鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)的材料

1、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)的材料第1頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三2.2 鋼材的生產(chǎn)煉鐵 高溫下通過(guò)一氧化碳和碳等還原劑除去氧化鐵礦石中的氧，還原出鐵，以石灰石作為熔劑把砂質(zhì)和粘土等雜質(zhì)熔化為熔渣。 產(chǎn)生生鐵，含碳量在2.06%以上 除鑄鐵管外，建筑中很少使用2.2.1 鋼材的冶煉第2頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三煉鋼 高溫下通過(guò)氧化作用除去生鐵中多余的碳和其它雜質(zhì)，使它們轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸镞M(jìn)入渣中，或成氣體逸出。 含碳量在2.06以下的鐵碳合金稱(chēng)為碳素鋼。 常用的煉鋼爐有：平爐、轉(zhuǎn)爐和電爐。 電爐煉鋼是利用電熱原理，以廢鋼和生鐵等為主要原料，在電弧

2、爐內(nèi)冶煉。不與空氣接觸，易于清除雜質(zhì)和嚴(yán)格控制化學(xué)成分，煉成的鋼質(zhì)量好。但因耗電量大，成本高，一般只用來(lái)冶煉特種用途的鋼材。 第3頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三 轉(zhuǎn)爐煉鋼是利用高壓空氣或氧氣使?fàn)t內(nèi)生鐵熔液中的碳和其它雜質(zhì)氧化，在高溫下使鐵液變?yōu)殇撘?。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉的鋼中有害元素和雜質(zhì)少，質(zhì)量和加工性能優(yōu)良，且可根據(jù)需要添加不同的元素，冶煉碳素鋼和合金鋼。由于氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐可以利用高爐煉出的生鐵熔液直接煉鋼，生產(chǎn)周期短、效率高、質(zhì)量好、成本低，已成為國(guó)內(nèi)外發(fā)展最快的煉鋼方法。 平爐煉鋼是利用煤氣或其它燃料供應(yīng)熱能，把廢鋼、生鐵熔液或鑄鐵塊和不同的合金元素等冶煉成各種用

3、途的鋼。平爐的原料廣泛，容積大，產(chǎn)量高，冶煉工藝簡(jiǎn)單，化學(xué)成分易于控制，煉出的鋼質(zhì)量?jī)?yōu)良。但平爐煉鋼周期長(zhǎng)，效率低，成本高，現(xiàn)已逐漸被氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼所取代。 第4頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三按鋼材的脫氧方法和程度的分類(lèi) 沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼、特殊鎮(zhèn)靜鋼 沸騰鋼采用脫氧能力較弱的錳作脫氧劑，脫氧不完全，鋼液進(jìn)入鋼錠模時(shí)有氣體逸出，出現(xiàn)沸騰現(xiàn)象。冷卻很快，一氧化碳不能全部逸出，凝固后鋼材中有較多的氧化鐵夾雜和氣孔。鋼的質(zhì)量較差?，F(xiàn)在已較少有供貨。 鎮(zhèn)靜鋼采用錳加硅作脫氧劑，脫氧較完全，硅在還原氧化鐵的過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生熱量，使鋼液冷卻緩慢，使氣體充分逸出，澆注時(shí)不會(huì)

4、出現(xiàn)沸騰現(xiàn)象。這種鋼質(zhì)量好，但成本高。 半鎮(zhèn)靜鋼的脫氧程度介于上述二者之間。 特殊鎮(zhèn)靜鋼是在錳硅脫氧后，再用鋁補(bǔ)充脫氧，脫氧程度高于鎮(zhèn)靜鋼。 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼一般都是鎮(zhèn)靜鋼。第5頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三建筑鋼材的分類(lèi) 碳素結(jié)構(gòu)鋼是通過(guò)在強(qiáng)度較低而塑性較好的純鐵中加適量的碳來(lái)提高強(qiáng)度的，一般常用的低碳鋼含碳量不超過(guò)0.25。 低合金結(jié)構(gòu)鋼是在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上，適當(dāng)添加總量不超過(guò)5的其它合金元素（少量的錳、硅、釩、鈮、鈦、鋁、鉻、鎳、銅、氮、稀土等），來(lái)改善鋼材的性能。2.2.2 鋼材的組織構(gòu)造和缺陷第6頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期

5、三碳素鋼的組織構(gòu)造 常溫下主要由鐵素體和滲碳體（Fe3C）組成。 鐵素體是碳溶入鐵體心立方晶體(純鐵的一種形式)后的固溶體，常溫下溶碳僅0.0008，與純鐵的顯微組織沒(méi)有明顯的區(qū)別，其強(qiáng)度、硬度較低，而塑性、韌性良好。是鋼的主要成分，約占重量的99。 滲碳體是鐵碳化合物，含碳6.67，熔點(diǎn)高，硬度大，幾乎沒(méi)有塑性，在鋼中與鐵素體晶粒形成機(jī)械混合物-珠光體，填充在鐵素體晶粒的空隙中，形成網(wǎng)狀間層。珠光體強(qiáng)度很高，堅(jiān)硬而富于彈性。 碳素鋼的力學(xué)性能與鐵素體和珠光體的比例有關(guān)。同時(shí)，鐵素體的晶粒越細(xì)小，珠光體的分布越均勻，鋼的性能也就越好。第7頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期

6、三碳素鋼多晶體結(jié)構(gòu)示意圖 鐵的體心立方晶體第8頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三鋼材的鑄造缺陷 內(nèi)部晶體形狀的不均勻 偏析硫磷等富集 非金屬夾雜硫化物、氧化物 氣孔 縮孔 凝固內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的裂紋第9頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三2.2.3 鋼材的加工熱加工、冷加工、熱處理三種熱加工 熱加工可使晶粒變細(xì)，在高溫和壓力下壓合鋼坯中的氣孔、裂紋，改善力學(xué)性能。壁厚較薄的熱軋型鋼和鋼板，因輥軋次數(shù)較多，其強(qiáng)度、塑性、韌性和焊接性能均優(yōu)于厚板和厚壁型鋼。鋼材強(qiáng)度按板厚分組就是這個(gè)緣故。第10頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三 熱加

