第11章建筑鋼材的性能

鐘聲ZHONG,SHENG四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院CollegeofArchitectureandEnvironment,

SCU第11章建筑鋼材的性能《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》本章主要內(nèi)容第一節(jié)建筑結(jié)構(gòu)鋼的品種和規(guī)格第二節(jié)建筑鋼材的主要性能第三節(jié)影響鋼材性能的主要因素第四節(jié)鋼結(jié)構(gòu)選材的要求第五節(jié)鋼材及其連接的強(qiáng)度取值第六節(jié)鋼材的本構(gòu)模型第七節(jié)鋼材的疲勞（書中第四節(jié)，自學(xué)）第11章建筑鋼材的性能本章教學(xué)要求了解材料力學(xué)性能指標(biāo)；了解鋼材分類和鋼材品種；熟悉鋼材應(yīng)力-應(yīng)變曲線；了解影響鋼材性能的因素；掌握鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值確定方法；熟悉鋼材的選用原則；熟悉鋼材的本構(gòu)模型。第11章建筑鋼材的性能11.1建筑結(jié)構(gòu)鋼的品種和規(guī)格11.1.1鋼材的種類和牌號(hào)11.1.2鋼材的品種和規(guī)格第11章建筑鋼材的性能11.1.1鋼材的種類和牌號(hào)鋼材的種類11.1建筑結(jié)構(gòu)鋼的品種和規(guī)格錳系鋼硅錳系鋼

鋼材碳素鋼低合金鋼低碳鋼含碳量<0.25%中碳鋼含碳量0.25%~0.6%高碳鋼含碳量0.6%~1.4%硅釩系鋼硅鈦系鋼硅鉻系鋼

鋼材的牌號(hào)鑄造碳鋼『鑄鋼代號(hào)ZG、屈服點(diǎn)fy-抗拉強(qiáng)度f(wàn)u』，例ZG200-400鋼筋中的低合金鋼『平均含碳量萬(wàn)分?jǐn)?shù)、主要合金元素符號(hào)、合金含量百分?jǐn)?shù)』。其中合金元素含量＜1.5%時(shí)不標(biāo)注，≥1.5%時(shí)標(biāo)注2，≥2.5%時(shí)標(biāo)注3，此類推。例如16Mn、20MnSi、40Si2MnV螺栓用鋼：用碳鋼或低合金鋼制造。『抗拉強(qiáng)度.屈強(qiáng)比』抗拉強(qiáng)度以t/cm2為單位。螺栓有4.6級(jí)、4.8級(jí)、8.8級(jí)和10.9級(jí)四個(gè)級(jí)別。11.1建筑結(jié)構(gòu)鋼的品種和規(guī)格碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)『代表屈服點(diǎn)字母Q、屈服應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值、-質(zhì)量等級(jí)、脫氧方法』，例如Q235-AF、Q255-C。碳素結(jié)構(gòu)鋼共分Q195、Q215、Q235、Q255和Q275五個(gè)牌號(hào)，鋼結(jié)構(gòu)中通常僅使用Q235。 質(zhì)量等級(jí)——A、B、C、D脫氧方法——F、b、Z、TZ低合金高強(qiáng)度鋼牌號(hào)『代表屈服點(diǎn)字母Q、屈服應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值、-質(zhì)量等級(jí)』例如Q295B、Q420E。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼共分Q295、Q345、Q390、Q420和Q460五個(gè)牌號(hào)，其中Q345鋼、Q390鋼和Q420鋼為鋼結(jié)構(gòu)的選用鋼材。 質(zhì)量等級(jí)——A、B、C、D、E11.1建筑結(jié)構(gòu)鋼的品種和規(guī)格11.1.2鋼材的品種和規(guī)格熱軋鋼板11.1建筑結(jié)構(gòu)鋼的品種和規(guī)格

熱軋鋼板11.1建筑結(jié)構(gòu)鋼的品種和規(guī)格鋼板用符號(hào)“-”后加“厚×寬×長(zhǎng)（單位為mm）”的方法表示，如：-12×800×2100。h=0.35~4mm，b=500~1500mm，l=0.5~4m薄鋼板是冷彎薄壁型鋼的原料h=4.5~60mm，b=600~3000mm，l=4~12m廣泛用來(lái)組成焊接構(gòu)件和連接鋼板。h=4~60mm，b=12~200mm，l=3~9m厚鋼板h=2.5~8mm，b=600~1800mm，l=0.6~12m薄鋼板扁鋼板花紋鋼板熱軋鋼板

