建筑材料8-建筑鋼材

金屬材料五金，指金、銀、銅、鐵、錫五項(xiàng)金屬材料之稱，五金為工業(yè)之母；國防之基礎(chǔ)，五金材料之產(chǎn)品，通常只分為大五金及小五金兩大類。大五金指鋼板、鋼筋，扁鐵、萬能角鋼、槽鐵、工字鐵及各類型之鋼鐵材料，小五金則為建筑五金、白鐵皮、鎖類鐵釘、鐵絲、鋼鐵絲網(wǎng)、鋼絲剪、家庭五金、各種工具等等。就五金之性質(zhì)與用途，應(yīng)分鋼鐵材料、非鐵金屬材料、機(jī)械機(jī)件、傳動器材、輔助工具、工作工具、建筑五金、家庭五金等八大類建筑鋼材海珠橋一、鋼及其特性理論上，凡是把含碳量為0.02%~2.06%的鐵碳合金稱為鋼。含碳量超過2%，稱為生鐵(含碳多，脆，無塑性)；含碳量小于0.08%，稱為工業(yè)純鐵（或稱熟鐵，軟，塑性好，強(qiáng)度和硬度低）。鋼的特點(diǎn)強(qiáng)度高，塑性好，具有良好的韌性；工藝性能良好，易于加工；但是，鋼材易銹蝕、耐火性差。二、建筑鋼材的主要品種1、型鋼簡單截面型鋼：圓鋼、方鋼、六角鋼、八角鋼等；復(fù)雜截面型鋼：工字鋼、角鋼、槽鋼、鋼軌等。2、線材如鋼筋、鋼絲等。3、管材無縫鋼管、焊接鋼管等。4、板材光面鋼板、花紋鋼板、彩色涂層鋼板等。三、鋼的生產(chǎn)鋼的生產(chǎn)鋼的鑄錠鋼的壓力加工鋼的生產(chǎn)過程鋼的生產(chǎn)方法鑄錠脫氧處理化學(xué)偏析熱加工冷加工氧氣轉(zhuǎn)爐法空氣轉(zhuǎn)爐法平爐煉鋼法電爐煉鋼法煉鋼——生鐵+氧生鐵礦生鐵FeO、Fe2O3鋼Fe2O3高爐中高溫、加C（燃料）、石灰石等溶劑Fe，含C、S、P等有害元素，硬而脆、塑性差、抗拉強(qiáng)度差。C+O2CO2S+O2SO2P+O2P2O5加氧脫氧C、S、P等元素含量減少，技術(shù)性能及質(zhì)量比生鐵好的多。鋼的生產(chǎn)過程示意圖比重較大，生成礦渣加Mn、Si四、鋼的分類1、按冶煉方法分2、按質(zhì)量分按S和P元素含量，分為普通質(zhì)量鋼、優(yōu)質(zhì)鋼和特殊質(zhì)量鋼。鋼轉(zhuǎn)爐鋼沸騰鋼(F)電爐鋼平爐鋼按冶煉方法分按脫氧程度分半鎮(zhèn)靜鋼(b)鎮(zhèn)靜鋼（Z）特殊鎮(zhèn)靜鋼（TZ）按爐襯材料分為酸性鋼和堿性鋼名稱脫氧程度質(zhì)量沸騰鋼不完全組織不夠致密，氣泡多，化學(xué)偏析大，成分不均勻，質(zhì)量較差，成本較低鎮(zhèn)靜鋼充分組織致密，成分均勻，機(jī)械性能好，質(zhì)量較好，成本較高半鎮(zhèn)靜鋼均介于上二者之間一般工程預(yù)應(yīng)力砼工程3、按化學(xué)成分分4、按用途分分為建筑鋼、結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊性能鋼（如不銹鋼、耐酸鋼、耐堿鋼、磁鋼等。鋼中碳鋼低合金鋼高碳鋼低碳鋼碳素鋼合金鋼中合金鋼高合金鋼C＜0.25%C=0.25%～0.60％C＞0.60％合金總含量＜5%5%～10％＞10％六、建筑鋼材的應(yīng)用重型工業(yè)廠的屋架、吊車梁；大跨度房屋結(jié)構(gòu)；大跨度橋梁；多層、高層房屋的梁架；移動式結(jié)構(gòu)；輕型結(jié)構(gòu)；在抗震要求比較高的地方。