7、工使鋼材沿軋制方向（縱向）的性能優(yōu)于垂直軋制方向（橫向）的性能，使其各向異性增大。鋼中的硫化物和氧化物等經(jīng)軋制之后被壓成薄片，對(duì)厚板來(lái)說(shuō)更容易出現(xiàn)分層現(xiàn)象，沿厚度方向受力時(shí)可能出現(xiàn)層狀撕裂現(xiàn)象。第11頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三冷加工 包括冷軋、冷彎、冷拔等延伸性加工，也包括剪、沖、鉆、刨等切削性加工。 如冷軋卷板和冷軋鋼板、冷彎薄壁型鋼和壓型鋼板、鋼絲束、鋼絞線(xiàn)或鋼絲繩。 冷加工后會(huì)產(chǎn)生局部或整體硬化，提高了鋼材的強(qiáng)度和硬度，卻降低了塑性和韌性，這種現(xiàn)象稱(chēng)為冷作硬化（或應(yīng)變硬化）。 優(yōu)點(diǎn)：冷拔高強(qiáng)度鋼絲就是充分利用了冷作硬化現(xiàn)象；冷彎薄壁型鋼在強(qiáng)度驗(yàn)算時(shí)，可有條

8、件地利用這種強(qiáng)度提高現(xiàn)象。 缺點(diǎn)：多數(shù)情況下會(huì)造成鋼材冷硬變脆，成為脆裂的起因。對(duì)于重要結(jié)構(gòu)，要盡量避免局部冷加工硬化的發(fā)生。第12頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三熱處理 熱處理是將鋼在固態(tài)范圍內(nèi)，施以不同的加熱、保溫和冷卻措施，改變其內(nèi)部組織構(gòu)造，達(dá)到改善鋼材性能的一種加工工藝。 鋼材的普通熱處理包括退火、正火、淬火和回火四種基本工藝。 如Q420C、D、E和高強(qiáng)螺栓等都是要經(jīng)過(guò)熱處理的。第13頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三2.3 鋼材的主要性能塑性破壞 破壞前具有較大的塑性變形，常在鋼材表面出現(xiàn)明顯的垂直交錯(cuò)的銹跡剝落線(xiàn)。只有應(yīng)力達(dá)到抗

9、拉強(qiáng)度后才會(huì)發(fā)生破壞，破壞后的斷口呈纖維狀，色澤發(fā)暗。 塑性破壞前總有較大的塑性變形發(fā)生，且變形持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，容易被發(fā)現(xiàn)和搶修加固，不至發(fā)生嚴(yán)重后果。 塑性破壞前的較大塑性變形能力，可實(shí)現(xiàn)內(nèi)力重分布。鋼結(jié)構(gòu)的塑性設(shè)計(jì)正是利用了這種塑性變形能力。 2.3.1 鋼材的破壞形式有塑性破壞和脆性破壞兩種形式第14頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三脆性破壞 破壞前塑性變形很小，或根本沒(méi)有塑性變形，突然迅速斷裂。破壞后斷口平直，呈有光澤的晶粒狀或有人字紋。 破壞前沒(méi)有預(yù)兆，速度極快，無(wú)法察覺(jué)和補(bǔ)救，一旦發(fā)生常引發(fā)整個(gè)結(jié)構(gòu)的破壞，后果嚴(yán)重，因此在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工和使用過(guò)程中，要特別

10、注意防止這種破壞的發(fā)生。 第15頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三2.3.2 鋼材在單向一次拉伸下的工作性能單向一次拉伸試驗(yàn)（見(jiàn)動(dòng)畫(huà)資源材料試驗(yàn)） 可由曲線(xiàn)直接獲得：比例極限p （proportional limit）屈服點(diǎn)fy （yield point）抗拉強(qiáng)度f(wàn)u （tensile strength）伸長(zhǎng)率5或10 （elongation）第16頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三名義屈服點(diǎn)f0.2 調(diào)質(zhì)處理的低合金鋼沒(méi)有明顯的屈服點(diǎn)和塑性平臺(tái)。這類(lèi)鋼的屈服點(diǎn)是以卸載后試件中殘余應(yīng)變?yōu)?.2所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力人為定義的，稱(chēng)為名義屈服點(diǎn)或f0.2 第1

11、7頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三斷面收縮率 試樣拉斷后，頸縮處橫斷面積的最大縮減量與原始橫斷面積的百分比，也是單調(diào)拉伸試驗(yàn)提供的一個(gè)塑性指標(biāo)。越大，塑性越好。 在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)厚度方向性能鋼板中，使用沿厚度方向的標(biāo)準(zhǔn)拉伸試件的斷面收縮率來(lái)定義Z向鋼的種類(lèi)，如分別大于或等于15、25、35時(shí)，為Z15、Z25、Z35鋼。應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)的簡(jiǎn)化計(jì)算模型 理想彈塑性模型 與實(shí)際誤差不大第18頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三2.3.3 鋼材的其它性能冷彎性能與冷彎試驗(yàn)（見(jiàn)動(dòng)畫(huà)資源材料試驗(yàn)）在試驗(yàn)機(jī)上把試件彎曲180以試件表面和側(cè)面不出現(xiàn)裂紋和分層為合格。冷彎