熱軋型鋼11.1建筑結(jié)構(gòu)鋼的品種和規(guī)格等邊角鋼不等邊角鋼鋼管T型鋼槽鋼工字鋼H型鋼

熱軋型鋼角鋼等邊角鋼：L肢寬×肢厚， 如L100x10為肢寬100mm、厚10mm的等邊角鋼；不等邊角鋼：L長(zhǎng)肢寬×短肢寬×肢厚， 如L100x80x10等。11.1建筑結(jié)構(gòu)鋼的品種和規(guī)格

熱軋型鋼槽鋼槽鋼：普通槽鋼“［”和號(hào)數(shù)；

輕型槽鋼“Q［”和號(hào)數(shù)，由于輕型槽鋼腹板薄及翼緣寬而薄，因而截面積小但回轉(zhuǎn)半徑大，能節(jié)約鋼材減少自重，不過輕型系列的實(shí)際產(chǎn)品較少。

14、25號(hào)以上的槽鋼，按腹板厚度，同一號(hào)數(shù)又分a、b、c三類； 例如：普通槽鋼的表示法如［32a，指槽鋼外廓高度為32cm且腹板厚度為最薄的一種；

輕型槽鋼的表示法例如Q［25，表示外廓高度為25cm，Q是漢語(yǔ)拼音“輕”的拼音字首。11.1建筑結(jié)構(gòu)鋼的品種和規(guī)格

熱軋型鋼工字鋼工字鋼：普通工字鋼“I”和號(hào)數(shù)（代表截面高度厘米數(shù)）；

輕型工字鋼“QI”和號(hào)數(shù)（代表截面高度厘米數(shù)）。

20、32號(hào)以上的工字鋼，按腹板厚度同一號(hào)數(shù)又分a、b、c三類。輕型的由于壁厚已薄故不再按厚度劃分。

兩種工字鋼表示法如：I32c,I32Q等。11.1建筑結(jié)構(gòu)鋼的品種和規(guī)格

熱軋型鋼

H型鋼和T型鋼H型鋼：熱軋H型鋼分為三類：寬翼緣

H型鋼（HW）、中翼緣

H型鋼（HM）和窄翼緣

H型鋼（HN）。H型鋼型號(hào)的表示方法是先用符號(hào)HW、HM和HN表示H型鋼的類別，后面加“高度（毫米）x寬度（毫米）”,例如HW300x300，即為截面高度為300mm，翼緣寬度為300mm的寬翼緣H型鋼。T型鋼：剖分T型鋼也分為三類，即：寬翼緣剖分T型鋼（TW）、中翼緣剖分T型鋼(TM）和窄翼緣剖分T型鋼(TN）。剖分T型鋼是由對(duì)應(yīng)的H型鋼沿腹板中部對(duì)等剖分而成。其表示方法與H型鋼類同。11.1建筑結(jié)構(gòu)鋼的品種和規(guī)格

熱軋型鋼鋼管 無(wú)縫鋼管和焊接鋼管：“Φ”外徑×壁厚； 方鋼管和圓鋼管。11.1建筑結(jié)構(gòu)鋼的品種和規(guī)格

冷彎薄壁型鋼冷彎薄壁型鋼：由1.5～6mm的薄鋼板經(jīng)冷彎或模壓而成型的高效經(jīng)濟(jì)的截面；缺點(diǎn)是因?yàn)楸诒。瑢?duì)銹蝕影響較為敏感，故多用于跨度小，荷載輕的輕型鋼結(jié)構(gòu)中。11.1建筑結(jié)構(gòu)鋼的品種和規(guī)格(a)-(h)按截面形式依次為：角鋼、內(nèi)卷邊角鋼、槽鋼、內(nèi)卷邊槽鋼、Z形鋼卷邊Z形鋼、帽形鋼、專用型鋼

