鋼結(jié)構(gòu)上第二章建筑鋼材課件

鋼結(jié)構(gòu)主講：陳建鋒鋼結(jié)構(gòu)主講：陳建鋒1第2章鋼結(jié)構(gòu)的材料

本章講述鋼結(jié)構(gòu)用鋼，簡稱結(jié)構(gòu)鋼（Q235、Q345、Q390及Q420）的主要機械性能及影響這些性能的主要因素；鋼材受力的兩種破壞形式及防止脆性破壞的措施；介紹我國目前生產(chǎn)的建筑鋼材品種及規(guī)格。結(jié)構(gòu)鋼：用于建造鋼結(jié)構(gòu)的鋼材。

第2章鋼結(jié)構(gòu)的材料本章講述鋼結(jié)構(gòu)用鋼，簡稱結(jié)22.1建筑鋼材的基本要求較高的強度較好的塑性及韌性良好的加工性能良好的可焊性較好的抗銹蝕能力價格便宜現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GBJ50017）推薦承重結(jié)構(gòu)的鋼材宜采用碳素結(jié)構(gòu)鋼中的Q235，及低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼中的Q345、Q390及Q420鋼。2.1建筑鋼材的基本要求較高的強度現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計32.2建筑鋼材的兩種破壞形式塑性破壞：破壞前變形明顯，破壞時應(yīng)力達fy，有明顯頸縮現(xiàn)象。塑性變形后出現(xiàn)內(nèi)力重分布，應(yīng)力趨于均勻。吸收很大的能量，延續(xù)時間長，有明顯的塑性變形，斷裂時斷口呈纖維狀，色澤發(fā)暗。易發(fā)現(xiàn)可補救。

脆性破壞：破壞前變形很小，破壞時應(yīng)力低于fy，突然斷裂，危險性大。斷裂時斷口平齊，呈有光澤的晶粒狀。脆性破壞危險性大。破壞突然無先兆無法采取補救措施。

設(shè)計、施工中應(yīng)防止出現(xiàn)脆性破壞鋼材的斷裂破壞通常是在受拉狀態(tài)下發(fā)生，分為以下兩種破壞方式：2.2建筑鋼材的兩種破壞形式塑性破壞：破壞前變形明顯，破壞42.3建筑鋼材的主要機械性能鋼材的主要機械性能：也稱鋼材的力學(xué)性能，是鋼廠生產(chǎn)供應(yīng)的鋼材在標準條件下，拉伸、冷彎、沖擊等單獨作用下所顯示出的各種機械性能。一．單向拉伸時的性能1．依據(jù)：《金屬材料室溫拉伸實驗方法》GB/T228-2002。2．過程：結(jié)構(gòu)鋼標準試件在室溫以滿足靜力加載的加載速度一次加載得到的應(yīng)力應(yīng)變曲線，

2.3建筑鋼材的主要機械性能鋼材的主要機械性能：也稱鋼5

屈服強度fy

強度極限承載應(yīng)力標準fy(4)強化階段：抗拉強度fu，強度儲備;強化模量Est(5)頸縮階段應(yīng)力達到抗拉強度fu后，承載力最弱截面急劇收縮，荷載下降直至拉斷破壞。反應(yīng)鋼材塑性變形能力的指標：伸長率；截面收縮率。

fy

、fu

、伸長率是鋼結(jié)構(gòu)對鋼材要求所必需的三項基本機械性能指標。(1)彈性階段：E、fp、fe(2)彈塑性階段：Et=dσ/dε(3)塑性階段（屈服階段）：上（下）屈服強度條件屈服強度σ0.2圖2-1單軸應(yīng)力

ffpfyfu

(1)彈性階段：E、fp、fe上（下）屈服強度條件屈服強6單軸拉伸試驗——反應(yīng)結(jié)構(gòu)鋼強度和塑性看靜力拉伸試驗動畫看應(yīng)力s—應(yīng)變e曲線動畫

屈服強度(yieldstrength)

fy

抗拉強度(tensilestrength)fu

伸長率(elongation)d

彈性模量EE為常量，低碳鋼有明顯屈服點，fy作為破壞標志，fu/fy為強度儲備，伸長率d表示塑性變形能力。圖2-1單軸應(yīng)力

ffpfyfu指標:單軸拉伸試驗——反應(yīng)結(jié)構(gòu)鋼強度和塑性看靜力拉伸試驗動畫看70

fy圖2-2

為了簡化計算，將圖2-1所示應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系簡化為圖2-2。

實際設(shè)計中對s—e曲線的簡化<

fy,完全彈性>

fy,完全塑性fu作為安全儲備0fy圖2-2為了簡化計算，將圖2-1所示應(yīng)8伸長率根據(jù)試件原標距長度

l0與試件中間部分的直徑d0的比值為10或5而分為10或5，為試件拉斷時原標距間長度伸長值與原標距比值的百分率。

式中：

l1——為試件拉斷后標距間長度。斷面收縮率是指試件拉斷后，頸縮區(qū)的斷面面積縮小值與原斷面面積比值的百分率。式中：A0——試件原來的斷面面積；A1——試件拉斷后頸縮區(qū)的斷面面積；伸長率根據(jù)試件原標距長度l0與試件中間部分的直徑d091．依據(jù)：我國標準《金屬材料彎曲試驗方法》GB/T232-1999，由冷彎試驗來確定鋼材的冷彎性能。2．過程：以規(guī)定的彎心直徑在試驗機上用沖頭加壓，使試件彎曲180度。3．作用：冷彎試驗不僅反映材料的彎曲變形及塑性變形能力，同時也可反映金屬的冶金質(zhì)量，材質(zhì)均勻性，加工性能。是反應(yīng)鋼材質(zhì)量的一個綜合指標。二、冷彎(coldbending)試驗—冷彎角a4．指標：將根據(jù)試件厚度按規(guī)定的彎曲直徑將試件彎曲180度，如表面無裂紋或分層則合格。1．依據(jù)：我國標準《金屬材料彎曲試驗方法》GB/T232-110看動畫看動畫11三、沖擊韌性3．大小：鋼材韌性通過沖擊試驗，測定沖擊功(沖擊韌性值Cv單位J或ak單位J

/cm2)來表示。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范對鋼材的沖擊韌性Cv有常溫和負溫要求的規(guī)定。選用鋼材時，根據(jù)結(jié)構(gòu)的使用情況和要求提出相應(yīng)溫度的沖擊韌性指標要求。常溫(20℃)和低溫(0℃，-20℃，-40℃)試驗.1．鋼材的沖擊韌性：鋼材在沖擊荷載作用下，在塑性變形和斷裂的過程中吸收能量的能力。是衡量鋼材抵抗可能因溫度、應(yīng)力集中、沖擊荷載作用等而至脆性斷裂能力的一項機械性能。它是強度與塑性的綜合表現(xiàn)，表現(xiàn)材料動力性能。

