建筑鋼材課件實(shí)用教案

1、l第一節(jié)第一節(jié) 概述概述l第二節(jié)第二節(jié) 建筑鋼材的主要技術(shù)建筑鋼材的主要技術(shù)(jsh)(jsh)性能性能l第三節(jié)第三節(jié) 建筑鋼材的常用鋼種建筑鋼材的常用鋼種l第四節(jié)第四節(jié) 鋼筋混凝土用鋼材鋼筋混凝土用鋼材第1頁/共54頁第一頁，共55頁。第一節(jié)鋼的冶煉(ylin)和分類第2頁/共54頁第二頁，共55頁。平爐煉鋼氧氣(yngq)轉(zhuǎn)爐煉鋼電爐煉鋼 一一 鋼的冶煉鋼的冶煉(ylin)第3頁/共54頁第三頁，共55頁。 (1)沸騰鋼 (2)鎮(zhèn)靜鋼 (3)半鎮(zhèn)靜鋼根據(jù)脫氧程度(chngd)分為：第4頁/共54頁第四頁，共55頁。電爐鋼平爐鋼轉(zhuǎn)爐鋼）按冶煉方法分（1鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼沸騰鋼）按脫氧程度分（2第

2、5頁/共54頁第五頁，共55頁。冷加工鋼材熱加工鋼材）按壓力加工方式分（3）量高合金鋼（合金元素總）量中合金鋼（合金元素總）量低合金鋼（合金元素總合金鋼）高碳鋼（含碳量）中碳鋼（含碳量）低碳鋼（含碳量碳素鋼）按化學(xué)成分分（10%10%5%5%0.600.60%0.25%0.254第6頁/共54頁第六頁，共55頁。），含磷量高級優(yōu)質(zhì)鋼（含硫量），含磷量優(yōu)質(zhì)碳素鋼（含硫量），含磷量普通碳素鋼（含硫量）按質(zhì)量分（0.035%0.027%0.030%0.020%0.040%0.035%0.045%0.030%0.085%0.045%0.065%0.055%5磁鋼等鋼、耐熱鋼、耐磨鋼、特殊鋼：不銹鋼、耐

3、酸、量具、模具等工具鋼：用于制作刀具機(jī)械制造用結(jié)構(gòu)鋼建筑工程用結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼）按用途分（6第7頁/共54頁第七頁，共55頁。第二節(jié)建筑鋼材的主要技術(shù)(jsh)性能第8頁/共54頁第八頁，共55頁。 建筑建筑(jinzh)鋼材的技術(shù)性能鋼材的技術(shù)性能力學(xué)性能力學(xué)性能工藝性能工藝性能化學(xué)性能化學(xué)性能抗拉性能抗拉性能沖擊韌性沖擊韌性疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度硬硬 度度冷彎性能冷彎性能(xngnng)第9頁/共54頁第九頁，共55頁。1.1.應(yīng)力應(yīng)力 2.2.應(yīng)變應(yīng)變3.3.彈性彈性(tnxng)(tnxng)與彈與彈性性(tnxng)(tnxng)變形變形4.4.塑性與塑性變形塑性與塑性變形AFAN0001LL

4、LLLFFALL0L1建筑鋼材建筑鋼材(gngci)的抗拉性能的抗拉性能NoImage第10頁/共54頁第十頁，共55頁。一、鋼材一、鋼材(gngci)的拉的拉伸性能伸性能鋼材的拉伸鋼材的拉伸(l shn)演示過程以低碳鋼為例演示過程以低碳鋼為例L0F1F1F2F2F3F3d0L0=5d0或10d0L1L2第11頁/共54頁第十一頁，共55頁。低碳鋼的受拉過程分為低碳鋼的受拉過程分為(fn wi)四個階段四個階段建筑建筑(jinzh)鋼材的抗拉性能鋼材的抗拉性能0LLOAF彈性彈性(tnxng)(tnxng)階段階段OAOA屈服階段屈服階段ABAB強(qiáng)化階段強(qiáng)化階段BCBC頸縮階段CDABCD低

