(建筑工程管理)長(zhǎng)春工程學(xué)院教案用紙

（建筑工程管理）長(zhǎng)春工程學(xué)院教學(xué)設(shè)計(jì)用紙長(zhǎng)春工程學(xué)院教學(xué)設(shè)計(jì)用紙序號(hào)2教法提示鋼構(gòu)造的資料本章主要內(nèi)容：認(rèn)識(shí)鋼構(gòu)造對(duì)鋼材的要求；掌握鋼材的損壞形式、鋼材的主要性能、響鋼材性能的要素。鋼材的損壞本章要點(diǎn)：（1）鋼材的損壞形式；形式，鋼材的（2）鋼材的主要性能；主要性能，鋼（3）影響鋼材性能的要素。影響鋼材性本章難點(diǎn)：影響鋼材性能的要素。能的要素。2.1鋼構(gòu)造對(duì)資料的要求對(duì)鋼材的基本要求：較高的抗拉強(qiáng)度f(wàn)u和折服點(diǎn)fy；較高的塑性和韌性；優(yōu)秀的工藝性能(包含冷加工、熱加工和焊接性能)。別的，依據(jù)構(gòu)造的詳細(xì)工作條件，有時(shí)仍要求鋼材擁有適應(yīng)低溫、高溫和腐化性環(huán)境的能力。按之上要求，鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)規(guī)范詳細(xì)規(guī)定：承重構(gòu)造采納的鋼結(jié)材應(yīng)擁有抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、折服強(qiáng)度和硫、磷含量的合格保證，對(duì)焊接構(gòu)造尚應(yīng)具有碳含量的合格保證。焊接承重構(gòu)造以及重要的非焊接承重構(gòu)造采納的鋼材仍應(yīng)擁有冷彎試驗(yàn)的合格保證。對(duì)需要驗(yàn)算疲憊強(qiáng)度的構(gòu)造用鋼材，依據(jù)具體狀況應(yīng)當(dāng)擁有常溫或負(fù)溫沖擊韌性的合格保證。2.2鋼材的損壞形式鋼材有倆種性質(zhì)完整不一樣的損壞形式，即塑性損壞和脆性損壞。塑性損壞：斷口呈纖維狀，色彩發(fā)暗。發(fā)問(wèn)：塑性、脆性損壞：損壞前沒(méi)有任何先兆，損壞是忽然發(fā)生的，斷口平直且呈有脆性損壞的光彩的晶粒狀。差別。長(zhǎng)春工程學(xué)院教學(xué)設(shè)計(jì)用紙2.3鋼材的主要性能教法提示鋼材的主要性能是機(jī)械性能，可經(jīng)過(guò)某些試驗(yàn)（拉伸、冷彎、沖擊）確定。強(qiáng)度性能鋼材標(biāo)準(zhǔn)試件在常溫靜荷載狀況下，單向平均受拉試驗(yàn)時(shí)的荷載-變形（F-⊿L）曲線或應(yīng)力-應(yīng)變（σ-ε）曲線，如圖2.1所示。圖2.1碳素構(gòu)造鋼的應(yīng)力-應(yīng)變曲線高強(qiáng)度鋼沒(méi)有顯然的折服點(diǎn)和折服臺(tái)階。這種鋼的折服條件是依據(jù)試驗(yàn)剖析結(jié)果而人為規(guī)定的，故稱為條件折服點(diǎn)（或折服強(qiáng)度）。條件折服點(diǎn)是以卸荷后試件中剩余應(yīng)變成0.2%所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力定義的（有時(shí)用f0.2表示），見(jiàn)圖2.2。因?yàn)檫@種鋼材不擁有顯然的塑性平臺(tái)，發(fā)問(wèn)：條件屈設(shè)計(jì)中不宜利用它的塑性。服點(diǎn)。圖2.2高強(qiáng)度鋼的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系塑性：在靜力荷載作用下，鋼材汲取變形能的能力。