第六章建筑鋼材

中國國家館的建筑面積為105879平方米，其結(jié)構(gòu)體系為鋼框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系，所用鋼材達(dá)2.3萬噸，鋼材以Q345B和Q345GJC為主，均屬低合金高強(qiáng)鋼

建筑鋼材是建筑工程中所用各種鋼材的總稱。鋼材具有強(qiáng)度高，有一定的塑性和韌性，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(diǎn)；其缺點(diǎn)主要是易銹蝕，維護(hù)費(fèi)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，是建筑工程中重要材料之一。第6章建筑鋼材6.1鋼的基本知識中合金鋼低合金鋼中碳鋼高合金鋼合金鋼碳素鋼低碳鋼高碳鋼按化學(xué)成分分C%＜0.25%0.25%≤C%≤0.6%C%＞0.6%合金元素總含量＜5%合金元素總含量5%~10%合金元素總含量＞10%按有害雜質(zhì)含量分高級優(yōu)質(zhì)鋼優(yōu)質(zhì)鋼普通鋼特級優(yōu)質(zhì)鋼S%≤0.050%、P%≤0.045%S%≤0.035%、P%≤0.035%S%≤0.025%、P%≤0.025%S%≤0.015%、P%≤0.025%按脫氧程度分鎮(zhèn)靜鋼Z半鎮(zhèn)靜鋼b沸騰鋼F特殊鎮(zhèn)靜鋼TZ含氧量高，沖擊韌性和可焊性差介于沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼之間脫氧充分，質(zhì)量較好，但成本較高質(zhì)量性質(zhì)均優(yōu)于鎮(zhèn)靜鋼，成本高于鎮(zhèn)靜鋼按用途分特殊性能鋼工具鋼結(jié)構(gòu)鋼主要用作工程結(jié)構(gòu)件及機(jī)械零件的鋼主要用于各種刀具、量具及模具的鋼不銹鋼、耐熱鋼、耐酸鋼耐磨鋼、磁性鋼按冶煉方法分電爐鋼平爐鋼（氧氣）轉(zhuǎn)爐鋼冶煉時間短（25~45min）雜質(zhì)含量少，用于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)碳素鋼和合金鋼冶煉時間長（4~12h）除雜較徹底，但需燃料能耗高，逐漸被淘汰質(zhì)量最好，可用于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)碳素鋼和特殊合金鋼按產(chǎn)品分線材板材型材管材鋼結(jié)構(gòu)用的角鋼、工字鋼、槽鋼、方鋼、軌道鋼等水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)、房屋、橋梁及建筑機(jī)械的中厚鋼板；用于屋面、墻面、樓板等的薄鋼板鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土用的鋼筋、鋼絲、鋼絞線鋼桁架和供水、供氣（汽）管線6.2鋼的化學(xué)成分化學(xué)成分對鋼材性能的影響6.3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(qiáng)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。6.3.1力學(xué)性質(zhì)1.抗拉強(qiáng)度注：中、高碳鋼沒有明顯的屈服點(diǎn)，通常以殘余變形為0.2%的應(yīng)力作為屈服強(qiáng)度，用σ0.2表示。

屈服強(qiáng)度是建筑設(shè)計中強(qiáng)度取值依據(jù)。注：屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度的比值稱屈強(qiáng)比，是評價鋼材安全可靠性和強(qiáng)度利用率的參數(shù)，鋼材屈強(qiáng)比一般不低于1.2。注：伸長率是評定鋼材塑性的指標(biāo)。2.沖擊韌性●定義鋼材抵抗沖擊荷載不被破壞的能力稱為沖擊韌性?！癖硎句摬牡臎_擊韌性用標(biāo)準(zhǔn)試件在做沖擊試驗(yàn)時，每平方厘米所吸收的沖擊斷裂功（J/cm2）表示，其符號為αK?！裼绊懸蛩亓颉⒘椎暮?；焊接時的裂縫；環(huán)境溫度注：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)，必須進(jìn)行鋼材的沖擊韌性檢驗(yàn)。3.硬度布氏法的測定原理是利用直徑為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，即得到直徑為ｄ（ｍｍ）的壓痕，以壓痕表面積Ｆ（ｍｍ）除荷載Ｐ，所得的應(yīng)力值即為試件的布氏硬度值ＨＢ，以數(shù)字表示，不帶單位。洛氏法測定的原理與布氏法相似，但是根據(jù)壓頭壓入試件的深度來表示硬度值，洛氏法壓痕很小，常用于判定工件的熱處理效果。鋼材的硬度檢測4.疲勞強(qiáng)度●定義：鋼材在交變荷載反復(fù)多次作用下，可能在最大應(yīng)力遠(yuǎn)低于屈服強(qiáng)度的情況下突然發(fā)生破壞，這種破壞稱為疲勞破壞。鋼材的疲勞破壞指標(biāo)用疲勞強(qiáng)度（疲勞極限）表示，即鋼材承受交變荷載106~107次時不發(fā)生破壞的最大應(yīng)力?！裼绊懸蛩兀簝?nèi)部成分的偏析；夾雜物的含量；最大應(yīng)力處的表面光潔程度、加工損傷等6.3.2工藝性能1.冷彎性能

