第6章建筑鋼材課件

第六章建筑鋼材一.鋼的分類二.鋼材的技術性質三.鋼材的冷加工時效和焊接四.鋼材的技術標準與選用五.建筑鋼材的腐蝕與防護1精選課件教學目的和要求1、了解建筑鋼材的分類、性質、技術標準及選用原則；

2、掌握鋼材的主要力學性質和工藝性能；建筑用鋼材的標準和應用；工程中常用鋼材的牌號表示方法；工程中所用鋼筋的種類及性能；3、熟悉鋼材防腐的原理和方法。教學內容1、鋼的分類、技術性質、技術標準與選用2、鋼材的冷加工時效和焊接3、建筑鋼材的腐蝕與防護教學重點和難點教學重點：鋼的分類、技術性質、技術標準與選用；鋼材的冷加工時效和焊接。教學難點：鋼材的冷加工時效和焊接。2精選課件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；復雜截面型鋼：工字鋼、角鋼、槽鋼、鋼軌等。3精選課件建筑鋼材的主要品種2.線材如鋼筋、鋼絲等。4精選課件建筑鋼材的主要品種3.管材無縫鋼管、焊接鋼管等。5精選課件建筑鋼材的主要品種4.鋼板光面鋼板、花紋鋼板、彩色涂層鋼板等。壓型彩鋼板6精選課件第一節(jié)鋼的分類1.按冶煉方法分2.按質量分按S和P元素含量，分為普通鋼、優(yōu)質鋼、高級優(yōu)質鋼和特級優(yōu)質鋼。鋼轉爐鋼沸騰鋼“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7精選課件3.按化學成分分4.按用途分分為建筑鋼、結構鋼、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％8精選課件第二節(jié)鋼材的技術性質9精選課件標準試件按照一定的要求，對表面進行車削加工后的試件。l0

A0d0l非標準試件不經過加工，直接在線材上切取的試件。頭部頭部工作段低碳鋼的拉伸性能實驗10精選課件11精選課件一、抗拉性能抗拉性能是建筑鋼材最重要的力學性能。

拉伸過程分四個階段：

OA：彈性階段

AB：屈服階段

BC：強化階段

CD：頸縮階段以下屈服點的應力作為鋼材的屈服強度。鋼材拉伸過程的σ-ε圖12精選課件A彈性階段σp—彈性極限，MPa。σpoσε鋼材拉伸彈性階段示意圖此階段表現(xiàn)為彈性變形。應力與應變成正比，其數(shù)值為常數(shù)，即彈性模量E，是反映鋼材抵抗變形的能力。13精選課件σε

鋼材拉伸屈服階段示意圖AB下B上AB上B下屈服階段放大后σsσs—屈服強度，MPa。o此階段開始產生塑性變形。應變增加很快，而應力基本不變14精選課件σε

鋼材拉伸強化階段示意圖AB上C強化階段σbσb—抗拉強度或強度極限，MPa。B下o15精選課件σεD鋼材拉伸頸縮階段示意圖AB上CB下頸縮階段o當應力達到最高點后，試件薄弱處的橫截面顯著縮小，產生“頸縮現(xiàn)象”，由于試件斷口區(qū)域局部橫截面急劇縮小，此部位塑性變形迅速增加，拉力也隨著下降，最后試件拉斷。16精選課件拉伸過程的參數(shù)強度指標屈服強度：抗拉強度：鋼材開始喪失對變形的抵抗能力，并開始產生大量塑性變形時所對應的應力屈強比越小，屈服強度與抗拉強度相差越大，鋼材在應力超過屈服強度工作時的可靠性越大，安全性越高?？煽啃詤?shù)

值越小可靠性越高，安全性越高，但利用率降低，浪費增大。鋼材所能承受的最大拉應力，當拉應力達到強度極限時，鋼材完全喪失了對變形的抵抗能力而斷裂17精選課件意義：值越大，塑性增強，可避免結構過早破壞；加工性增強，安全性增強。值有兩種：5表示l0=5d0；10表示l0=10d0，d0——鋼材直徑。式中：lo——試件原始標距長度，mm；l1——試件拉斷后測定出伸長后標距部分的長度，mm。塑性指標伸長率：

斷面收縮率：

式中：A1——試樣拉斷后頸縮處的截面積，mm2；

A0——表示鋼材的原始截面積，mm2。伸長率和斷面收縮率均表示鋼材斷裂前經受塑性變形的能力。18精選課件硬鋼（高碳鋼）的拉伸性能硬鋼強度高，塑性差，拉伸過程無明顯屈服階段，無法直接測定屈服強度。用條件屈服強度σ0.2來代替屈服強度。條件屈服點σ0.2