δ—延長(zhǎng)率（塑性性能）冷彎性能冷彎性能是查驗(yàn)鋼材曲折變形能力或塑性性能，還是顯示鋼材內(nèi)部缺點(diǎn)狀況的壹項(xiàng)指標(biāo)；是判定鋼材在曲折狀態(tài)下塑性應(yīng)變能力和鋼材質(zhì)量的綜合指標(biāo)。長(zhǎng)春工程學(xué)院教學(xué)設(shè)計(jì)用紙圖2.3鋼材冷彎試驗(yàn)表示圖教法提示沖擊韌性沖擊韌性：在動(dòng)力荷載作用下，資料汲取能量的能力。韌性是鋼材抵擋沖擊荷載的能力，它用資料在斷裂時(shí)所汲取的總能量來(lái)量度（Cv）。韌性是鋼材強(qiáng)度和塑性的綜合指標(biāo)。圖2.4沖擊韌性試驗(yàn)鋼材性能可用五項(xiàng)機(jī)械性能指標(biāo)權(quán)衡：、、δ、1800C冷彎、沖擊韌性ak。ak權(quán)衡鋼材承受動(dòng)力荷載作用時(shí)抵擋脆性損壞的性能。2.4各樣要素對(duì)鋼材性能的影響化學(xué)成分鋼中基本元素：、、、、、、、。一般碳素鋼中，占99%，其余元素占1%，低合金鋼中，除了上述元素外，仍有壹定合金元素（鎳、釩、鈦等）（含量5%）。各樣元素對(duì)鋼材機(jī)械性能的影響以下。碳C：含量增添，鋼材強(qiáng)度提升，而塑性、韌性和疲憊強(qiáng)度低。同時(shí)焊接性能和抗腐化性惡化。壹般在碳素構(gòu)造鋼中不該超出0.22%；在焊接構(gòu)造中仍應(yīng)低于0.2%。長(zhǎng)春工程學(xué)院教學(xué)設(shè)計(jì)用紙硅Si：碳素構(gòu)造鋼中應(yīng)控制≤0.3%,在低合金高強(qiáng)度鋼中硅的含量可達(dá)教法提示0.55%。錳Mn：含Mn適當(dāng)使強(qiáng)度↑，降低S、O的熱脆影響，改良熱加工性能，對(duì)其余性能影響不大，有利。在碳素構(gòu)造鋼中錳的含量為0.3%～0.8%，在低合金高強(qiáng)度鋼中錳的含量可達(dá)1.0%～1.6%。硫S：降低鋼材的塑性、韌性、可焊性和疲憊強(qiáng)度，在高溫時(shí)，使鋼材變脆，稱之為熱脆。含量應(yīng)不超出0.045%。(有害成分)磷P：降低鋼材的塑性、韌性、可焊性和疲憊強(qiáng)度，在低溫時(shí)，使鋼材變脆，稱之為冷脆。含量應(yīng)不超出0.045%?？梢蕴嵘龔?qiáng)度和抗銹蝕性。(有害成分)氧O：降低鋼材的塑性、韌性、可焊性和疲憊強(qiáng)度，在高溫時(shí)，發(fā)生熱脆。(有害成分)氮N：降低鋼材的塑性、韌性、可焊性和疲憊強(qiáng)度，在低溫時(shí)，發(fā)生冷脆。(有害成分)釩和鈦：是鋼中的合金元素，能提升鋼的強(qiáng)度和抗腐化性能，又不明顯降低鋼的塑性。銅：可明顯提升鋼的抗腐化性能，也可以提升鋼的強(qiáng)度，但對(duì)焊接性能有不利影響。冶金缺點(diǎn)在冶煉、軋制過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的缺點(diǎn)有偏析、非金屬夾雜、裂紋、夾層及氣孔等。圖2.5鋼錠剖面1、偏析：鋼中化學(xué)成分不壹致和不平均性，主要的偏析是硫、磷，將嚴(yán)重惡化鋼材的性能,使偏析區(qū)鋼材的塑性、韌性及可焊性變壞。2、非金屬夾雜：鋼材中存在非金屬化合物（硫化物、氧化物），使鋼材性能變脆。長(zhǎng)春工程學(xué)院教學(xué)設(shè)計(jì)用紙3、裂紋、分層：在軋制中可能出現(xiàn)，影響鋼材的冷彎性能。教法提示圖2.6鋼的軋制使晶粒細(xì)化冷靜鋼錠,鋼液含硫0.032%(b)沸騰鋼錠,鋼液含硫0.04%圖2.7鋼錠中硫的偏析圖2.8型鋼硫的偏析鋼材的硬化冷作硬化——當(dāng)加載超出資料比率極限卸載后，出現(xiàn)剩余變形，再次加載則折服點(diǎn)提升，塑性和韌性降低的現(xiàn)象，也稱“應(yīng)變硬化”。