鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理

1、第二章第二章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料2.1鋼結(jié)構(gòu)對材料的要求鋼的種類繁多，性能差別很大，適用于鋼結(jié)構(gòu)的僅是小部分。鋼結(jié)構(gòu)的鋼必須符合下列要求： (1)較高的抗拉強度 和屈服點 是衡量結(jié)構(gòu)承載能力的指標(biāo)， 高則可減輕結(jié)構(gòu)自重。 是衡量鋼材經(jīng)過較大變形后的抗拉能力，反映鋼材內(nèi)部組織的優(yōu)劣， 高可以增加結(jié)構(gòu)的安全保障。 (2)足夠的變形能力 較高的塑性和韌性 塑性和韌性好，減輕結(jié)構(gòu)脆性破壞的傾向，通過較大的塑性變形調(diào)整局部應(yīng)力，具有較好的的抵抗重復(fù)荷載作用的能力。 ufufyfyfyfuf2.1鋼結(jié)構(gòu)對材料的要求(3)良好的工藝性能(包括冷加工、熱加工和可焊性能) 易于加工成各種形式的結(jié)構(gòu)，不致因

2、加工而對結(jié)構(gòu)的強度、塑性、韌性等造成較大的不利影響。 根據(jù)具體工作條件，有時還要求具有適應(yīng)低溫、高溫和腐蝕性環(huán)境的能力。 設(shè)計規(guī)范規(guī)定：承重結(jié)構(gòu)的鋼材應(yīng)具有抗拉強度、伸長率、屈服點和碳、硫、磷含量的合格保證；焊接結(jié)構(gòu)尚應(yīng)具有冷彎試驗的合格保證；某些承受動力荷載的結(jié)構(gòu)以及重要的受拉或受彎的焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)具有常溫或負(fù)溫沖擊韌性的合格保證。2.2 鋼材的破壞形式鋼材有兩種性質(zhì)完全不同的破壞形式：塑性破壞和脆性破壞。 塑性破壞：由于變形過大，超過了材料或構(gòu)件可能的應(yīng)變能力，在構(gòu)件的應(yīng)力達(dá)到了鋼材的抗拉強度后才發(fā)生。破壞前構(gòu)件產(chǎn)生較大的塑性變形。由于較大的塑性變形發(fā)生，且變形持續(xù)的時間較長，很容易及時發(fā)現(xiàn)而

3、采取措施予以補救，不致引起嚴(yán)重后果。塑性變形后出現(xiàn)內(nèi)力重分布，使結(jié)構(gòu)中原先受力不等的部分應(yīng)力趨于均勻，因而提高結(jié)構(gòu)的承載能力。 2.2 鋼材的破壞形式脆性破壞：塑性變形很小，甚至沒有塑性變形，計算應(yīng)力可能小于鋼材的屈服點，斷裂從應(yīng)力集中處開始。冶金和機械加工過程中產(chǎn)生的缺陷，特別是缺口和裂紋，常是斷裂的發(fā)源地。破壞前沒有任何預(yù)兆，破壞是突然發(fā)生的。由于脆性破壞前沒有明顯的預(yù)兆，無法及時覺察和采取補救措施，且個別構(gòu)件的斷裂常引起整個結(jié)構(gòu)塌毀，后果嚴(yán)重，損失較大。在設(shè)計、施工和使用鋼結(jié)構(gòu)時，要特別注意防止出現(xiàn)脆性破壞。 2.3 鋼材的主要性能2.3.1 單向均勻拉伸時鋼材的性能 鋼材標(biāo)準(zhǔn)試件在常溫

