鋼結(jié)構(gòu)材料及其性能

第二章鋼結(jié)構(gòu)材料鋼結(jié)構(gòu)第2章鋼結(jié)構(gòu)的材料

Chapter2MaterialofSteelStructure2024/2/12§2.1鋼結(jié)構(gòu)對(duì)材料的要求（1）較高的強(qiáng)度(2）足夠的變形能力——良好塑性和韌性（3）良好的加工性能——適應(yīng)冷、熱加工，可焊性好（4）對(duì)環(huán)境的良好適應(yīng)性——耐腐蝕、耐火、耐疲勞

鋼結(jié)構(gòu)的材料關(guān)系到鋼結(jié)構(gòu)的計(jì)算理論，同時(shí)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的制造、安裝、使用、造價(jià)、安全等均有直接聯(lián)系。本章簡(jiǎn)要介紹鋼材的生產(chǎn)過(guò)程和組織構(gòu)成，重點(diǎn)介紹鋼材的主要性能以及各種因素對(duì)鋼材性能的影響；鋼材的種類(lèi)、規(guī)格及選擇原則。強(qiáng)度——材料抵抗外力作用時(shí)不致破壞的能力。2024/2/12Chapter2MaterialofSteelStructure§2.2鋼材的生產(chǎn)鋼材的生產(chǎn)大致分為煉鐵、煉鋼和軋制三道工序。

電爐鋼是利用電熱原理，在電弧爐內(nèi)冶煉。（質(zhì)量好，但耗電量大，成本高，一般只用來(lái)冶煉特種用途的鋼材。）

煉鋼爐有三種形式：轉(zhuǎn)爐、平爐和電爐。

轉(zhuǎn)爐鋼是利用高壓空氣或氧氣使?fàn)t內(nèi)生鐵熔液的碳和其它雜物氧化，在高溫下使鐵液變?yōu)殇撘?。（生產(chǎn)周期短，效率高，質(zhì)量好，成本低，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外發(fā)展最快的煉鋼方法。）

平爐鋼是利用煤氣和其它燃料供應(yīng)熱能，把廢鋼、生鐵熔液或鑄鐵塊和不同的合金元素等冶煉成各種用途的鋼。（生產(chǎn)周期長(zhǎng)，效率低，成本高，現(xiàn)已逐步被轉(zhuǎn)爐鋼所取代。）（1）煉鋼2024/2/12

澆注是指把熔煉好的鋼液做成鋼錠或鋼坯。用連續(xù)鑄造法生產(chǎn)鋼坯的工藝和設(shè)備，由于機(jī)械化、自動(dòng)化程度高的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)逐漸取代了笨重而復(fù)雜的鑄錠工藝和設(shè)備。

鋼液中殘留的氧，將使鋼材晶粒粗細(xì)不均勻并發(fā)生熱脆，降低鋼材的力學(xué)性能。按照鋼液在煉鋼爐中進(jìn)行脫氧的方法和程度不同，碳素結(jié)構(gòu)鋼可分為沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼。

（2）澆注（3）脫氧2024/2/122024/2/12（4）加工（熱加工、冷加工和熱處理）

熱處理

指通過(guò)加熱、保溫、冷卻的操作方法，使鋼材的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，以獲得所需性能的加工工藝。（退火、正火、淬火和回火）

熱加工

指將鋼坯加熱至塑性狀態(tài)，依靠外力改變其形狀，生產(chǎn)出各種厚度的鋼板和型鋼。（熱加工的開(kāi)軋和鍛壓溫度控制在1150-1300℃）

冷加工

指在常溫下對(duì)鋼材進(jìn)行加工。（冷作硬化現(xiàn)象）

2024/2/122024/2/12剪板自動(dòng)鋼板切割鉆孔2024/2/122024/2/122024/2/12§2.3鋼材的主要性能

鋼材的破壞形式

單向拉伸時(shí)的工作性能

鋼材的其它性能

在復(fù)雜應(yīng)力作用下鋼材的屈服條件2024/2/122.3.1鋼材的破壞形式特征斷口后果

塑性破壞（延性破壞）構(gòu)件應(yīng)力超過(guò)屈服點(diǎn)，并且達(dá)到抗拉極限強(qiáng)度后，構(gòu)件產(chǎn)生明顯的變形并斷裂。常為杯形，呈纖維狀，色澤發(fā)暗。在破壞前有很明顯的變形，并有較長(zhǎng)的變形持續(xù)時(shí)間，便于發(fā)現(xiàn)和補(bǔ)救。

