第六章---建筑鋼材-教學(xué)課件

1、第七章 建筑鋼材 建筑鋼材是建筑工程中所用各種鋼材的總稱。鋼材具有強度高，有一定塑性和韌性，能承受沖擊和振動荷載，可以焊接或鉚接，便于裝配等優(yōu)點；其缺點主要是易銹蝕，維護費用大，耐火性差，生產(chǎn)能耗大。在建筑工程中鋼材被大量用作結(jié)構(gòu)材料，并被列為建筑工程的三大重要材料之一 .本章內(nèi)容 21 概述概述2 建筑鋼筋的主要技術(shù)性能建筑鋼筋的主要技術(shù)性能4 常用建筑鋼材常用建筑鋼材5 鋼材的檢驗鋼材的檢驗3建筑鋼材的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用建筑鋼材的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用一一 鋼的冶煉鋼的冶煉第一節(jié)第一節(jié) 概述概述電爐電爐 煉鋼煉鋼鋼的冶煉 鋼是將煉鋼生鐵在1700左右的煉鋼爐中冶煉，把生鐵中的雜質(zhì)氧化，將含碳量降到2.

2、06%以下，并將其他元素調(diào)整到規(guī)定范圍。 鋼的冶煉方法根據(jù)煉鋼設(shè)備的不同主要分為平爐、轉(zhuǎn)爐和電爐三類。建筑鋼多是平爐鋼、頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐鋼和側(cè)吹堿性轉(zhuǎn)爐鋼。 煉鋼需要足夠的氧，但如果鋼材中殘存了氧，會使鋼質(zhì)變差。因此，必須在冶煉后期脫氧。根據(jù)脫氧程度所表現(xiàn)的狀態(tài)，分為鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼三類。 鋼材交貨時，必須對所用爐種以規(guī)定的代號作出標(biāo)志，脫氧狀態(tài)也是鋼質(zhì)標(biāo)志的內(nèi)容。二、鋼的分類二、鋼的分類合金鋼合金鋼 碳素鋼碳素鋼按化學(xué)成分分按化學(xué)成分分 沸騰鋼沸騰鋼半鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼 鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼按脫氧程度分按脫氧程度分特級優(yōu)質(zhì)鋼特級優(yōu)質(zhì)鋼 優(yōu)質(zhì)鋼優(yōu)質(zhì)鋼 普通鋼普通鋼 高級優(yōu)質(zhì)鋼高級優(yōu)

3、質(zhì)鋼按有害雜質(zhì)含量分按有害雜質(zhì)含量分按用途分按用途分 結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼 特殊鋼特殊鋼 工具鋼工具鋼按有害雜質(zhì)含量分類 按鋼中有害雜質(zhì)磷（P）和硫（S）含量的多少，鋼材可分為以下四類： (1)普通鋼。磷含量不大于0.045%；硫含量不大于0.050%。 (2)優(yōu)質(zhì)鋼。磷含量不大于0.035%；硫含量不大于0.035%。 (3)高級優(yōu)質(zhì)鋼。磷含量不大于0.030%；硫含量不大于0.030%。 (4)特級優(yōu)質(zhì)鋼。磷含量不大于0.025%；硫含量不大于0.020%。按用途分類 (1)結(jié)構(gòu)鋼。主要用作工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件及機械零件的鋼。 (2)工具鋼。主要用于各種刀具、量具及模具的鋼。 (3)特殊鋼。具有特殊物理、

4、化學(xué)或機械性能的鋼，如不銹鋼、耐熱鋼、耐酸鋼、耐磨鋼、磁性鋼等。 建筑鋼材的產(chǎn)品一般分為型材、板材、線材和管材等幾類。型材包括鋼結(jié)構(gòu)用的角鋼、工字鋼、槽鋼、方鋼、軌道鋼等。線材包括鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土用的鋼筋、鋼絲和鋼鉸線等。板材包括用于水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)、房屋、橋梁及建筑機械的中厚鋼板；用于屋面、墻面、樓板等的薄鋼板。管材主要用于鋼桁架和供水、供氣（汽）管線等。三、鋼材的加工三、鋼材的加工進行進行熱軋熱軋加加 熱熱11501300 冶煉生產(chǎn)的鋼，除極少量直接用作鑄件外，絕大部分都是先澆鑄成鋼錠，然后再加工制成各種鋼材。 將鋼錠加熱到11501300后進行熱軋，所得的產(chǎn)品為熱軋鋼材。將鋼

5、錠先熱軋，經(jīng)冷卻至室溫后再進行冷軋的產(chǎn)品為冷軋鋼材。一般建筑鋼材以熱軋為主。鋼管是用鋼板加工焊制而成的。無縫鋼管是對實心鋼坯進行穿孔，經(jīng)熱軋、擠壓、冷軋、冷拔等工藝而制得。第二節(jié)建筑鋼材的主要技術(shù)性能 鋼材的技術(shù)性能包括力學(xué)性能和工藝性能兩個方面。力學(xué)性能主要包括拉伸性能、沖擊韌性、疲勞強度、硬度等；工藝性能是鋼材在加工制造過程中所表現(xiàn)的特性，包括冷彎性能、焊接性能、熱處理性能等 建筑鋼材的技術(shù)性能建筑鋼材的技術(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度疲勞強度硬硬 度度冷彎性能冷彎性能一、拉伸性能 鋼材的拉伸性能，典型地反映在廣泛使用的軟鋼（