4、靜載下，單向均勻受拉試驗的應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖所示。由此曲線可獲得有關(guān)鋼材性能指標(biāo)。 1.強度性能 1)比例極限fp：圖中OP段為直線，表示鋼材具有完全彈性性質(zhì)，這時應(yīng)力P點應(yīng)力稱為比例極限。 彈性極限fe ：PE段仍具有彈性，但為非線性彈性階段，此時的模量叫做切線模量， ， E點的應(yīng)力稱為彈性極限。彈性極限和比例極限相距很近，實際上很難區(qū)分，故通常只提比例極限。 E/ddtE2)屈服點 ：荷載增加，出現(xiàn)ES段，為非彈性性質(zhì)，即卸荷曲線成為與OP平行的直線(圖中虛線)，留下永久性的殘余變形。此段上限S點的應(yīng)力 稱為屈服點。 低碳鋼 出現(xiàn)明顯的屈服臺階SC段，即在應(yīng)力保持不變的情況下，應(yīng)變繼續(xù)增加。

5、高強度鋼 沒有明顯的屈服點和屈服臺階。屈服條件是根據(jù)試驗分析結(jié)果人為規(guī)定的，故稱為條件屈服點(或屈服強度)。條件屈服點是以卸荷后試件中殘余應(yīng)變?yōu)?.2所對應(yīng)的應(yīng)力定義的。yfyf上屈服點和下屈服點 進入塑性流動范圍時，曲線波動較大，逐漸趨于平穩(wěn)，其最高點和最低點分別稱為上屈服點和下屈服點。上屈服點 和試驗條件(加荷速度、試件形狀、試件對中的準(zhǔn)確性)有關(guān)。下屈服點 不敏感，設(shè)計中則以下屈服點為依據(jù)。理想的彈-塑性體 無缺陷和殘余應(yīng)力影響的試件比例極限和屈服點比較接近，且屈服點前應(yīng)變很小。為簡化計算，假定屈服點前鋼材為完全彈性，屈服點后為完全塑性的，這樣就可把鋼材視為理想的彈-塑性體。應(yīng)力-應(yīng)變曲

6、線表現(xiàn)為雙直線。3)抗拉強度或極限強度 超過屈服臺階，材料出現(xiàn)應(yīng)變硬化，曲線上升，直至曲線最高處的B點，這點的應(yīng)力 稱為抗拉強度或極限強度。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到B點時，試件發(fā)生頸縮現(xiàn)象，至D點而斷裂。當(dāng)以屈服點的應(yīng)力 作為強度限值時，抗拉強度成為材料的強度儲備。 ufufyf2.塑性性能伸長率:試件被拉斷時的絕對變形值與試件原標(biāo)距之比的百分?jǐn)?shù)，稱為伸長率。當(dāng)試件標(biāo)距長度與試件直徑d(圓形試件)之比為10時，以 表示；當(dāng)該比值為5時，以 表示。伸長率代表材料在單向拉伸時的塑性應(yīng)變的能力。 1053.鋼材物理性能指標(biāo) 單向受壓時: 受力性能基本上和單向受拉時相同。受剪時: 和單向受拉也相似，但屈服點 及抗剪

7、強度 均較受拉時為低；剪變模量G也低于彈性模量E。vyfvuf2.3.2 冷彎性能冷彎性能是鑒定鋼材在彎曲狀態(tài)下的塑性應(yīng)變能力和鋼材質(zhì)量的綜合指標(biāo)。冷彎性能由冷彎試驗來確定。試驗時按照規(guī)定的彎心直徑在試驗機上用沖頭加壓，使試件彎成l80，如試件外表面不出現(xiàn)裂紋和分層，即為合格。冷彎試驗不僅能直接檢驗鋼材的彎曲變形能力或塑性性能，還能暴露鋼材內(nèi)部的冶金缺陷。 2.3.3 沖擊韌性 韌性試驗則可獲得鋼材的一種動力性能。韌性是鋼材抵抗沖擊荷載的能力，采用材料在斷裂時所吸收的總能量(包括彈性和非彈性能)來量度，其值為 曲線與橫坐標(biāo)所包圍的總面積，總面積愈大韌性愈高，故韌性是鋼材強度和塑性的綜合指標(biāo)。通