脆性破壞在破壞前無(wú)明顯變形，平均應(yīng)力也?。ㄒ话愣夹∮谇c(diǎn)），沒(méi)有任何預(yù)兆。平直和呈有光澤的晶粒。突然發(fā)生的，危險(xiǎn)性大，應(yīng)盡量避免。2024/2/122.3.2單向拉伸時(shí)的工作性能

（1）試驗(yàn)條件（a）試件的尺寸要符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，表面光滑，沒(méi)有孔洞、刻槽等缺陷。試件的標(biāo)定長(zhǎng)度取其直徑的5或10倍。（b）荷載要分級(jí)逐次增加，直到試件破壞。（c）試驗(yàn)溫度要控制在室溫20℃左右。

2024/2/12

（2）鋼材的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系

A.有屈服點(diǎn)鋼材s---e曲線可以分為四個(gè)階段：

(a)彈性階段(OB段)彈性階段(OB段)OBCDAE單調(diào)拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線OA段：純彈性階段

s=EeA點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力：

sp（比例極限）AB段：有一定的塑性變形,但整個(gè)OB段卸載后變形消失,e=0B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力：se（彈性極限）屈服階段（BCD)強(qiáng)化階段(DE段)頸縮階段(EF段)2024/2/12（b）屈服階段（BCD)塑性變形：卸載后試件不能完全恢復(fù)原來(lái)的長(zhǎng)度。不能恢復(fù)的這一部分變形稱(chēng)為塑性變形。

屈服點(diǎn)fy（屈服強(qiáng)度）：屈服階段曲線波動(dòng)部分的最低值。

流幅：從屈服階段的開(kāi)始到曲線再度上升的應(yīng)變幅度稱(chēng)為流幅。

特點(diǎn)：應(yīng)力與應(yīng)變進(jìn)入非線性的彈塑性階段，不再成正比關(guān)系，應(yīng)變?cè)黾雍芸?，?yīng)力-應(yīng)變曲線呈鋸齒形波動(dòng)，出現(xiàn)應(yīng)力不增加而應(yīng)變?nèi)匀辉诶^續(xù)發(fā)展。OBCDAE2024/2/12（c）強(qiáng)化階段(DE段)鋼材內(nèi)部晶粒重新排列，恢復(fù)承載能力，隨荷載的增加σ緩慢增大,但ε增加較快，最終應(yīng)力達(dá)到最高點(diǎn)E——抗拉強(qiáng)度（極限強(qiáng)度）fu

試件所能承受的最大拉應(yīng)力（d）頸縮階段(EF段)OBCDAE截面出現(xiàn)了橫向收縮，截面面積開(kāi)始顯著縮小，塑性變形迅速增大，應(yīng)力不斷降低，變形卻延續(xù)發(fā)展，直至F點(diǎn)試件斷裂。F2024/2/12B.對(duì)無(wú)明顯屈服點(diǎn)的鋼材

設(shè)計(jì)時(shí)以卸載后試件中殘余應(yīng)變?yōu)?.2％所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力

作為屈服點(diǎn)——“條件屈服點(diǎn)”或“名義屈服點(diǎn)”fy=f0.20.2%fuεp

無(wú)屈服點(diǎn)鋼材的應(yīng)力-應(yīng)變曲線沒(méi)有明顯屈服點(diǎn)的鋼材在拉伸過(guò)程中沒(méi)有屈服階段，塑性變形小，破壞突然。

2024/2/12(3)單向拉伸時(shí)鋼材的機(jī)械性能指標(biāo)①屈服點(diǎn)fy

應(yīng)力應(yīng)變曲線開(kāi)始產(chǎn)生塑性流動(dòng)時(shí)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力（取屈服階段波動(dòng)部分的應(yīng)力最低值），它是衡量鋼材的承載能力和確定鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的重要指標(biāo)。（作為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以達(dá)到的最大應(yīng)力）②