5、碳鋼受拉的應(yīng)力應(yīng)變圖第12頁/共54頁第十二頁，共55頁。建筑鋼材建筑鋼材(gngci)的抗拉性能的抗拉性能一、彈性階段OA 一條通過原點(diǎn)的直線，應(yīng)力與應(yīng)變成正比。 彈性彈性模量 E值的大小反映(fnyng)了鋼材抵抗彈性變形的能力。 A點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力。tgE:p0LLOAFA低碳鋼受拉的應(yīng)力(yngl)應(yīng)變圖p E1 E2l圖形的特點(diǎn)：l 試件的特點(diǎn)：l計(jì)算的指標(biāo)：ABCD彈性極限第13頁/共54頁第十三頁，共55頁。建筑建筑(jinzh)鋼材的抗拉性能鋼材的抗拉性能二、屈服階段AB 一條波動的曲線，應(yīng)力增加很小，而應(yīng)變增加很大。 所能承受的拉力增加很小，而塑性變形迅速增加，似乎鋼材(gngc

6、i)不能承受外力 屈服強(qiáng)度（也叫屈服點(diǎn)） 點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力。0LLl圖形(txng)的特點(diǎn)：l試件的特點(diǎn)：l計(jì)算的指標(biāo)：OAFA低碳鋼受拉的應(yīng)力應(yīng)變圖pACDBB上B下:s下BsAFss屈服。第14頁/共54頁第十四頁，共55頁。三、強(qiáng)化階段BC 一段上升的曲線(qxin)。抵抗塑性變形的能力又重新提高抗拉強(qiáng)度 l圖形(txng)的特點(diǎn)：l試件的特點(diǎn)(tdin)：l計(jì)算的指標(biāo)：0LLOAFA低碳鋼受拉的應(yīng)力應(yīng)變圖pACDBB上B下s:bAFbbbC點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力。建筑鋼材的抗拉性能建筑鋼材的抗拉性能強(qiáng)化。第15頁/共54頁第十五頁，共55頁。四、頸縮階段CD 一段下降的曲線。變形(bin xng)迅

7、速發(fā)展，在有雜質(zhì)或缺陷處，斷面急劇縮小 ，直到斷裂。伸長率： l圖形(txng)的特點(diǎn)：l試件的特點(diǎn)(tdin)：l計(jì)算的指標(biāo)：AF0LLOApACDBB上B下sb%100001LLLL1L0建筑鋼材的抗拉性能建筑鋼材的抗拉性能l計(jì)算的指標(biāo)：頸縮第16頁/共54頁第十六頁，共55頁。三個重要的指標(biāo)(zhbio)1.屈服強(qiáng)度s 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中鋼材強(qiáng)度取值的依據(jù)2.抗拉強(qiáng)度b 鋼材所能承受的最大應(yīng)力 屈強(qiáng)比 屈強(qiáng)比，利用率 ，安全可靠程度3.伸長率 衡量鋼材塑性的指標(biāo)(zhbio)，越大說明鋼材的塑性越好 bsbsAF0LLOApACDBB上B下sbsbbs%100001LLL第17頁/共54頁第十七

8、頁，共55頁。4斷面(dun min)收縮率L10AAnd0L0L0=5d0或10d0A0、 An前后(qinhu)的截面積5與10誰大第18頁/共54頁第十八頁，共55頁。2 . 0中碳鋼、高碳鋼的應(yīng)力(yngl)應(yīng)變圖l規(guī)定：產(chǎn)生殘余變l形為原始標(biāo)距的0.2%l時所對應(yīng)的應(yīng)力(yngl)值，l作為硬鋼的屈服強(qiáng)度，l稱為條件屈服強(qiáng)度，l用0.2表示。1第19頁/共54頁第十九頁，共55頁。二、沖擊韌性二、沖擊韌性 鋼材抵抗沖擊(chngj)荷載的能力。 定義(dngy)試件第20頁/共54頁第二十頁，共55頁。鋼的化學(xué)成分;例：S、P沖擊韌性冶煉及軋制質(zhì)量(zhling)質(zhì)量(zhling)

9、沖擊韌性溫度溫度，沖擊韌性 ak影響(yngxing)沖擊韌性的因素 第21頁/共54頁第二十一頁，共55頁。三、疲勞強(qiáng)度三、疲勞強(qiáng)度 設(shè)計(jì)(shj)承受交變荷載且須進(jìn)行疲勞驗(yàn)算的結(jié)構(gòu)時，應(yīng)當(dāng)了解所用鋼材的疲勞強(qiáng)度。第22頁/共54頁第二十二頁，共55頁。四、鋼材四、鋼材(gngci)的硬度的硬度 硬度是指鋼材抵抗硬物體壓入鋼材的表面的能力(nngl)。 方法：布氏法、洛氏法和維氏法，常用方法是布氏法和洛氏法。定義(dngy)測定方法第23頁/共54頁第二十三頁，共55頁。討論(toln)與分析l材料的硬度往往與材料的其它性能有一定(ydng)的相關(guān)系，如：鋼材的HB值與抗拉強(qiáng)度 之間有較好的