8、常是鋼材強度提高，韌性降低，則表示鋼材趨于脆性。 低溫對鋼材的脆性破壞有顯著影響，在寒冷地區(qū)不但要求鋼材具有常溫(20 )沖擊韌性指標(biāo)，還要求具有0、-20或-40沖擊韌性指標(biāo)。采用夏比V形缺口試件在夏比試驗機上進行，所得結(jié)構(gòu)以所消耗的功Cv表示，單位為J。 2.3.4 可焊性可焊性：采用一般焊接工藝就可完成合格的（無裂紋的）焊縫的性能。可焊性受碳含量和合金元素含量的影響。碳素鋼的可焊性：碳含量0.12%0.20%低合金鋼的可焊性：碳當(dāng)量表示碳當(dāng)量小于0.38%時：可焊性很好。0.38%0.45%：鋼材淬硬傾向逐漸明顯，適當(dāng)?shù)念A(yù)熱措施，控制施焊工藝。大于0.45%：鋼材淬硬傾向明顯，較高的預(yù)熱

9、溫度，嚴(yán)格的工藝措施。鋼材可焊性的優(yōu)劣：鋼材在采用一定的焊接方法、焊接材料、焊接工藝參數(shù)及一定的結(jié)構(gòu)形式等條件下，獲得合格焊縫的難易程度。2.4 各種因素對鋼材主要性能的影響各種因素對鋼材主要性能的影響2.4.1 化學(xué)成分鋼由各種化學(xué)成分組成，化學(xué)成分及其含量對鋼的性能特別是力學(xué)性能有重要的影響。鐵(Fe)鋼材的基本元素，純鐵質(zhì)軟，在碳索結(jié)構(gòu)鋼中約占99，碳和其他元素僅占1，但對鋼材的力學(xué)性能卻有著決定性的影響。在碳素鋼中，碳是僅次于純鐵的主要元素，直接影響鋼材的強度、塑性、韌性和可焊性等。碳含量增加，鋼的強度提高，而塑性、韌性和疲勞強度下降，同時惡化鋼的可焊性和抗腐蝕性。因此，對含碳量要加以

10、限制，一般不應(yīng)超過0.22，在焊接結(jié)構(gòu)中還應(yīng)低于0.20。 硫和磷(特別是硫)有害成分 降低鋼材的塑性、韌性、可焊性和疲勞強度。高溫時，硫使鋼變脆熱脆；低溫時，磷使鋼變脆冷脆。一般硫的含量應(yīng)不超過0.045，磷的含量不超過0.045。但是，磷可提高鋼材的強度和抗銹性。高磷鋼，磷含量可達(dá)0.12，這時應(yīng)減少鋼材中的含碳量，以保持一定的塑性和韌性。 氧和氮有害雜質(zhì) 氧使鋼熱脆；氮使鋼冷脆。由于氧、氮容易在熔煉過程中逐出，一般不會超過極限含量，故通常不要求做含量分析。 2.4.1 化學(xué)成分硅和錳有益元素 煉鋼的脫氧劑。使鋼材的強度提高，含量適宜時，對塑性和韌性無顯著的不良影響。釩和鈦合金元素 提高鋼

11、的強度和抗腐蝕性能，又不顯著降低鋼的塑性。 銅在碳素結(jié)構(gòu)鋼中屬于雜質(zhì)成分， 可以顯著提高鋼的抗腐蝕性能和鋼的強度，但對可焊性有不利影響。2.4.2 冶金缺陷常見的冶金缺陷偏析、非金屬夾雜、氣孔、裂紋及分層等。偏析 鋼中化學(xué)成分不一致和不均勻性，特別是硫、磷偏析嚴(yán)重惡化鋼材的性能。非金屬夾雜 鋼中含有硫化物與氧化物等雜質(zhì)。氣孔 澆注鋼錠時，由氧化鐵與碳作用所生成的一氧化碳?xì)怏w不能充分逸出而形成的。分層 澆注時的非金屬夾雜物在軋制后能造成鋼材的分層，會嚴(yán)重降低鋼材的冷彎性能。 冶金缺陷對鋼材性能的影響，不僅在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件受力工作時表現(xiàn)出來，有時在加工制作過程中也可表現(xiàn)出來。2.4.3 鋼材硬化冷作硬