12、試驗(yàn)?zāi)軝z驗(yàn)材料承受規(guī)定的彎曲變形能力，還能顯示內(nèi)部冶金缺陷，是判斷鋼材塑性變形能力和冶金質(zhì)量的綜合指標(biāo)。焊接承重結(jié)構(gòu)以及重要的非焊接承重結(jié)構(gòu)采用的鋼材，應(yīng)具有冷彎試驗(yàn)的合格保證。 第19頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三沖擊韌性與夏比缺口沖擊試驗(yàn)（見(jiàn)動(dòng)畫(huà)資源材料試驗(yàn)）沖擊韌性也稱(chēng)缺口韌性（notch toughness）是評(píng)定鋼材在沖擊荷載作用下抵抗脆性破壞能力的指標(biāo)。通常用帶有夏比V型缺口（Charpy V-notch）的標(biāo)準(zhǔn)試件做沖擊試驗(yàn)，以擊斷試件所消耗的沖擊功大小來(lái)衡量鋼材抵抗脆性破壞的能力。第20頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三沖擊韌

13、性也叫沖擊功，用AKV或CV表示，單位為J。沖擊韌性與鋼材牌號(hào)、質(zhì)量等級(jí)、工作溫度有關(guān)。寒冷地區(qū)承受動(dòng)力荷載的重要結(jié)構(gòu)，應(yīng)對(duì)沖擊韌性指標(biāo)提出要求，以防脆性破壞。 第21頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三2.3.4 鋼材在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的屈服條件Mises屈服條件平面或三向應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，屈服條件由形狀改變比能理論得到，折算應(yīng)力為：第22頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三以主應(yīng)力表示的折算應(yīng)力為：可以看出，當(dāng)1、2、3為同號(hào)應(yīng)力且數(shù)值接近時(shí)，即使各自都遠(yuǎn)大于fy，折算應(yīng)力zs仍小于fy，說(shuō)明鋼材很難進(jìn)入塑性狀態(tài)。當(dāng)為三向同號(hào)應(yīng)力場(chǎng)時(shí)，甚至直到破壞也沒(méi)有

14、明顯的塑性變形產(chǎn)生，表現(xiàn)為脆性破壞。相反，在異號(hào)應(yīng)力場(chǎng)下，鋼材會(huì)較早地進(jìn)入塑性狀態(tài)，表現(xiàn)為較好的塑性破壞。第23頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三Mises屈服條件的典型應(yīng)用在平面應(yīng)力狀態(tài)下（如鋼材厚度較薄時(shí)，厚度方向應(yīng)力很小，常可忽略不計(jì)） （如受局部壓應(yīng)力作用的梁的腹板） ，上式成為：當(dāng)只有正應(yīng)力和剪應(yīng)力時(shí)（如不受局部壓應(yīng)力作用的梁的腹板）：當(dāng)承受純剪應(yīng)力時(shí)： 所以得到鋼材的抗剪強(qiáng)度為：第24頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三2.4 各種因素對(duì)鋼材性能的影響碳 C除鐵以外的主要元素，是形成鋼材強(qiáng)度的主要成分。C，fy、fu，5、CV，冷彎性能

15、、焊接性能和抗銹蝕性能等也變劣。C含量超過(guò)0.3時(shí)，抗拉強(qiáng)度很高，但卻沒(méi)有明顯的屈服點(diǎn)，且塑性很小。碳素鋼按碳的含量區(qū)分：小于0.25的為低碳鋼，介于0.25和0.6之間的為中碳鋼，大于0.6的為高碳鋼。含碳量超過(guò)0.2時(shí)，鋼材的焊接性能將開(kāi)始惡化。因此，規(guī)范推薦的鋼材，含碳量均不超過(guò)0.22，對(duì)于焊接結(jié)構(gòu)則嚴(yán)格控制在0.2以?xún)?nèi)。2.4.1 化學(xué)成分的影響第25頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三硫 S硫是有害元素，常以硫化鐵形式夾雜于鋼中。當(dāng)溫度達(dá)8001000時(shí)，硫化鐵會(huì)熔化使鋼材變脆，因而在進(jìn)行焊接或熱加工時(shí)，有可能引發(fā)熱裂紋，稱(chēng)為熱脆。S，CV，疲勞強(qiáng)度，冷彎性能

16、、焊接性能和抗銹蝕性能等。非金屬硫化物夾雜經(jīng)熱加工后還會(huì)在厚鋼板中形成局部分層現(xiàn)象，在采用焊接連接的節(jié)點(diǎn)中，沿板厚方向承受拉力時(shí)，會(huì)發(fā)生層狀撕裂破壞。隨著鋼材牌號(hào)和質(zhì)量等級(jí)的提高，含硫量的限值由0.05依次降至0.025，厚度方向性能鋼板的含硫量更限制在0.01以下。第26頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三磷 P磷可提高鋼的強(qiáng)度和抗銹蝕能力。嚴(yán)重地降低鋼的塑性、韌性、冷彎性能和焊接性能，特別是在溫度較低時(shí)促使鋼材變脆，稱(chēng)為冷脆。磷的含量也要嚴(yán)格控制，隨著鋼材牌號(hào)和質(zhì)量等級(jí)的提高，含磷量的限值由0.045依次降至0.025。但是當(dāng)采取特殊的冶煉工藝時(shí)，磷可作為一種合金元素

17、來(lái)制造含磷的低合金鋼，此時(shí)其含量可達(dá)0.120.13%。錳 Mn錳是有益元素，是一種弱脫氧劑，可提高鋼材強(qiáng)度，消除硫?qū)︿摰臒岽嘤绊?，改善鋼的冷脆傾向，同時(shí)不顯著降低塑性和韌性。錳還是低合金鋼的主要元素，其含量為0.81.8。但錳對(duì)焊接性能不利，因此含量也不宜過(guò)多。第27頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三硅 Si硅是有益元素，在普通碳素鋼中，它是一種強(qiáng)脫氧劑，常與錳共同除氧，生產(chǎn)鎮(zhèn)靜鋼。適量的硅，可以細(xì)化晶粒，提高鋼的強(qiáng)度，而對(duì)塑性、韌性、冷彎性能和焊接性能無(wú)顯著不良影響。硅的含量在一般鎮(zhèn)靜鋼中為0.120.30，在低合金鋼中為0.20.55。過(guò)量的硅會(huì)惡化焊接性能和抗銹