6、低碳鋼）拉伸試驗時得到的應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系上，如圖6-1。鋼材從拉伸到拉斷，在外力作用下的變形可分為四個階段，即彈性階段、屈服階段、強化階段和頸縮階段。 在拉伸的開始階段，0A為直線，說明應(yīng)力與應(yīng)變成正比，即/=E 。A點對應(yīng)的應(yīng)力p稱為比例極限。當(dāng)應(yīng)力超過比例極限時，應(yīng)力與應(yīng)變開始失去比例關(guān)系，但仍保持彈性變形。所以，e點對應(yīng)的應(yīng)力e稱為彈性極限。Oe為彈性階段。低碳鋼的受拉過程分為四個階段建筑鋼材的抗拉性能建筑鋼材的抗拉性能0LLOAF彈性階段彈性階段OAOA屈服階段屈服階段ABAB強化階段強化階段BCBC頸縮階段頸縮階段CDCDABCD低碳鋼受拉的應(yīng)力應(yīng)變圖低碳鋼受拉的應(yīng)力應(yīng)變圖屈服階段屈

7、服階段ABAB 當(dāng)荷載繼續(xù)增大，線段呈曲線形,開始形成塑性變形。應(yīng)力增加到B上點后，變形急劇增加，應(yīng)力則在不大的范圍(B上、B下、B)內(nèi)波動，呈現(xiàn)鋸齒狀。把此時應(yīng)力不增加，應(yīng)變增加時的應(yīng)力s，定義為屈服極限強度。屈服點s是熱軋鋼筋和冷拉鋼筋的強度標(biāo)準(zhǔn)值確定的依據(jù)，也是工程設(shè)計中強度取值的依據(jù)。該階段為屈服階段。超過屈服點后，應(yīng)力增加又產(chǎn)生應(yīng)變，鋼材進入強化階段，C點所對應(yīng)的應(yīng)力，即試件拉斷前的最大應(yīng)力b，稱為抗拉強度?？估瓘姸萣是鋼絲、鋼絞線和熱處理鋼筋強度標(biāo)準(zhǔn)值確定的依據(jù)。BC為強化階段。超過C點后，塑性變形迅速增大，試件出現(xiàn)頸縮，應(yīng)力隨之下降，試件很快被拉斷，CD為頸縮階段。 圖6-1 低

8、碳鋼受拉應(yīng)力應(yīng)變圖 6-2 試件拉伸前和斷裂后標(biāo)距長度 鋼材的e和s越高，表示鋼材對小量塑性變形的抵抗能力越大。因此，在不發(fā)生塑性變形的條件下，所能承受的應(yīng)力就越大。e與b差值越大的鋼，說明超過屈服點后的強度儲備能力越大，結(jié)構(gòu)的安全性高。 試件拉斷后，將拉斷后的兩段試件拼對起來，量出拉斷后的標(biāo)距長，見圖6-2。按下式計算伸長率： （6-1） 式中 試件的伸長率，%； 拉伸前的標(biāo)距長度，mm； 拉斷后的標(biāo)距長度，mm。 伸長率是衡量鋼材塑性的重要指標(biāo)，其值越大說明鋼材的塑性越好。塑性變形能力強，可使應(yīng)力重新分布，避免應(yīng)力集中，結(jié)構(gòu)的安全性增大。標(biāo)距的大小影響伸長率的計算結(jié)果，通常以5和10分別表

9、示=5d0和=10d0時的伸長率。同一種鋼材，其5大于10。某些線材的標(biāo)距用=100mm，伸長率用100表示。 中碳鋼和高碳鋼（硬鋼）的拉伸曲線與低碳鋼不同，屈服現(xiàn)象不明顯，伸長率小。這類鋼材由于沒有明顯的屈服階段，不能測定屈服點，故常以發(fā)生殘余變形為0.2%原標(biāo)距長度時所對應(yīng)的應(yīng)力值，作為規(guī)定的屈服極限，用0.2表示。建筑鋼材的抗拉性能建筑鋼材的抗拉性能 一條通過原點一條通過原點的直線，應(yīng)力與應(yīng)變成正比。的直線，應(yīng)力與應(yīng)變成正比。 彈性彈性彈性模量彈性模量 E E值的大小反映了鋼材抵抗值的大小反映了鋼材抵抗彈性變形的能力。彈性變形的能力。 A點對應(yīng)點對應(yīng)的應(yīng)力。的應(yīng)力。tgE:p0LLOAF

10、A低碳鋼受拉的應(yīng)力應(yīng)變圖低碳鋼受拉的應(yīng)力應(yīng)變圖p E1 E2l圖形的特點圖形的特點：l 試件的特點試件的特點：l計算的指標(biāo)：計算的指標(biāo)：ABCD彈性極限彈性極限一、彈性階段一、彈性階段OA二、屈服階段二、屈服階段AB 一條波動的曲一條波動的曲線，應(yīng)力增加很小，而應(yīng)變增加線，應(yīng)力增加很小，而應(yīng)變增加很大。很大。 所能承受的拉所能承受的拉力增加很小，而塑性變形迅速力增加很小，而塑性變形迅速增加，似乎鋼材不能承受外力增加，似乎鋼材不能承受外力 屈服強度（也叫屈服點）屈服強度（也叫屈服點） 點對應(yīng)的應(yīng)力。點對應(yīng)的應(yīng)力。l圖形的特點：圖形的特點：l試件的特點：試件的特點：l計算的指標(biāo)：計算的指標(biāo)：:s下