12、化(或應(yīng)變硬化) 冷拉、冷彎、沖孔、機械剪切等冷加工使鋼材產(chǎn)生很大塑性變形，從而提高鋼的屈服點，同時降低鋼的塑性和韌性。時效硬化（俗稱老化）高溫時熔化于鐵中的氮和碳，隨著時間的增長逐漸從純鐵中析出，形成自由碳化物和氮化物，對純鐵體的塑性變形起遏制作用，從而使鋼材的強度提高，塑性、韌性下降。人工時效 時效硬化的過程一般很長，但如在材料塑性變形后加熱，可使時效硬化發(fā)展特別迅速。 應(yīng)變時效 應(yīng)變硬化(冷作硬化)后又加時效硬化。 一般鋼結(jié)構(gòu)中，不利用硬化提高的強度，有些重要結(jié)構(gòu)要求對鋼材進行人工時效后檢驗其沖擊韌性，以保證足夠的抗脆性破壞能力。另外，應(yīng)將局部硬化部分用刨邊或擴鉆予以消除。2.4.4 溫

13、度影響鋼材性能隨溫度變化 溫度升高，鋼材強度降低，應(yīng)變增大；溫度降低，鋼材強度略有增加，塑性和韌性卻會降低而變脆。200以內(nèi)鋼材性能無很大變化，430540間強度急劇下降，600時強度很低不能承擔(dān)荷載。藍(lán)脆現(xiàn)象 250左右，鋼材的強度略有提高，同時塑性和韌性均下降，材料有轉(zhuǎn)脆的傾向，鋼材表面氧化膜呈現(xiàn)藍(lán)色。鋼材應(yīng)避免在藍(lán)脆溫度范圍內(nèi)進行熱加工。徐變現(xiàn)象 當(dāng)溫度在260320時，在應(yīng)力持續(xù)不變的情況下，鋼材以很緩慢的速度繼續(xù)變形。2.4.3 溫度影響低溫冷脆 當(dāng)溫度從常溫開始下降，特別是在負(fù)溫度范圍內(nèi)時，鋼材強度雖有提高，但其塑性和韌性降低，材料逐漸變脆。隨著溫度的降低，Cv值迅速下降，材料將由

14、塑性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈云茐?，同時可見這一轉(zhuǎn)變是在一個溫度區(qū)間T1T2內(nèi)完成的，此溫度區(qū)稱為鋼材的脆性轉(zhuǎn)變溫度區(qū)。轉(zhuǎn)變溫度區(qū)內(nèi)曲線的反彎點(最陡點)所對應(yīng)的溫度T0稱為轉(zhuǎn)變溫度。如果把低于T0完全脆性破壞的最高溫度T1作為鋼材的脆斷設(shè)計溫度即可保證鋼結(jié)構(gòu)低溫工作的安全。2.4.5 應(yīng)力集中工作性能和力學(xué)性能指標(biāo) 軸心拉桿件中應(yīng)力沿截面均勻分布的情況作為基礎(chǔ)的。實際上存在著孔洞、截面突變以及鋼材內(nèi)部缺陷等。構(gòu)件中的應(yīng)力分布不再均勻，某些區(qū)域產(chǎn)生局部高峰應(yīng)力，另外一些區(qū)域應(yīng)力降低，形成所謂應(yīng)力集中現(xiàn)象。高峰區(qū)的最大應(yīng)力與凈截面的平均應(yīng)力之比稱為應(yīng)力集中系數(shù)。研究表明，應(yīng)力高峰區(qū)存在著同號的雙向或三向應(yīng)力