：以殘余變形為原標距長度的0.2%時所對應的應力作為屈服強度。σεA0.2%aboa——總變形。ba——彈性變形99.8%。ob——塑性變形0.2%。O19精選課件二、沖擊韌性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。式中：αk——以試件沖擊破壞時缺口處單位面積上所消耗的功（J/cm2）

W——試件沖斷時所吸收的沖擊能（J）A——試件槽口處最小橫截面積（cm2）。影響因素：硫、磷含量高，存在化學偏析，含非金屬夾雜物，焊接形成裂紋，溫度降低等，均會降低沖擊韌性。對于承受沖擊荷載和振動荷載部位的鋼材，必須考慮沖擊韌性。20精選課件三、工藝性能1.冷彎性能指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力。冷彎試驗的指標：彎心直徑d和彎曲角度（90°或180°）。試樣彎曲外表面無肉眼可見裂紋則冷彎合格。通過冷彎試驗，更有助于暴露鋼材的某些內在缺陷，它能揭示鋼材是否存在內部組織不均勻、內應力和夾雜物等缺陷。21精選課件2.可焊性焊接方式：搭接、對接焊接要求：①焊接處（焊縫及其附近過熱區(qū)）不產生裂縫及硬脆傾向。②焊接處與母材一致，即拉伸試驗，強度不低于原鋼材強度。影響因素：碳、合金元素等雜質元素越多，可焊性越小。22精選課件一、鋼材的冷加工將鋼材于常溫下進行冷拉、冷拔、冷軋、冷扭等，使之產生一定的塑性變形，強度和硬度明顯提高，塑性和韌性有所降低，這個過程稱為剛才的冷加工（冷加工強化、冷作強化）常見的冷加工方式：冷拉、冷拔、冷軋、冷扭、刻痕等。特點：鋼材經冷加工產生塑性變形，從而提高其屈服強度，增加了鋼筋長度，是節(jié)約鋼材的一種措施。鋼材經冷加工后屈服階段縮短，伸長率減小，材質變硬。第三節(jié)鋼材的冷加工時效和焊接23精選課件

二、鋼材的時效處理將冷加工后的鋼材于常溫下存放15～20d，或加熱到100～200℃并保持一段時間,這個過程稱為時效處理。作用:

鋼筋冷拉以后再經過時效處理，其屈服點進一步提高，抗拉強度亦有所提高，塑性

和韌性則相應降低。

自然時效人工時效24精選課件一、碳素結構鋼（非合金鋼）1.牌號表示法由代表屈服點的字母、屈服點數(shù)值、質量等級符號、脫氧方法符號等四個部分按順序組成；如：Q235－AF表示為屈服點不小于235MPa的A級沸騰鋼。2.牌號共有Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五個牌號。3.技術要求化學成分、力學性能、冷彎性能應符合GB700規(guī)定。第四節(jié)鋼材的技術標準與選用25精選課件4.應用Q195、Q215，含碳量低，強度低，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，廣泛地應用于建筑工程中。Q255、Q275，強度、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構及加工機械零件。26精選課件二、低合金高強度結構鋼1.牌號表示方法由代表屈服點的拼音字母（Q）、屈服點數(shù)值、質量等級符號（A、B、C、D、E）三部分按順序組成。如Q345A表示屈服點不小于345MPa的A級鋼。

2.牌號共有Q295、Q345、Q390、Q420、Q460五個牌號。3.技術要求其化學成分、力學性能、冷彎性能應符合GB/T1591的規(guī)定27精選課件4.應用Q295，鋼中只含有極少量合金元素，強度不高，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度要求不高的一般工程結構。Q345、Q390，綜合力學性能好，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構。Q420、Q460，強度高，特別是在熱處理后有較高的綜合力學性能。主要用于大型工程結構及要求強度高、荷載大的輕型結構。28精選課件三、熱軋鋼筋1.生產采用鋼錠經加熱軋制自然冷卻而成。2.分類鋼筋混凝土用熱軋鋼筋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、HRB500H、P、R、B分別為熱軋（Hotrolled）、光圓（Plain）、帶肋（Ribbed）、鋼筋（Bars）三個詞英文首位字母。推薦公稱尺寸：光圓：8、10、12、16、20mm；帶肋：6、8、10、12、16、20、25、32、40和50mm29精選課件4.熱軋鋼筋的力學性能、工藝性能應符合下表的規(guī)定。表面形狀強度等級代號公稱直徑屈服點σsMPa抗拉強度σbMPa伸長率δ5%冷彎d—彎心直徑a—鋼筋公稱直徑不小于光圓HPB2358～2023537025180°d=a月牙肋HRB3356～2528～5033549016180°d=3a180°d=4aHRB4006～2528～5040057014180°d=4a180°d=5aHRB5006～2528～5050063012180°d=6a180°d=7a30精選課件四、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，大多通過卷線機成盤卷供應，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符號、屈服點數(shù)值、質量等級符號、脫氧方法符號、用途類別符號等五個內容表示。31精選課件4.力學性能和工藝性能5.應用大量用作建筑工程中鋼筋混凝土的配筋外，還適用于供拉絲、包裝及其它用途。牌號力學性能冷彎試驗180°d=彎心直徑a=試樣直徑屈服點σsMPa抗拉強度σbMPa伸長率δ5%不小于Q21521537527d=0Q23523541023d=0.5a低碳熱軋圓盤條的力學性能和工藝性能32精選課件五、冷軋帶肋鋼筋1.生產冷軋帶肋鋼筋由熱軋圓盤條經冷軋或冷拔減徑后，在表面冷軋成兩面或三面有肋的鋼筋。鋼筋冷軋后允許進行低溫回火處理。2.牌號按抗拉強度分為CRB550、CRB650、CRB800、CRB970、CRB1170共五個牌號。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。