11、BAFss屈服。屈服。OAFA低碳鋼受拉的應(yīng)力應(yīng)變圖低碳鋼受拉的應(yīng)力應(yīng)變圖pACDBB上上B下下s建筑鋼材的抗拉性能建筑鋼材的抗拉性能0LLOAFA低碳鋼受拉的應(yīng)力應(yīng)變圖低碳鋼受拉的應(yīng)力應(yīng)變圖pACDBB上上B下下sb建筑鋼材的抗拉性能建筑鋼材的抗拉性能 一段上升的曲線。一段上升的曲線。抵抗塑性變形的能力又重新抵抗塑性變形的能力又重新提高提高抗拉強度抗拉強度 l圖形的特點：圖形的特點：l試件的特點：試件的特點：l計算的指標(biāo)：計算的指標(biāo)：:bAFbbC點對應(yīng)的應(yīng)力。點對應(yīng)的應(yīng)力。強化強化。三、強化階段三、強化階段BC 一段下降的曲線。一段下降的曲線。變形迅速發(fā)展，在有雜質(zhì)或變形迅速發(fā)展，在有雜質(zhì)

12、或缺陷處，斷面急劇縮小缺陷處，斷面急劇縮小 直到斷裂。直到斷裂。伸長率伸長率： l圖形的特點：圖形的特點：l試件的特點：試件的特點：l計算的指標(biāo)：計算的指標(biāo)：AF0LLOApACDBB上上B下下sb%100001LLLL1L0建筑鋼材的抗拉性能建筑鋼材的抗拉性能頸縮頸縮四、頸縮階段四、頸縮階段CD 鋼材抵抗沖擊荷載不被破壞的能力稱為沖擊韌性。 用于重要結(jié)構(gòu)的鋼材，特別是承受沖擊用于重要結(jié)構(gòu)的鋼材，特別是承受沖擊振動荷載的結(jié)構(gòu)所使用的鋼材，必須保證振動荷載的結(jié)構(gòu)所使用的鋼材，必須保證沖擊韌性。沖擊韌性。定義定義（二二） 沖擊韌性沖擊韌性 鋼材抵抗沖擊荷載不被破壞的能力稱為沖擊韌性。用于重要結(jié)構(gòu)的

13、鋼材，特別是承受沖擊振動荷載的結(jié)構(gòu)所使用的鋼材，必須保證沖擊韌性。 鋼材的沖擊韌性用標(biāo)準(zhǔn)試件在做沖擊試驗時，每平方厘米所吸收的沖擊斷裂功（J/cm2）表示，其符號為k。試驗時將試件放置在固定支座上，然后以擺錘沖擊試件刻槽的背面，使試件承受沖擊彎曲而斷裂。顯然，k值越大，鋼材的沖擊韌性越好。 影響鋼材沖擊韌性的因素很多，當(dāng)鋼材內(nèi)硫、磷的含量高，存在化學(xué)偏析，含有非金屬夾雜物及焊接形成的微裂縫時，鋼材的沖擊韌性都會顯著降低。 環(huán)境溫度對鋼材的沖擊功影響很大。試驗證明，沖擊韌性隨溫度的降低而下降，開始時下降緩和，當(dāng)達到一定溫度范圍時，突然下降很多而呈脆性，這種性質(zhì)稱為鋼材 的冷脆性。這時的溫度稱為脆

14、性臨界溫度，其數(shù)值愈低，鋼材的低溫沖擊韌性愈好。所以，在負(fù)溫下使用的結(jié)構(gòu)，應(yīng)選用脆性臨界溫度較使用溫度低的鋼材。由于脆性臨界溫度的測定較復(fù)雜，故規(guī)范中通常是根據(jù)氣溫條件規(guī)定20或40的負(fù)溫沖擊值指標(biāo)。 沖擊韌性將隨時間的延長而下降的現(xiàn)象稱為時效，完成時效的過程可達數(shù)十年，但鋼材如經(jīng)冷加工或使用中受振動和反復(fù)荷載的影響，時效可迅速發(fā)展。因時效導(dǎo)致鋼材性能改變的程度稱為時效敏感性。時效敏感性越大的鋼材，經(jīng)過時效后沖擊韌性的降低越顯著。為了保證安全，對于承受動荷載的重要結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)選用時效敏感性小的鋼材。 總之，對于直接承受動荷載，而且可能在負(fù)溫下工作的重要結(jié)構(gòu)，必須按照有關(guān)規(guī)范要求進行鋼材的沖擊韌性

15、檢驗。 （三）疲勞強度鋼材在交變荷載反復(fù)多次作用下，可在最大應(yīng)變力鋼材在交變荷載反復(fù)多次作用下，可在最大應(yīng)變力遠低于屈服強度的情況下突然破壞，這種破壞稱為遠低于屈服強度的情況下突然破壞，這種破壞稱為疲勞破壞疲勞破壞 定義定義 一般將承受變荷載達一般將承受變荷載達107周次時不周次時不 發(fā)發(fā)生破環(huán)的最大應(yīng)力，定義為生破環(huán)的最大應(yīng)力，定義為疲勞疲勞 強度。強度。定義定義 鋼材在交變荷載反復(fù)多次作用下，可在最大應(yīng)力遠低于屈服強度的情況下突然破壞，這種破壞稱為疲勞破壞。鋼材的疲勞破壞指標(biāo)用疲勞強度（或稱疲勞極限）來表示，它是試件在交變應(yīng)力作用下，不發(fā)生疲勞破壞的最大應(yīng)力值。一般將承受交變荷載達107周