15、，使鋼材變脆。應(yīng)力集中系數(shù)愈大，變脆的傾向愈嚴(yán)重。鋼材塑性較好，在一定程度上能促使應(yīng)力進行重分配，使應(yīng)力趨于平緩。2.4.5 應(yīng)力集中靜載、常溫 可不考慮應(yīng)力集中的影響。動載、負(fù)溫 應(yīng)力集中的影響十分突出，引起脆性破壞，故在設(shè)計中應(yīng)采取措施避免或減小應(yīng)力集中，并選用質(zhì)量優(yōu)良的鋼材。 2.4.6 反復(fù)荷載作用反復(fù)荷載作用下，結(jié)構(gòu)的抗力及性能都會發(fā)生重要變化，甚至發(fā)生疲勞破壞。疲勞 在直接連續(xù)反復(fù)的動力荷載作用下，根據(jù)試驗，鋼材的強度將降低，即低于一次靜力荷載作用下的拉伸試驗的極限強度。疲勞破壞表現(xiàn)為突然發(fā)生的脆性斷裂。 實際上疲勞破壞是累積損傷的結(jié)果。材料總是有“缺陷”的，在反復(fù)荷載作用下，先在

16、其缺陷處發(fā)生塑性變形和硬化而生成一些極小的裂痕，此后這種微觀裂痕逐漸發(fā)展成宏觀裂紋，試件截面削弱，而在裂紋根部出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，使材料處于三向拉伸應(yīng)力狀態(tài)，塑性變形受到限制，當(dāng)反復(fù)荷載達(dá)到一定的循環(huán)次數(shù)時，材料破壞，并表現(xiàn)為突然的脆性斷裂。以上介紹了各種因素對建筑鋼材基本性能的影響，研究和分析這些影響的最終目的是了解建筑鋼材在什么條件下可能發(fā)生脆性破壞，從而采取措施予以防止。一般需要在設(shè)計、制造及使用中注意： (1) 合理的設(shè)計 構(gòu)造力求合理，均勻、連續(xù)地傳遞應(yīng)力，避免構(gòu)件截面劇烈變化。低溫，動力荷載作用時應(yīng)選擇合適的鋼材，使所用鋼材脆性轉(zhuǎn)變溫度低于結(jié)構(gòu)的工作溫度。 (2) 正確的制造 嚴(yán)格遵

17、守設(shè)計的技術(shù)要求，如盡量避免使材料出現(xiàn)應(yīng)變硬化，正確地選擇焊接工藝，保證焊接質(zhì)量。 (3) 正確的使用 如不在主要結(jié)構(gòu)上任意焊接附加的零件，不任意懸掛重物。2.4 復(fù)雜應(yīng)力作用下鋼材的屈服條件單向拉伸 應(yīng)力達(dá)到屈服點時，鋼材即進入塑性狀態(tài)。復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài) 如平面或立體應(yīng)力作用下，鋼材由彈性狀態(tài)轉(zhuǎn)入塑性狀態(tài)的條件是按能量強度理論計算的折算應(yīng)力與單向應(yīng)力下的屈服點比較來判斷： 2222223xzyzxyzxzyyxzyxeq當(dāng) 時，為彈性狀態(tài)； 時為塑性狀態(tài)。 yfeqyfeq2.4 復(fù)雜應(yīng)力作用下鋼材的屈服條件三向應(yīng)力有一向應(yīng)力很小(如厚度較小，厚度方向的應(yīng)力可忽略不計)或為零時，則屬于平面應(yīng)力狀

18、態(tài)： 在一般的梁中，只存在正應(yīng)力和剪應(yīng)力，則： 當(dāng)只有剪應(yīng)力時， 0得： 因此，鋼材抗剪設(shè)計強度為抗拉設(shè)計強度的0.58倍。2223xyyxyxeq223redyyff58. 032.6 鋼材的疲勞鋼材的疲勞斷裂 微觀裂紋在連續(xù)重復(fù)荷載作用下不斷擴展直至斷裂的脆性破壞。 鋼材的疲勞強度取決于應(yīng)力集中(或缺口效應(yīng))和應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。疲勞破壞后的截面斷口具有光滑的和粗糙2個區(qū)域，光滑部分表現(xiàn)裂縫的擴張和閉合過程，由裂縫逐漸發(fā)展引起的，說明疲勞破壞經(jīng)歷一緩慢的轉(zhuǎn)變過程，粗糙部分表明鋼材最終斷裂一瞬間的脆性破壞，性質(zhì)和拉伸試驗的斷口相似。 疲勞破壞屬高周低應(yīng)變疲勞，總應(yīng)變幅小，破壞前荷載循環(huán)次數(shù)多。規(guī)定

