建筑鋼材第七章建筑鋼材

第七章.建筑鋼材一.定義

—土木工程中使用的各種鋼材及制品。鋼結構用—型鋼、鋼板包括鋼筋混凝土結構用—各種鋼筋、鋼絲和鋼絞線圍護結構和裝修工程用—深加工鋼板和復合板優(yōu)點—強度高、塑性韌性好、能承受沖擊和振動荷載、易于加工二.特點

和裝配缺點—易生銹、耐火性差、維護費用大

第一節(jié).鋼的冶煉與分類一.鋼和鐵的定義

—鋼和鐵主要是Fe—C合金，另有少量的雜質(Si,Mn,S,P,)含碳量大于2.06%的Fe—C合金，稱為（生）鐵；含碳量小于2.06%的Fe—C合金，稱為鋼；氧氣轉爐法—鋼質好、冶煉速度快、成本低二.鋼的冶煉方法

平爐法—鋼質好、冶煉速度慢、成本低電爐法—鋼質好、能耗高、成本高三.鋼的分類

按化學成分

分類

按有害雜質—普通鋼、優(yōu)質鋼、高級優(yōu)質鋼等按用途—結構鋼、工具鋼、特殊鋼等定義—脫氧不徹底(充分)，鋼水澆入錠模時,會有大量的CO氣

沸騰鋼F體從鋼水中溢出,引起鋼水呈沸騰狀,故名沸騰鋼.特性—組織不夠致密，成分不太均勻，S、P等雜質偏析較嚴重，沖擊韌性和可焊性差。但成本低、產量高。

鎮(zhèn)靜鋼Z

定義—脫氧徹底(充分)，鋼水澆入錠模時,平靜的冷卻凝固特性—鋼質均勻密實，品質好，可用于沖擊荷載的重要結構但成本高。

半鎮(zhèn)靜鋼b—介于二者之間碳素鋼—低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼合金鋼—低合金鋼、中合金鋼、高合金鋼沸騰鋼F半鎮(zhèn)靜鋼b鎮(zhèn)靜鋼Z特殊鎮(zhèn)靜鋼TZ按脫氧程度第二節(jié).鋼材的技術性能鋼材性能

軟鋼σ-ε曲線σbs0εσb0.20ε

硬鋼σ-ε曲線強度塑性沖擊韌性硬度冷彎性能焊接性能（可焊性）冷加工熱處理一.力學性能

(機械性能)二.工藝性能一.力學性能(一).強度

屈服強度(屈服點)s—結構設計中,鋼材強度取值依據(jù)1.軟鋼

抗拉強度b—鋼材強度極限值

屈強比s/b—能反映結構安全可靠程度及鋼材利用率

s/b小—鋼材利用率低，但結構安全可靠程度高；s/b大，則相反。2.硬鋼

條件(名義)屈服點0.2—產生0.2%l0殘余(永久、塑性)變形時應力抗拉強度b(二).塑性

1.指標—伸長率

2.5、10表示l0=5d、10d時的伸長率5與10之間的關系為5(﹥、﹤、=)10(三).沖擊韌性—鋼材抵抗沖擊荷載的能力

指標—沖擊韌性

ak(四).硬度—鋼材表面局部體積內抵抗外物壓入產生塑性變形的能力

指標—布氏硬度

HB

二.工藝性能(一).冷彎性能

1.定義—鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力

2.指標—彎曲角度()，彎心直徑(d=na)

3.合格標志—彎曲處無裂紋、斷裂及起層現(xiàn)象4.冷彎性能—與伸長率一樣，也是反映鋼材在靜荷載作用下的塑性性能

但：伸長率—反映鋼材在均勻變形下的塑性性能冷彎性能—反映鋼材在不利變形條件下的塑性性能

5.冷彎試驗的作用①揭露鋼材內在缺陷，②評定塑性好壞③評定焊接接頭質量(二).焊接性能(可焊性）

鋼材在一定焊接工藝條件下，在焊接及其附近過熱區(qū)是否產生裂縫及脆硬傾向，焊接后焊縫處性質應盡可能與母材相同。(三).冷加工處理1.冷加工強化

①定義—鋼材在常溫下進行冷拉、冷拔和冷軋，使其產生塑性變形，提高屈服強度的過程。

②作用—s明顯提高，b不變；而塑性、韌性及彈性模量明顯降低。2.(冷加工)時效處理(強化)①定義—將經(jīng)過冷加工的鋼筋，于常溫下存放15–20d(自然時效)；或加熱到100–200℃并保持一定時間(人工時效)，此過程稱為時效處理(強化)。②作用—s進一步提高,b略有提高；塑性、韌性進一步降低；彈性模量得以恢復3.冷加工與時效處理的目的提高鋼筋的屈服強度，節(jié)約鋼材(四).熱處理1.定義—將鋼材在固態(tài)范圍內進行加熱、保溫和冷卻，從而改變其金相組織和顯微結構組織，獲得需要性能的一種綜合工藝。2.方法—退火、正火、淬火及回火等第三節(jié).鋼的組織與化學成分一.鋼的晶體組織1.鋼是以鐵為主的Fe–C合金，其中Fe和C有以下三種結合形式①固溶體—鐵(Fe)中固溶著微量的碳(C)②化合物—鐵和碳結合成化合物Fe3C

