破坏二、脆性破坏二、脆性破坏脆性破坏脆性破坏脆性破坏脆性破坏截面上的平均应力值小于截
16、面上的平均应力值小于截面上的平均应力值小于截面上的平均应力值小于 时已经时已经时已经时已经发生破坏，构件拉断时变形很小且几乎无发生破坏，构件拉断时变形很小且几乎无发生破坏，构件拉断时变形很小且几乎无发生破坏，构件拉断时变形很小且几乎无任何迹象而突然断裂。破坏性很大。任何迹象而突然断裂。破坏性很大。任何迹象而突然断裂。破坏性很大。任何迹象而突然断裂。破坏性很大。断口断口断口断口平齐，呈有光泽的晶粒状。平齐，呈有光泽的晶粒状。平齐，呈有光泽的晶粒状。平齐，呈有光泽的晶粒状。uf钢结构材料钢结构材料PPTPPT课件课件 (2) (2)第四节 影响钢材性能的主要因素1、化学成份的影响2、冶金及轧制3、
17、冷作硬化与时效硬化4、复杂应力5、应力集中与残余应力6、温度钢结构材料钢结构材料PPTPPT课件课件 (2) (2)1、化学成份的影响n n基本成份为基本成份为基本成份为基本成份为FeFe，炭钢中含量占，炭钢中含量占，炭钢中含量占，炭钢中含量占9999，C C、SiSi、MnMn为有益元素，为有益元素，为有益元素，为有益元素，S S、P P、NN、OO为冶炼过程中不为冶炼过程中不为冶炼过程中不为冶炼过程中不易除尽的有害元素。易除尽的有害元素。易除尽的有害元素。易除尽的有害元素。n nC C：含含含含C C使强度使强度使强度使强度塑性、韧性、可焊性塑性、韧性、可焊性塑性、韧性、可焊性塑性、韧性、
18、可焊性，应控，应控，应控，应控制在制在制在制在0.22%0.22%，焊接结构应控制在，焊接结构应控制在，焊接结构应控制在，焊接结构应控制在0.20%0.20%。n nSiSi：强脱氧剂，含：强脱氧剂，含：强脱氧剂，含：强脱氧剂，含SiSi适量使强度适量使强度适量使强度适量使强度 其它影响不大，其它影响不大，其它影响不大，其它影响不大，有益，应控制有益，应控制有益，应控制有益，应控制0.10.3%0.10.3%MnMn：弱脱氧剂，含量增加，使强度：弱脱氧剂，含量增加，使强度：弱脱氧剂，含量增加，使强度：弱脱氧剂，含量增加，使强度 降低降低降低降低S S、OO的热脆影响，改善热加工性能和冷脆现象，
19、对其的热脆影响，改善热加工性能和冷脆现象，对其的热脆影响，改善热加工性能和冷脆现象，对其的热脆影响，改善热加工性能和冷脆现象，对其它性能影响不大，它性能影响不大，它性能影响不大，它性能影响不大，有益有益有益有益。含量。含量。含量。含量0.3%0.8%0.3%0.8%钢结构材料钢结构材料PPTPPT课件课件 (2) (2)S：含量含量使强度使强度塑性、韧性、性能冷弯、可焊性塑性、韧性、性能冷弯、可焊性； 高温时使钢材变脆高温时使钢材变脆热脆现象热脆现象。P：低温时使钢材变脆低温时使钢材变脆冷脆现象冷脆现象；其它同；其它同SO、N：O同同S；N同同P，控制含量控制含量0.008%合金元素可明显提高