冷彎薄壁型鋼壓型鋼板：所用鋼板厚度為0.4～2mm。其優(yōu)缺點(diǎn)同冷彎薄壁型鋼，主要用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)、屋面、樓板等。11.1建筑結(jié)構(gòu)鋼的品種和規(guī)格壓型鋼板常用波形圖a.V形；b.肋形；c.加勁型；d.雙曲線形e.燕尾槽形；f.雙向加勁型11.2建筑鋼材的主要性能11.2.1鋼材的靜態(tài)力學(xué)性能11.2.2鋼材的冷彎性能和沖擊韌性11.2.3鋼材的可焊性11.2.4影響鋼材的主要因素第11章建筑鋼材的性能按其變形能力來(lái)分塑性材料（破壞時(shí)有較大的塑性變形）：鋼材；脆性材料（破壞前無(wú)明顯的塑性變形）：混凝土、磚、砌塊等。材料性能分類第11章建筑鋼材的性能物理性能力學(xué)性能可結(jié)合性11.2.1鋼材的靜態(tài)力學(xué)性能1.單向拉伸力學(xué)性能強(qiáng)度指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)試件：按照一定的要求，對(duì)表面進(jìn)行車削加工后的試件。11.2建筑鋼材的力學(xué)性能l0

A0d0l頭部頭部工作段

強(qiáng)度指標(biāo)11.2.1鋼材的靜態(tài)力學(xué)性能OB—彈性階段BC—屈服階段CD—強(qiáng)化階段DE—頸縮階段σε0A0BC0DEFC上上屈服點(diǎn)C下下屈服點(diǎn)以下屈服點(diǎn)的應(yīng)力作為鋼材的屈服強(qiáng)度。鋼材拉伸過程的σ-ε圖ε0A0.2%abσ塑性材料一般受拉、受壓性質(zhì)相似；脆性材料抗壓強(qiáng)度高于抗拉強(qiáng)度。

強(qiáng)度指標(biāo)11.2.1鋼材的靜態(tài)力學(xué)性能鋼材拉伸過程的σ-ε圖

比例極限：應(yīng)力、應(yīng)變之間滿足線性關(guān)系的最大應(yīng)力；

屈服強(qiáng)度：一般用下屈服點(diǎn)作為材料的屈服強(qiáng)度；

抗拉強(qiáng)度：試件、試樣能承受的最大名義應(yīng)力；

承壓強(qiáng)度：構(gòu)件之間通過接觸面?zhèn)鬟f壓力稱為承壓，承壓面所能承擔(dān)的最大壓應(yīng)力。σε0A0BC0DEFC上上屈服點(diǎn)C下下屈服點(diǎn)塑性材料；脆性材料屈服點(diǎn)是建筑鋼材的一個(gè)重要力學(xué)特性，其意義是：作為結(jié)構(gòu)計(jì)算中材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，或材料抗力標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)力達(dá)到p時(shí)的應(yīng)變與s時(shí)的應(yīng)變較接近，可以認(rèn)為應(yīng)力達(dá)到s時(shí)為彈性變形的終點(diǎn)。同時(shí)，達(dá)到s

后在一個(gè)較大的應(yīng)變范圍內(nèi)應(yīng)力不會(huì)繼續(xù)增加，表示結(jié)構(gòu)一時(shí)喪失繼續(xù)承擔(dān)更大荷載的能力，故此以s作為彈性計(jì)算時(shí)強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)。形成理想彈塑性體的模型，為發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算理論提供基礎(chǔ)。

s之前，鋼材近于理想彈性體，s之后，塑性應(yīng)變范圍很大而應(yīng)力保持不增長(zhǎng)，所以接近理想塑性體。因此，可以用兩根直線的圖形作為理想彈塑性體的應(yīng)力-應(yīng)變模型。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)塑性設(shè)計(jì)的規(guī)定，就以材料是理想彈塑性體的假設(shè)為依據(jù)，忽略了應(yīng)變硬化的有利作用。11.2.1鋼材的靜態(tài)力學(xué)性能1.單向拉伸力學(xué)性能塑性指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)試件：取圓形試件直徑d的5倍或10倍為標(biāo)定長(zhǎng)度l0，其相應(yīng)的伸長(zhǎng)率用5和10表示，伸長(zhǎng)率代表材料斷裂前具有的塑性變形的能力。結(jié)構(gòu)制造時(shí)，這種能力使材料經(jīng)受剪切、沖壓、彎曲及錘擊產(chǎn)生的局部屈服而無(wú)明顯損壞。11.2建筑鋼材的力學(xué)性能l0