抗拉強(qiáng)度f(wàn)u

應(yīng)力應(yīng)變曲線最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力，它是鋼材破壞前所能承受的最大應(yīng)力。（強(qiáng)度的安全儲(chǔ)備）③

鋼材的塑性

當(dāng)應(yīng)力超過(guò)屈服點(diǎn)后，鋼材能產(chǎn)生顯著的殘余變形（塑性變形）而不立即斷裂的性質(zhì)。塑性好壞可用斷面收縮率

和伸長(zhǎng)率

表示，通過(guò)靜力拉伸試驗(yàn)得到。

2024/2/12a)伸長(zhǎng)率δ

試件斷裂前的永久變形與原標(biāo)定長(zhǎng)度的百比。

l0—

原標(biāo)距長(zhǎng)

l1

—拉斷后標(biāo)距長(zhǎng)度

d0

—試件直徑 試件有兩種標(biāo)距：l0/d0=5

和l0/d0=10

相應(yīng)的伸長(zhǎng)率用δ5和δ10表示。伸長(zhǎng)率δ實(shí)際工程中以伸長(zhǎng)率

代表材料斷裂前具有的塑性變形能力。2024/2/12b)斷面收縮率

是指試件拉斷后，頸縮區(qū)的斷面面積縮小值與原斷面面積比值的百分比。

式中：

A0

——試件原來(lái)的斷面面積

A1

——試件拉斷后頸縮區(qū)的斷面面積

斷面收縮率

越大，鋼材的塑性越好。由于在測(cè)量試件的斷面面積時(shí)容易產(chǎn)生較大的誤差，因而鋼材塑性指標(biāo)仍然采用伸長(zhǎng)率作為保證要求。A0A12024/2/12(4)應(yīng)力應(yīng)變曲線的簡(jiǎn)化曲線簡(jiǎn)化的依據(jù)：1）鋼材在屈服點(diǎn)之前的性質(zhì)接近理想的彈性體。2）屈服點(diǎn)之后的流幅現(xiàn)象又接近理想的塑性體，并且流幅的范圍（e≈0.15％-2.5％）已足夠用來(lái)考慮結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的塑性變形的發(fā)展。ε2.5%

fy

ε0

0.15%ε

簡(jiǎn)化的應(yīng)力－應(yīng)變曲線鋼材是符合理想中的彈性-塑性材料

塑性設(shè)計(jì)2024/2/12

2.3.3鋼材的其它性能

冷彎性能是判別鋼材塑性變形能力和冶金質(zhì)量的綜合指標(biāo)。1.冷彎性能鋼材在冷加工（常溫下加工）產(chǎn)生塑性變形時(shí)，對(duì)發(fā)生裂縫的抵抗能力。

鑒別指標(biāo)：當(dāng)試件彎曲至180°時(shí)，試件表和側(cè)面，無(wú)裂紋、斷裂或分層，即認(rèn)為試件冷彎性能合格。

2024/2/122.沖擊韌性韌性反映鋼材抵抗沖擊荷載、動(dòng)力荷載的能力，是鋼材在變形和斷裂中吸收能量的度量。衡量韌性指標(biāo)用沖擊韌性值表示，也叫沖擊功，用符號(hào)Akv表示，單位為J。

沖擊韌性試驗(yàn)一般采用試件長(zhǎng)55mm，截面10×10mm2，中間一小槽。在擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)，沖斷試件后，讀出擺錘消耗的功。沖擊韌性試驗(yàn)沖擊韌性還與試驗(yàn)的溫度有關(guān)。我國(guó)鋼材標(biāo)準(zhǔn)中將試驗(yàn)分為四檔，即+20℃,0℃，-20℃和-40℃時(shí)的沖擊韌性。溫度越低，沖擊韌性越低。2024/2/123.可焊性

好的可焊性是指焊接安全、可靠、不發(fā)生焊接裂縫，焊接接頭和焊縫的力學(xué)性能不低于母材力學(xué)性能。

影響鋼材可焊性的因素

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（如Q235B）。對(duì)于高強(qiáng)度低合金鋼中，低合金元素大多對(duì)可焊性有不利影響，我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ81-2002《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》推薦使用碳當(dāng)量來(lái)衡量低合金鋼的可焊性。當(dāng)碳當(dāng)量小于0.38%，鋼材的可焊性好(如Q235.Q345)，可不采取措施直接施焊。