10、相關(guān)關(guān)系。HBb6 . 3175HB，當(dāng)HBb5 . 3175HB，當(dāng)?shù)?4頁/共54頁第二十四頁，共55頁。五、鋼材五、鋼材(gngci)的冷彎性的冷彎性能能 指鋼材(gngci)在常溫下承受彎曲變形的能力， 試件被 彎曲角度、彎心直徑與厚度的比值d/a 定義(dngy)指標(biāo)第25頁/共54頁第二十五頁，共55頁。l鋼材(gngci)的冷加工方式有冷拉、冷拔和冷軋。( (一一) ) 鋼材鋼材(gngci)(gngci)的冷加的冷加工及時效工及時效第26頁/共54頁第二十六頁，共55頁。鋼筋鋼筋(gngjn)(gngjn)經(jīng)冷拉時效后應(yīng)力經(jīng)冷拉時效后應(yīng)力- -應(yīng)變圖的變化應(yīng)變圖的變化 第27頁

11、/共54頁第二十七頁，共55頁。l鋼筋冷拉后屈服(qf)強(qiáng)度可提高15%-20%，冷拔后屈服(qf)強(qiáng)度可提高40%-60%。(二) 冷加工在工程(gngchng)中的應(yīng)用第28頁/共54頁第二十八頁，共55頁。1.碳是決定鋼材性能的主要元素。隨著(su zhe)含碳量的增加，鋼的強(qiáng)度和硬度提高，塑性和韌性下降。但當(dāng)含碳量大于1.0%時，由于鋼材變脆，強(qiáng)度反而下降。第29頁/共54頁第二十九頁，共55頁。含碳量對熱軋?zhí)妓劁撔再|(zhì)(xngzh)的影響 b抗拉強(qiáng)度；k沖擊韌性；HB硬度(yngd)；伸長率；面積縮減率 第30頁/共54頁第三十頁，共55頁。2.硅、錳 加入硅和錳可以與鋼中有害成分(c

12、hng fn)FeO和FeS分別形成SiO2、MnO和MnS而進(jìn)入鋼渣排出，起到脫氧、降硫的作用。 第31頁/共54頁第三十一頁，共55頁。3.硫、磷 硫使鋼材的熱脆性增加，磷能使鋼的強(qiáng)度、硬度提高(t go)，但顯著降低鋼材的塑性和韌性，使鋼材的冷脆性增加。 第32頁/共54頁第三十二頁，共55頁。4.氧、氮降低了鋼材的強(qiáng)度(qingd)、冷彎性能和焊接性能。氧還使鋼的熱脆性增加，氮使冷脆性及時效敏感性增加。第33頁/共54頁第三十三頁，共55頁。5.鋁、鈦、釩、鈮是鋼的強(qiáng)脫氧劑和合金元素。能改善鋼的組織(zzh)、細(xì)化晶粒、改善韌性，并顯著提高強(qiáng)度。 第34頁/共54頁第三十四頁，共55頁

13、。第三節(jié)建筑鋼材的常用(chn yn)鋼種第35頁/共54頁第三十五頁，共55頁。l普通(ptng)碳素結(jié)構(gòu)鋼簡稱碳素結(jié)構(gòu)鋼，化學(xué)成分主要是鐵，其次是碳，故也稱鐵-碳合金。其含碳量為0.02%-2.06%，此外尚含有少量的硅、錳和微量的硫、磷等元素。一一 碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼第36頁/共54頁第三十六頁，共55頁。 碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號由代表屈服點(diǎn)的字母、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級符號、脫氧程度符號四部分按順序(shnx)組成。( (一一) ) 碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(piho)(piho)表示方法表示方法( (二二) ) 碳素結(jié)構(gòu)鋼的技術(shù)要求碳素結(jié)構(gòu)鋼的技術(shù)要求( (三三) ) 碳素結(jié)構(gòu)鋼的