建筑鋼材的技術(shù)性能力學(xué)性能工藝性能化學(xué)性能抗拉性能沖擊韌性疲勞強(qiáng)度硬度冷彎性能五、建筑鋼材的技術(shù)性質(zhì)1.應(yīng)力

2.應(yīng)變3.彈性與彈性變形4.塑性與塑性變形FFAΔLL0L1建筑鋼材的抗拉性能一、鋼材的拉伸性能鋼材的拉伸演示過程以低碳鋼為例L0F1F1F2F2F3F3d0L0=5d0或10d0ΔL1ΔL2低碳鋼的受拉過程分為四個(gè)階段建筑鋼材的抗拉性能O彈性階段OA屈服階段AB強(qiáng)化階段BC頸縮階段CDABCD低碳鋼受拉的應(yīng)力－應(yīng)變圖建筑鋼材的抗拉性能一、彈性階段OA

一條通過原點(diǎn)的直線，應(yīng)力與應(yīng)變成正比。彈性彈性模量

E值的大小反映了鋼材抵抗彈性變形的能力。

A點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力。αOA低碳鋼受拉的應(yīng)力－應(yīng)變圖

E1

＞E2圖形的特點(diǎn)：試件的特點(diǎn)：計(jì)算的指標(biāo)：ABCD彈性極限建筑鋼材的抗拉性能二、屈服階段AB

一條波動的曲線，應(yīng)力增加很小，而應(yīng)變增加很大。所能承受的拉力增加很小，而塑性變形迅速增加，似乎鋼材不能承受外力——

屈服強(qiáng)度（也叫屈服點(diǎn)）點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力。圖形的特點(diǎn)：試件的特點(diǎn)：計(jì)算的指標(biāo)：αOA低碳鋼受拉的應(yīng)力－應(yīng)變圖ACDBB上B下屈服。三、強(qiáng)化階段BC

一段上升的曲線。抵抗塑性變形的能力又重新提高——抗拉強(qiáng)度

圖形的特點(diǎn)：試件的特點(diǎn)：計(jì)算的指標(biāo)：αOA低碳鋼受拉的應(yīng)力－應(yīng)變圖ACDBB上B下C點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力。建筑鋼材的抗拉性能強(qiáng)化。四、頸縮階段CD

一段下降的曲線。變形迅速發(fā)展，在有雜質(zhì)或缺陷處，斷面急劇縮小——

，直到斷裂。伸長率δ：

圖形的特點(diǎn)：試件的特點(diǎn)：計(jì)算的指標(biāo)：αOAACDBB上B下L1L0建筑鋼材的抗拉性能計(jì)算的指標(biāo)：頸縮三個(gè)重要的指標(biāo)1.屈服強(qiáng)度σs

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中鋼材強(qiáng)度取值的依據(jù)2.抗拉強(qiáng)度σb