16、次時不發(fā)生破壞的最大應(yīng)力，定義為疲勞強度。在設(shè)計承受反復(fù)荷載且須進行疲勞驗算的結(jié)構(gòu)時，應(yīng)當(dāng)了解所用鋼材的疲勞強度。 研究表明，鋼材的疲勞破壞是拉應(yīng)力引起的，首先在局部開始形成微細裂縫，由于裂縫尖端處產(chǎn)生應(yīng)力集中而使裂縫迅速擴展直至鋼材斷裂。因此，鋼材內(nèi)部成分的偏析和夾雜物的多少以及最大應(yīng)力處的表面光潔程度、加工損傷等，都是影響鋼材疲勞強度的因素。疲勞破壞常常是突然發(fā)生的，往往造成嚴(yán)重事故。 （四）硬度定義定義 硬度硬度是指鋼材抵抗外是指鋼材抵抗外 物壓入表面產(chǎn)生塑性物壓入表面產(chǎn)生塑性 變形的能力。變形的能力。 硬度是指鋼材抵抗外物壓入表面產(chǎn)生塑性變形的能力。 鋼材的硬度是以一定的靜荷載，把一定

17、直徑的淬火鋼球壓入試件表面，然后測定壓痕的面積或深度來定的。測定鋼材硬度的方法有布氏法、洛氏法和維氏法等，較常用的為布氏法和洛氏法。相應(yīng)的硬度試驗指標(biāo)稱布氏硬度(HB)和洛氏硬度(HR)。 布氏法是利用直徑為D(mm)的淬火鋼球，以P(N)的荷載將其壓入試件表面，經(jīng)規(guī)定的持續(xù)時間后卸除荷載，以壓痕表面積F(mm2)去除荷載P，所得的應(yīng)力值即為試件的布氏硬度值。各類鋼材的HB值與抗拉強度之間有較好的相關(guān)關(guān)系。鋼材的強度越高，塑性變形抵抗力越強，硬度值也越大。對于碳素鋼，當(dāng)HB175時，抗拉強度b=3.5HB。根據(jù)這一關(guān)系，可以直接在鋼結(jié)構(gòu)上測出鋼材的HB值，并估算出該鋼材的抗拉強度。 洛氏法是按

18、壓入試件深度的大小表示材料的硬度值。洛氏法壓痕很小，一般用于判斷機械零件的熱處理效果。（一一） 冷彎性能冷彎性能二二 工藝性能工藝性能（二二）鋼筋彎曲的檢測步驟如下鋼筋彎曲的檢測步驟如下冷彎性能是指常溫下對鋼材試件按規(guī)定進行彎曲冷彎性能是指常溫下對鋼材試件按規(guī)定進行彎曲 （90o或或180o），鋼材承受彎曲變形的能力。），鋼材承受彎曲變形的能力。 試樣在力作用下彎曲至兩臂相距規(guī)定距離且相互平行試樣在力作用下彎曲至兩臂相距規(guī)定距離且相互平行試樣在力作用下彎曲至兩臂直接接觸試樣在力作用下彎曲至兩臂直接接觸測定室溫測定室溫1035。室溫要求嚴(yán)格的實驗室溫是。室溫要求嚴(yán)格的實驗室溫是1828。依據(jù)給定

19、條件進行彎曲，在作用力下彎曲程度分為依據(jù)給定條件進行彎曲，在作用力下彎曲程度分為彎曲試驗時應(yīng)緩慢平穩(wěn)地方施加試驗力。彎曲試驗時應(yīng)緩慢平穩(wěn)地方施加試驗力。 冷彎性能是指常溫下對鋼材試件按規(guī)定進行彎曲(90o或180o)，鋼材承受彎曲變形的能力。冷彎性能是鋼材的重要工藝性能。 試驗時采用的彎曲角度愈大，彎心直徑對試件厚度（或直徑）的比值愈小，表示對冷彎性能的要求愈高。冷彎檢驗是：按規(guī)定的彎曲角度和彎心直徑進行彎曲后，檢查試件彎曲處外面及側(cè)面不發(fā)生裂縫、斷裂或起層,即認(rèn)為冷彎性能合格。 冷彎是鋼材處于不利變形條件下的塑性，而伸長率則是反映鋼材在均勻變形下的塑性。因此，冷彎是對鋼材塑性更嚴(yán)格的檢驗，它

20、能揭示鋼材是否存在內(nèi)部組織不均勻、內(nèi)應(yīng)力和夾雜物等缺陷。冷彎試驗對焊接質(zhì)量也是一種嚴(yán)格的檢驗，能揭示焊件在受彎表面存在未熔合、微裂紋及夾雜物等缺陷。（三三）焊接性能焊接性能定定義義 鋼的焊接性能是指在一定焊接工藝條件下，在鋼的焊接性能是指在一定焊接工藝條件下，在焊接及附近過熱區(qū)不產(chǎn)生裂縫及硬脆傾向，焊焊接及附近過熱區(qū)不產(chǎn)生裂縫及硬脆傾向，焊縫處鋼材的力學(xué)性能，尤其是強度不得低于原縫處鋼材的力學(xué)性能，尤其是強度不得低于原有鋼材有鋼材 鋼材的可焊性是指鋼材是否適應(yīng)通常的焊接方法與工藝的性能。可焊性能的好壞，主要取決于鋼材的化學(xué)成分。含碳量小于0.25%的碳素鋼具有良好的可焊性。加入合金元素（如硅、