2．依據(jù)：缺口沖擊試驗測定沖擊韌性依據(jù)《金屬夏比缺口沖擊試驗方法》GB/T229-1994。三、沖擊韌性3．大?。轰摬捻g性通過沖擊試驗，測定沖擊功(沖12

用帶缺口（V型或U型）的標準試件（下圖）進行沖擊試驗，試件破壞時截面單位面積吸收的能量，稱沖擊韌性。沖擊韌性越好，表明鋼材越不易脆斷。(a)(b)沖擊韌性試件P用帶缺口（V型或U型）的標準試件（下圖）進行沖擊試驗13四、可焊性(weldability)②焊接接頭和焊縫的沖擊韌性及近縫區(qū)塑性不低于母材性能。(使用性能上的可焊性)

（1）可焊性好意味著鋼材施焊后能獲得良好的焊接接頭性能。（2）評定可焊性好的標志①在一定的焊接工藝條件下，焊縫和近縫區(qū)均不產(chǎn)生裂紋(施工上的可焊性)

四、可焊性(weldability)②焊接接頭和142.4影響鋼材性能的主要因素一、化學(xué)成分的影響(chemicalcompositions)

普通碳素鋼中含有多種化學(xué)成分，其中，鐵占99%左右，碳、硅、錳、硫、磷、氮、氧等共占1%左右。在低合金鋼中還有合金元素，他們含量低于5%。影響鋼材主要性能的元素有：C、Si、Mn、S、P、O、N2.4影響鋼材性能的主要因素一、化學(xué)成分的影響(chemi15基本有利元素：1、碳

影響強度、塑性、韌性。提高含碳量，強度提高，塑性、韌性、疲勞強度下降，可焊性、抗銹蝕性能變劣。

鋼結(jié)構(gòu)中，不宜采用含碳量高的鋼材，一般不超過0.22%。2、硅

脫氧劑，適量（含量不超過0.2%時）可提高鋼材強度，而對塑性、韌性和可焊性無明顯不良影響?；居欣兀?、碳2、硅163、錳適量可提高強度而不明顯影響塑性，同時可消除熱脆和改善冷脆傾向。是低合金鋼中的主要合金元素成分。4、釩

可提高鋼材強度和焊縫性能。15MnV鋼可用于船舶、橋梁等荷載大的焊接結(jié)構(gòu)以及高中壓容器。

3、錳4、釩

可提高鋼材強度和焊縫性能。15MnV鋼可171、硫

在高溫下（800-1000℃）生成硫化鐵，使鋼材變脆（熱脆），因而降低鋼材的沖擊韌性、疲勞強度、可焊性和抗銹蝕能力。應(yīng)嚴格控制鋼材中的含硫量，不得超過0.05%，16錳橋鋼不超過0.045%。

2、磷

可提高強度、提高抗銹蝕能力，但嚴重降低塑性、韌性和可焊性，特別易發(fā)生低溫脆斷（冷脆），應(yīng)嚴格控制其含量，一般不超過0.045%，15錳釩鋼不超過0.040%。有害元素：1、硫2、磷有害元素：187、氮、氧

有害雜質(zhì)，嚴格控制。氧類似硫熱脆氮類似磷冷脆7、氮、氧19二、冶煉、澆注、軋制過程及熱處理的影響3、裂紋

鋼材中存在的微觀裂紋。2、夾層

鋼材中的夾層是由于鋼錠內(nèi)留有氣泡，有時氣泡內(nèi)害有非金屬雜質(zhì)夾渣，當軋制溫度及壓力不夠時，不能使氣泡壓合，氣泡被壓扁延伸，形成夾層。1、偏析

金屬結(jié)晶后化學(xué)成分分布不均勻。（S、P偏析惡化材性）二、冶煉、澆注、軋制過程及熱處理的影響3、裂紋2、夾層1、偏204、熱處理(heattreatment)——軋制后的鋼材，通過熱處理，控制降溫速度或重新加熱，改變晶體結(jié)構(gòu)和材性，以期達到調(diào)質(zhì)的目的。淬火(quench)：加熱900度以上，水冷快速降溫，提高強度硬度、降低塑性韌性；回火(temper)：淬火后的鋼材，加熱500-600度，自然降溫空冷；減小脆性，提高綜合性能。正火(normalize)：800-900度，空氣中自然降溫；改善組織，細化晶粒。退火(anneal)：爐中控制，緩慢降溫；降低硬度，消除殘余應(yīng)力，細化晶粒，消除組織缺陷。4、熱處理(heattreatment)——軋制后的鋼材，21三、鋼材硬化的影響

超過比例極限后卸載，再加載時提高了屈服強度，卻犧牲了塑性。這種現(xiàn)象稱冷硬。冷硬提高了鋼材的彈性范圍，被廣泛用于提高承載力。但卻使鋼材變脆，犧牲了塑性，對于承受動力荷載重要構(gòu)件，不應(yīng)使用經(jīng)過冷硬的鋼材。1、冷作硬化回顧應(yīng)力應(yīng)變曲線三、鋼材硬化的影響超過比例極限后卸載，再加載222、時效硬化隨時間的增長，碳和氮的化合物從晶體中析出，使材料硬化的現(xiàn)象。時效硬化使fy、fu提高，Cv、d降低。人工快速時效：鋼材產(chǎn)生塑性變形時，再經(jīng)加熱至200～300度，可加速時效硬化。僅需幾小時，時效就可以完成。也稱“人工時效”。2、時效硬化隨時間的增長，碳和氮的化合物從晶體中析出，使材料23四、應(yīng)力集中的影響鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件中存在的孔洞、槽口、凹角、裂縫、厚度變化、形狀變化、內(nèi)部缺陷等使一些區(qū)域產(chǎn)生局部高峰應(yīng)力，此謂應(yīng)力集中現(xiàn)象。應(yīng)力集中越嚴重，鋼材塑性越差。應(yīng)力集中四、應(yīng)力集中的影響鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件中存在的孔洞、槽口、凹角、裂24五、殘余應(yīng)力的影響由于不均勻的加熱或冷卻，使得鋼材收縮和膨脹不均勻，先冷卻部分與后冷卻部分相互牽制，從而在截面內(nèi)形成自相平衡的內(nèi)應(yīng)力。殘余應(yīng)力：1.中柱一端不焊死給中柱升溫，塑變，再降溫。升溫中柱上頂，超過600度，中柱塑性變形，降溫后中柱收縮，柱高小于原長。2.中柱兩端都焊死升降溫后中柱受拉，邊柱受壓，產(chǎn)生自平衡殘余應(yīng)力。