（2.4.1）2024/2/12鋼材的機(jī)械性能指標(biāo)1、屈服點(diǎn)fy2、抗拉強(qiáng)度f(wàn)u3、伸長(zhǎng)率δ4、斷面收縮率

5、冷彎性能6、沖擊韌性Akv

小結(jié)2024/2/122.3.4在復(fù)雜應(yīng)力作用下鋼材的屈服條件第四能量強(qiáng)度理論材料由彈性轉(zhuǎn)入塑性的強(qiáng)度指標(biāo)用變形時(shí)單位體積中積聚的能量來(lái)表達(dá)推導(dǎo)當(dāng)復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下變形能等于單軸受力時(shí)的變形能時(shí)，鋼材即由彈性轉(zhuǎn)入塑性。oZXY單元體受復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的分量單元體受主應(yīng)力鋼材單元體上的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)2024/2/12

在三向應(yīng)力作用下，鋼材由彈性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄誀顟B(tài)的條件，可以用折算應(yīng)力和鋼材在單向應(yīng)力時(shí)的屈服點(diǎn)相比較來(lái)判斷。（2.3.1）用主應(yīng)力、、表示時(shí)，有:（2.3.2）或當(dāng) 時(shí)鋼材處于彈性階段， 時(shí)鋼材處于塑性階段。2024/2/12

當(dāng)鋼材厚度較薄時(shí)，厚度方向的應(yīng)力很小，?？珊雎圆挥?jì)，這時(shí)三向應(yīng)力狀態(tài)可以簡(jiǎn)化為平面應(yīng)力狀態(tài)：

（2.3.3）一般梁中只存在正應(yīng)力σ和剪應(yīng)力τ，則上式可寫(xiě)為：（2.3.4）純剪時(shí)σ=0則有：（2.3.5）

即鋼材的剪切屈服點(diǎn)是拉伸屈服點(diǎn)fy的0.58倍2024/2/12不同受力狀態(tài)對(duì)鋼材材性的影響（a）—單向拉伸（b）—雙向拉伸（c）—雙向異號(hào)應(yīng)力分析結(jié)果：

（1）相對(duì)于單向拉伸而言，鋼材在鋼材在雙向拉力作用下屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度提高，但是塑性下降。

雙向應(yīng)力作用下對(duì)鋼材材性的影響σ0ε(a)(b)(c)（3）主應(yīng)力異號(hào)時(shí)，易屈服，破壞呈塑性，差別越大越明顯。

（2）主應(yīng)力同號(hào)時(shí)，不易屈服，塑性下降，越接近越明顯。2024/2/12§2.4.各種因素對(duì)鋼材的影響

化學(xué)成份的影響

冶金缺陷的影響

鋼材硬化的影響

應(yīng)力集中的影響

溫度的影響

荷載類(lèi)型的影響2024/2/122.4.1化學(xué)成份的影響鋼材的化學(xué)成分直接影響鋼的組織構(gòu)造，從而影響鋼材的力學(xué)性能。純鐵Fe（占99％）碳C↑→變脆（強(qiáng)度↑，塑性、韌性、可焊性，抗腐蝕性↓）其它主要元素硫S→熱脆、韌性、疲勞強(qiáng)度、抗銹蝕性、可焊性↓磷（P）→強(qiáng)度、抗銹蝕能力↑塑性、韌性、冷彎性能、可焊性↓↓，冷脆，低溫工作性能差。氧O影響同硫氮（N）影響同磷硅Si↑

適量→強(qiáng)度↑，塑性、韌性、冷彎性能、可焊性變化不大錳Mn↑→強(qiáng)度↑消除熱脆，改善冷脆，塑性韌性降低不顯著釩(V)、鈦(Ti)、鈮(Nb)等適量→強(qiáng)度、韌性↑、塑性良好鋼有益元素有害元素2024/2/12鐵（Fe）是鋼材的基本元素，普通碳素鋼中占99%，此外還有碳（C）、硅（Si）、錳（Mn）等有益元素，及硫（S）、磷（P）、氧（O）、氮（N）等有害元素，這些總含量不大，約1%，但對(duì)鋼材力學(xué)性能卻有很大影響。低合金鋼中有＜5%的合金元素，如銅(Cu)、釩(V)、鈦(Ti)、鈮(Nb)、鉻(Cr)等。