18、蝕性能。氧和氮 ON氧和氮屬于有害元素。氧與硫類(lèi)似使鋼熱脆，氮的影響和磷類(lèi)似，因此其含量均應(yīng)嚴(yán)格控制。但當(dāng)采用特殊的合金組分匹配時(shí)，氮可作為一種合金元素來(lái)提高低合金鋼的強(qiáng)度和抗腐蝕性，如在九江長(zhǎng)江大橋中已成功使用的15MnVN鋼。第28頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三其它元素釩、鈮、鈦等元素加入適量，能細(xì)化晶粒和彌散強(qiáng)化，提高鋼材的強(qiáng)度和韌性，又可保持良好的塑性。鋁是強(qiáng)脫氧劑，還能細(xì)化晶粒，可提高鋼的強(qiáng)度和低溫韌性，在要求低溫沖擊韌性合格保證的低合金鋼中，其含量不小于0.015。鉻、鎳是提高鋼材強(qiáng)度的合金元素，用于Q390及以上牌號(hào)的鋼材中，但其含量應(yīng)受限制，以免影響

19、鋼材的其它性能。銅和鉻、鎳、鉬等，可在金屬表面形成保護(hù)層，提高鋼對(duì)大氣的抗腐蝕能力。耐候鋼中，銅含量為0.200.40。鑭、鈰等稀土元素（RE）可提高鋼的抗氧化性，并改善其它性能，在低合金鋼中其含量按0.020.20控制。氫是有害元素，氫分子產(chǎn)生巨大的內(nèi)壓力，使鋼材開(kāi)裂，稱(chēng)為氫脆。鋼的強(qiáng)度等級(jí)越高，對(duì)氫脆越敏感。第29頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三碳素鋼的焊接性能含碳量對(duì)碳素鋼的焊接性能影響顯著當(dāng)含碳量0.120.20時(shí)，碳素鋼的焊接性能最好；含碳量超過(guò)上述范圍時(shí)，焊縫及熱影響區(qū)容易變脆。Q235A的含碳量較高，且含碳量不作為交貨條件，因此這一牌號(hào)通常不能用于焊接構(gòu)

20、件；而Q235B、C、D的含碳量控制在上述的適宜范圍之內(nèi)，是適合焊接使用的普通碳素鋼牌號(hào)。2.4.2 鋼材的焊接性能第30頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三高強(qiáng)度低合金鋼的焊接性能低合金元素大多對(duì)可焊性有不利影響使用碳當(dāng)量來(lái)衡量低合金鋼的可焊性，其的計(jì)算公式如下：CE0.38時(shí)，鋼材的可焊性很好，可以不用采取措施直接施焊； CE0.380.45時(shí)，鋼材呈現(xiàn)淬硬傾向，施焊時(shí)需要控制焊接工藝、采用預(yù)熱措施并使熱影響區(qū)緩慢冷卻，以免發(fā)生淬硬開(kāi)裂； CE0.45時(shí)，鋼材的淬硬傾向更加明顯，需嚴(yán)格控制焊接工藝和預(yù)熱溫度才能獲得合格的焊縫。第31頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日

21、，23點(diǎn)14分，星期三影響鋼材焊接性能的因素碳當(dāng)量母材厚度焊接方法焊接工藝參數(shù)結(jié)構(gòu)形式第32頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三時(shí)效硬化氮和碳隨時(shí)間的增長(zhǎng)逐漸由固溶體中析出，生成氮化物和碳化物，散存在鐵素體晶粒的滑動(dòng)界面上，對(duì)晶粒的塑性滑移起到遏制作用，從而使鋼材的強(qiáng)度提高，塑性和韌性下降。這種現(xiàn)象稱(chēng)為時(shí)效硬化（也稱(chēng)老化）。產(chǎn)生時(shí)效硬化的過(guò)程一般較長(zhǎng)，但在振動(dòng)荷載、反復(fù)荷載及溫度變化等情況下，會(huì)加速發(fā)展。2.4.3 鋼材的硬化第33頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三冷作硬化（或應(yīng)變硬化）冷加工使鋼材產(chǎn)生較大的塑性變形，卸荷后再重新加載，鋼材屈服點(diǎn)提

22、高，塑性和韌性降低的現(xiàn)象，稱(chēng)為冷作硬化。 冷作時(shí)效(應(yīng)變時(shí)效)硬化在鋼材產(chǎn)生一定數(shù)量的塑性變形后，鐵素體晶體中的固溶氮和碳將更容易析出，從而使已經(jīng)冷作硬化的鋼材又發(fā)生時(shí)效硬化現(xiàn)象，稱(chēng)為應(yīng)變時(shí)效硬化 。第34頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三冷作硬化的產(chǎn)生及避免方法對(duì)于比較重要的鋼結(jié)構(gòu)，要盡量避免局部冷作硬化現(xiàn)象的發(fā)生。如鋼材的剪切和沖孔，在剪斷的邊緣和沖出的孔壁處產(chǎn)生嚴(yán)重的冷作硬化，甚至出現(xiàn)微細(xì)的裂紋，促使鋼材局部變脆。避免方法：可將剪切處刨邊；沖孔用較小的沖頭，沖完后再行擴(kuò)鉆或完全改為鉆孔。 第35頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三2.4.4