時(shí)效硬化——隨時(shí)間的增添，碳和氮的化合物從晶體中析出，使資料硬化的現(xiàn)象。應(yīng)變時(shí)效——鋼材產(chǎn)生塑性變形時(shí)，碳、氮化合物更易析出。即冷作硬化的同時(shí)可以加快時(shí)效硬化，所以也稱“人工時(shí)效”。推行時(shí)效冷作硬化的特征。長(zhǎng)春工程學(xué)院教學(xué)設(shè)計(jì)用紙溫度影響教法提示鋼材性能隨溫度改動(dòng)而變化?？偟内呄蚴牵簻囟雀呱?，鋼材強(qiáng)度降低，應(yīng)變?cè)龃?；反之，溫度降低，鋼材?qiáng)度會(huì)略有增添，塑性和韌性卻會(huì)降低而變脆，見(jiàn)圖2.9。圖2.9溫度對(duì)鋼材機(jī)械性能的影響溫度高升，在200℃之內(nèi)鋼材性能沒(méi)有很大變化，430～540℃之間強(qiáng)度急劇降落，600℃時(shí)強(qiáng)度很低不可以擔(dān)當(dāng)荷載。但在250℃左右，鋼材的強(qiáng)度反而略有提升，同時(shí)塑性和韌性均降落，資料有轉(zhuǎn)脆的偏向，鋼材表面氧化膜體現(xiàn)藍(lán)色，稱為藍(lán)脆現(xiàn)象。鋼材應(yīng)防止在藍(lán)脆溫度范圍內(nèi)進(jìn)行熱加工。當(dāng)溫度在260～320℃之間時(shí)，在應(yīng)力連續(xù)不變的狀況下，鋼材以很遲緩的速度連續(xù)變形，此種現(xiàn)象稱為徐變現(xiàn)象。讓學(xué)生思慮：當(dāng)溫度從常溫開始降落，特別是在負(fù)溫度范圍內(nèi)時(shí)，鋼材強(qiáng)度雖有些提“三脆”的區(qū)高，但其塑性和韌性降低，資料漸漸變脆，這種性質(zhì)稱為低溫冷脆。圖2.10別。是鋼材沖擊韌性和溫度的關(guān)系曲線。由圖可見(jiàn)，跟著溫度的降低，Cv值迅速降落，資料將由塑性損壞轉(zhuǎn)變成脆性損壞，同時(shí)可見(jiàn)這壹轉(zhuǎn)變是在壹個(gè)溫度區(qū)間T1T2內(nèi)達(dá)成的，此溫度區(qū)T1T2稱為鋼材的脆性轉(zhuǎn)變溫度區(qū)，在此區(qū)間內(nèi)曲線的反彎點(diǎn)（最陡點(diǎn)）所對(duì)應(yīng)的溫度T0稱為脆性轉(zhuǎn)變溫度。假如把低于T0完整脆性損壞的最高溫度T1作為鋼材的脆斷設(shè)計(jì)溫度即可保證鋼結(jié)構(gòu)低溫工作的安全。圖2.10沖擊韌性和溫度的關(guān)系曲線長(zhǎng)春工程學(xué)院教學(xué)設(shè)計(jì)用紙應(yīng)力集中教法提示構(gòu)件上孔洞、刻槽、凹角、裂紋以及截面厚度或?qū)挾雀淖兊炔课?，在力作用下，該處出現(xiàn)頂峰應(yīng)力，而其余部位應(yīng)力較低，截面應(yīng)力散布不平均現(xiàn)象——應(yīng)力集中。應(yīng)力集中系數(shù)應(yīng)力集中是造成構(gòu)件脆性損壞的主要原由之壹。應(yīng)力集中系數(shù)越大，變脆的偏向越嚴(yán)重。圖2.11孔洞及槽孔處的應(yīng)力集中2.5復(fù)雜應(yīng)力作用下鋼材的折服條件在單軸應(yīng)力作用下時(shí)鋼材折服，構(gòu)件由彈性工作狀態(tài)轉(zhuǎn)為塑性工作狀態(tài)。在多軸應(yīng)力作用下鋼材的折服條件不可以以某壹軸向應(yīng)力超出某折服點(diǎn)來(lái)鑒別，而是按資料力學(xué)的能量強(qiáng)度理論計(jì)算折算應(yīng)力和鋼材在單軸應(yīng)力作用下的比較判斷。