冷彎性能是指常溫下對鋼材試件按規(guī)定進(jìn)行彎曲（90O~180O），鋼材承受彎曲變形的能力。試驗(yàn)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(yàn)是：按規(guī)定的彎曲角度和彎心直徑進(jìn)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。注：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。鋼筋彎曲的檢測步驟2.焊接性能鋼材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，焊縫處鋼材的力學(xué)性能，尤其是強(qiáng)度不得低于原有鋼材。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?？珊感阅艿暮脡模饕Q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、錳、釩、鈦等）也將增大焊接處的硬脆性，降低可焊性。6.4鋼材的熱加工與冷加工處理時效指鋼材隨時間的延長，強(qiáng)度、硬度提高，而塑性、韌性下降的現(xiàn)象。鋼材經(jīng)冷加工后，在常溫下擱置15~20d或加熱至100~200oC保持2h以內(nèi)，鋼材的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度及硬度都進(jìn)一步提高，而塑性、韌性繼續(xù)降低，前者稱為自然時效，后者稱為人工時效。時效敏感性指因時效而導(dǎo)致鋼材性能改變的程度。承受振動、沖擊荷載作用的重要性結(jié)構(gòu)（如吊車梁、橋梁）應(yīng)選用時效敏感性小的鋼材。鋼材的時效6.5常用建筑鋼材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。

鋼結(jié)構(gòu)用鋼

1、碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號組成代表屈服強(qiáng)度的字母屈服強(qiáng)度數(shù)值質(zhì)量等級符號脫氧方法符號195、215、235、275A、B、C、DF、Z、TZQ碳素鋼的選用碳素鋼牌號越大，含碳量越高，其強(qiáng)度、硬度也越高，但塑性、韌性降低。Q195和Q215含碳量小于0.15%，強(qiáng)度不高，但具有較長的伸長率，塑性、韌性好，冷彎性能較好，易于冷彎加工，常用作鋼釘、鉚釘、螺栓及鐵絲等。Q275強(qiáng)度高，但塑性、韌性差?？绍堉瞥蓭Ю咪摻钣糜诨炷僚浣?，制作鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件、機(jī)械零件。并適于制作耐磨構(gòu)件、機(jī)械零件和工具。碳素鋼的選用Q235含碳量為0.14%~0.22%，具有較高的強(qiáng)度、塑性、韌性及可焊性，其綜合性能好，成本較低，能夠較好滿足一般鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的用鋼要求，是建筑工程中應(yīng)用最廣泛的碳素結(jié)構(gòu)鋼。鋼結(jié)構(gòu)中，用Q235鋼大量軋制成各種型鋼、鋼板、鋼管等；鋼筋混凝土中，使用最多的Ⅰ級鋼筋也是由Q235鋼軋制而成的。2、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼牌號組成代表屈服強(qiáng)度的字母屈服強(qiáng)度數(shù)值質(zhì)量等級符號345、390、420、460、500、550、620、690A、B、C、D、EQ低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的性能和選用性能：強(qiáng)度高，具有良好的塑性、韌性、可焊性、耐磨性、耐蝕性，是綜合性能更為理想的建筑鋼材。選用：Q345鋼的綜合性能較好，是鋼結(jié)構(gòu)的常用牌號。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼適應(yīng)于大跨度結(jié)構(gòu)、高層建筑、橋梁工程、承受動力荷載和沖擊荷載的結(jié)構(gòu)。主要品種（鋼筋混凝土鋼筋）一、熱軋鋼筋（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Ⅰ級，牌號分為HPB235、HPB300。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3.5~12m。冷彎試驗(yàn)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，稱為熱軋帶肋鋼筋（HRB）。熱軋帶肋鋼筋強(qiáng)度等級分為335、400、500級，牌號分為HRB335、HRB400、HRB500。熱軋帶肋鋼筋的公稱直徑為6mm~50mm，通常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+50mm。熱軋鋼筋中熱軋光圓鋼筋的強(qiáng)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的構(gòu)造筋。HRB335和HRB400鋼筋強(qiáng)度較高，塑性和焊接性能較好，故廣泛用作大、中型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力筋。HRB500鋼筋強(qiáng)度高，但塑性及焊接性能較差，可用作預(yù)應(yīng)力鋼筋。二、熱處理鋼筋熱軋帶肋鋼筋經(jīng)淬火和回火調(diào)質(zhì)處理后的鋼筋，稱為熱處理鋼筋（RB150）。熱處理鋼筋牌號分為40Si2Mn、48Si2Mn、45Si2Cr。熱處理鋼筋主要用于預(yù)應(yīng)力混凝土軌枕、板、梁等，具有強(qiáng)度高、制作方便、節(jié)省鋼材等優(yōu)點(diǎn)。