23、應(yīng)力集中的影響第36頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三第37頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三應(yīng)力集中的特點(diǎn)在孔洞、槽口、截面突然改變以及鋼材內(nèi)部缺陷的位置，應(yīng)力分布不再保持均勻，產(chǎn)生應(yīng)力集中。對(duì)于厚板甚至?xí)a(chǎn)生三向拉應(yīng)力狀態(tài)。通常出現(xiàn)同號(hào)力場(chǎng)，鋼材強(qiáng)度有所提高，但塑性降低，容易發(fā)生變脆破壞。應(yīng)力集中的嚴(yán)重程度用應(yīng)力集中系數(shù)衡量，缺口邊緣沿受力方向的最大應(yīng)力max和按凈截面的平均應(yīng)力0N/An的比值稱(chēng)為應(yīng)力集中系數(shù)，即k=max/0。 因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量使構(gòu)件和連接節(jié)點(diǎn)的形狀和構(gòu)造合理，防止截面的突然改變。在進(jìn)行焊接構(gòu)造設(shè)計(jì)和施工時(shí)，應(yīng)盡量減少焊

24、接殘余應(yīng)力。 第38頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三2.4.5 荷載類(lèi)型的影響加載速度的影響沖擊荷載作用時(shí)，加載速度很高，由于鋼材的塑性滑移在加載瞬間跟不上應(yīng)變速率，因而反映出屈服點(diǎn)提高的傾向。試驗(yàn)研究表明，在20左右的室溫環(huán)境下，鋼材的屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度隨應(yīng)變速率的增加而提高，同時(shí)還能保持良好的塑性變形能力。 應(yīng)變速率在溫度較低時(shí)對(duì)鋼材性能的影響要比常溫下大得多。第39頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三循環(huán)荷載的影響疲勞：鋼材在連續(xù)交變荷載作用下，會(huì)逐漸累積損傷、產(chǎn)生裂紋及裂紋逐漸擴(kuò)展，直到最后破壞，此現(xiàn)象稱(chēng)為疲勞。高周疲勞的斷裂壽命較長(zhǎng)，斷裂

25、前的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n5104，斷裂應(yīng)力水平較低，fy，因此也稱(chēng)低應(yīng)力疲勞或疲勞，一般常見(jiàn)的疲勞多屬于這類(lèi)。 低周疲勞的斷裂壽命較短，破壞前的循環(huán)次數(shù)n=1025104，斷裂應(yīng)力水平較高，fy，伴有塑性應(yīng)變發(fā)生，因此也稱(chēng)為應(yīng)變疲勞或高應(yīng)力疲勞。 包辛格效應(yīng)：鋼材承受拉力至產(chǎn)生塑性變形，卸載后，再使其受拉，其受拉的屈服強(qiáng)度將提高至卸載點(diǎn)（冷作硬化現(xiàn)象）；而當(dāng)卸載后使其受壓，其受壓的屈服強(qiáng)度將低于一次受壓時(shí)所獲得的值。這種經(jīng)預(yù)拉后抗拉屈服強(qiáng)度提高，抗壓屈服強(qiáng)度降低的現(xiàn)象稱(chēng)為包辛格效應(yīng)。 第40頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三第41頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)1

26、4分，星期三2.4.6 溫度的影響高溫的影響在150以?xún)?nèi)，鋼材強(qiáng)度、彈性模量和塑性均變化不大，耐熱。在250左右，抗拉強(qiáng)度有局部性提高，伸長(zhǎng)率和斷面收縮率均降至最低，出現(xiàn)了所謂的藍(lán)脆現(xiàn)象（鋼材表面氧化膜呈藍(lán)色）。熱加工應(yīng)避開(kāi)這一溫度區(qū)段。在300以后，強(qiáng)度和彈性模量均開(kāi)始顯著下降，塑性顯著上升，達(dá)到600時(shí)，強(qiáng)度幾乎為零，塑性急劇上升，處于熱塑性狀態(tài)。 第42頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三鋼材的絕熱、防火措施當(dāng)結(jié)構(gòu)可能受到熾熱熔化金屬的侵害時(shí)，應(yīng)采用磚或耐熱材料做成的隔熱層加以保護(hù)；當(dāng)結(jié)構(gòu)表面長(zhǎng)期受輻射熱達(dá)150以上或在短時(shí)間內(nèi)可能受到火焰作用時(shí)，應(yīng)采取有效的防護(hù)措

27、施（如加隔熱層或水套等）。按國(guó)家防火規(guī)范，根據(jù)建筑物的防火等級(jí)對(duì)不同構(gòu)件所要求的耐火極限進(jìn)行設(shè)計(jì)，選擇合適的防火保護(hù)層（包括防火涂料等的種類(lèi)、涂層或防火層的厚度及質(zhì)量要求等）。 第43頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三低溫的影響溫度越低，鋼材的沖擊韌性越差，端面晶粒區(qū)所占面積越大，越表現(xiàn)為脆性破壞。反彎點(diǎn)為脆性轉(zhuǎn)變溫度。在直接承受動(dòng)力作用的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)使鋼材的脆性轉(zhuǎn)變溫度低于工作溫度，從而選擇具有不同沖擊韌性指標(biāo)的鋼材。對(duì)Q235鋼，除A級(jí)不要求外，其它各級(jí)鋼均取CV=27J；對(duì)低合金高強(qiáng)度鋼，除A級(jí)不要求外，E級(jí)鋼采用CV=27J，其它各級(jí)鋼均取CV=34J。第4

28、4頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三2.4.7 防止脆性斷裂的方法合理設(shè)計(jì)正確選用鋼材。 不宜采用比實(shí)際需要強(qiáng)度更高的材料； 低溫下受動(dòng)力荷載時(shí)，應(yīng)使所選鋼材的脆性轉(zhuǎn)變溫度低于結(jié)構(gòu)的工作溫度。 應(yīng)盡量使用較薄的型鋼和板材。構(gòu)造力求合理。 避免構(gòu)件截面的突然改變，減少應(yīng)力集中。 采取構(gòu)造措施以防斷裂的失穩(wěn)擴(kuò)展。 連接應(yīng)盡量采用螺栓連接。 采用焊接連接時(shí)，應(yīng)避免焊縫的密集和交叉，盡量采用焊接殘余應(yīng)力小的構(gòu)造形式。 第45頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三正確制造嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行制作。 例如不得隨意進(jìn)行鋼材代換，不得隨意將螺栓連接改為焊接連接，不得隨