高溫區(qū)受拉，低溫區(qū)受壓五、殘余應(yīng)力的影響由于不均勻的加熱或冷卻，使得鋼材收縮和膨脹25鋼結(jié)構(gòu)上第二章建筑鋼材課件26六、溫度的影響對于正溫范圍（正常溫度以上），總的趨勢是：隨著溫度增加，鋼材強度下降(下表)，塑性增大?！?0100200300400500600Fy(%)10095826540100溫度超過300C以后，屈服點和極限強度顯著下降，達到600C時強度幾乎喪失殆盡。六、溫度的影響對于正溫范圍（正常溫度以上），總的趨勢是：27藍脆現(xiàn)象鋼材受溫度影響總的趨勢是隨溫度升高，fy、fu、

E下降，但溫度達250C左右時，鋼材抗拉強度提高，塑性、韌性下降，表面氧化膜呈藍色，即發(fā)生藍脆現(xiàn)象。低溫冷脆在負溫范圍，即當溫度從常溫下降時，塑性、韌性降低，下降到某一溫度時沖擊韌性突然變得很降，發(fā)生脆性破壞，這就是低溫冷脆現(xiàn)象。藍脆現(xiàn)象鋼材受溫度影響總的趨勢是隨溫度升高，fy、fu28七、復(fù)雜應(yīng)力的影響單向應(yīng)力作用下σ<

fy,彈性狀態(tài)σ>=fy,塑性狀態(tài)復(fù)雜應(yīng)力作用下σeq<fy彈性狀態(tài)σeq>=

fy塑性狀態(tài)復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下鋼材屈服條件可用折算應(yīng)力σeq與單向應(yīng)力時的屈服點fy來比較七、復(fù)雜應(yīng)力的影響單向應(yīng)力作用下σ<fy,彈性狀態(tài)復(fù)雜29折算應(yīng)力

σeq

的計算1、用主應(yīng)力、、表示時或σyσyσxσxσzσzσ1σ1σ2σ2σ3σ3τxyτyxτyzτzxτxzσyσyσxσxτxyτxyτyxτyxσ2σ2σ1σ1鋼材的多軸應(yīng)力狀態(tài)折算應(yīng)力σeq的計算1、用主應(yīng)力、、表示時或σy302、用三向受力應(yīng)力分量表示3、當兩向受力（σ3=0或σz=

τzx=

τyz=

0

）時或oZXY單元體受復(fù)雜應(yīng)力（應(yīng)力分量）2、用三向受力應(yīng)力分量表示3、當兩向受力（σ3=0或σz=31oZXY單元體受復(fù)雜應(yīng)力（應(yīng)力分量）單元體受主應(yīng)力oZXY單元體受復(fù)雜應(yīng)力單元體受主應(yīng)力324、在單向受彎梁內(nèi)（只σ和τ）純剪狀態(tài)下：剪應(yīng)力達0.58fy時，鋼材進入塑性，規(guī)范取鋼材抗剪強度為抗拉強度設(shè)計值得0.58倍。4、在單向受彎梁內(nèi)（只σ和τ）純剪狀態(tài)下：剪應(yīng)力達0.533復(fù)雜應(yīng)力對鋼材性能的影響異號復(fù)雜應(yīng)力：強度降低，塑性提高同號復(fù)雜應(yīng)力：強度提高，塑性降低，性能變脆復(fù)雜應(yīng)力對鋼材性能的影響異號復(fù)雜應(yīng)力：強度降低，塑性提高同號34八、鋼材的疲勞P=P0sint/aPPta1、疲勞現(xiàn)象在循環(huán)荷載（連續(xù)反復(fù)荷載）作用下，經(jīng)過有限次循環(huán)，當應(yīng)力低于抗拉強度甚至低于屈服強度便發(fā)生突然脆性斷裂。這種現(xiàn)象稱鋼材疲勞破壞。一、疲勞現(xiàn)象及破壞特征循環(huán)荷載——結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受的隨時間變化的荷載。疲勞破壞的特征：屬于脆性破壞，截面平均應(yīng)力小于屈服點。八、鋼材的疲勞P=P0sint/aPPta1、疲勞現(xiàn)象在352、產(chǎn)生疲勞的原因（1）連續(xù)反復(fù)荷載（2）材料局部缺陷（工藝微裂紋、焊縫夾渣等）3、疲勞破壞機理（1）形成微裂紋材料已有微裂紋或加載使雜質(zhì)附近發(fā)生應(yīng)力集中，造成新的微裂紋。（2）反復(fù)荷載下微裂紋發(fā)展成宏觀裂紋反復(fù)荷載下微裂紋尖端應(yīng)力集中、材料硬化，裂紋開展，出現(xiàn)宏觀裂紋。（3）宏觀裂紋發(fā)展，斷面削弱，脆性斷裂疲勞破壞是損傷積累的結(jié)果。缺陷→微觀裂紋→宏觀裂紋。2、產(chǎn)生疲勞的原因（1）連續(xù)反復(fù)荷載3、疲勞破壞機理（1）形364、疲勞強度鋼材在某一連續(xù)反復(fù)荷載作用下，經(jīng)過n次循環(huán)后，出現(xiàn)疲勞破壞，相應(yīng)的最大應(yīng)力稱為疲勞強度。當循環(huán)次數(shù)為無限大時的最大應(yīng)力成為疲勞強度極限(一般取n＝5x106)5、影響疲勞強度的因素（1）構(gòu)造狀態(tài)（冶金缺陷，應(yīng)力集中程度，殘余應(yīng)力）tt（2）應(yīng)力幅4、疲勞強度鋼材在某一連續(xù)反復(fù)荷載作用下，經(jīng)過n次循環(huán)后，出37（3）應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n（4）應(yīng)力比>0同號循環(huán)<0異號循環(huán)應(yīng)力循環(huán)及應(yīng)力幅：在循環(huán)荷載作用下，應(yīng)力從最大到最小重復(fù)一次為一次循環(huán)，最大應(yīng)力與最小應(yīng)力之差為應(yīng)力幅為常量常幅循環(huán)：為變量變幅循環(huán)：應(yīng)力幅越低，作用循環(huán)次數(shù)越多，疲勞壽命越高；應(yīng)力幅相同，作用的循環(huán)次數(shù)越多，疲勞壽命越高。應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N<5×104，不需要進行疲勞計算。（3）應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n（4）應(yīng)力比>0同號循環(huán)<0異號循環(huán)38二、疲勞計算《規(guī)范》采用容許應(yīng)力幅的方法計算疲勞。常幅疲勞①計算公式