20、钢材的综合性能：合金元素可明显提高钢材的综合性能： 钒、钛铌钒、钛铌细化晶粒，提高钢的韧性和耐火性、耐侯性。细化晶粒，提高钢的韧性和耐火性、耐侯性。 稀土稀土有利于脱氧、脱硫，改善钢的性能。有利于脱氧、脱硫，改善钢的性能。 钼、铬、镍钼、铬、镍提高钢的韧性，尤其低温韧性，且提高耐热提高钢的韧性，尤其低温韧性，且提高耐热性。性。 铜铜提高耐腐蚀性能，降低可焊性。提高耐腐蚀性能，降低可焊性。钢结构材料钢结构材料PPTPPT课件课件 (2) (2)2、冶炼、浇铸、轧制和热处理的影响1）冶炼的方法冶炼的方法平炉炼钢：平炉炼钢：平炉炼钢：平炉炼钢：生产效率低生产效率低生产效率低生产效率低；氧气顶吹转炉炼
21、钢：氧气顶吹转炉炼钢：氧气顶吹转炉炼钢：氧气顶吹转炉炼钢：具有投资少、生产效率高，适应性具有投资少、生产效率高，适应性具有投资少、生产效率高，适应性具有投资少、生产效率高，适应性大；大；大；大；碱性侧吹转炉炼钢碱性侧吹转炉炼钢碱性侧吹转炉炼钢碱性侧吹转炉炼钢：钢材质量差钢材质量差钢材质量差钢材质量差；电炉炼钢电炉炼钢电炉炼钢电炉炼钢：一般不用在建筑结构中。一般不用在建筑结构中。一般不用在建筑结构中。一般不用在建筑结构中。2）浇铸）浇铸l l钢锭钢锭钢锭钢锭浇入铸模做成钢锭，初扎才成为钢坯（质量较差）浇入铸模做成钢锭，初扎才成为钢坯（质量较差）浇入铸模做成钢锭，初扎才成为钢坯（质量较差）浇入铸模
22、做成钢锭，初扎才成为钢坯（质量较差）l l钢坯钢坯钢坯钢坯浇入连续浇铸机做成钢坯（钢材的质量较高）浇入连续浇铸机做成钢坯（钢材的质量较高）浇入连续浇铸机做成钢坯（钢材的质量较高）浇入连续浇铸机做成钢坯（钢材的质量较高）钢结构材料钢结构材料PPTPPT课件课件 (2) (2)l浇铸时存在冶金缺陷浇铸时存在冶金缺陷浇铸时存在冶金缺陷浇铸时存在冶金缺陷：偏析偏析偏析偏析金属结晶后化学成分分布不均匀金属结晶后化学成分分布不均匀金属结晶后化学成分分布不均匀金属结晶后化学成分分布不均匀 （塑性、冷弯性、韧性变坏）。（塑性、冷弯性、韧性变坏）。（塑性、冷弯性、韧性变坏）。（塑性、冷弯性、韧性变坏）。非金属夹
23、杂非金属夹杂非金属夹杂非金属夹杂钢中含有杂质（硫化物使钢钢中含有杂质（硫化物使钢钢中含有杂质（硫化物使钢钢中含有杂质（硫化物使钢“ “热脆热脆热脆热脆” ”，氧氧氧氧 化化化化 物物物物 降低钢材机械性能和工艺性。降低钢材机械性能和工艺性。降低钢材机械性能和工艺性。降低钢材机械性能和工艺性。气泡气泡气泡气泡由氧化铁与碳作用产生一氧化碳气体不能充由氧化铁与碳作用产生一氧化碳气体不能充由氧化铁与碳作用产生一氧化碳气体不能充由氧化铁与碳作用产生一氧化碳气体不能充 分逸出而留在钢锭中形成微小空洞。分逸出而留在钢锭中形成微小空洞。分逸出而留在钢锭中形成微小空洞。分逸出而留在钢锭中形成微小空洞。l冶金中因
24、为脱氧程度不同将钢材分为四类：冶金中因为脱氧程度不同将钢材分为四类：沸腾钢沸腾钢用用Mn为脱氧剂，为脱氧剂，CO、O从钢水中逸出，从钢水中逸出， 剧烈沸腾，价格低，质量差；剧烈沸腾，价格低，质量差；半半镇静钢镇静钢质量介于沸腾钢和镇静钢之间质量介于沸腾钢和镇静钢之间镇静钢镇静钢用用Si为脱氧剂，时间慢，价格高，为脱氧剂，时间慢，价格高， 质量好；钢水表面比较平静。质量好；钢水表面比较平静。特殊特殊镇静钢镇静钢除硅外，加铝、钛强脱氧剂，质量更高。除硅外，加铝、钛强脱氧剂，质量更高。Mn：弱脱氧剂，：弱脱氧剂，钢结构材料钢结构材料PPTPPT课件课件 (2) (2)3）轧制）轧制l反复的轧制可以改