33精選課件4.力學性能和工藝性能應符合GB13788的相關規(guī)定。5.應用冷軋帶肋鋼筋用于非預應力構件，與熱軋圓盤條相比，強度提高17%左右，可節(jié)約鋼材30%左右；用于預應力構件，與低碳冷拔絲比，伸長率高，鋼筋與混凝土之間的粘結力較大，適用于中、小預應力混凝土結構構件，也適用于焊接鋼筋網。34精選課件六、熱處理鋼筋1.概述熱處理鋼筋是經過淬火和回火調質處理的螺紋鋼筋。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。有縱肋無縱肋35精選課件4.力學性能5.特點及應用熱處理鋼筋具有很高的強度外，還具有較好的塑性和韌性，特別適合于預應力構件。但其對應力腐蝕及缺陷敏感性強，應防止產生銹蝕及刻痕等現(xiàn)象。熱處理鋼筋不適用于焊接和點焊的鋼筋。預應力混凝土用熱處理鋼筋的力學性能公稱直徑mm牌號σ0.2σbδ10，%不小于MPa，不小于68.21040Si2Mn48Si2Mn45Si2C選課件七、鋼絲1.生產以優(yōu)質碳素結構鋼盤條為原料，經淬火、酸洗、冷拉制成的用作預應力混凝土骨架的鋼絲。2.分類按交貨狀態(tài)分為冷拉鋼絲和消除應力鋼絲兩種；按外形分為光面鋼絲和刻痕鋼絲兩種。3.力學性能應符合相應標準規(guī)定。鋼絲主要用作橋梁、吊車梁、電桿、樓板、大口徑管道等預應力混凝土構件中的預應力筋。37精選課件八、鋼絞線1.生產由多根圓形斷面鋼絲捻制而成。鋼絞線按左捻制成并經回火處理消除內應力。2.規(guī)格鋼絞線按應力松弛性能分為兩級：Ⅰ級松弛（代號Ⅰ）、Ⅱ級松弛（代號Ⅱ）。公稱直徑有9.0、12.0、15.0mm三種規(guī)格。3.特點及應用鋼絞線與其他配筋材料相比，具有強度高、柔性好、質量穩(wěn)定、成盤供應不需接頭等優(yōu)點。適用于作大型建筑、公路或鐵路橋梁、吊車梁等大跨度預應力混凝土構件的預應力鋼筋，廣泛地應用于大跨度、重荷載的結構工程中。38精選課件

一、鋼材的銹蝕鋼材表面與其周圍介質發(fā)生化學反應而遭到的破壞，稱為鋼材的銹蝕?；瘜W銹蝕電化學銹蝕鋼材直接與周圍介質發(fā)生化學反應產生銹蝕，多數(shù)是由氧化作用在鋼材表面形成疏松氧化物。在干燥環(huán)境中反應緩慢，但溫度和濕度較高，銹蝕則發(fā)展迅速。鋼材本身組成上的原因和雜質的存在，在表面介質的作用下，各成分電極電位的不同，形成微電池，鐵元素失去了電子成為Fe2+進入介質溶液，與溶液中的OH-離子結合生成Fe（OH）2。銹蝕的結果：在鋼材表面形成疏松的氧化物，使鋼結構斷面減小，降低鋼材的性能，因而承載力降低。第五節(jié)建筑鋼材的腐蝕與防護39精選課件二、鋼材的防護

三個方面：從改變鋼材本身的易腐蝕性、隔離環(huán)境中的侵蝕性介質或改變鋼材表面的電化學過程。（1）采用耐候鋼（耐大氣腐蝕鋼）（2）金屬覆蓋