其中，—標準荷載下檢算部位的設(shè)計應(yīng)力幅[]—容許應(yīng)力幅,N/mm2。二、疲勞計算《規(guī)范》采用容許應(yīng)力幅的方法計算疲勞。常幅疲勞①39—計算部位每次應(yīng)力循環(huán)中的最大拉應(yīng)力（取正值）—計算部位每次應(yīng)力循環(huán)中的最小拉應(yīng)力（取正值）或壓應(yīng)力（取負值）σd)tb)σta)σtσc)t②設(shè)計應(yīng)力幅計算

焊接部位：

非焊接部位：—計算部位每次應(yīng)力循環(huán)中的最大40③容許應(yīng)力幅[]計算

根據(jù)構(gòu)件、連接形式類別及預(yù)期的循環(huán)次數(shù)按下式計算

此式是對大量試驗資料進行統(tǒng)計整理、并考慮安全系數(shù)后得出的。式中n—應(yīng)力循環(huán)次數(shù)

c、—系數(shù)。由規(guī)范給出，見表2-1。③容許應(yīng)力幅[]計算41構(gòu)件和連接類別12345678C1940×1012861×10123.26×10122.18×10121.47×10120.96×10120.65×10120.41×101244333333參數(shù)C、表2-1

試驗表明：構(gòu)件無連接處的主體金屬不同（軋制工字鋼、兩邊為軋制邊或刨邊的鋼板、兩邊為自動、半自動切割邊鋼板等）參數(shù)C、不同，連接焊縫性質(zhì)不同（橫向焊縫對接焊縫、縱向?qū)雍缚p、翼緣連接焊縫等）參數(shù)C、不同。因此，規(guī)范按8種類別給出參數(shù)C和。構(gòu)件和12345678C1940×861×3.26×2.1842鋼結(jié)構(gòu)上第二章建筑鋼材課件43鋼結(jié)構(gòu)上第二章建筑鋼材課件44鋼結(jié)構(gòu)上第二章建筑鋼材課件45Δσi-1Δσ2Δσ1Δσiσt圖變幅荷載變幅疲勞可將變幅疲勞折算為等效的常幅疲勞，然后按常幅疲勞檢算式檢算。①情形1——能夠測得使用期內(nèi)應(yīng)力變幅規(guī)律②情形2——不能測得使用期內(nèi)應(yīng)力變幅規(guī)律設(shè)計重級工作制吊車的吊車梁時，應(yīng)力幅是按滿載得出的，實際上常常發(fā)生不同程度欠載情況。如果沒有對實際應(yīng)力幅的統(tǒng)計資料，即屬情形2。使用欠載效應(yīng)系數(shù)，按常幅疲勞進行計算。

Δσi-1Δσ2Δσ1Δσiσt圖變幅荷載變幅疲46計算公式—欠載效應(yīng)的等效系數(shù).取值見下表。

吊車梁類別f重級工作制硬鉤吊車重級工作制軟鉤吊車梁中級工作制吊車1.00.80.5表：吊車梁或吊車桁架欠載效應(yīng)系數(shù)—循環(huán)次數(shù)為n=2×106次的容許應(yīng)力幅?？蓮囊?guī)范查出，也可用下式計算。

計算公式—欠載效應(yīng)的等效系數(shù).取值見下表。472.5建筑鋼材的種類、規(guī)格及選擇

一、建筑鋼材的種類建筑用鋼普通碳素鋼普通低合金鋼。1、普通碳素鋼按其屈服點高低，由高到低排列，分為1號、2號、3號、4號……7號等，鋼號越高，其含碳量越高，強度越高，塑性越低。建筑鋼結(jié)構(gòu)中最常用的是3號鋼。2.5建筑鋼材的種類、規(guī)格及選擇一、建筑鋼材的種類建筑48命名規(guī)則

“QXXX—└┘·[]”，例如Q235A·F、Q235B·b、Q345E·Z。

其中

Q：屈服強度的第一個拼音字母。

XXX

：屈服強度值，單位為N/mm2，結(jié)構(gòu)用鋼常有235、345、390。

└┘：質(zhì)量等級，有A、B、C、D、E五等。其中A無沖擊功規(guī)定；B有20C時的沖擊功要求；C有0C時的沖擊功要求；D有－20C時的沖擊功要求；E有－40C時的沖擊功要求，低合金鋼才有E等。

[]：脫氧方法，可分為F、b、Z和TZ，F(xiàn)表示沸騰鋼，b表示半鎮(zhèn)靜鋼，Z表示鎮(zhèn)靜鋼，TZ表示特殊鎮(zhèn)靜鋼，其中Z和TZ可不寫。命名規(guī)則“QXXX—└┘·[]”，例如Q235A492、普通低合金鋼

普通低合金鋼是在普通碳素鋼中添加少量的一種或幾種合金元素（總量<5％）以提高其強度、耐腐蝕性、耐熱性、低溫沖擊韌性。其含碳量<0.2%，以便鋼材的加工和焊接。按加入的合金元素有：16Mn鋼、16Mnq鋼、15MnV鋼、15MnVq鋼和15MnVN鋼等。15MnV命名規(guī)則

15表示含碳量為萬分之15，Mn，V后無阿拉伯數(shù)字，表示其含量均<1.5％，若有數(shù)字，表示其含量的百分數(shù)。如：36Mn2Si,其中Mn的含量為2％。另外，在橋梁、造船、壓力容器、鍋爐等專業(yè)用鋼材，分別在末尾加“q”、“c”、“r”、“g”，如：16Mnq，15MnVq2、普通低合金鋼15MnV命名規(guī)則15表示含碳量為萬分之1503、特種鋼Z向鋼耐候鋼3、特種鋼Z向鋼耐候鋼51二、建筑鋼材的規(guī)格1、鋼板(plate)（1）熱軋鋼板和鋼帶（2）冷軋鋼板和鋼帶，（3）花紋涂板(用作走道板和梯子踏板)，（4）高層建筑結(jié)構(gòu)用鋼板；薄板<6mm,厚板>40mm；常用熱軋板6～25mm，

冷軋板0.6～2mm。表示“—寬×厚×長”二、建筑鋼材的規(guī)格1、鋼板(plate)（1）熱軋鋼板和鋼帶522、熱軋型鋼(hot-rolledsection)工字鋼，H型鋼，T型鋼，槽鋼，角鋼，圓管，方管，圓鋼。工字鋼槽鋼工字鋼根據(jù)截面高度h及厚度分類a(或b、c)槽鋼根據(jù)截面高度h及厚度分類a(或b、c)2、熱軋型鋼(hot-rolledsection)工字鋼槽53角鋼∠肢寬度×肢厚度