25、善钢材的塑性，同时可以使钢反复的轧制可以改善钢材的塑性，同时可以使钢反复的轧制可以改善钢材的塑性，同时可以使钢反复的轧制可以改善钢材的塑性，同时可以使钢材中的气孔、裂纹、疏松等缺陷焊合，使金属晶材中的气孔、裂纹、疏松等缺陷焊合，使金属晶材中的气孔、裂纹、疏松等缺陷焊合，使金属晶材中的气孔、裂纹、疏松等缺陷焊合，使金属晶体组织密实，晶粒细化，消除纤维组织缺陷，使体组织密实，晶粒细化，消除纤维组织缺陷，使体组织密实，晶粒细化，消除纤维组织缺陷，使体组织密实，晶粒细化，消除纤维组织缺陷，使钢材的力学性能提高。钢材的力学性能提高。钢材的力学性能提高。钢材的力学性能提高。l l波板因辊扎次数多，其强度比
26、厚板略高，顺着轧波板因辊扎次数多，其强度比厚板略高，顺着轧波板因辊扎次数多，其强度比厚板略高，顺着轧波板因辊扎次数多，其强度比厚板略高，顺着轧制方向较好，横向较差。制方向较好，横向较差。制方向较好，横向较差。制方向较好，横向较差。4）热处理）热处理l l 目的目的目的目的取得高强的同时能保持良好的塑性和韧性。取得高强的同时能保持良好的塑性和韧性。取得高强的同时能保持良好的塑性和韧性。取得高强的同时能保持良好的塑性和韧性。l l方法方法方法方法正火、淬火、淬火加回火。正火、淬火、淬火加回火。正火、淬火、淬火加回火。正火、淬火、淬火加回火。钢结构材料钢结构材料PPTPPT课件课件 (2) (2)3
27、、冷作硬化与时效硬化、冷作硬化与时效硬化1 1）冷作硬化）冷作硬化）冷作硬化）冷作硬化l l冷作硬化冷作硬化冷作硬化冷作硬化冷加工时（常温进行弯折、冲孔剪切等），冷加工时（常温进行弯折、冲孔剪切等），冷加工时（常温进行弯折、冲孔剪切等），冷加工时（常温进行弯折、冲孔剪切等）， 钢材发生塑性变形从而使钢材强度提高，而塑性和韧性降钢材发生塑性变形从而使钢材强度提高，而塑性和韧性降钢材发生塑性变形从而使钢材强度提高，而塑性和韧性降钢材发生塑性变形从而使钢材强度提高，而塑性和韧性降低，钢材变硬的现象称之为低，钢材变硬的现象称之为低，钢材变硬的现象称之为低，钢材变硬的现象称之为冷作硬化冷作硬化冷作硬化冷
28、作硬化。l l钢材一般钢材一般钢材一般钢材一般不利用冷作硬化来提高钢材的强度不利用冷作硬化来提高钢材的强度不利用冷作硬化来提高钢材的强度不利用冷作硬化来提高钢材的强度。2 2）时效硬化）时效硬化）时效硬化）时效硬化l l时效硬化时效硬化时效硬化时效硬化钢材中的钢材中的钢材中的钢材中的C C、NN固溶体，随着时间的增长和温固溶体，随着时间的增长和温固溶体，随着时间的增长和温固溶体，随着时间的增长和温度的变化，而形成碳化物和氮化物，它们对纯铁体的塑性度的变化，而形成碳化物和氮化物，它们对纯铁体的塑性度的变化，而形成碳化物和氮化物，它们对纯铁体的塑性度的变化，而形成碳化物和氮化物，它们对纯铁体的塑性