29、意加大焊縫厚度等等。應(yīng)盡量采用鉆孔或沖孔后再擴(kuò)鉆，以及對(duì)剪切邊進(jìn)行刨邊等方法來(lái)避免冷作硬化現(xiàn)象。為保證焊接質(zhì)量，減少焊接應(yīng)力，應(yīng)制定合理的焊接工藝和技術(shù)措施，并由考試合格的焊工施焊，必要時(shí)可采用熱處理方法消除主要構(gòu)件中的焊接殘余應(yīng)力。焊接中不得在構(gòu)件上任意打火起弧。在制作和安裝過(guò)程中所造成的缺陷，如定位焊縫、引弧板、吊裝輔件等均應(yīng)進(jìn)行清理和修復(fù)。制作和安裝過(guò)程中及完成后，要嚴(yán)格執(zhí)行質(zhì)量檢驗(yàn)制度。第46頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三合理使用不得隨意改變結(jié)構(gòu)使用用途或任意超負(fù)荷使用結(jié)構(gòu)；原設(shè)計(jì)在室溫工作的結(jié)構(gòu)，在冬季停產(chǎn)檢修時(shí)要注意保暖；不在主要結(jié)構(gòu)上任意焊接附加零件懸

30、掛重物；避免因生產(chǎn)和運(yùn)輸不當(dāng)對(duì)結(jié)構(gòu)造成撞擊或機(jī)械損傷；平時(shí)應(yīng)注意檢查和維護(hù)等。 第47頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三2.5 鋼材的疲勞疲勞的種類(lèi)常幅疲勞：常幅交變荷載；引起常幅循環(huán)應(yīng)力，簡(jiǎn)稱(chēng)循環(huán)應(yīng)力；轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械零件可能發(fā)生常幅疲勞破壞。變幅疲勞：變幅交變荷載；引起變幅循環(huán)應(yīng)力，簡(jiǎn)稱(chēng)變幅應(yīng)力；吊車(chē)梁、吊車(chē)橋、鋼橋等可能發(fā)生變幅疲勞破壞。 2.5.1 疲勞(高周疲勞)破壞的特征第48頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三疲勞破壞特征疲勞破壞具有突然性，破壞前沒(méi)有明顯的宏觀(guān)塑性變形，屬于脆性斷裂。 與一般脆斷不同，疲勞是在名義應(yīng)力低于屈服點(diǎn)的低應(yīng)力循環(huán)

31、下，經(jīng)歷了長(zhǎng)期的累積損傷過(guò)程后才突然發(fā)生的。 破壞經(jīng)歷裂紋的萌生、裂紋的緩慢擴(kuò)展和最后迅速斷裂，三個(gè)階段，因此疲勞破壞是有壽命的破壞，是延時(shí)斷裂。 疲勞破壞的斷口與一般脆性斷口不同，可分為三個(gè)區(qū)域：裂紋源、裂紋擴(kuò)展區(qū)和斷裂區(qū)。疲勞對(duì)缺陷（包括缺口、裂紋及組織缺陷等）十分敏感。第49頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三第50頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三影響疲勞的主要因素細(xì)部構(gòu)造狀況 局部缺陷（軋制時(shí)形成的微裂紋、加工時(shí)形成的刻槽、孔洞、裂紋等） 殘余應(yīng)力應(yīng)力幅 應(yīng)力比不是衡量疲勞強(qiáng)度的主要因素荷載循環(huán)次數(shù) 常幅時(shí)為5104以上時(shí)需要考慮疲勞出現(xiàn)

32、拉應(yīng)力 與鋼材靜力強(qiáng)度沒(méi)有明顯關(guān)系第51頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三應(yīng)力幅與循環(huán)壽命的關(guān)系2.5.2 常幅疲勞應(yīng)力幅與疲勞壽命之間為負(fù)指數(shù)的冪函數(shù)關(guān)系任意一個(gè)應(yīng)力幅1，就有一個(gè)循環(huán)n1壽命與之對(duì)應(yīng)，說(shuō)明在該應(yīng)力幅值下循環(huán)n1次，構(gòu)件或連接就會(huì)發(fā)生疲勞破壞。 第52頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中成直線(xiàn)關(guān)系，便于使用。曲線(xiàn)系試驗(yàn)回歸方程，反映了平均值之間的關(guān)系?？紤]到試驗(yàn)數(shù)據(jù)的離散性，取平均值減去2倍的標(biāo)準(zhǔn)差（2s）作為疲勞強(qiáng)度的下限值，如圖虛線(xiàn)所示。如lgn符合正態(tài)分布，則構(gòu)件或連接的疲勞強(qiáng)度的保證率為97.7，稱(chēng)該虛線(xiàn)上的

33、應(yīng)力幅為對(duì)應(yīng)某疲勞壽命的容許應(yīng)力幅1。 設(shè)計(jì)時(shí)使實(shí)際應(yīng)力幅小于容許應(yīng)力幅即可。第53頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三容許應(yīng)力幅將圖中的虛線(xiàn)延長(zhǎng)與橫坐標(biāo)交于點(diǎn)lgC，設(shè)該線(xiàn)對(duì)縱坐標(biāo)的斜率為-1/則對(duì)應(yīng)疲勞壽命n的容許應(yīng)力幅可由兩個(gè)相似三角形的關(guān)系求出： 第54頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三試驗(yàn)參數(shù)C、的確定為設(shè)計(jì)方便，規(guī)范將各類(lèi)型的構(gòu)件和連接，按連接方式和受力特點(diǎn)，并適當(dāng)照顧n曲線(xiàn)族的等間隔設(shè)置，歸納劃分為8類(lèi)。各類(lèi)直線(xiàn)斜率的倒數(shù)取整數(shù)，其中1、2類(lèi)的為4，38類(lèi)的取為3。 (構(gòu)件和連接的分類(lèi)見(jiàn)附錄7)第55頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20