A0d0l頭部頭部工作段若為矩形截面則：1.單向拉伸力學(xué)性能塑性指標(biāo)伸長(zhǎng)率是斷裂前試件的永久變形與原標(biāo)定長(zhǎng)度的百分比。屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率，是鋼材的三個(gè)重要力學(xué)性能指標(biāo)。鋼結(jié)構(gòu)中所采用的鋼材都應(yīng)滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)這三項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)的要求。11.2.1鋼材的靜態(tài)力學(xué)性能延伸率截面收縮率為塑性材料；否則，為脆性材料。2.復(fù)雜應(yīng)力條件下鋼材的屈服條件三向應(yīng)力狀態(tài)下的屈服條件鋼材的破壞或失效可采用米塞斯（Mises）屈服準(zhǔn)則來(lái)判斷，等效應(yīng)力（或折算應(yīng)力）的計(jì)算公式為：或用主應(yīng)力表示11.2建筑鋼材的力學(xué)性能

二向應(yīng)力狀態(tài)下的屈服條件鋼材的破壞或失效可采用米塞斯（Mises）屈服準(zhǔn)則來(lái)判斷，等效應(yīng)力（或折算應(yīng)力）的計(jì)算公式為：對(duì)于一般的受彎梁：對(duì)于純剪應(yīng)力狀態(tài)：11.2建筑鋼材的力學(xué)性能11.2.2鋼材的冷彎性能和沖擊韌性1.冷彎性能：指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力。冷彎試驗(yàn)的指標(biāo)：彎心直徑d與試件厚度（直徑）a的比值d/a；彎曲角度（90°或180°）；試樣彎曲外表面無(wú)肉眼可見裂紋則冷彎合格。冷彎試驗(yàn)的意義：通過冷彎試驗(yàn)，不僅能直接檢驗(yàn)鋼材的彎曲變形能力或塑性性能，還能有助于暴露鋼材的某些內(nèi)在缺陷，它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。11.2建筑鋼材的力學(xué)性能2.沖擊韌性定義及指標(biāo)11.2.2鋼材的冷彎性能和沖擊韌性指鋼材抵抗沖擊荷載而不被破壞的能力。其大小用沖擊韌性值αk表示。αk

越大，則沖擊韌性越好。αk是以試件沖擊破壞時(shí)缺口處單位面積上所消耗的功（J/cm2）。沖擊試驗(yàn)機(jī)了解性內(nèi)容：韌性是與抵抗沖擊作用有關(guān)的性能，是鋼材斷裂時(shí)吸收機(jī)械能能力的量度，吸收較多能量才斷裂的鋼材，是韌性好的鋼材。鋼材在一次拉伸靜載作用下斷裂時(shí)所吸收的能量，用單位體積吸收的能量來(lái)表示，其值等于應(yīng)力-應(yīng)變曲線下的面積。塑性好的鋼材，其應(yīng)力-應(yīng)變曲線下的面積大，所以韌性值大。然而，實(shí)際工作中，不用上述方法來(lái)衡量鋼材的韌性，而用沖擊韌性衡量鋼材抗脆斷的性能，因?yàn)閷?shí)際結(jié)構(gòu)中脆性斷裂并不發(fā)生在單向受拉的地方，而總是發(fā)生在有缺口高峰應(yīng)力的地方，在缺口高峰應(yīng)力的地方常呈三向受拉的應(yīng)力狀態(tài)。11.2.2鋼材的冷彎性能和沖擊韌性

影響因素硫、磷含量高，存在化學(xué)偏析，含非金屬夾雜物，焊接形成裂紋，溫度降低等，均會(huì)降低沖擊韌性。對(duì)于承受沖擊荷載和振動(dòng)荷載部位的鋼材，必須考慮沖擊韌性。11.2.2鋼材的冷彎性能和沖擊韌性沖擊韌性試驗(yàn)缺口韌性值受溫度影響，溫度低于某值時(shí)將急劇降低。設(shè)計(jì)處于不同環(huán)境溫度的重要結(jié)構(gòu)，尤其是受動(dòng)載作用的結(jié)構(gòu)時(shí)，要根據(jù)相應(yīng)的環(huán)境溫度對(duì)應(yīng)提出沖擊韌性的保證要求。(a)梅氏試件(b)夏比試件3.疲勞強(qiáng)度結(jié)構(gòu)構(gòu)件在變幅（△

=max-min）一定的循環(huán)荷載作用下，當(dāng)達(dá)到一定的循環(huán)次數(shù)n時(shí)，便發(fā)生脆性破壞，且破壞應(yīng)力遠(yuǎn)小于s或b，這種現(xiàn)象稱為疲勞破壞。在規(guī)定的循環(huán)次數(shù)（200萬(wàn)次）和荷載變幅下，材料所能承受的最大動(dòng)態(tài)應(yīng)力稱為疲勞強(qiáng)度。