等肢角鋼∠長肢寬度×短肢寬度×肢厚度

不等肢角鋼角鋼∠肢寬度×肢厚度等肢角鋼∠長肢寬度×短肢寬度×肢厚度54鋼管tD表示方法：Φ外徑×壁厚分為無縫管和焊接管H型鋼分為：寬翼緣HW、中翼緣HM、窄翼緣HNbht1t2鋼管tD表示方法：Φ外徑×壁厚分為無縫管和焊接管H型鋼分為：553、焊接型鋼(weldedsection)I形，H形，T形，箱形，十字型。bht1t2焊接H型鋼表示方法：

H高度×寬度×腹板厚度×翼緣厚度如：

Hh×b×t1×t23、焊接型鋼(weldedsection)bht1t2焊接564、冷彎薄壁型鋼(cold-formedsection)L型鋼，C型鋼，Z型鋼，S型鋼等。4、冷彎薄壁型鋼(cold-formedsection)L575、壓型鋼板5、壓型鋼板58三、建筑鋼材的選擇(1)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的重要性（主要的、一般的、次要的）(2)荷載性質(zhì)（靜力荷載還是動力荷載）(3)連接方式（焊接還是其它連接）(4)工作環(huán)境（溫度及腐蝕介質(zhì)）1、原則：保證結(jié)構(gòu)可靠安全，同時要經(jīng)濟合理，節(jié)約鋼材。2、選擇使用鋼材時，應(yīng)考慮的主要因素：3、承重鋼結(jié)構(gòu)用鋼材的保證項目三項保證五項保證六項保證（低合金鋼）三、建筑鋼材的選擇(1)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的重要性（主要的、一般的、591．結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的重要性；1．結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的重要性；602．荷載情況（靜力荷載，動力荷載）；

靜力荷載作用下可選擇經(jīng)濟性較好的Q235鋼材。動力荷載作用下應(yīng)選擇綜合性能較好鋼材。3．連接方法（焊接連接、螺栓連接）；

焊接結(jié)構(gòu)對材質(zhì)的要求嚴格，應(yīng)嚴格控制C、S、P的極限含量；非焊接結(jié)構(gòu)對C的要求可降低一些。4．結(jié)構(gòu)所處的工作條件（環(huán)境溫度，腐蝕等）；

低溫下工作的結(jié)構(gòu)應(yīng)選擇低溫脆斷性能好的鎮(zhèn)定鋼鋼材的厚度。

厚度大的焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)采用材質(zhì)較好的鋼材。2．荷載情況（靜力荷載，動力荷載）；61鋼結(jié)構(gòu)主講：陳建鋒鋼結(jié)構(gòu)主講：陳建鋒62第2章鋼結(jié)構(gòu)的材料

本章講述鋼結(jié)構(gòu)用鋼，簡稱結(jié)構(gòu)鋼（Q235、Q345、Q390及Q420）的主要機械性能及影響這些性能的主要因素；鋼材受力的兩種破壞形式及防止脆性破壞的措施；介紹我國目前生產(chǎn)的建筑鋼材品種及規(guī)格。結(jié)構(gòu)鋼：用于建造鋼結(jié)構(gòu)的鋼材。

第2章鋼結(jié)構(gòu)的材料本章講述鋼結(jié)構(gòu)用鋼，簡稱結(jié)632.1建筑鋼材的基本要求較高的強度較好的塑性及韌性良好的加工性能良好的可焊性較好的抗銹蝕能力價格便宜現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GBJ50017）推薦承重結(jié)構(gòu)的鋼材宜采用碳素結(jié)構(gòu)鋼中的Q235，及低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼中的Q345、Q390及Q420鋼。2.1建筑鋼材的基本要求較高的強度現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計642.2建筑鋼材的兩種破壞形式塑性破壞：破壞前變形明顯，破壞時應(yīng)力達fy，有明顯頸縮現(xiàn)象。塑性變形后出現(xiàn)內(nèi)力重分布，應(yīng)力趨于均勻。吸收很大的能量，延續(xù)時間長，有明顯的塑性變形，斷裂時斷口呈纖維狀，色澤發(fā)暗。易發(fā)現(xiàn)可補救。

脆性破壞：破壞前變形很小，破壞時應(yīng)力低于fy，突然斷裂，危險性大。斷裂時斷口平齊，呈有光澤的晶粒狀。脆性破壞危險性大。破壞突然無先兆無法采取補救措施。

設(shè)計、施工中應(yīng)防止出現(xiàn)脆性破壞鋼材的斷裂破壞通常是在受拉狀態(tài)下發(fā)生，分為以下兩種破壞方式：2.2建筑鋼材的兩種破壞形式塑性破壞：破壞前變形明顯，破壞652.3建筑鋼材的主要機械性能鋼材的主要機械性能：也稱鋼材的力學(xué)性能，是鋼廠生產(chǎn)供應(yīng)的鋼材在標準條件下，拉伸、冷彎、沖擊等單獨作用下所顯示出的各種機械性能。一．單向拉伸時的性能1．依據(jù)：《金屬材料室溫拉伸實驗方法》GB/T228-2002。2．過程：結(jié)構(gòu)鋼標準試件在室溫以滿足靜力加載的加載速度一次加載得到的應(yīng)力應(yīng)變曲線，

2.3建筑鋼材的主要機械性能鋼材的主要機械性能：也稱鋼66

屈服強度fy

強度極限承載應(yīng)力標準fy(4)強化階段：抗拉強度fu，強度儲備;強化模量Est(5)頸縮階段應(yīng)力達到抗拉強度fu后，承載力最弱截面急劇收縮，荷載下降直至拉斷破壞。反應(yīng)鋼材塑性變形能力的指標：伸長率；截面收縮率。

fy

、fu

、伸長率是鋼結(jié)構(gòu)對鋼材要求所必需的三項基本機械性能指標。(1)彈性階段：E、fp、fe(2)彈塑性階段：Et=dσ/dε(3)塑性階段（屈服階段）：上（下）屈服強度條件屈服強度σ0.2圖2-1單軸應(yīng)力

ffpfyfu

(1)彈性階段：E、fp、fe上（下）屈服強度條件屈服強67單軸拉伸試驗——反應(yīng)結(jié)構(gòu)鋼強度和塑性看靜力拉伸試驗動畫看應(yīng)力s—應(yīng)變e曲線動畫