14、性能碳素結(jié)構(gòu)鋼的性能(xngnng)(xngnng)和應(yīng)用和應(yīng)用第37頁/共54頁第三十七頁，共55頁。 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼綜合性能較為理想，尤其在大跨度、承受動荷載和沖擊(chngj)荷載的結(jié)構(gòu)中更適用，而且與使用碳素鋼相比，可節(jié)約鋼材20%-30%，但成本并不很高。 二二 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼第38頁/共54頁第三十八頁，共55頁。 ( (一一) )低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號表示方法低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號表示方法 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號由屈服點(diǎn)字母低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號由屈服點(diǎn)字母Q Q、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級三個部、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級三個部分組成，共有分組成，共有5

15、5個牌號。個牌號。 ( (二二) )碳素結(jié)構(gòu)鋼的技術(shù)要求碳素結(jié)構(gòu)鋼的技術(shù)要求 ( (三三) )碳素結(jié)構(gòu)鋼的性能碳素結(jié)構(gòu)鋼的性能(xngnng)(xngnng)和應(yīng)用和應(yīng)用第39頁/共54頁第三十九頁，共55頁。第四節(jié)鋼材(gngci)混凝土用鋼材(gngci)第40頁/共54頁第四十頁，共55頁。 熱軋光圓(un yun)鋼筋的強(qiáng)度較低，但塑性及焊接性能很好，便于各種冷加工，因而廣泛用作普通鋼筋混凝土構(gòu)件的受力筋及各種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)造筋；HRB335和HRB400鋼筋強(qiáng)度較高，塑性和焊接性能也較好，故廣泛用作大、中型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力鋼筋；HRB500鋼筋強(qiáng)度高，但塑性和焊接性能較差，可

16、用作預(yù)應(yīng)力鋼筋。一一 鋼筋鋼筋(gngjn)(gngjn)混凝土用熱混凝土用熱軋鋼筋軋鋼筋(gngjn)(gngjn)第41頁/共54頁第四十一頁，共55頁。(a)等高肋鋼筋(gngjn)；(b)月牙肋鋼筋(gngjn) 第42頁/共54頁第四十二頁，共55頁。熱軋熱軋(r zh)鋼筋的力學(xué)性能和工藝性能鋼筋的力學(xué)性能和工藝性能 第43頁/共54頁第四十三頁，共55頁。第44頁/共54頁第四十四頁，共55頁。二二 冷軋帶肋鋼筋冷軋帶肋鋼筋(gngjn)(gngjn) 冷軋帶肋鋼筋既具有冷拉鋼筋強(qiáng)度高的特點(diǎn)，同時又具有很強(qiáng)的握裹力，混凝土對冷軋帶肋鋼筋的握裹力是同直徑冷拔低碳鋼絲的36倍，大大提

17、高了構(gòu)件的整體強(qiáng)度和抗震能力。這種鋼筋適用(shyng)于中、小型預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件和普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件。 第45頁/共54頁第四十五頁，共55頁。冷軋帶肋鋼筋冷軋帶肋鋼筋(gngjn)(gngjn)第46頁/共54頁第四十六頁，共55頁。l熱處理鋼筋經(jīng)過調(diào)質(zhì)熱處理而成，具有強(qiáng)度高、韌性高、粘結(jié)力高和塑性降低小等優(yōu)點(diǎn)(yudin)，特別適用于預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件 。三三 預(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋預(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋(gngjn)(gngjn)第47頁/共54頁第四十七頁，共55頁。熱處理鋼筋熱處理鋼筋(gngjn)(gngjn)的力學(xué)性質(zhì)的力學(xué)性質(zhì)(GB 44631984) (GB 44

18、631984) 公稱直徑(mm)牌號屈服強(qiáng)度(MPa)抗拉強(qiáng)度(MPa)伸長率(%) 不小于 640Si2Mn 1325147068.248Si2Mn 1045Si2Cr 第48頁/共54頁第四十八頁，共55頁。四四 預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲(n s)(n s)l預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲質(zhì)量穩(wěn)定、安全可靠、強(qiáng)度高、無接頭、施工方便，主要用于大跨度的屋架、薄腹架、吊車(dioch)梁或橋梁等大型預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，還可用于軌枕、壓力管道等預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。第49頁/共54頁第四十九頁，共55頁。螺旋肋鋼絲(n s)外形示意圖 第50頁/共54頁第五十頁，共55頁。三面(sn min)刻痕鋼絲外形示意圖 第51頁/共54頁第五十一頁，共55頁。五五 預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線l鋼絞線具有強(qiáng)度高，與混凝土粘結(jié)好，斷面面積大，使用根數(shù)少