21、錳、釩、鈦等）也將增大焊接處的硬脆性，降低可焊性?；瘜W(xué)成分化學(xué)成分有益因素有益因素猛猛硅硅化學(xué)成分化學(xué)成分有害因素有害因素硫硫磷磷氧、氮、氫氧、氮、氫鋼材的冷加工及時效鋼材的冷加工及時效鋼筋的冷加工方式鋼筋的冷加工方式冷拉冷拉 冷拔冷拔冷軋冷軋鋼筋經(jīng)冷拉時效后應(yīng)力鋼筋經(jīng)冷拉時效后應(yīng)力- -應(yīng)變圖的變化應(yīng)變圖的變化 第三節(jié)建筑鋼材的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用 建筑鋼材常用于鋼結(jié)構(gòu)（型鋼）和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（鋼筋和鋼絲），兩者均多為碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼。牌號組牌號組成成代表屈服點的字母代表屈服點的字母屈屈 服服 點點 名名 稱稱質(zhì)質(zhì) 量量 等等 級級 符符 號號脫脫 氧氧 程程 度度 符符 號號一、碳素結(jié)構(gòu)

22、鋼一、碳素結(jié)構(gòu)鋼 1.碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號及其表示方法 2.碳素結(jié)構(gòu)鋼的技術(shù)要求 碳素結(jié)構(gòu)鋼隨著牌號的增大，其含碳量增加，強度提高，塑性和韌性降低，冷彎性能逐漸變差。 3.碳素結(jié)構(gòu)鋼的特性與選用 工程中應(yīng)用最廣泛的碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號為Q235，其含碳量為0.14%0.22%，屬低碳鋼，由于該牌號鋼既具有較高的強度，又具有較好的塑性和韌性，可焊性也好，故能較好的滿足一般鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的用鋼要求。 Q195、Q215號鋼強度低，塑性和韌性較好，易于冷加工，常用作鋼釘、鉚釘、螺栓及鐵絲等。Q215號鋼經(jīng)冷加工后可代替Q235號鋼使用。 Q255、Q275號鋼強度較高，但塑性、韌性和可焊性較差，不易焊

23、接和冷加工，可用于軋制鋼筋、制作螺栓配件等。分類分類高級優(yōu)高級優(yōu)質(zhì)鋼質(zhì)鋼特級優(yōu)特級優(yōu)質(zhì)鋼質(zhì)鋼二、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼二、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼三、低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼三、低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼牌號組成牌號組成屈服點屈服點字母字母Q屈服點屈服點數(shù)值數(shù)值質(zhì)量質(zhì)量等級等級 為了改善碳鋼的力學(xué)性能和工藝性能，或為了得到某種特殊的理化性能，在煉鋼時有意識地加入一定量的一種或幾種合金元素，所得的鋼稱為合金鋼。低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼是在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上，添加總量小于5%的一種或幾種合金元素的一種結(jié)構(gòu)鋼，所加元素主要有錳、硅、釩、鈦、鈮、鉻、鎳及稀土元素。其目的是為了提高鋼的屈服強度、抗拉強度、耐磨性、耐蝕性及耐低溫性能等。因此，

24、它是綜合性能較為理想的鋼材。鋼筋的檢驗主要包括以下四個方面。鋼筋的檢驗主要包括以下四個方面。外觀檢驗外觀檢驗鋼筋尺寸及鋼筋尺寸及每米長質(zhì)每米長質(zhì)機械性能和機械性能和化學(xué)成分檢化學(xué)成分檢驗收批和驗驗收批和驗的判定的判定（一）低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的牌號表示法 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB1591-1994低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼及GB2212000鋼鐵產(chǎn)品牌號表示方法的規(guī)定，低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼分5個牌號。其牌號的表示方法由屈服點字母“Q”、屈服點數(shù)值（單位為MPa）、質(zhì)量等級（A、B、C、D、E五級）三部分組成。例如：Q345C，Q345D。 低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼分為鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼，在牌號的組成中沒有表示脫氧方法的

25、符號。低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的牌號也可以采用二位阿拉伯?dāng)?shù)字（表示平均含碳量，以萬分之幾計）和規(guī)定的元素符號，按順序表示。 （二）低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的技術(shù)要求 低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的拉伸、冷彎和沖擊試驗指標(biāo)，按鋼材厚度或直徑不同。（三）低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的特點與應(yīng)用 由于低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼中的合金元素的結(jié)晶強化和固熔強化等作用，該鋼材不但具有較高的強度，而且也具有較好的塑性、韌性和可焊性。因此，在鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中常采用低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼軋制型鋼（角鋼、槽鋼、工字鋼）、鋼板、鋼管及鋼筋，來建筑橋梁、高層及大跨度建筑，尤其在承受動荷載和沖擊荷載的結(jié)構(gòu)中更為適用。另外，與使用碳素鋼相比，可節(jié)約鋼材2

26、0%30%，而成本并不很高。目前我國生產(chǎn)的低合金結(jié)構(gòu)鋼有17種，分別是：09MnV、09MnNb、09Mn2、12Mn、18Nb、12MnV、09MnCuPTi、10MnSiCu、14MnNb、16Mn、16MnRE、10MnPNbRE、15MnV、15MnTi、16MnNb、14MnVTiRE、15MnVN。鋼號中前面兩個數(shù)字代表鋼的平均含碳量的萬分?jǐn)?shù)，合金元素后無數(shù)字者，表示該元素的平均含量少于1.5%，標(biāo)有“2”、“3”則指其含量為“1.52.49”及“2.53.49”，余類推。外觀檢驗外觀檢驗查對標(biāo)志查對標(biāo)志表面質(zhì)量表面質(zhì)量尺寸，外形尺寸，外形質(zhì)量檢查質(zhì)量檢查 試樣數(shù)量不少于試樣數(shù)量不