材料力學(xué)“疲勞極限”經(jīng)歷無(wú)窮多次應(yīng)力循環(huán)而不發(fā)生疲勞破壞之最大應(yīng)力。11.2建筑鋼材的力學(xué)性能4.徐變與應(yīng)力松馳11.2建筑鋼材的力學(xué)性能在溫度和作用應(yīng)力不變的情況下，應(yīng)變或變形隨時(shí)間而增加的現(xiàn)象稱為徐變（蠕變）。在溫度和應(yīng)變不變的情況下，應(yīng)力隨時(shí)間而減小的現(xiàn)象稱為應(yīng)力松馳。11.2.3鋼材的可結(jié)合性可焊性可焊性是指采用一般焊接工藝就可完成合格的(無(wú)裂紋的)焊縫的性能。鋼材的可焊性受碳含量和合金元素含量的影響。碳含量在0.12％~0.20％范圍內(nèi)的碳素鋼，可焊性最好。碳含量再高可使焊縫和熱影響區(qū)變脆。11.2建筑鋼材的力學(xué)性能11.2.3鋼材的可結(jié)合性鋼筋和混凝土之間的黏結(jié)是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工作的基礎(chǔ)。黏結(jié)力由摩擦力、膠結(jié)力和機(jī)械咬合力組成，其黏結(jié)強(qiáng)度與鋼筋錨固長(zhǎng)度、鋼筋表面形狀有關(guān)。塊體與砂漿之間的黏結(jié)黏結(jié)強(qiáng)度與砂漿質(zhì)量和塊體類型有關(guān)，它決定砌體的抗彎、抗剪和抗拉強(qiáng)度。11.2建筑鋼材的力學(xué)性能11.3影響鋼材性能的主要因素11.3.1化學(xué)成分11.3.2冶金工藝11.3.3影響鋼材性能的其它因素第11章建筑鋼材的性能11.3.1化學(xué)成分的影響11.3影響鋼材性能的主要因素元素作用強(qiáng)度塑性沖擊韌性冷彎性能熱脆冷脆碳含量對(duì)鋼材的強(qiáng)度、塑性、韌性和焊接性有決定性影響<0.22%高低低低錳適量碳素鋼中作為脫氧劑0.3~0.8%低合金鋼中作為合金元素1.2~1.6%提高沒過多的降低改善過量降低減少氧、硫的有害影響變脆硅過量熔煉鎮(zhèn)靜鋼的脫氧劑。且能使鋼中純鐵晶粒細(xì)小和散布均勻提高無(wú)顯著不良影響適量降低，且惡化抗銹蝕能力和焊接性<0.3%（Q235）或0.6%（16Mn、15MnV）釩提高強(qiáng)度和細(xì)化晶粒，高溫硬度提高硫熱脆（FeS在高溫熔化而使鋼材出現(xiàn)裂紋），使鋼的焊接性變壞降低含量<0.035%~0.05%磷冷脆（低溫韌性降低并產(chǎn)生脆性破壞）0.035%~0.045%氧、氮、氫氧同硫增加鋼的脆性；氮類似磷，將低鋼的塑性、沖擊韌性并增大其冷脆性；氫在低溫時(shí)易使鋼產(chǎn)生脆性破壞。11.3.2冶金工藝的影響冶煉鋼材的冶煉方法主要有平爐煉鋼、氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼、堿性側(cè)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼及電爐煉鋼。在建筑鋼結(jié)構(gòu)中，主要使用氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的鋼材。目前氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐鋼的質(zhì)量，由于生產(chǎn)技術(shù)的提高，已不低于平爐鋼的質(zhì)量。冶煉這一冶金過程形成鋼的化學(xué)成分與含量、鋼的金相組織結(jié)構(gòu)，不可避免地存在冶金缺陷，從而確定不同的鋼種、鋼號(hào)及其相應(yīng)的力學(xué)性能。11.3影響鋼材性能的主要因素11.3.2冶金工藝的影響澆鑄把熔煉好的鋼水澆鑄成鋼錠或鋼坯有兩種方法，一種是澆入鑄模做成鋼錠，另一種是澆入連續(xù)澆鑄機(jī)做成鋼坯。鑄錠過程中因脫氧程度不同，最終成為鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼與沸騰鋼。鋼在冶煉及澆鑄過程中會(huì)不可避免地產(chǎn)生冶金缺陷。常見的冶金缺陷有偏析、非金屬夾雜、氣孔及裂紋等等。這些缺陷都將影響鋼的力學(xué)性能。11.3影響鋼材性能的主要因素11.3.2冶金工藝的影響軋制鋼材的軋制能使金屬的晶粒變細(xì)，也能使氣泡、裂紋等焊合，因而改善了鋼材的力學(xué)性能。薄板因輥軋次數(shù)多，其強(qiáng)度比厚板略高。澆鑄時(shí)的非金屬夾雜物在軋制后能造成鋼材的分層，所以分層是鋼材(尤其是厚板)的一種缺點(diǎn)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免拉力垂直于板面的情況，以防止層間撕裂。11.3影響鋼材性能的主要因素11.3.2冶金工藝的影響熱處理熱處理的目的在于取得高強(qiáng)度的同時(shí)能夠保持良好的塑性和韌性。