余熱處理鋼筋熱軋后立即穿水，進(jìn)行表面控制冷卻，然后利用芯部余熱自身完成回火處理所得的成品鋼筋稱為余熱處理鋼筋。余熱處理帶肋（月牙肋）鋼筋的級別為Ⅲ級，強(qiáng)度等級代號為KL400。鋼筋的公稱直徑為8mm~40mm，通常8、10、12、16、20、25、32、40mm。鋼筋按直條交貨時，其通常長度為3.5~12m；鋼筋按定尺長度交貨，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+50mm。三、冷軋帶肋鋼筋熱軋圓盤條經(jīng)冷軋后，在其表面帶有沿長度方向均勻分布的三面或兩面橫肋的鋼筋，稱為冷軋帶肋鋼筋（CRB）。冷軋帶肋鋼筋牌號分為CRB550、CRB650、CRB800、CRB970。其中CRB550為普通鋼筋混凝土用鋼筋，其他牌號為預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼筋。CRB550鋼筋的公稱直徑為4mm~12mm，其它牌號鋼筋的公稱直徑為4、5、6mm。

四、預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲及鋼絞線

（一）預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲

●冷拉鋼絲（用盤條通過拔絲?；蜍堓伣?jīng)冷加工而成）：代號WCD

●低松弛鋼絲（鋼絲在塑性變形下進(jìn)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(jìn)行短時熱處理而成）：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I6.6建筑鋼材的銹蝕與防止化學(xué)銹蝕電化學(xué)銹蝕

1、鋼絲刷除銹2、酸洗除銹3、噴砂除銹除銹的方法銹蝕的原因鋼結(jié)構(gòu)防火防火涂料的分類及品種防火涂料的阻火原理防火涂料的選用原則情景3：鋼材的檢測一、鋼筋的檢驗(yàn)

外觀檢驗(yàn)

鋼筋尺寸及每米長質(zhì)量

驗(yàn)收批和復(fù)驗(yàn)的判定一、填空題1．_____和___是衡量鋼材強(qiáng)度的兩個重要指標(biāo)。2．按冶煉時脫氧程度分類鋼可以分成：__、

、__和

。3．冷彎檢驗(yàn)是：按規(guī)定的____和___進(jìn)行彎曲后，檢查試件彎曲處外面及側(cè)面不發(fā)生斷裂、裂縫或起層，即認(rèn)為冷彎性能合格。

二、名詞解釋1、冷加工強(qiáng)化處理：將鋼材在常溫下進(jìn)行冷加工，使之產(chǎn)生塑性變形，從而提高屈服強(qiáng)度，但鋼材的塑性和韌性會降低，這個過程為冷加工強(qiáng)化處理。

2、屈強(qiáng)比：屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度之比。

3、伸長率：標(biāo)距范圍內(nèi)的伸長值與原長之比。4、屈服強(qiáng)度：當(dāng)應(yīng)力超過彈性極限后，變形增加較快，此時除了產(chǎn)生彈性變形外，還產(chǎn)生部分塑性變形。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到B點(diǎn)后，塑性應(yīng)變急劇增加，曲線出現(xiàn)一個波動的小平臺，這種現(xiàn)象稱為屈服。這一階段的最大、最小應(yīng)力分別稱為上屈服點(diǎn)和下屈服點(diǎn)。由于下屈服點(diǎn)的數(shù)值較為穩(wěn)定，因此以它作為材料抗力的指標(biāo)，稱為屈服點(diǎn)或屈服強(qiáng)度。三、單選題1．鋼材抵抗沖擊荷載的能力稱為_（）。A、塑性B、沖擊韌性C、彈性2．伸長率是衡量鋼材的（）指標(biāo)。A、彈性B、塑性C、脆性3．普通碳塑結(jié)構(gòu)鋼隨鋼號的增加，鋼材的（）。A、強(qiáng)度增加、塑性增加B、強(qiáng)度降低、塑性增加C、強(qiáng)度增加、塑性降低5．在