27、少于10根，試樣總廠度不小于根，試樣總廠度不小于60m 重量偏差重量偏差=試樣實際重量試樣實際重量-試樣總長度試樣總長度理論重量理論重量試樣總長度試樣總長度理論重量理論重量100%機械性能檢測機械性能檢測鋼材彎鋼材彎曲試驗曲試驗 鋼材拉鋼材拉伸試驗伸試驗 鋼筋檢驗以不大于鋼筋檢驗以不大于60t為一批為一批，每批鋼筋中，每批鋼筋中 任意抽出兩根，每根鋼筋截取一套試件，每任意抽出兩根，每根鋼筋截取一套試件，每 套試件為兩根，每套試件為兩根。其中一根套試件為兩根，每套試件為兩根。其中一根 做拉伸試驗測定其屈服點、抗拉強度和伸長做拉伸試驗測定其屈服點、抗拉強度和伸長 率；另外做冷彎試驗。率；另外做冷彎

28、試驗。第四節(jié)第四節(jié) 常用建筑鋼材常用建筑鋼材一、熱軋鋼筋 熱軋光圓鋼筋熱軋光圓鋼筋 熱軋帶肋鋼筋熱軋帶肋鋼筋 （一）熱軋光圓鋼筋 經(jīng)熱軋成型并自然冷卻的成品，其橫截面為圓形，且表面為光滑的鋼筋混凝土配筋用鋼材，稱為熱軋光圓鋼筋（HPB）。 熱軋直條光圓鋼筋級別為級，強度等級為R235 。 熱軋光圓鋼筋的公稱直徑為8、10、12、16、20mm 。按直條交貨時，其通常長度為3.512m。 冷彎試驗時受彎曲部位外表面不得產(chǎn)生裂紋。（二）熱軋帶肋鋼筋 經(jīng)熱軋成型并自然冷卻的橫截面為圓形的，且表面通常帶有兩條縱肋和沿長度方向均勻分布的橫肋的鋼筋，稱為熱軋帶肋鋼筋。 熱軋帶肋鋼筋的牌號由HRB（Hot

29、rolled、Ribbed、Bars）和牌號的屈服點最小值構(gòu)成。熱軋帶肋鋼筋分為HRB335、HRB400、HRB500三個牌號。 熱軋帶肋鋼筋的公稱直徑為6、8、10、12、16、20、25、32、40、50mm 。 熱軋帶肋鋼筋通常按定尺長度交貨，具體交貨長度應(yīng)在合同中注明，其長度允許偏差不得大于+50 mm。 熱軋鋼筋中熱軋光圓鋼筋的強度較低，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鋼筋強度高，但塑性及焊接

30、性能較差，可用作預(yù)應(yīng)力鋼筋。特點特點強度高塑性好強度高塑性好 提高構(gòu)件整體質(zhì)量提高構(gòu)件整體質(zhì)量 握裹力強握裹力強節(jié)約鋼材降低成本節(jié)約鋼材降低成本二、冷軋帶肋鋼二、冷軋帶肋鋼 工藝性能應(yīng)符合表6-9的規(guī)定。冷軋帶肋鋼筋反復(fù)彎曲試驗的彎曲半徑應(yīng)符合表6-10的規(guī)定。有關(guān)技術(shù)要求細則，參見GB13788-2000冷軋帶肋鋼筋。 冷軋帶肋鋼筋具有以下優(yōu)點： 強度高、塑性好，綜合力學(xué)性能優(yōu)良。 （2）握裹力強。 節(jié)約鋼材，降低成本。 （4）提高構(gòu)件整體質(zhì)量，改善構(gòu)件的延性，避免“抽絲”現(xiàn)象。 冷軋帶肋鋼筋適用于中、小型預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件和普通混凝土構(gòu)件，也可焊接網(wǎng)片。冷軋帶肋鋼筋冷軋帶肋鋼筋三、熱處理鋼筋

31、三、熱處理鋼筋四、預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲和鋼絞線四、預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲和鋼絞線螺旋肋鋼絲外形示意圖螺旋肋鋼絲外形示意圖三、熱處理鋼筋 熱處理鋼筋分為預(yù)應(yīng)力用熱處理鋼筋和鋼筋混凝土用余熱處理鋼筋。預(yù)應(yīng)力用熱處理鋼筋是用熱軋螺紋鋼筋經(jīng)淬火和回火調(diào)質(zhì)熱處理而成的。其外形分為有縱肋和無縱肋兩種。根據(jù)預(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋（GB4463-84）的規(guī)定，其所用鋼材有40Si2Mn、48Si2Mn和45Si2Cr三個牌號，力學(xué)性能應(yīng)符合表6-11的規(guī)定。 預(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋的優(yōu)點是：強度高，可代替高強鋼絲使用；節(jié)約鋼材；錨固性好，不易打滑，預(yù)應(yīng)力值穩(wěn)定；施工簡便，開盤后鋼筋自然伸直，不需調(diào)直及焊接。主要