29、变形起着阻碍作用，使钢材强度提高，塑性和韧性降低，变形起着阻碍作用，使钢材强度提高，塑性和韧性降低，变形起着阻碍作用，使钢材强度提高，塑性和韧性降低，变形起着阻碍作用，使钢材强度提高，塑性和韧性降低，变脆的变脆的变脆的变脆的“ “老化老化老化老化” ”现象称之为时效硬化。现象称之为时效硬化。现象称之为时效硬化。现象称之为时效硬化。l l人工时效人工时效人工时效人工时效材料经塑性变形材料经塑性变形材料经塑性变形材料经塑性变形10%10%后加热到后加热到后加热到后加热到250250度可使时度可使时度可使时度可使时效硬化加速发展。效硬化加速发展。效硬化加速发展。效硬化加速发展。钢结构材料钢结构材料P
30、PTPPT课件课件 (2) (2)6、温度的影响n n温度的影响，一般可分正温与负温影响两部分。温度的影响，一般可分正温与负温影响两部分。温度的影响，一般可分正温与负温影响两部分。温度的影响，一般可分正温与负温影响两部分。1 1）正温影响）正温影响）正温影响）正温影响n n总体影响规律为温度上升，钢材的强度降低，塑性、韧性总体影响规律为温度上升，钢材的强度降低，塑性、韧性总体影响规律为温度上升，钢材的强度降低，塑性、韧性总体影响规律为温度上升，钢材的强度降低，塑性、韧性提高，这一现象称之为提高，这一现象称之为提高，这一现象称之为提高，这一现象称之为热塑现象热塑现象热塑现象热塑现象，温度达，温度
31、达，温度达，温度达600o600o左右时，左右时，左右时，左右时，钢材的强度几乎降至为零，而塑性、韧性极大，易于进行钢材的强度几乎降至为零，而塑性、韧性极大，易于进行钢材的强度几乎降至为零，而塑性、韧性极大，易于进行钢材的强度几乎降至为零，而塑性、韧性极大，易于进行热加工，此温度称之为热加工，此温度称之为热加工，此温度称之为热加工，此温度称之为热煅温度热煅温度热煅温度热煅温度。n n需要说明：需要说明：需要说明：需要说明：钢材在钢材在钢材在钢材在250o250o左右左右左右左右时，强度提高，塑性、韧性时，强度提高，塑性、韧性时，强度提高，塑性、韧性时，强度提高，塑性、韧性下降，钢材表面呈下降，
32、钢材表面呈下降，钢材表面呈下降，钢材表面呈蓝色蓝色蓝色蓝色，这一反常现象称之为，这一反常现象称之为，这一反常现象称之为，这一反常现象称之为蓝脆现象蓝脆现象蓝脆现象蓝脆现象。钢材在钢材在钢材在钢材在150o150o以上时应采取以上时应采取以上时应采取以上时应采取隔热措施隔热措施隔热措施隔热措施。2)2)负温影响负温影响负温影响负温影响n n随着温度的降低钢材的强度提高，塑性、韧性降低，脆性随着温度的降低钢材的强度提高，塑性、韧性降低，脆性随着温度的降低钢材的强度提高，塑性、韧性降低，脆性随着温度的降低钢材的强度提高，塑性、韧性降低，脆性增大，称之为增大，称之为增大，称之为增大，称之为低温冷脆低温
33、冷脆低温冷脆低温冷脆，当温度降至某一特定温度时钢材，当温度降至某一特定温度时钢材，当温度降至某一特定温度时钢材，当温度降至某一特定温度时钢材的脆性急剧增大，称此温度点为的脆性急剧增大，称此温度点为的脆性急剧增大，称此温度点为的脆性急剧增大，称此温度点为转脆温度转脆温度转脆温度转脆温度。钢结构材料钢结构材料PPTPPT课件课件 (2) (2)第五节 建筑结构用钢的种类与选择 一、钢材的牌号表示方法及结构用钢的种类一、钢材的牌号表示方法及结构用钢的种类钢材种类繁多，按不同的分类方法，叫法各不相钢材种类繁多，按不同的分类方法，叫法各不相钢材种类繁多，按不同的分类方法，叫法各不相钢材种类繁多，按不同的