34、日，23點(diǎn)14分，星期三從每類(lèi)直線(xiàn)與橫坐標(biāo)的截距l(xiāng)gC中可求出C。各類(lèi)的和C見(jiàn)下表。 第56頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三常幅疲勞的校核準(zhǔn)則由于疲勞問(wèn)題的復(fù)雜性，目前尚沒(méi)有條件采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法，仍然采用容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法。進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算時(shí)，應(yīng)采用荷載標(biāo)準(zhǔn)值。由于確定容許應(yīng)力幅的試驗(yàn)中自動(dòng)包括了動(dòng)力作用，故內(nèi)力計(jì)算中也不再乘以動(dòng)力系數(shù)。 常幅疲勞的統(tǒng)一校核準(zhǔn)則為 ： 對(duì)焊接部位為應(yīng)力幅，=max-min；對(duì)非焊接部位為折算應(yīng)力幅，=max-0.7min；max最大拉應(yīng)力（取正）；min最小拉應(yīng)力或壓應(yīng)力（拉應(yīng)力取正，壓應(yīng)力取負(fù)）； 常幅疲勞的容許應(yīng)力幅，

35、單位為N/mm2。第57頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三變幅疲勞的計(jì)算原理2.5.3 變幅疲勞基本思想：根據(jù)Miner線(xiàn)性累積損傷準(zhǔn)則，將變幅應(yīng)力幅折算為常幅等效應(yīng)力幅e，然后按常幅疲勞進(jìn)行校核。 設(shè)某個(gè)構(gòu)件或連接的設(shè)計(jì)應(yīng)力譜由若干個(gè)不同應(yīng)力幅水平i的常幅循環(huán)應(yīng)力組成，每個(gè)應(yīng)力幅水平i所對(duì)應(yīng)的循環(huán)次數(shù)為ni，相對(duì)的疲勞壽命為Ni，Miner的線(xiàn)性累積損傷準(zhǔn)則為 ：第58頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三第59頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三與常幅疲勞相同，根據(jù)公式(2.5.3)可得每一個(gè)應(yīng)力幅水平下的疲勞壽命：則由：可

36、得：設(shè)想另有一等效常幅疲勞應(yīng)力幅e，循環(huán)ni次后，也使該部件產(chǎn)生疲勞破壞，則有： 于是：第60頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三則等效應(yīng)力幅： ni以應(yīng)力循環(huán)次數(shù)表示的結(jié)構(gòu)預(yù)期使用壽命； ni預(yù)期壽命內(nèi)應(yīng)力幅水平為i的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。 第61頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三吊車(chē)梁的疲勞驗(yàn)算根據(jù)已有設(shè)計(jì)應(yīng)力譜的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，使用欠載系數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)： f欠載效應(yīng)的等效系數(shù)。對(duì)重級(jí)工作制硬鉤吊車(chē)為1.0，軟鉤吊車(chē)為0.8；對(duì)中級(jí)工作制吊車(chē)為0.5； 吊車(chē)標(biāo)準(zhǔn)輪壓下的試驗(yàn)應(yīng)力幅，即最大應(yīng)力幅； 2E6等幅疲勞時(shí)，循環(huán)次數(shù)n（疲勞壽命）為2106次的容許應(yīng)力幅，

37、按式(2.5.4)計(jì)算，或查GB50017表。 欠載系數(shù)f為循環(huán)次數(shù)為2106時(shí)對(duì)應(yīng)的等效應(yīng)力幅與設(shè)計(jì)應(yīng)力幅（最大應(yīng)力幅）的比值。第62頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三疲勞驗(yàn)算采用容許應(yīng)力設(shè)計(jì)方法，而不采用以概率理論為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法。應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)荷載求解內(nèi)力。當(dāng)遇到規(guī)范規(guī)定的8種以外的連接構(gòu)造時(shí)，應(yīng)進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的研究之后，再?zèng)Q定是考慮相近的連接類(lèi)別予以套用，還是通過(guò)相應(yīng)的疲勞試驗(yàn)確定疲勞強(qiáng)度。 在應(yīng)力循環(huán)中不出現(xiàn)拉應(yīng)力的部位可不必計(jì)算疲勞。 結(jié)構(gòu)鋼材靜力強(qiáng)度對(duì)焊接構(gòu)件和連接的疲勞強(qiáng)度無(wú)顯著影響。 2.5.4 疲勞驗(yàn)算中一些值得注意的問(wèn)題第63頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月2

38、0日，23點(diǎn)14分，星期三2.6 建筑用鋼的種類(lèi)、規(guī)格和選用 碳素結(jié)構(gòu)鋼按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)碳素結(jié)構(gòu)鋼GB/T700生產(chǎn)的鋼材共有Q195、Q215、Q235、Q255和Q275種品牌，板材厚度不大于16mm的相應(yīng)牌號(hào)鋼材的屈服點(diǎn)分別為195、215、235、255和275N/mm2。其中Q235含碳量在0.22以下，屬于低碳鋼，鋼材的強(qiáng)度適中，塑性、韌性均較好。該牌號(hào)鋼材又根據(jù)化學(xué)成分和沖擊韌性的不同劃分為A、B、C、D共4個(gè)質(zhì)量等級(jí)，按字母順序由A到D，表示質(zhì)量等級(jí)由低到高。除A級(jí)外，其它三個(gè)級(jí)別的含碳量均在0.20以下，焊接性能也很好。規(guī)范將Q235牌號(hào)的鋼材選為承重結(jié)構(gòu)用鋼。2.6.1 建筑用鋼