32、用于預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土枕軌，也用于預(yù)應(yīng)力梁、板結(jié)構(gòu)及吊車梁等。 余熱處理鋼筋是把熱軋后的鋼筋立即穿水，控制表面冷卻，然后利用芯部余熱自身完成回火處理所得的成品鋼筋。其級別分為3級，強度等級代號為KL400。四、預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲和鋼絞線 預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲或鋼鉸線常作為大型預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的主要受力鋼筋。（一）預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲 預(yù)應(yīng)力高強度鋼絲是用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼盤條，經(jīng)酸洗、冷拉或再經(jīng)回火處理等工藝制成，專用于預(yù)應(yīng)力混凝土。 消除應(yīng)力鋼絲按松弛性能又分為低松弛級鋼絲和普通松弛級鋼絲。預(yù)應(yīng)力鋼絲按外形分為光圓、螺旋肋和刻痕三種。 冷拉鋼絲（用盤條通過拔絲模或軋輥經(jīng)冷加工而成）：代號“WCD” 低

33、松弛鋼絲（鋼絲在塑性變形下進行短時熱處理而成）：代號“WLR” 普通松弛鋼絲（鋼絲通過矯直工序后在適當(dāng)溫度下進行短時熱處理）：代號“WNR” 光圓鋼絲：代號“P” 螺旋肋鋼絲（鋼絲表面沿長度方向上具有規(guī)則間隔的肋條）：代號“H” 刻痕鋼絲（鋼絲表面沿長度方向上具有規(guī)則間隔的壓痕）：代號“I” 預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲每盤應(yīng)由一根鋼絲組成，其盤重不小于500kg，允許有10%的盤數(shù)小于500kg但不小于100kg。鋼絲表面不得有裂紋和油污，也不允許有影響使用的拉痕、機械損傷等。 冷拉鋼絲的力學(xué)性能應(yīng)符合表6-12的規(guī)定。規(guī)定非比例伸長應(yīng)力P0.2值不小于公稱抗拉強度的75%。消除應(yīng)力的光圓及螺旋肋鋼絲

34、的力學(xué)性能應(yīng)符合表6-13的規(guī)定。規(guī)定非比例伸長應(yīng)力P0.2值對低松弛鋼絲應(yīng)不小于公稱抗拉 強度的88%，對普通松弛鋼絲應(yīng)不小于公稱抗拉強度的85%。消除應(yīng)力的刻痕鋼絲的力學(xué)性能應(yīng)符合表6-14的規(guī)定。規(guī)定非比例伸長應(yīng)力P0.2值對低松弛鋼絲值應(yīng)不小于公稱抗拉強度的88%，對普通松弛鋼絲應(yīng)不小于公稱抗拉強度的85%。 預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲具有強度高、柔性好、無接頭等優(yōu)點。施工方便，不需冷拉、焊接接頭等加工，而且質(zhì)量穩(wěn)定、安全可靠。主要應(yīng)用于大跨度屋架及薄腹梁、大跨度吊車梁、橋梁、電桿、枕軌或曲線配筋的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件?？毯垆摻z由于屈服強度高且與混凝土的握裹力大，主要用于預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)以減少

35、混凝土裂縫。（二）鋼絞線 預(yù)應(yīng)力鋼絞線是用兩（或三、或七）根鋼絲在絞線機上捻制后，再經(jīng)低溫回火和消除應(yīng)力等工序制成。鋼鉸線的捻向一般為左（S）捻。預(yù)應(yīng)力鋼絞線以盤或卷狀態(tài)交貨,每盤鋼鉸線應(yīng)由一整根組成，如無特殊要求，每盤鋼鉸線的長度不小于200m 。成品鋼鉸線的表面不得有潤滑劑、油漬等降低鋼鉸線與混凝土粘接力的物質(zhì)。鋼鉸線表面允許有輕微的浮銹，但不得銹蝕成目視可見的麻坑。 鋼絞線具有強度高、與混凝土粘結(jié)性能好、斷面面積大、使用根數(shù)少、柔性好、易于在混凝土結(jié)構(gòu)中排列布置、易于錨固等優(yōu)點，主要用于大跨度、重荷載的后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中。五、型鋼 型鋼是長度和截面周長之比相當(dāng)大的直條鋼材的統(tǒng)稱。型

36、鋼按截面形狀分為簡單截面和復(fù)雜截面（異型）兩大類。 簡單截面的熱軋型鋼有5種：扁鋼、圓鋼、方鋼、六角鋼和八角鋼六、鋼板 鋼板是寬厚比很大的矩形板。按軋制工藝不同分熱軋和冷軋兩大類。按其公稱厚度，鋼板分為薄板（厚度0.14mm）；中板（厚度420mm）；厚板（厚度2060mm）；特厚板（厚度超過60mm）。 1.熱軋鋼板 2.熱軋花紋鋼板 3.冷軋鋼板 4.鋼帶 鋼帶主要用作彎曲型鋼、焊接鋼管、制作五金件的原料，直接用于各種結(jié)構(gòu)及容器等。 除以上介紹的鋼板以外，還有鍍層薄鋼板，如鍍錫鋼板(舊稱馬口鐵)、鍍鋅薄板(俗稱白鐵皮)、鍍鋁鋼板、鍍鉛錫合金鋼板等。七、鋼管 1.無縫鋼管 2.焊接鋼管五、型