19、循環(huán)次數(shù)N5104，應(yīng)進行疲勞計算。2.6.1 常幅疲勞計算應(yīng)力幅 應(yīng)力譜中最大應(yīng)力與最小應(yīng)力之差，即 ， 為每次應(yīng)力循環(huán)中的最大拉應(yīng)力(取正值)， 為每次應(yīng)力循環(huán)中的最小拉應(yīng)力(取正值)或壓應(yīng)力(取負(fù)值)。 常幅疲勞 應(yīng)力幅保持常量。應(yīng)力比 為絕對值最小與最大應(yīng)力之比(拉應(yīng)力取正值，壓應(yīng)力取負(fù)值) ，表示應(yīng)力循環(huán)特征。 -l，為完全對稱循環(huán)； 0，稱為脈沖循環(huán)； 在0與-1之間，稱為不完全對稱循環(huán)。 minmaxmaxmin 2.6.1 常幅疲勞計算根據(jù)試驗數(shù)據(jù)畫出應(yīng)力幅與相應(yīng)的致?lián)p循環(huán)次數(shù)N的關(guān)系曲線，按試驗數(shù)據(jù)回歸的曲線為平均值曲線。為便于工作，常用雙對數(shù)坐標(biāo)軸的方法使曲線改為直線。在雙

20、對數(shù)坐標(biāo)圖中，疲勞直線方程為： )lg(lg1 bN1110)(CNb試驗數(shù)據(jù)具有離散性，取平均值減去2倍lgN的標(biāo)準(zhǔn)差（2s）作為疲勞強度下限值（圖中實線下方之虛線），如果 為正態(tài)分布，構(gòu)件或連接抗力保證率為97.7。 取 作為容許應(yīng)力幅對于不同的焊接構(gòu)件和連接形式，試驗數(shù)據(jù)回歸的直線方程斜率不盡相同。為了設(shè)計方便，按連接方式，受力特點和疲勞強度，適當(dāng)考慮曲線簇的等間距布置、歸納分類，劃分為8類。lg/1NC2.6.1 常幅疲勞計算2.6.1 常幅疲勞計算焊接部位： 非焊接部位：折算應(yīng)力幅 minmax7 . 0minmax2.6.2 變幅疲勞計算實際大多結(jié)構(gòu)承受變幅循環(huán)應(yīng)力的作用。如吊車梁

21、，吊車不是每次滿載運行，不是每次停在最不利位置，所以每次應(yīng)力幅不是最大值，按最大值計算偏于保守。實為欠載狀態(tài)的變幅疲勞。運用常幅疲勞研究結(jié)果，采用累積損傷法則。2.6.2 變幅疲勞計算應(yīng)力幅水平 ， ， 和對應(yīng)的循環(huán)次數(shù)n1，n2，ni。再假設(shè)這些應(yīng)力幅為常幅時，相對應(yīng)的疲勞壽命是N1，N2，Ni，。Ni表示在常幅疲勞中循環(huán)作用Ni次后，構(gòu)件或連接即產(chǎn)生破損。則在應(yīng)力幅 作用下的一次循環(huán)所引起的損傷為l/N1，n1次循環(huán)為n1/N1。按累積損傷法則，將總的損傷按線性疊加計算，則得發(fā)生疲勞破壞的條件為： 121i12211iiiiNnNnNnNn1iiiiNnnn2.6.2 變幅疲勞計算若認(rèn)為變