39、的種類(lèi) 第64頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三碳素結(jié)構(gòu)鋼的鋼號(hào)由代表屈服點(diǎn)的字母Q、屈服點(diǎn)數(shù)值（N/mm2）、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)、脫氧方法符號(hào)等四個(gè)部分組成。符號(hào)“F”代表沸騰鋼，“b”代表半鎮(zhèn)靜鋼，符號(hào)“Z”和“TZ”分別代表鎮(zhèn)靜鋼和特種鎮(zhèn)靜鋼。在具體標(biāo)注時(shí)“Z”和“TZ”可以省略。例如Q235B代表屈服點(diǎn)為235N/mm2的B級(jí)鎮(zhèn)靜鋼。第65頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三第66頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三第67頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼GB/T1

40、591生產(chǎn)的鋼材共有Q295、Q345、Q390、Q420和Q460等5種牌號(hào)，板材厚度不大于16mm的相應(yīng)牌號(hào)鋼材的屈服點(diǎn)分別為295、345、390、420和460N/mm2。這些鋼的含碳量均不大于0.20，強(qiáng)度的提高主要依靠添加少量幾種合金元素來(lái)達(dá)到，合金元素的總量低于5，故稱(chēng)為低合金高強(qiáng)度鋼。其中Q345、Q390和Q420均按化學(xué)成分和沖擊韌性各劃分為A、B、C、D、E共5個(gè)質(zhì)量等級(jí)，字母順序越靠后的鋼材質(zhì)量越高。這三種牌號(hào)的鋼材均有較高的強(qiáng)度和較好的塑性、韌性、焊接性能，被規(guī)范選為承重結(jié)構(gòu)用鋼。A、B級(jí)為鎮(zhèn)靜鋼，C、D、E級(jí)為特種鎮(zhèn)靜鋼，故可不加脫氧方法的符號(hào)。第68頁(yè)，共80頁(yè)，

41、2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三第69頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三第70頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼與碳素結(jié)構(gòu)鋼的主要區(qū)別在于鋼中含雜質(zhì)元素較少，磷、硫等有害元素的含量均不大于0.035，其它缺陷的限制也較嚴(yán)格，具有較好的綜合性能。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)條件GB/T699生產(chǎn)的鋼材共有兩大類(lèi)，一類(lèi)為普通含錳量的鋼，另一類(lèi)為較高含錳量的鋼，兩類(lèi)的鋼號(hào)均用兩位數(shù)字表示，它表示鋼中的平均含碳量的萬(wàn)分?jǐn)?shù)，前者數(shù)字后不加Mn，后者數(shù)字后加Mn，如45號(hào)鋼，表示平均含碳量為0.45的優(yōu)質(zhì)碳素鋼；45

42、Mn號(hào)鋼，則表示同樣含碳量、但錳的含量也較高的優(yōu)質(zhì)碳素鋼。可按不熱處理和熱處理狀態(tài)交貨，價(jià)格較高，鋼結(jié)構(gòu)僅用經(jīng)熱處理的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼冷拔高強(qiáng)鋼絲或制作高強(qiáng)螺栓、自攻螺釘?shù)?。?1頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三其它建筑用鋼當(dāng)焊接承重結(jié)構(gòu)為防止鋼材的層狀撕裂而采用Z向鋼時(shí)，應(yīng)符合厚度方向性能鋼板GB/T5313的規(guī)定；處于外露環(huán)境對(duì)耐腐蝕有特殊要求或在腐蝕性氣、固態(tài)介質(zhì)作用下的承重結(jié)構(gòu)采用耐候鋼時(shí)，應(yīng)滿(mǎn)足焊接結(jié)構(gòu)用耐候鋼GB/T4172的規(guī)定；當(dāng)在鋼結(jié)構(gòu)中采用鑄鋼件時(shí)，應(yīng)滿(mǎn)足一般工程用鑄造碳鋼件GB/T11352的規(guī)定等。第72頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23

43、點(diǎn)14分，星期三鋼板鋼板有厚鋼板、薄鋼板、扁鋼（或帶鋼）之分。 厚鋼板常用做大型梁、柱等實(shí)腹式構(gòu)件的翼緣和腹板，以及節(jié)點(diǎn)板等。 薄鋼板主要用來(lái)制造冷彎薄壁型鋼。 扁鋼可做焊接組合梁、柱翼緣板、各種連接板、加勁肋等。鋼板截面的表示方法為在符號(hào)“”后加“寬度厚度”，如20020等。鋼板的供應(yīng)規(guī)格如下： 厚鋼板：厚度4.560mm，寬度6003000mm，長(zhǎng)度412m； 薄鋼板：厚度0.354mm，寬度5001500mm，長(zhǎng)度0.54m； 扁鋼：厚度460mm，寬度12200mm，長(zhǎng)度39m。 2.6.2 鋼材的規(guī)格 第73頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三熱軋型鋼常用的有角鋼、工字鋼、槽鋼等 角鋼分為等邊（等肢）的和不等邊（不等肢）的兩種，主要用來(lái)制作桁架等格構(gòu)式結(jié)構(gòu)的桿件和支撐等連接桿件。角鋼型號(hào)的表示方法為在符號(hào)“L”后加“長(zhǎng)邊寬短邊寬厚度”（對(duì)不等邊角鋼，如L125808），或加“邊長(zhǎng)厚度”（對(duì)等邊角鋼，如L1258）。目前我國(guó)生產(chǎn)的角鋼最大邊長(zhǎng)為200mm，角鋼的供應(yīng)長(zhǎng)度一般為419m。 第74頁(yè)，共80頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)14分，星期三工字鋼有普通工字鋼、輕型工字鋼和H型鋼三種。普通工字鋼和輕型工字鋼的兩主軸方向的慣性矩相差較大，不宜用作受壓構(gòu)件，而宜用