屈服強度(yieldstrength)

fy

抗拉強度(tensilestrength)fu

伸長率(elongation)d

彈性模量EE為常量，低碳鋼有明顯屈服點，fy作為破壞標志，fu/fy為強度儲備，伸長率d表示塑性變形能力。圖2-1單軸應(yīng)力

ffpfyfu指標:單軸拉伸試驗——反應(yīng)結(jié)構(gòu)鋼強度和塑性看靜力拉伸試驗動畫看680

fy圖2-2

為了簡化計算，將圖2-1所示應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系簡化為圖2-2。

實際設(shè)計中對s—e曲線的簡化<

fy,完全彈性>

fy,完全塑性fu作為安全儲備0fy圖2-2為了簡化計算，將圖2-1所示應(yīng)69伸長率根據(jù)試件原標距長度

l0與試件中間部分的直徑d0的比值為10或5而分為10或5，為試件拉斷時原標距間長度伸長值與原標距比值的百分率。

式中：

l1——為試件拉斷后標距間長度。斷面收縮率是指試件拉斷后，頸縮區(qū)的斷面面積縮小值與原斷面面積比值的百分率。式中：A0——試件原來的斷面面積；A1——試件拉斷后頸縮區(qū)的斷面面積；伸長率根據(jù)試件原標距長度l0與試件中間部分的直徑d0701．依據(jù)：我國標準《金屬材料彎曲試驗方法》GB/T232-1999，由冷彎試驗來確定鋼材的冷彎性能。2．過程：以規(guī)定的彎心直徑在試驗機上用沖頭加壓，使試件彎曲180度。3．作用：冷彎試驗不僅反映材料的彎曲變形及塑性變形能力，同時也可反映金屬的冶金質(zhì)量，材質(zhì)均勻性，加工性能。是反應(yīng)鋼材質(zhì)量的一個綜合指標。二、冷彎(coldbending)試驗—冷彎角a4．指標：將根據(jù)試件厚度按規(guī)定的彎曲直徑將試件彎曲180度，如表面無裂紋或分層則合格。1．依據(jù)：我國標準《金屬材料彎曲試驗方法》GB/T232-171看動畫看動畫72三、沖擊韌性3．大?。轰摬捻g性通過沖擊試驗，測定沖擊功(沖擊韌性值Cv單位J或ak單位J

/cm2)來表示。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范對鋼材的沖擊韌性Cv有常溫和負溫要求的規(guī)定。選用鋼材時，根據(jù)結(jié)構(gòu)的使用情況和要求提出相應(yīng)溫度的沖擊韌性指標要求。常溫(20℃)和低溫(0℃，-20℃，-40℃)試驗.1．鋼材的沖擊韌性：鋼材在沖擊荷載作用下，在塑性變形和斷裂的過程中吸收能量的能力。是衡量鋼材抵抗可能因溫度、應(yīng)力集中、沖擊荷載作用等而至脆性斷裂能力的一項機械性能。它是強度與塑性的綜合表現(xiàn)，表現(xiàn)材料動力性能。

2．依據(jù)：缺口沖擊試驗測定沖擊韌性依據(jù)《金屬夏比缺口沖擊試驗方法》GB/T229-1994。三、沖擊韌性3．大小：鋼材韌性通過沖擊試驗，測定沖擊功(沖73

用帶缺口（V型或U型）的標準試件（下圖）進行沖擊試驗，試件破壞時截面單位面積吸收的能量，稱沖擊韌性。沖擊韌性越好，表明鋼材越不易脆斷。(a)(b)沖擊韌性試件P用帶缺口（V型或U型）的標準試件（下圖）進行沖擊試驗74四、可焊性(weldability)②焊接接頭和焊縫的沖擊韌性及近縫區(qū)塑性不低于母材性能。(使用性能上的可焊性)

（1）可焊性好意味著鋼材施焊后能獲得良好的焊接接頭性能。（2）評定可焊性好的標志①在一定的焊接工藝條件下，焊縫和近縫區(qū)均不產(chǎn)生裂紋(施工上的可焊性)

四、可焊性(weldability)②焊接接頭和752.4影響鋼材性能的主要因素一、化學(xué)成分的影響(chemicalcompositions)

普通碳素鋼中含有多種化學(xué)成分，其中，鐵占99%左右，碳、硅、錳、硫、磷、氮、氧等共占1%左右。在低合金鋼中還有合金元素，他們含量低于5%。影響鋼材主要性能的元素有：C、Si、Mn、S、P、O、N2.4影響鋼材性能的主要因素一、化學(xué)成分的影響(chemi76基本有利元素：1、碳

影響強度、塑性、韌性。提高含碳量，強度提高，塑性、韌性、疲勞強度下降，可焊性、抗銹蝕性能變劣。

鋼結(jié)構(gòu)中，不宜采用含碳量高的鋼材，一般不超過0.22%。2、硅

脫氧劑，適量（含量不超過0.2%時）可提高鋼材強度，而對塑性、韌性和可焊性無明顯不良影響?；居欣兀?、碳2、硅773、錳適量可提高強度而不明顯影響塑性，同時可消除熱脆和改善冷脆傾向。是低合金鋼中的主要合金元素成分。4、釩

可提高鋼材強度和焊縫性能。15MnV鋼可用于船舶、橋梁等荷載大的焊接結(jié)構(gòu)以及高中壓容器。

3、錳4、釩

可提高鋼材強度和焊縫性能。15MnV鋼可781、硫

在高溫下（800-1000℃）生成硫化鐵，使鋼材變脆（熱脆），因而降低鋼材的沖擊韌性、疲勞強度、可焊性和抗銹蝕能力。應(yīng)嚴格控制鋼材中的含硫量，不得超過0.05%，16錳橋鋼不超過0.045%。

2、磷

可提高強度、提高抗銹蝕能力，但嚴重降低塑性、韌性和可焊性，特別易發(fā)生低溫脆斷（冷脆），應(yīng)嚴格控制其含量，一般不超過0.045%，15錳釩鋼不超過0.040%。有害元素：1、硫2、磷有害元素：797、氮、氧

有害雜質(zhì)，嚴格控制。氧類似硫熱脆氮類似磷冷脆7、氮、氧80二、冶煉、澆注、軋制過程及熱處理的影響3、裂紋

鋼材中存在的微觀裂紋。2、夾層

鋼材中的夾層是由于鋼錠內(nèi)留有氣泡，有時氣泡內(nèi)害有非金屬雜質(zhì)夾渣，當軋制溫度及壓力不夠時，不能使氣泡壓合，氣泡被壓扁延伸，形成夾層。1、偏析