正火控軋回火淬火11.3影響鋼材性能的主要因素正火屬于最簡(jiǎn)單的熱處理，把鋼材加熱至850~900℃并保持一段時(shí)間后在空氣中自然冷卻，即為正火。如果鋼材在終止軋制時(shí)溫度正好控制在上述溫度范圍，可得到正火的效果，稱為控軋?；鼗鹗菍摬闹匦录訜嶂?50℃并保溫一段時(shí)間，然后在空氣中自然冷卻。淬火加回火也稱調(diào)質(zhì)處理，淬火是把鋼材加熱至900℃以上，保溫一段時(shí)間，然后放入水或油中快速冷卻。強(qiáng)度很高的鋼材，包括高強(qiáng)度螺栓的材料都要經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理。11.3影響鋼材性能的主要因素11.3.3影響鋼材性能的其它因素冷加工硬化（應(yīng)變硬化）在常溫下加工叫冷加工。冷拉、冷彎、沖孔、機(jī)械剪切等加工使鋼材產(chǎn)生很大塑性變形，由于減小了塑性和韌性性能，普通鋼結(jié)構(gòu)中不利用硬化現(xiàn)象所提高的強(qiáng)度。重要結(jié)構(gòu)還把鋼板因剪切而硬化的邊緣部分刨去。用作冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)的冷彎型鋼，是由鋼板或鋼帶經(jīng)冷軋成型的，也有的是經(jīng)壓力機(jī)模壓成型或在彎板機(jī)上彎曲成型的。薄壁型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中允許利用因局部冷加工而提高的強(qiáng)度。11.3影響鋼材性能的主要因素11.3.3影響鋼材性能的其它因素冷加工硬化（應(yīng)變硬化）11.3影響鋼材性能的主要因素時(shí)效硬化與應(yīng)變時(shí)效時(shí)效硬化指鋼材僅隨時(shí)間的增長(zhǎng)而轉(zhuǎn)脆，應(yīng)變時(shí)效指應(yīng)變硬化又加時(shí)效硬化。由于這些是使鋼材轉(zhuǎn)脆的性質(zhì)，所以有些重要結(jié)構(gòu)要求對(duì)鋼材進(jìn)行人工時(shí)效，然后測(cè)定其沖擊韌性，以保證結(jié)構(gòu)具有長(zhǎng)期的抗脆性破壞能力。鋼材的硬化

溫度的影響總趨勢(shì)：溫度升高，鋼材強(qiáng)度降低，應(yīng)變?cè)龃?；溫度降低，鋼材?qiáng)度略有增加，塑性和韌性降低而變脆；約在200C以內(nèi)，溫度升高，鋼材力學(xué)性能變化不大；250C左右時(shí)，鋼材強(qiáng)度反而有所提高，塑性、韌性下降，表面氧化膜呈藍(lán)色——藍(lán)脆現(xiàn)象；260C~320C時(shí)，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——徐變現(xiàn)象；溫度在430C-540C之間，屈服點(diǎn)和極限強(qiáng)度顯著下降，達(dá)到600C時(shí)強(qiáng)度幾乎等于零；在負(fù)溫范圍內(nèi)，鋼材的沖擊韌性突然急劇下降，試件斷口屬脆性破壞——冷脆現(xiàn)象（脆性轉(zhuǎn)變溫度區(qū)——鋼材由韌性狀態(tài)向脆性狀態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度區(qū)）。11.3影響鋼材性能的主要因素11.3.3影響鋼材性能的其它因素溫度的影響11.3影響鋼材性能的主要因素高溫對(duì)鋼材性能的影響11.3.3影響鋼材性能的其它因素溫度的影響11.3影響鋼材性能的主要因素Cv值隨溫度T的變化負(fù)溫范圍內(nèi)fy與fu都增高，但塑性變形能力減小，因而材料轉(zhuǎn)脆，對(duì)沖擊韌性的影響十分突出。材料由韌性破壞轉(zhuǎn)到脆性破壞叫該種鋼材的轉(zhuǎn)變溫度，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要求避免完全脆性破壞，所以結(jié)構(gòu)所處溫度應(yīng)大于脆性轉(zhuǎn)變溫度。