22、幅疲勞與同類常幅疲勞有相同的曲線，則任一級應(yīng)力幅水平均有 CNii)()(iiCNein設(shè)想有常幅作用次使同一結(jié)構(gòu)也產(chǎn)生疲勞破壞 Cnie)()(eiCn/1)(iiiennemaxf /1maxmax)(1iiiefnnmaxf6102N進行疲勞強度計算時，注意： (1)容許應(yīng)力幅法，荷載采用標(biāo)準(zhǔn)值，不考慮荷載分項系數(shù)和動力系數(shù)，應(yīng)力按彈性工作計算。 (2)應(yīng)力幅概念，不論應(yīng)力循環(huán)是拉應(yīng)力還是壓應(yīng)力，只要應(yīng)力幅超過容許值就產(chǎn)生疲勞裂紋。但在完全壓應(yīng)力(不出現(xiàn)拉應(yīng)力)循環(huán)中，裂紋不會繼續(xù)發(fā)展，故此種情況可不予驗算。 (3)根據(jù)試驗，不同鋼種的不同靜力強度對焊接部位的疲勞強度無顯著影響，故可認(rèn)為

23、疲勞容許應(yīng)力幅與鋼種無關(guān)。2.7 鋼的種類和鋼材規(guī)格 2.7.1 鋼的種類 用途分類：結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和特殊鋼(如不銹鋼等)。 結(jié)構(gòu)鋼：建筑用鋼、機械用鋼。冶煉方法：轉(zhuǎn)爐鋼、平爐鋼。轉(zhuǎn)爐鋼 采用氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐鋼，側(cè)吹(空氣)轉(zhuǎn)爐鋼所含雜質(zhì)多，使鋼易脆，質(zhì)量很低，已取消這種鋼的使用。平爐鋼 質(zhì)量好，冶煉時間長，成本高。氧氣轉(zhuǎn)爐鋼質(zhì)量與平爐鋼相當(dāng)而成本則較低。脫氧方法：沸騰鋼(F)、半鎮(zhèn)靜鋼(b)、鎮(zhèn)靜鋼(Z)和特殊鎮(zhèn)靜鋼(TZ)，鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼的代號可以省去鎮(zhèn)靜鋼 脫氧充分，沸騰鋼脫氧較差，半鎮(zhèn)靜鋼介于鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼之間。一般采用鎮(zhèn)靜鋼。2.7.1 鋼的種類成型方法：軋制鋼(熱軋、冷軋)、鍛鋼和

24、鑄鋼?；瘜W(xué)成分：碳素鋼和合金鋼。建筑工程中采用碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。(1)對碳素結(jié)構(gòu)鋼 按質(zhì)量等級分為A、B、C、D四級。A級鋼只保證抗拉強度、屈服點、伸長率，必要時尚可附加冷彎試驗的要求，化學(xué)成分對碳、錳可以不作為交貨條件。B、C、D鋼均保證抗拉強度、屈服點、伸長率、冷彎和沖擊韌性（分別為20，0，20)等力學(xué)性能?；瘜W(xué)成分碳、硫、磷的極限含量。2.7.1 鋼的種類鋼的牌號表示方法 屈服點的字母Q、屈服點數(shù)值、質(zhì)量等級符號(A、B、C、D)、脫氧方法符號等四個部分按順序組成。根據(jù)厚度(直徑)l6mm的鋼材的屈服點數(shù)值，分為Q195、Q2l5、Q235、Q255、Q2

25、75。鋼結(jié)構(gòu)一般僅用Q235。鋼的牌號根據(jù)需要可為Q235A；Q235B；Q235C；Q235D等。冶煉方法一般由供方自行決定，設(shè)計者不再另行提出，如需方有特殊要求時可在合同中加以注明。 2.7.1 鋼的種類(2)低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼牌號表示方法 根據(jù)厚度(直徑)l6mm鋼材的的屈服點大小，分為Q295、Q345、Q390、Q420、Q460。鋼的牌號仍有質(zhì)量等級符號，除與碳素結(jié)構(gòu)鋼A、B、C、D四個等級相同外增加一個等級E，主要是要求-40的沖擊韌性。鋼的牌號如：Q345-B、Q390-C等等。低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼一般為鎮(zhèn)靜鋼，因此鋼的牌號中不注明脫氧方法。冶煉方法也由供方自行選擇。 A級鋼應(yīng)進