金屬結(jié)晶后化學(xué)成分分布不均勻。（S、P偏析惡化材性）二、冶煉、澆注、軋制過程及熱處理的影響3、裂紋2、夾層1、偏814、熱處理(heattreatment)——軋制后的鋼材，通過熱處理，控制降溫速度或重新加熱，改變晶體結(jié)構(gòu)和材性，以期達到調(diào)質(zhì)的目的。淬火(quench)：加熱900度以上，水冷快速降溫，提高強度硬度、降低塑性韌性；回火(temper)：淬火后的鋼材，加熱500-600度，自然降溫空冷；減小脆性，提高綜合性能。正火(normalize)：800-900度，空氣中自然降溫；改善組織，細化晶粒。退火(anneal)：爐中控制，緩慢降溫；降低硬度，消除殘余應(yīng)力，細化晶粒，消除組織缺陷。4、熱處理(heattreatment)——軋制后的鋼材，82三、鋼材硬化的影響

超過比例極限后卸載，再加載時提高了屈服強度，卻犧牲了塑性。這種現(xiàn)象稱冷硬。冷硬提高了鋼材的彈性范圍，被廣泛用于提高承載力。但卻使鋼材變脆，犧牲了塑性，對于承受動力荷載重要構(gòu)件，不應(yīng)使用經(jīng)過冷硬的鋼材。1、冷作硬化回顧應(yīng)力應(yīng)變曲線三、鋼材硬化的影響超過比例極限后卸載，再加載832、時效硬化隨時間的增長，碳和氮的化合物從晶體中析出，使材料硬化的現(xiàn)象。時效硬化使fy、fu提高，Cv、d降低。人工快速時效：鋼材產(chǎn)生塑性變形時，再經(jīng)加熱至200～300度，可加速時效硬化。僅需幾小時，時效就可以完成。也稱“人工時效”。2、時效硬化隨時間的增長，碳和氮的化合物從晶體中析出，使材料84四、應(yīng)力集中的影響鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件中存在的孔洞、槽口、凹角、裂縫、厚度變化、形狀變化、內(nèi)部缺陷等使一些區(qū)域產(chǎn)生局部高峰應(yīng)力，此謂應(yīng)力集中現(xiàn)象。應(yīng)力集中越嚴重，鋼材塑性越差。應(yīng)力集中四、應(yīng)力集中的影響鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件中存在的孔洞、槽口、凹角、裂85五、殘余應(yīng)力的影響由于不均勻的加熱或冷卻，使得鋼材收縮和膨脹不均勻，先冷卻部分與后冷卻部分相互牽制，從而在截面內(nèi)形成自相平衡的內(nèi)應(yīng)力。殘余應(yīng)力：1.中柱一端不焊死給中柱升溫，塑變，再降溫。升溫中柱上頂，超過600度，中柱塑性變形，降溫后中柱收縮，柱高小于原長。2.中柱兩端都焊死升降溫后中柱受拉，邊柱受壓，產(chǎn)生自平衡殘余應(yīng)力。

高溫區(qū)受拉，低溫區(qū)受壓五、殘余應(yīng)力的影響由于不均勻的加熱或冷卻，使得鋼材收縮和膨脹86鋼結(jié)構(gòu)上第二章建筑鋼材課件87六、溫度的影響對于正溫范圍（正常溫度以上），總的趨勢是：隨著溫度增加，鋼材強度下降(下表)，塑性增大?！?0100200300400500600Fy(%)10095826540100溫度超過300C以后，屈服點和極限強度顯著下降，達到600C時強度幾乎喪失殆盡。六、溫度的影響對于正溫范圍（正常溫度以上），總的趨勢是：88藍脆現(xiàn)象鋼材受溫度影響總的趨勢是隨溫度升高，fy、fu、

E下降，但溫度達250C左右時，鋼材抗拉強度提高，塑性、韌性下降，表面氧化膜呈藍色，即發(fā)生藍脆現(xiàn)象。低溫冷脆在負溫范圍，即當溫度從常溫下降時，塑性、韌性降低，下降到某一溫度時沖擊韌性突然變得很降，發(fā)生脆性破壞，這就是低溫冷脆現(xiàn)象。藍脆現(xiàn)象鋼材受溫度影響總的趨勢是隨溫度升高，fy、fu89七、復(fù)雜應(yīng)力的影響單向應(yīng)力作用下σ<

fy,彈性狀態(tài)σ>=fy,塑性狀態(tài)復(fù)雜應(yīng)力作用下σeq<fy彈性狀態(tài)σeq>=

fy塑性狀態(tài)復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下鋼材屈服條件可用折算應(yīng)力σeq與單向應(yīng)力時的屈服點fy來比較七、復(fù)雜應(yīng)力的影響單向應(yīng)力作用下σ<fy,彈性狀態(tài)復(fù)雜90折算應(yīng)力

σeq

的計算1、用主應(yīng)力、、表示時或σyσyσxσxσzσzσ1σ1σ2σ2σ3σ3τxyτyxτyzτzxτxzσyσyσxσxτxyτxyτyxτyxσ2σ2σ1σ1鋼材的多軸應(yīng)力狀態(tài)折算應(yīng)力σeq的計算1、用主應(yīng)力、、表示時或σy912、用三向受力應(yīng)力分量表示3、當兩向受力（σ3=0或σz=