34、分类方法，叫法各不相同。适于钢结构采用的同。适于钢结构采用的同。适于钢结构采用的同。适于钢结构采用的钢材只是钢材只是钢材只是钢材只是碳素结构钢碳素结构钢碳素结构钢碳素结构钢和和和和低低低低合金高强度结构钢合金高强度结构钢合金高强度结构钢合金高强度结构钢中的几种牌号中的几种牌号中的几种牌号中的几种牌号，以及其它几种，以及其它几种，以及其它几种，以及其它几种性能较优的专用结构钢（桥梁用钢、耐候钢、高性能较优的专用结构钢（桥梁用钢、耐候钢、高性能较优的专用结构钢（桥梁用钢、耐候钢、高性能较优的专用结构钢（桥梁用钢、耐候钢、高层结构钢等）层结构钢等）层结构钢等）层结构钢等）1 1、钢材牌号、钢材牌号、
35、钢材牌号、钢材牌号由：由：由：由：“ “QQ、屈服点值、质量等级、脱氧方法屈服点值、质量等级、脱氧方法屈服点值、质量等级、脱氧方法屈服点值、质量等级、脱氧方法” ”四部四部四部四部分组成。分组成。分组成。分组成。l lQQ：表示表示表示表示“ “屈屈屈屈” ”字拼音首位字母，意为字拼音首位字母，意为字拼音首位字母，意为字拼音首位字母，意为“ “屈服强度屈服强度屈服强度屈服强度” ”；l l质量等级：分质量等级：分质量等级：分质量等级：分AEAE五级（字序越高质量越好）；五级（字序越高质量越好）；五级（字序越高质量越好）；五级（字序越高质量越好）；l l脱氧方法：脱氧方法：脱氧方法：脱氧方法：F
36、 F沸腾钢；沸腾钢；沸腾钢；沸腾钢；Z Z镇静钢（一般省略）；镇静钢（一般省略）；镇静钢（一般省略）；镇静钢（一般省略）； b b半镇静钢；半镇静钢；半镇静钢；半镇静钢；TZTZ特殊镇静钢（一般省略）。特殊镇静钢（一般省略）。特殊镇静钢（一般省略）。特殊镇静钢（一般省略）。钢结构材料钢结构材料PPTPPT课件课件 (2) (2)2碳素结构钢：牌号共有牌号共有牌号共有牌号共有Q195Q195Q195Q195、Q215Q215Q215Q215、Q235Q235Q235Q235、Q255Q255Q255Q255和和和和Q275Q275Q275Q275五种牌号五种牌号五种牌号五种牌号（钢结构一般仅用（
37、钢结构一般仅用（钢结构一般仅用（钢结构一般仅用Q235Q235Q235Q235 ）根据化学成分和冲击韧性的不同，由低到高划分为根据化学成分和冲击韧性的不同，由低到高划分为根据化学成分和冲击韧性的不同，由低到高划分为根据化学成分和冲击韧性的不同，由低到高划分为A A A A、B B B B、C C C C、D D D D四种质量等级四种质量等级四种质量等级四种质量等级AA、BB级钢为级钢为级钢为级钢为F F、b b、Z Z，而，而，而，而C C级全为级全为级全为级全为Z Z，DD级全为级全为级全为级全为TZTZ脱氧脱氧脱氧脱氧方法；方法；方法；方法；3低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢：n n