26、行冷彎試驗，其他質(zhì)量級別鋼如供方能保證彎曲試驗結(jié)果符合規(guī)定要求，可不作檢驗。Q460和各牌號D、E級鋼一般不供應(yīng)型鋼、鋼棒。 2.7.1 鋼的種類成型方法：軋制鋼(熱軋、冷軋)、鍛鋼和鑄鋼。化學(xué)成分：碳素鋼和合金鋼。建筑工程中采用碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。(1)對碳素結(jié)構(gòu)鋼 按質(zhì)量等級分為A、B、C、D四級。A級鋼 只保證抗拉強度、屈服點、伸長率，必要時尚可附加冷彎試驗的要求，化學(xué)成分對碳、錳可以不作為交貨條件。B、C、D鋼 均保證抗拉強度、屈服點、伸長率、冷彎和沖擊韌性（分別為20，0，20)等力學(xué)性能。化學(xué)成分碳、硫、磷的極限含量。1 選用原則目的：安全可靠、經(jīng)濟合理

27、。選擇鋼材時考慮的因素有： (1)重要性 對重要結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮選用質(zhì)量好的鋼材，對一般工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)，可按工作性質(zhì)分別選用普通質(zhì)量的鋼材。按規(guī)定的安全等級，一級(重要的)、二級(一般的)和三級(次要的)。安全等級不同，要求的鋼材質(zhì)量也應(yīng)不同。 (2)荷載性質(zhì) 直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)和強烈地震區(qū)的結(jié)構(gòu)，應(yīng)選用綜合性能好的鋼材；一般承受靜態(tài)荷載的結(jié)構(gòu)則可選用價格較低的Q235鋼。 (3)連接方法 連接方法：焊接和非焊接。焊接過程中，會產(chǎn)生焊接變形、焊接應(yīng)力以及其他焊接缺陷，如咬肉、氣孔、裂紋等，有導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫或脆性斷裂的危險。焊接結(jié)構(gòu)對材質(zhì)的要求應(yīng)嚴(yán)格一些。例如在化學(xué)成分方面，焊接結(jié)構(gòu)必須嚴(yán)

28、格控制碳、硫、磷的極限含量；而非焊接結(jié)構(gòu)對含碳量可降低要求。(4)結(jié)構(gòu)所處的工作條件 低溫時鋼材容易冷脆，因此在低溫條件下工作的結(jié)構(gòu)，尤其是焊接結(jié)構(gòu)，應(yīng)選用具有良好抗低溫脆斷性能的鎮(zhèn)靜鋼。此外，露天結(jié)構(gòu)的鋼材容易產(chǎn)生時效，有害介質(zhì)作用的鋼材容易腐蝕、疲勞和斷裂，也應(yīng)加以區(qū)別地選擇不同材質(zhì)。 (5)鋼材厚度 薄鋼材輥軋次數(shù)多，軋制的壓縮比大，厚度大的鋼材壓縮比??；所以厚度大的鋼材不但強度較小，而且塑性、沖擊韌性和焊接性能也較差。 因此，厚度大的焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)采用材質(zhì)較好的鋼材。 2 鋼材選擇的規(guī)定承重結(jié)構(gòu)的鋼材 應(yīng)保證抗拉強度、屈服點、伸長率和硫、磷的含量，對焊接結(jié)構(gòu)尚應(yīng)保證碳的含量。焊接承重結(jié)構(gòu)以及重要的非焊接承重結(jié)構(gòu)的鋼材還應(yīng)具有冷彎試驗的合格保證。 需要驗算疲勞的焊接結(jié)構(gòu)的鋼