鋼材所能承受的最大應(yīng)力屈強(qiáng)比

屈強(qiáng)比，利用率，安全可靠程度3.伸長率δ

衡量鋼材塑性的指標(biāo)，越大說明鋼材的塑性越好

↑αOAACDBB上B下↑↓二、沖擊韌性

鋼材抵抗沖擊荷載的能力。

定義試件討論與分析計(jì)算式測試方法ak↑沖擊韌性↑。

鋼的化學(xué)成分;例：S、P↑沖擊韌性↓冶煉及軋制質(zhì)量質(zhì)量↑沖擊韌性↑溫度溫度↓，沖擊韌性↓

ak影響沖擊韌性的因素

三、疲勞強(qiáng)度受交變荷載反復(fù)作用，鋼材在應(yīng)力低于其屈服強(qiáng)度的情況下突然發(fā)生脆性斷裂破壞的現(xiàn)象,稱為疲勞破壞。鋼材的疲勞破壞一般是由拉應(yīng)力引起的，首先在局部開始形成細(xì)小斷裂，隨后由于微裂紋尖端的應(yīng)力集中而使其逐漸擴(kuò)大，直至突然發(fā)生瞬時(shí)疲勞斷裂。疲勞破壞是在低應(yīng)力狀態(tài)下突然發(fā)生的，所以危害極大，往往造成災(zāi)難性的事故。鋼材疲勞曲線示意圖四、鋼材的硬度硬度――是指鋼材抵抗硬物體壓入鋼材的表面的能力。方法：布氏法、洛氏法和維氏法，常用方法是布氏法和洛氏法。定義測定方法討論與分析材料的硬度往往與材料的其它性能有一定的相關(guān)系，如：鋼材的HB值與抗拉強(qiáng)度之間有較好的相關(guān)關(guān)系。五、鋼材的冷彎性能

指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力，

試件被彎曲角度α、彎心直徑與厚度的比值d/a

定義指標(biāo)彎曲角度α↑d/a，表示對冷彎性能要求越高。結(jié)論鋼材的冷彎

鋼材的冷加工方式有冷拉、冷拔和冷軋。六鋼材的冷加工(一)鋼材的冷加工及時(shí)效冷加工強(qiáng)化處理是指常溫下對鋼材進(jìn)行冷拉、冷拔或冷軋，使其產(chǎn)生塑性變形并提高屈服點(diǎn)。1、冷拉：常溫下對鋼材進(jìn)行拉長，這時(shí)屈服點(diǎn)提高了，長度增加了，抗拉強(qiáng)度基本不變，塑性和韌性有所下降。時(shí)效：冷拉的鋼筋，常溫下存放一定時(shí)間。時(shí)效處理：一般常溫下存放15～20天，用于Ⅰ級鋼筋（自然時(shí)效）；加熱100～200°并保持一定時(shí)間（2h），用于Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級鋼筋（人工時(shí)效）2、冷拔：將鋼筋通過比原來直徑小的拔絲摸拔出，鋼筋受擠壓后更密實(shí)、均勻。效果：屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度提高；

塑性、韌性下降，脆性升高。

在常受沖擊荷載作用、低溫的環(huán)境中，不宜采用冷拔鋼筋。（二）鋼的熱處理熱處理：按照一定規(guī)則加熱、保溫和冷卻，以改變鋼材組織，從而獲得需要的性能的一種工藝過程。常用的方法有：淬火、回火、退火和正火淬火是指將鋼材加熱到723°以上某一溫度，經(jīng)保溫停留一段時(shí)間后在鹽水、冷水或油中急速處理的過程。經(jīng)過淬火的鋼材硬度極高，脆性大而塑性小。淬火對淬火處理的鋼，再進(jìn)行加熱，冷卻的過程稱為回火，回火的溫度低于723°。其目的是、消除淬火鋼件的內(nèi)應(yīng)力，適當(dāng)降低淬火鋼件的硬度并提高其韌性?；鼗饘摬募訜岬?00～850°，經(jīng)保溫停留一段時(shí)間，然后隨爐溫冷卻或埋在細(xì)紗中，緩慢冷卻處理的過程稱為退火。

退火可降低鋼材的原有硬度，改善鋼材的塑性和韌性及加工性能，也可以消除加工及焊接時(shí)的內(nèi)應(yīng)力。退火將鋼加熱經(jīng)保溫停留后，在空氣中冷卻處理的過程叫正火。與退火相比，經(jīng)正火的鋼材強(qiáng)度和硬度更高，而塑性減小。正火(二)焊接性能