38、含碳量均不大于含碳量均不大于含碳量均不大于含碳量均不大于0.200.20，强度的提高主要依靠添加少量，强度的提高主要依靠添加少量，强度的提高主要依靠添加少量，强度的提高主要依靠添加少量几种合金元素来达到，合金元素总量低于几种合金元素来达到，合金元素总量低于几种合金元素来达到，合金元素总量低于几种合金元素来达到，合金元素总量低于5 5；n n牌号共有牌号共有牌号共有牌号共有Q295Q295、Q345Q345、Q390Q390、Q420Q420和和和和Q460Q460五五五五种牌号；种牌号；种牌号；种牌号；n n低合金结构钢分：低合金结构钢分：低合金结构钢分：低合金结构钢分：AA、BB、C C、D
39、D、E E五级，五级，五级，五级，AA、BB级为镇级为镇级为镇级为镇静钢、静钢、静钢、静钢、C C、DD、E E为特殊镇静钢。为特殊镇静钢。为特殊镇静钢。为特殊镇静钢。钢结构材料钢结构材料PPTPPT课件课件 (2) (2)4优质碳素结构钢：优质碳素结构钢：碳素结构钢的主要区别在于钢中含杂质元素较少，碳素结构钢的主要区别在于钢中含杂质元素较少，磷、硫等有害元素的含量均不大于磷、硫等有害元素的含量均不大于0.0350.035，其，其它缺陷的限制也较严格，具有较好的综合性能它缺陷的限制也较严格，具有较好的综合性能 共有两大类：共有两大类：普通含锰量普通含锰量的钢和的钢和较高含锰量较高含锰量的钢的钢
40、 由于价格较高，钢结构中使用较少，仅用由于价格较高，钢结构中使用较少，仅用经热处经热处理的优质碳素理的优质碳素结构钢结构钢冷拔高强钢丝冷拔高强钢丝或或制作高强螺制作高强螺栓、自攻螺钉栓、自攻螺钉等等 （各种常用结构钢材化学成分及机械性能参见各种常用结构钢材化学成分及机械性能参见教材表教材表2.12.42.12.4）钢结构材料钢结构材料PPTPPT课件课件 (2) (2)二、钢材的选用二、钢材的选用1选用原则选用原则n n总的原则：总的原则：总的原则：总的原则：安全可靠安全可靠安全可靠安全可靠 经济合理经济合理经济合理经济合理n n需考虑因素：需考虑因素：需考虑因素：需考虑因素： 结构的重要性结
41、构的重要性结构的重要性结构的重要性 荷载性质荷载性质荷载性质荷载性质 应力特征应力特征应力特征应力特征 连接方连接方连接方连接方法法法法 工作条件工作条件工作条件工作条件 钢材厚度钢材厚度钢材厚度钢材厚度2选用建议选用建议承重结构承重结构承重结构承重结构采用的钢材应具有采用的钢材应具有采用的钢材应具有采用的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强抗拉强度、伸长率、屈服强抗拉强度、伸长率、屈服强抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证度和硫、磷含量的合格保证度和硫、磷含量的合格保证度和硫、磷含量的合格保证焊接结构焊接结构焊接结构焊接结构应保证碳的极限含量应保证碳的极限含量应保证碳的极限含量应保
42、证碳的极限含量焊接承重结构焊接承重结构焊接承重结构焊接承重结构以及以及以及以及重要的非焊接承重结构重要的非焊接承重结构重要的非焊接承重结构重要的非焊接承重结构采用的钢材应采用的钢材应采用的钢材应采用的钢材应具有冷弯试验的合格保证具有冷弯试验的合格保证具有冷弯试验的合格保证具有冷弯试验的合格保证需要验算疲劳需要验算疲劳需要验算疲劳需要验算疲劳以及以及以及以及主要的受拉或受弯的焊接结构主要的受拉或受弯的焊接结构主要的受拉或受弯的焊接结构主要的受拉或受弯的焊接结构的钢材的钢材的钢材的钢材应具有的冲击韧性合格保证应具有的冲击韧性合格保证应具有的冲击韧性合格保证应具有的冲击韧性合格保证钢结构材料钢结构材