復(fù)雜應(yīng)力與應(yīng)力集中11.3影響鋼材性能的主要因素多向同號(hào)應(yīng)力場(chǎng)作用下，一向的變形受到另一向的限制，鋼材強(qiáng)度增加，塑性、韌性下降，異號(hào)應(yīng)力場(chǎng)時(shí)則相反；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——應(yīng)力集中現(xiàn)象。

反復(fù)荷載鋼材在反復(fù)荷載作用下，結(jié)構(gòu)的抗力及性能都會(huì)發(fā)生重要變化，甚至發(fā)生疲勞破壞。疲勞破壞：鋼材在直接的反復(fù)的動(dòng)力荷載作用下，鋼材的強(qiáng)度將降低，即低于一次靜力荷載作用下的拉伸試驗(yàn)的極限強(qiáng)度，這種現(xiàn)象稱為疲勞。疲勞破壞表現(xiàn)為突然發(fā)生的脆性斷裂。11.3影響鋼材性能的主要因素11.4鋼結(jié)構(gòu)選材要求11.4.1鋼結(jié)構(gòu)對(duì)材料的要求11.4.2鋼材的選用第11章建筑鋼材的性能11.4.1鋼結(jié)構(gòu)對(duì)材料的要求較高的強(qiáng)度較高的塑性和韌性良好的工藝性能11.4鋼結(jié)構(gòu)選材要求11.4.2鋼材的選用結(jié)構(gòu)的重要性：一、二、三級(jí)；荷載特征：結(jié)構(gòu)所承受的荷載可為靜力或動(dòng)力的；經(jīng)常作用、有時(shí)作用或偶然出現(xiàn)的；經(jīng)常滿載或經(jīng)常不滿載等；連接方式：焊接結(jié)構(gòu)鋼材的質(zhì)量要求應(yīng)高于同樣情況的非焊接結(jié)構(gòu)，碳、硫、磷等有害元素的含量應(yīng)較低，塑性和韌性應(yīng)較好，而且還應(yīng)該具有含碳量的合格保證；11.4鋼結(jié)構(gòu)選材要求11.4.2鋼材的選用結(jié)構(gòu)的工作環(huán)境溫度：對(duì)經(jīng)常處于或可能處于較低負(fù)溫下工作的鋼結(jié)構(gòu)、尤其是焊接結(jié)構(gòu)，應(yīng)選用化學(xué)成分和機(jī)械性能質(zhì)量較好和脆性轉(zhuǎn)變溫度低于結(jié)構(gòu)工作環(huán)境溫度的鋼材；鋼材的厚度：厚度大的鋼材其強(qiáng)度、沖擊韌性和焊接性能都較差，且易產(chǎn)生三向殘余應(yīng)力。構(gòu)件厚度大的焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)采用質(zhì)量好的鋼材；11.4鋼結(jié)構(gòu)選材要求11.4.2鋼材的選用承重結(jié)構(gòu)鋼材宜選用Q235鋼、Q345鋼、Q390鋼和Q420鋼；選擇鋼筋或鋼絲應(yīng)考慮其強(qiáng)度、塑性、可焊性及與混凝土的粘結(jié)性要求。普通鋼筋宜采用HRB400級(jí)和HRB335級(jí)鋼筋，也可采用HPB235級(jí)和RRB400級(jí)；預(yù)應(yīng)力鋼筋宜采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼絲，也可采用熱處理鋼筋；普通鋼筋系指用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的非預(yù)應(yīng)力筋。11.4鋼結(jié)構(gòu)選材要求11