τzx=

τyz=

0

）時或oZXY單元體受復(fù)雜應(yīng)力（應(yīng)力分量）2、用三向受力應(yīng)力分量表示3、當兩向受力（σ3=0或σz=92oZXY單元體受復(fù)雜應(yīng)力（應(yīng)力分量）單元體受主應(yīng)力oZXY單元體受復(fù)雜應(yīng)力單元體受主應(yīng)力934、在單向受彎梁內(nèi)（只σ和τ）純剪狀態(tài)下：剪應(yīng)力達0.58fy時，鋼材進入塑性，規(guī)范取鋼材抗剪強度為抗拉強度設(shè)計值得0.58倍。4、在單向受彎梁內(nèi)（只σ和τ）純剪狀態(tài)下：剪應(yīng)力達0.594復(fù)雜應(yīng)力對鋼材性能的影響異號復(fù)雜應(yīng)力：強度降低，塑性提高同號復(fù)雜應(yīng)力：強度提高，塑性降低，性能變脆復(fù)雜應(yīng)力對鋼材性能的影響異號復(fù)雜應(yīng)力：強度降低，塑性提高同號95八、鋼材的疲勞P=P0sint/aPPta1、疲勞現(xiàn)象在循環(huán)荷載（連續(xù)反復(fù)荷載）作用下，經(jīng)過有限次循環(huán)，當應(yīng)力低于抗拉強度甚至低于屈服強度便發(fā)生突然脆性斷裂。這種現(xiàn)象稱鋼材疲勞破壞。一、疲勞現(xiàn)象及破壞特征循環(huán)荷載——結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受的隨時間變化的荷載。疲勞破壞的特征：屬于脆性破壞，截面平均應(yīng)力小于屈服點。八、鋼材的疲勞P=P0sint/aPPta1、疲勞現(xiàn)象在962、產(chǎn)生疲勞的原因（1）連續(xù)反復(fù)荷載（2）材料局部缺陷（工藝微裂紋、焊縫夾渣等）3、疲勞破壞機理（1）形成微裂紋材料已有微裂紋或加載使雜質(zhì)附近發(fā)生應(yīng)力集中，造成新的微裂紋。（2）反復(fù)荷載下微裂紋發(fā)展成宏觀裂紋反復(fù)荷載下微裂紋尖端應(yīng)力集中、材料硬化，裂紋開展，出現(xiàn)宏觀裂紋。（3）宏觀裂紋發(fā)展，斷面削弱，脆性斷裂疲勞破壞是損傷積累的結(jié)果。缺陷→微觀裂紋→宏觀裂紋。2、產(chǎn)生疲勞的原因（1）連續(xù)反復(fù)荷載3、疲勞破壞機理（1）形974、疲勞強度鋼材在某一連續(xù)反復(fù)荷載作用下，經(jīng)過n次循環(huán)后，出現(xiàn)疲勞破壞，相應(yīng)的最大應(yīng)力稱為疲勞強度。當循環(huán)次數(shù)為無限大時的最大應(yīng)力成為疲勞強度極限(一般取n＝5x106)5、影響疲勞強度的因素（1）構(gòu)造狀態(tài)（冶金缺陷，應(yīng)力集中程度，殘余應(yīng)力）tt（2）應(yīng)力幅4、疲勞強度鋼材在某一連續(xù)反復(fù)荷載作用下，經(jīng)過n次循環(huán)后，出98（3）應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n（4）應(yīng)力比>0同號循環(huán)<0異號循環(huán)應(yīng)力循環(huán)及應(yīng)力幅：在循環(huán)荷載作用下，應(yīng)力從最大到最小重復(fù)一次為一次循環(huán)，最大應(yīng)力與最小應(yīng)力之差為應(yīng)力幅為常量常幅循環(huán)：為變量變幅循環(huán)：應(yīng)力幅越低，作用循環(huán)次數(shù)越多，疲勞壽命越高；應(yīng)力幅相同，作用的循環(huán)次數(shù)越多，疲勞壽命越高。應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N<5×104，不需要進行疲勞計算。（3）應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n（4）應(yīng)力比>0同號循環(huán)<0異號循環(huán)99二、疲勞計算《規(guī)范》采用容許應(yīng)力幅的方法計算疲勞。常幅疲勞①計算公式

其中，—標準荷載下檢算部位的設(shè)計應(yīng)力幅[]—容許應(yīng)力幅,N/mm2。二、疲勞計算《規(guī)范》采用容許應(yīng)力幅的方法計算疲勞。常幅疲勞①100—計算部位每次應(yīng)力循環(huán)中的最大拉應(yīng)力（取正值）—計算部位每次應(yīng)力循環(huán)中的最小拉應(yīng)力（取正值）或壓應(yīng)力（取負值）σd)tb)σta)σtσc)t②設(shè)計應(yīng)力幅計算

焊接部位：

非焊接部位：—計算部位每次應(yīng)力循環(huán)中的最大101③容許應(yīng)力幅[]計算

根據(jù)構(gòu)件、連接形式類別及預(yù)期的循環(huán)次數(shù)按下式計算

此式是對大量試驗資料進行統(tǒng)計整理、并考慮安全系數(shù)后得出的。式中n—應(yīng)力循環(huán)次數(shù)

c、—系數(shù)。由規(guī)范給出，見表2-1。③容許應(yīng)力幅[]計算102構(gòu)件和連接類別12345678C1940×1012861×10123.26×10122.18×10121.47×10120.96×10120.65×10120.41×101244333333參數(shù)C、表2-1

試驗表明：構(gòu)件無連接處的主體金屬不同（軋制工字鋼、兩邊為軋制邊或刨邊的鋼板、兩邊為自動、半自動切割邊鋼板等）參數(shù)C、不同，連接焊縫性質(zhì)不同（橫向焊縫對接焊縫、縱向?qū)雍缚p、翼緣連接焊縫等）參數(shù)C、不同。因此，規(guī)范按8種類別給出參數(shù)C和。構(gòu)件和12345678C1940×861×3.26×2.18103鋼結(jié)構(gòu)上第二章建筑鋼材課件104鋼結(jié)構(gòu)上第二章建筑鋼材課件105鋼結(jié)構(gòu)上第二章建筑鋼材課件106Δσi-1Δσ2Δσ1Δσiσt圖變幅荷載變幅疲勞可將變幅疲勞折算為等效的常幅疲勞，然后按常幅疲勞檢算式檢算。①情形1——能夠測得使用期內(nèi)應(yīng)力變幅規(guī)律②情形2——不能測得使用期內(nèi)應(yīng)力變幅規(guī)律設(shè)計重級工作制吊車的吊車梁時，應(yīng)力幅是按滿載得出的，實際上常常發(fā)生不同程度欠載情況。如果沒有對實際應(yīng)力幅的統(tǒng)計資料，即屬情形2。使用欠載效應(yīng)系數(shù)，按常幅疲勞進行計算。

Δσi-1Δσ2Δσ1Δσiσt圖變幅荷載變幅疲107計算公式—欠載效應(yīng)的等效系數(shù).取值見下表。

吊車梁類別f重級工作制硬鉤吊車重級工作制軟鉤吊車梁中級工作制吊車1.00.80.5表：吊車梁或吊車桁架欠載效應(yīng)系數(shù)—循環(huán)次數(shù)為n=2×106次的容許應(yīng)力幅。可從規(guī)范查出，也可用下式計算。

計算公式—欠載效應(yīng)的等效系數(shù).取值見下表。1082.5建筑鋼材的種類、規(guī)格及選擇

一、建筑鋼材的種類建筑用鋼普通碳素鋼普通低合金鋼。1、普通碳素鋼按其屈服點高低，由高到低排列，分為1號、2號、3號、4號……7號等，鋼號越高，其含碳量越高，強度越高，塑性越低。建筑鋼結(jié)構(gòu)中最常用的是3號鋼。2.5建筑鋼材的種類、規(guī)格及選擇一、建筑鋼材的種類建筑109命名規(guī)則

“QXXX—└┘·[]”，例如Q