圖2.12復(fù)雜應(yīng)力長(zhǎng)春工程學(xué)院教學(xué)設(shè)計(jì)用紙當(dāng)用應(yīng)力重量表示時(shí)：教法提示當(dāng)用主應(yīng)力表示時(shí)：在一般梁中，壹般只存在正應(yīng)力和剪應(yīng)力議論：1）當(dāng)三個(gè)主應(yīng)力同號(hào)且數(shù)值靠近時(shí)，即便很大，但鋼材很難折服，發(fā)生脆性損壞。2）有異號(hào)應(yīng)力，且同號(hào)倆個(gè)應(yīng)力差較大，即便，但可能大于，發(fā)生塑性損壞。純剪：2.7鋼材的種類和規(guī)格鋼材的種類按用途：構(gòu)造鋼、工具鋼、特別鋼(如不銹鋼等)。按冶煉方法：轉(zhuǎn)爐鋼、平爐鋼。發(fā)問(wèn)：選擇鋼按脫氧方法：沸騰鋼、冷靜鋼、特別冷靜鋼。材應(yīng)當(dāng)從哪按成型方法：軋制鋼、鍛鋼、鑄鋼。幾個(gè)方面考按化學(xué)成分：碳素鋼、合金鋼。慮，引出選擇在建筑工程中采納的是：鋼材要考慮碳素構(gòu)造鋼、低合金高強(qiáng)度構(gòu)造鋼、優(yōu)良碳素構(gòu)造鋼。一般碳素鋼（碳素構(gòu)造鋼）、（低合金構(gòu)造鋼）：的要素。牌號(hào)有四部分構(gòu)成：①——代表折服點(diǎn)的字母；長(zhǎng)春工程學(xué)院教學(xué)設(shè)計(jì)用紙②折服點(diǎn)的數(shù)值——195、215、235、255、275、345、390等；教法提示③質(zhì)量等級(jí)符號(hào)——A、B、C、D四個(gè)等級(jí)（一般碳素鋼）——A、B、C、D、E五個(gè)等級(jí)（一般低合金鋼）④脫氧方法符號(hào)——F代表沸騰鋼、b代表半冷靜鋼、z代表冷靜鋼、Tz代表特別冷靜鋼。優(yōu)良碳素構(gòu)造鋼：主要用于鋼構(gòu)造某些節(jié)點(diǎn)或用作連結(jié)件。建筑構(gòu)造用鋼板：高性能建筑構(gòu)造鋼材(GJ鋼)，牌號(hào)由以下構(gòu)成：①Q(mào)——代表折服強(qiáng)度的字母；②折服點(diǎn)的數(shù)值；③代表高性能建筑構(gòu)造用鋼的漢語(yǔ)拼音字母GJ；④質(zhì)量等級(jí)符號(hào)——B、C、D、E四個(gè)等級(jí)關(guān)于厚度方向性能鋼板，在質(zhì)量等級(jí)后邊加上厚度方向性能級(jí)別（Z15、Z25、Z35）。合用于建筑高層建筑構(gòu)造、大跨度構(gòu)造及其余重要建筑構(gòu)造。鋼材的選擇確立鋼材種類及其質(zhì)量等級(jí)。、構(gòu)造的重要性安全等級(jí)不一樣，所選鋼材的質(zhì)量等級(jí)也不該不一樣，重要的構(gòu)造構(gòu)件采納質(zhì)量好的鋼材。、荷載特點(diǎn)荷載為靜力或動(dòng)力荷載，應(yīng)采納各項(xiàng)性能不一樣的鋼材。、連結(jié)方法焊策應(yīng)選擇可焊性好的鋼材。非焊接構(gòu)造對(duì)含碳量可降低要求。、構(gòu)造所處的溫度和環(huán)境處于負(fù)溫下工作時(shí)，采納負(fù)溫沖擊合格的鋼材，構(gòu)造四周有腐化介質(zhì)存在時(shí)要采納抗銹性好的鋼材。、鋼材的厚度長(zhǎng)春工程學(xué)院教學(xué)設(shè)計(jì)用紙厚度大焊接構(gòu)造應(yīng)采納材質(zhì)較好的鋼材。教法提示鋼材規(guī)格鋼構(gòu)造采納的型材有：熱軋鋼板、熱軋型鋼、冷彎薄壁型鋼。1、熱軋鋼板“—”寬度×厚度×長(zhǎng)度（mm）、熱軋型板（1）熱軋角鋼等肢角鋼L肢寬×肢厚不等肢角鋼L長(zhǎng)肢寬×短肢寬×肢厚（2）熱軋工字鋼一般工字鋼I號(hào)數(shù)（代表截面高度厘米數(shù)）輕型工字鋼QI號(hào)數(shù)（代表截面高度厘米數(shù)）20號(hào)之上的工字鋼，按腹板