焊接：把兩塊金屬局部加熱，并使其接縫部分迅速呈熔融或半熔融狀態(tài)，而牢固的連接起來。它是鋼結(jié)構(gòu)的主要連接形式。焊接性能：是指在一定的焊接工藝條件下，在焊縫及其附近過熱區(qū)不產(chǎn)生裂紋及硬脆傾向，焊接后鋼材的力學(xué)性能，特別是強(qiáng)度不低于原有鋼材的強(qiáng)度。影響因素：鋼材的化學(xué)成分對鋼材的可焊性有很大的影響。選擇：焊接結(jié)構(gòu)用鋼，選含碳量較低的氧氣轉(zhuǎn)爐或平爐鎮(zhèn)靜鋼。對高碳鋼及合金鋼，需要采用焊前預(yù)熱及焊后熱處理等措施。建筑鋼材的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

與選用一、碳素結(jié)構(gòu)鋼（非合金鋼）1、牌號表示法由代表屈服點(diǎn)的字母、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級符號、脫氧方法符號等四個(gè)部分按順序組成；

如：Q235－A·F

表示為屈服點(diǎn)不小于235MPa的A級沸騰鋼。2、牌號共有Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五個(gè)牌號。3、技術(shù)要求化學(xué)成分、力學(xué)性能、冷彎性能應(yīng)符合GB700--2006規(guī)定。4、應(yīng)用Q195、Q215，含碳量低，強(qiáng)度低，塑性、韌性、加工性能和可焊性好，主要用于軋制薄板和盤條、制造鉚釘、地腳螺栓等。

Q235，含碳適中，綜合性能好，強(qiáng)度、塑性和焊接等性能得到很好配合，用途最廣泛。常軋制成盤條或鋼筋，以及圓鋼、方鋼、扁鋼、角鋼、工字鋼、槽鋼等型鋼，廣泛地應(yīng)用于建筑工程中。Q255、Q275，強(qiáng)度、硬度較高，耐磨性較好，塑性和可焊性能有所降低。主要用作鉚接與螺栓連接的結(jié)構(gòu)及加工機(jī)械零件。二、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼1、牌號表示方法由代表屈服點(diǎn)的拼音字母（Q）、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級符號（A、B、C、D、E）三部分按順序組成。如Q345A表示屈服點(diǎn)不小于345MPa的A級鋼。

2、牌號共有Q295、Q345、Q390、Q420、Q460五個(gè)牌號。3、技術(shù)要求其化學(xué)成分、力學(xué)性能、冷彎性能應(yīng)符合GB1591-94的規(guī)定4、應(yīng)用

Q295，鋼中只含有極少量合金元素，強(qiáng)度不高，但有良好的塑性、冷彎、焊接及耐蝕性能。主要用于建筑工程中對強(qiáng)度要求不高的一般工程結(jié)構(gòu)。

Q345、Q390，綜合力學(xué)性能好，焊接性能、冷熱加工性能和耐蝕性能均好，C、D、E級鋼具有良好的低溫韌性。主要用于承受較高荷載的焊接結(jié)構(gòu)。

Q420、Q460，強(qiáng)度高，特別是在熱處理后有較高的綜合力學(xué)性能。主要用于大型工程結(jié)構(gòu)及要求強(qiáng)度高、荷載大的輕型結(jié)構(gòu)。Q345D,Q460E.----七成來自武鋼鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼材1、生產(chǎn)是經(jīng)過熱軋成型并自然冷卻的成品鋼筋；2、分類分為光圓鋼筋和帶肋鋼筋兩種。

3、牌號熱軋直條光圓鋼筋：HPB235熱軋帶肋鋼筋：HRB335、HRB400、HRB500一、熱軋鋼筋推薦公稱尺寸：光圓：8、10、12、16、20；帶肋：6、8、10、12、16、20、25、32、40和50mm帶肋鋼筋通常為圓形橫截面，且表面有兩條縱肋和沿長度方向均勻分布的橫肋。如圖所示，按肋紋形狀分為月牙肋和等高肋。帶肋鋼筋外形二、低碳熱軋圓盤條1、概述