37、鋼五、型鋼 型鋼型鋼是長度和截面周長之比相當(dāng)大的直條鋼材的統(tǒng)稱。是長度和截面周長之比相當(dāng)大的直條鋼材的統(tǒng)稱。 六、鋼板六、鋼板鋼板是寬厚比很大的矩形板。鋼板是寬厚比很大的矩形板。 七、鋼管七、鋼管 按工藝分按工藝分 冷軋冷軋 熱軋熱軋1.無縫鋼管無縫鋼管2.焊接鋼管焊接鋼管第五節(jié) 鋼材的檢驗 鋼材是否符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，直接影響工程結(jié)構(gòu)的使用安全。因此，必須加強對鋼材品種的檢驗。一項具體的鋼材品種的檢驗，涉及到制材所用鋼種的標(biāo)準(zhǔn)，鋼材牌號表示法標(biāo)準(zhǔn)，金屬材料的取樣規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)和試驗方法標(biāo)準(zhǔn)，鋼材驗收、包裝、標(biāo)志及質(zhì)量證明書的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)等。鋼筋的檢驗主要包括以下四個方面。鋼筋的檢驗主要包括以下四個方面。外觀

38、檢驗外觀檢驗鋼筋尺寸及鋼筋尺寸及每米長質(zhì)每米長質(zhì)機械性能和機械性能和化學(xué)成分檢化學(xué)成分檢驗收批和驗驗收批和驗的判定的判定外觀檢驗外觀檢驗查對標(biāo)志查對標(biāo)志表面質(zhì)量表面質(zhì)量尺寸，外形尺寸，外形外觀檢驗 鋼筋表面不得有裂縫、結(jié)疤和折疊。鋼筋表面的凸塊和其他缺陷的深度或高度，不得超過所在部位尺寸的容許偏差。帶肋鋼筋的凸塊，不得超過橫肋的高度。 鋼筋的外形，光圓鋼筋的不圓度不得大于0.40mm；帶肋鋼筋的各細部尺寸，如直徑、肋高、肋寬及肋間距等，按公稱直徑不同，應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)容許偏差的規(guī)定。 鋼筋每米彎曲度應(yīng)不大于4mm，總彎曲度不大于鋼筋總長度的0.4%。 帶肋鋼筋表面應(yīng)軋有牌號（用1、2、3、4分別

39、表示HPB235、HRB335、HRB400、HRB500）標(biāo)志，還可依次軋上廠名或商標(biāo)（用漢語拼音字頭表示）和直徑（mm）數(shù)字。鋼筋應(yīng)有出廠證明書或試驗報告單。 除以上規(guī)定外，鋼筋的包裝、標(biāo)志和質(zhì)量證明書，應(yīng)符合GB2101型鋼驗收、包裝、標(biāo)志及質(zhì)量證明書的一般規(guī)定的有關(guān)規(guī)定。(二)鋼筋尺寸及每米長質(zhì)量 鋼筋的尺寸，主要是公稱直徑和定尺長度，均不得超過容許偏差。熱軋帶肋鋼筋的公稱直徑是指與橫截面面積相等的圓的直徑，其范圍在850mm。熱軋光圓鋼筋的公稱直徑為820mm的范圍，容許偏差為0.4mm。光圓鋼筋和帶肋鋼筋公稱直徑的測量均精確到0.1mm。鋼筋按直條交貨時,其長度通常為3.512m，

40、鋼筋按定尺長度交貨時，其長度容許偏差不得大于+50mm。 測量鋼筋質(zhì)量偏差時,試樣數(shù)量不少于10個，試樣總長度不小于60m。長度應(yīng)逐個測量，精確到10mm。試樣總質(zhì)量不大于100kg時，精確到0.5kg；試樣總質(zhì)量大于100kg時，精確到1kg。當(dāng)供方能保證鋼筋質(zhì)量偏差規(guī)定時，試樣的數(shù)量和長度可不受上述限制。質(zhì)量檢查質(zhì)量檢查 試樣數(shù)量不少于試樣數(shù)量不少于10根，試樣總廠度不小于根，試樣總廠度不小于60m 重量偏差重量偏差=試樣實際重量試樣實際重量-試樣總長度試樣總長度理論重量理論重量試樣總長度試樣總長度理論重量理論重量100%機械性能檢測機械性能檢測鋼材彎鋼材彎曲試驗曲試驗 鋼材拉鋼材拉伸試驗

41、伸試驗機械性能和化學(xué)成分檢驗 鋼筋的屈服點、拉伸強度和伸長率的檢測按GB228金屬拉伸試驗方法的規(guī)定進行。鋼筋冷彎試驗按GB232金屬彎曲試驗方法進行。拉伸和彎曲試件不允許進行車削加工。鋼筋用鋼的牌號及化學(xué)成分，應(yīng)按GB223鋼鐵及合金化學(xué)分析方法進行檢測，取樣和化學(xué)成分的容許偏差按GB222鋼的化學(xué)分析用試樣取樣法及成品化學(xué)成分允許偏差執(zhí)行。驗收批和復(fù)驗的判定 鋼筋檢驗以重量不大于60t為一批，每批鋼筋中任意抽出兩根，每根鋼筋截取一套試件，每套試件為兩根。其中一根做拉伸試驗，測定其屈服點、抗拉強度和伸長率；另一根做冷彎試驗。鋼絲的檢驗以3t為一批，每批中要取10% 盤(并不少于6盤)，從每盤鋼絲兩端截取試件一套，每套兩根，分別進行拉伸和冷彎試驗。每批應(yīng)由同一牌號、同一爐罐號、同-規(guī)格、同一交貨狀態(tài)