43、料PPTPPT课件课件 (2) (2)三、钢材的品种和规格三、钢材的品种和规格钢结构所用钢材品种主要有：钢结构所用钢材品种主要有：钢结构所用钢材品种主要有：钢结构所用钢材品种主要有： 热轧钢板、热轧型钢、冷轧薄钢板、冷弯薄壁型钢热轧钢板、热轧型钢、冷轧薄钢板、冷弯薄壁型钢热轧钢板、热轧型钢、冷轧薄钢板、冷弯薄壁型钢热轧钢板、热轧型钢、冷轧薄钢板、冷弯薄壁型钢1 1、热轧钢板、热轧钢板、热轧钢板、热轧钢板 符号符号符号符号“ “” ”“ “宽度宽度宽度宽度厚度厚度厚度厚度长度长度” ” 如：如：300103000300103000厚钢板厚钢板厚钢板厚钢板：厚度厚度厚度厚度4.560mm4.560
44、mm，宽度，宽度，宽度，宽度 6003000mm6003000mm，长度，长度，长度，长度412m412m 用做大型实腹式梁柱翼缘、腹板用做大型实腹式梁柱翼缘、腹板用做大型实腹式梁柱翼缘、腹板用做大型实腹式梁柱翼缘、腹板薄钢板薄钢板薄钢板薄钢板：厚度厚度厚度厚度0.354mm0.354mm，宽度，宽度，宽度，宽度5001500mm5001500mm，长度，长度，长度，长度0.54m0.54m 用于制作冷弯薄壁型钢用于制作冷弯薄壁型钢用于制作冷弯薄壁型钢用于制作冷弯薄壁型钢扁钢扁钢扁钢扁钢：厚度厚度厚度厚度460mm460mm，宽度，宽度，宽度，宽度12200mm12200mm，长，长，长，长度
45、度度度39m39m 焊接组合梁柱翼缘板，各种连接板、加劲肋等焊接组合梁柱翼缘板，各种连接板、加劲肋等焊接组合梁柱翼缘板，各种连接板、加劲肋等焊接组合梁柱翼缘板，各种连接板、加劲肋等 钢结构材料钢结构材料PPTPPT课件课件 (2) (2)2、热轧型钢、热轧型钢（1 1）角钢：）角钢：）角钢：）角钢： 等边角钢等边角钢 不等边角钢不等边角钢等边（等肢）等边（等肢）等边（等肢）等边（等肢）符号符号符号符号“L”L”L”L”“边长边长边长边长厚度厚度厚度厚度”不等边（不等肢）不等边（不等肢）不等边（不等肢）不等边（不等肢）符号符号符号符号“ “L”L”“ “长边宽长边宽长边宽长边宽短短短短边宽边宽边
46、宽边宽厚度厚度厚度厚度” ”如：如：10080101008010主要用来制作主要用来制作主要用来制作主要用来制作桁架等格构式桁架等格构式桁架等格构式桁架等格构式结构的杆件和结构的杆件和结构的杆件和结构的杆件和支撑支撑支撑支撑等等等等连接杆件连接杆件连接杆件连接杆件 钢结构材料钢结构材料PPTPPT课件课件 (2) (2)（2 2）工字钢、工字钢、工字钢、工字钢、HH型钢、型钢、型钢、型钢、T T型钢型钢型钢型钢： 工字钢工字钢 H H型钢及型钢及T T型钢型钢工字钢工字钢工字钢工字钢符号符号符号符号“ “I I” ”号数（截面高号数（截面高号数（截面高号数（截面高cmcm）类别）类别）类别）类