低碳熱軋圓盤條的公稱直徑為5.5～30mm，大多通過卷線機(jī)成盤卷供應(yīng)，因此稱為盤條、盤圓或線材。2、分類

按用途分為：供拉絲用盤條（代號L）、供建筑和其他一般用途用盤條（代號J）兩種。

3、牌號

低碳熱軋圓盤條的牌號表示方法由屈服點(diǎn)符號、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級符號、脫氧方法符號、用途類別符號等五個(gè)內(nèi)容表示。三、冷軋帶肋鋼筋1、生產(chǎn)冷軋帶肋鋼筋由熱軋圓盤條經(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。鋼筋冷軋后允許進(jìn)行低溫回火處理。2、牌號按抗拉強(qiáng)度分為CRB550、CRB650、CRB800、CRB970、CRB1170共五個(gè)牌號。3、規(guī)格直徑范圍為4～12mm，推薦的公稱直徑為5、6、7、8、9、10mm。4、力學(xué)性能和工藝性能應(yīng)符合GB13788-2000的相關(guān)規(guī)定。5、應(yīng)用冷軋帶肋鋼筋用于非預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，與熱軋圓盤條相比，強(qiáng)度提高17%左右，可節(jié)約鋼材30%左右；用于預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，與低碳冷拔絲比，伸長率高，鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力較大，適用于中、小預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，也適用于焊接鋼筋網(wǎng)。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)用鋼材預(yù)應(yīng)力混凝土的概念：為了彌補(bǔ)混凝土過早出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象，在構(gòu)件使用（加載）以前，預(yù)先給混凝土一個(gè)預(yù)壓力，即在混凝土的受拉區(qū)內(nèi)，用人工加力的方法，將鋼筋進(jìn)行張拉，利用鋼筋的回縮力，使混凝土受拉區(qū)預(yù)先受壓力。這種儲存下來的預(yù)加壓力，當(dāng)構(gòu)件承受由外荷載產(chǎn)生拉力時(shí)，首先抵消受拉區(qū)混凝土中的預(yù)壓力，然后隨荷載增加，才使混凝土受拉，這就限制了混凝土的伸長，延緩或不使裂縫出現(xiàn)，這就叫做預(yù)應(yīng)力混凝土。

一、熱處理鋼筋1、概述熱處理鋼筋是經(jīng)過淬火和回火調(diào)質(zhì)處理的螺紋鋼筋。分有縱肋和無縱肋兩種，其外形分別見右圖。代號為RB150。2、規(guī)格公稱直徑6、8.2、10mm。3.牌號有40Si2Mn、48Si2Mn和45Si2Cr三個(gè)。有縱肋無縱肋4、力學(xué)性能5、特點(diǎn)及應(yīng)用

熱處理鋼筋具有很高的強(qiáng)度外，還具有較好的塑性和韌性，特別適合于預(yù)應(yīng)力構(gòu)件。但其對腐蝕及缺陷敏感性強(qiáng)，應(yīng)防止產(chǎn)生銹蝕及刻痕等現(xiàn)象。熱處理鋼筋不適用于焊接點(diǎn)焊的鋼筋。預(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋的力學(xué)性能公稱直徑mm牌號σ0.2σbδ10，%不小于MPa，不小于68.21040Si2Mn48Si2Mn45Si2Cr132514706二、預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲鋼絲刻痕（I）光圓（P）螺旋肋（H）按外形分鋼絲消除應(yīng)力鋼絲冷拔鋼絲低松弛級鋼絲（WLR）按加工狀態(tài)分普通松弛級鋼絲（WNR）預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲采用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼制成，抗拉強(qiáng)度高達(dá)1470～1770MPa。消除應(yīng)力鋼絲的塑性比冷拉鋼絲好，刻痕鋼絲和螺旋肋鋼絲與混凝土的粘結(jié)力好。三、預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線是以數(shù)根優(yōu)質(zhì)碳素鋼鋼絲經(jīng)絞捻和消除內(nèi)應(yīng)力的熱處理后制成的。根據(jù)《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》（GB/T5224-2003），預(yù)應(yīng)力鋼絞線按結(jié)構(gòu)分為5類，代號分別為：用2根鋼絲捻制的鋼絞線1×2

用3根鋼絲捻制的鋼絞線1×3