③機械混合物—固溶體和化合物的混合物。2.鋼的組織—以上三種形式的Fe–C合金于一定條件下形成具有一定形態(tài)的聚合體

鋼的基本組織及性能二.鋼的化學成分

鋼的化學成分對鋼材性能的影響組織名稱鐵素體奧氏體滲碳體珠光體含碳量(%)≤0.020.86.670.8結構特征固溶體固溶體化合物機械混合物

性能強度、硬度低，塑性、韌性很好強度、硬度不高，塑性大抗拉強度低，硬脆，耐磨，塑性幾乎為零強度高，塑性和韌性介于鐵素體和滲碳體化學成分CSiMnSPONH影響隨C,強度硬度,塑性韌性強度強度熱脆性冷脆性強度塑性韌性備注有益元素有害元素第四節(jié).建筑用鋼材的品種一.碳素結構鋼1.牌號—依據(jù)屈服強度劃分為五牌號，即Q195、Q215、Q235、Q255、Q2752.質量等級

—依據(jù)沖擊韌性（即S、P含量）劃分四級，即A、B、C、D3.脫氧程度—F、b、Z、TZ(特殊鎮(zhèn)靜鋼)，[注：Z、TZ通常省略]4.牌號表示方法：

—

例如：Q235-B?F表示屈服強度為235MPa的B級沸騰鋼5.特性：碳素結構鋼（尤其是Q235）既有較高的強度，又有良好的塑性和韌性，可焊性也好，適宜于各種加工，廣泛用于制作鋼結構用鋼、鋼筋和鋼板等。二.優(yōu)質碳素結構鋼1.牌號—共31個牌號2.特性：對S、P含量控制更嚴格，質量穩(wěn)定，綜合性能好，但成本較高。屈服點代號Q屈服點數(shù)值/MPa質量等級脫氧程度三.低合金高強度結構鋼1.定義—是一種在碳素結構鋼基礎上添加了不大于5%合金元素的鋼材。2.牌號—依據(jù)屈服強度劃分為五牌號，即Q295、Q345、Q390、Q420、Q4603.質量等級—依據(jù)沖擊韌性（即S、P含量）劃分五級，即A、B、C、D、E4.牌號表示方法：

—例如：Q345–D表示屈服強度為345MPa的D級低合金結構鋼5.特性：與碳素結構鋼相比，低合金結構鋼（Q345）具有高的強度，又有

較好的塑性、低溫沖擊韌性、可焊性、耐腐蝕性及冷加工性，是一種綜合性能較為理想的建筑鋼材。廣泛應用于鋼結構和鋼筋混凝土結構中，尤其是大型結構、重型結構、大跨度結構、高層建筑、橋梁工程、承受動荷載和沖擊荷載的結構。四.鋼材的選用原則荷載類型—靜荷載、動荷載依據(jù)連接方式—焊接、鉚接、螺栓連接環(huán)境溫度—常溫、低溫（尤其是負溫下：如-20℃、-30℃）屈服點代號Q屈服點數(shù)值/MPa質量等級第五節(jié).鋼結構用鋼材鋼結構用鋼材主要是熱軋成型的鋼板和型鋼等；薄壁輕型鋼結構中主要采用薄壁型鋼、圓鋼和小角鋼等；鋼材所用母材主要是碳素結構鋼和低合金高強度結構鋼一.熱軋型鋼主要有：工字鋼、H型鋼、T型鋼、槽鋼、等邊角鋼、不等邊角鋼等類型。二.冷彎薄壁型鋼主要有：結構用空心冷彎型鋼、通用冷彎開口型鋼等兩大類。三.棒材主要有：熱軋六角鋼和八角鋼、熱軋扁鋼、熱軋圓鋼和方鋼等三大類。四.鋼管主要有：結構用無縫管、焊接鋼管等兩大類。五.板材主要有：（厚、?。╀摪?、花紋鋼板、建筑用壓型鋼板、彩色涂層鋼板等

四大類。第六節(jié)節(jié).鋼鋼筋混混凝土土用鋼鋼材砼抗壓壓強度度高，，但抗抗拉強強度很很低；；而鋼鋼筋抗抗拉和和抗壓壓強度度均很很高；；將二二者復復合成成鋼筋砼，，可以以充分分發(fā)揮揮各自自的特特長。。此外外砼的的堿性性環(huán)境境保護護鋼筋筋不銹銹蝕。。一.熱熱軋鋼鋼筋熱軋鋼

熱軋鋼筋等級、性能和用途

注：H(熱軋)、P(光圓)、R(帶肋)、B(鋼筋)二.冷軋帶肋鋼筋①定義—采用普通低碳鋼或低合金鋼熱軋的圓盤條，經(jīng)冷軋或冷拔減徑后在其表面冷軋成兩面或三面有肋的鋼筋。

②牌號—按抗拉強度最小值分為CRB550、CRB650、CRB800、CRB970、CRB1170五個牌號。C、R、B分別代表冷軋、帶肋、鋼筋。鋼筋級別強度等級代號外形鋼種分級依據(jù)用途ⅠHPB235光圓低碳鋼s

b

冷彎非預應力筋ⅡHRB335帶肋月牙肋低碳低合金鋼非預應力筋預應力筋ⅢHRB400

Ⅳ

HRB500等高肋中碳低合金鋼預應力筋三.預預應力力砼用用熱處處理鋼鋼筋四.預預應力力砼用用鋼絲絲和鋼鋼絞線線五.鋼鋼筋的