47、别（a a、b b、c c腹板厚度）腹板厚度）腹板厚度）腹板厚度）HH型钢型钢型钢型钢符号符号符号符号“ “HWHW、HMHM、HN”HN”“ “高高高高HH宽宽宽宽BB腹板厚腹板厚腹板厚腹板厚t t1 1翼缘翼缘翼缘翼缘t t2 2” ”如如如如 HM4823001115HM4823001115T T型钢型钢型钢型钢符号符号符号符号“ “TWTW、TMTM、TN”TN”“ “高高高高HH宽宽宽宽BB腹板厚腹板厚腹板厚腹板厚t t1 1翼缘翼缘翼缘翼缘t t2 2” ” 钢结构材料钢结构材料PPTPPT课件课件 (2) (2)（3）槽钢：普通槽钢普通槽钢 轻型槽钢轻型槽钢 表示方法表示方法表示
48、方法表示方法符号符号符号符号“ “ ” ”号数（截面高号数（截面高号数（截面高号数（截面高cmcm）类别）类别）类别）类别（a a、b b、c c腹板厚度）腹板厚度）腹板厚度）腹板厚度）适于作适于作适于作适于作檩条檩条檩条檩条等双向受弯的构件，也可用其等双向受弯的构件，也可用其等双向受弯的构件，也可用其等双向受弯的构件，也可用其组成组合组成组合组成组合组成组合或格构式构件或格构式构件或格构式构件或格构式构件（4 4）钢管钢管钢管钢管： 无缝钢管无缝钢管无缝钢管无缝钢管 焊接钢管焊接钢管焊接钢管焊接钢管表示方法表示方法表示方法表示方法符号符号符号符号“ “” ”“ “外径外径外径外径厚度厚度厚度
49、厚度” ”常用作常用作常用作常用作桁架、网架、网壳桁架、网架、网壳桁架、网架、网壳桁架、网架、网壳等平面和空间格构式结构等平面和空间格构式结构等平面和空间格构式结构等平面和空间格构式结构的杆件；在的杆件；在的杆件；在的杆件；在钢管混凝土柱钢管混凝土柱钢管混凝土柱钢管混凝土柱中也有广泛的应用中也有广泛的应用中也有广泛的应用中也有广泛的应用钢结构材料钢结构材料PPTPPT课件课件 (2) (2)3、冷扎薄钢板冷弯薄壁型钢：、冷扎薄钢板冷弯薄壁型钢： 采用采用采用采用0.41.6mm0.41.6mm的薄钢板经的薄钢板经的薄钢板经的薄钢板经辊压成型的压型钢板辊压成型的压型钢板辊压成型的压型钢板辊压成型
50、的压型钢板和和和和采用采用采用采用1.56mm1.56mm厚的钢板经冷弯和辊压成型的型材厚的钢板经冷弯和辊压成型的型材厚的钢板经冷弯和辊压成型的型材厚的钢板经冷弯和辊压成型的型材，其，其，其，其截面形式和尺寸均可按受力特点合理设计，能充分利用截面形式和尺寸均可按受力特点合理设计，能充分利用截面形式和尺寸均可按受力特点合理设计，能充分利用截面形式和尺寸均可按受力特点合理设计，能充分利用钢材的强度、节约钢材钢材的强度、节约钢材钢材的强度、节约钢材钢材的强度、节约钢材 钢压型钢板钢压型钢板 冷弯薄壁型钢冷弯薄壁型钢广泛地应用于国内外广泛地应用于国内外广泛地应用于国内外广泛地应用于国内外轻钢轻钢轻钢轻钢建筑结构中或用作建筑结构中或用作建筑结构中或用作建筑结构中或用作轻型屋面及轻型屋面及轻型屋面及轻型屋面及墙面墙面墙面墙面等构件等构件等构件等构件钢结构材料钢结构材料PPTPPT课件课件 (2) (2)钢结构材料钢结构材料PPTPPT课件课件 (2) (2)本章学习思考n n1、掌握钢结构对钢材的要求；n n2、掌握钢材的性能及影响钢材性能的因素；n n2、掌握钢材的品种规格；n n3、了解钢材的选用原则。钢结构材料钢结构材料PPTPPT课件课件 (2) (2)