2024/2/12碳（C）：形成鋼材強(qiáng)度的主要成分，隨其含量增加，強(qiáng)度增加，塑性和韌性降低，可焊性和抗腐蝕性降低。碳素鋼按碳含量區(qū)分，小于0.25％的為低碳鋼，介于0.25％和0.6％之間的為中碳鋼，大于0.6％的為高碳鋼。鋼結(jié)構(gòu)用鋼中，碳含量一般控制在0.22%以下，當(dāng)其含量在0.2％以下時(shí)，可焊性良好。

2.硫（S）：鋼材中的有害元素，具有熱脆性（溫度達(dá)到800-1000℃時(shí)，硫化鐵會(huì)熔化使鋼材變脆，從而引發(fā)熱裂紋）。規(guī)范規(guī)定結(jié)構(gòu)用鋼中硫的含量不得超過(guò)0.05%。3.氧（O）：有害雜質(zhì)，與S相似。

2024/2/124.磷（P）：磷在一定程度上可提高鋼的強(qiáng)度和抗銹蝕的能力。鋼材中的有害元素，具有冷脆性（溫度較低時(shí)促使鋼材變脆）。因此，磷的含量也要嚴(yán)格控制，規(guī)范中規(guī)定不得超過(guò)0.045%。5.氮（N）：有害雜質(zhì)，與P相似。6.錳（Mn）：有益元素。在普通碳素鋼中，是一種弱脫氧劑，可提高鋼材強(qiáng)度，與S形成MnS，熔點(diǎn)1600℃，可以消除硫?qū)︿摬牡臒岽嘤绊憽?/p>

7.硅（Si）：有益元素。在普通碳素鋼中，是一種強(qiáng)脫氧劑，常與錳共同除氧，生成鎮(zhèn)靜鋼。

8.釩（V）：合金元素。細(xì)化晶粒，提高強(qiáng)度，其碳化物具有高溫穩(wěn)定性，適用于受荷較大的焊接結(jié)構(gòu)。9.銅（Cu）：提高抗銹蝕性，提高強(qiáng)度，對(duì)可焊性有影響。2024/2/122.4.2冶金缺陷的影響

1.偏析金屬結(jié)晶后化學(xué)成分分布不均勻的現(xiàn)象。主要是硫、磷偏析，其后果是偏析區(qū)鋼材的塑性、韌性、可焊性變壞。

3.裂紋鋼材中存在的微觀裂紋。

2.非金屬夾雜指鋼材中的非金屬化合物，如硫化物、氧化物，他們使鋼材性能變脆。4.氣泡澆鑄時(shí)由FeO和C作用所生成的CO氣體不能充分逸出而滯留在鋼錠那形成的微小空洞。5.分層澆鑄時(shí)的非金屬夾雜在軋制后可能造成鋼材的分層。2024/2/122.4.3鋼材的硬化冷作硬化

在冷加工或一次加載使鋼材產(chǎn)生較大的塑性變形的情況下，卸載后再重新加載，鋼材的屈服點(diǎn)提高，塑性和韌性降低的現(xiàn)象。時(shí)效硬化

隨著時(shí)間的增加，純鐵體中有一些數(shù)量極少的碳和氮的固熔物質(zhì)析出，使鋼材的屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度提高，塑性和韌性下降的現(xiàn)象。在交變荷載、重復(fù)荷載和溫度變化等情況下，會(huì)加速時(shí)效硬化的發(fā)展。

應(yīng)變時(shí)效硬化鋼材產(chǎn)生一定數(shù)量的塑性變形后，鐵素體晶體中的固溶碳和氮更容易析出，從而使已經(jīng)冷作硬化的鋼材又發(fā)生時(shí)效硬化現(xiàn)象。在高溫作用下會(huì)快速發(fā)展（人工時(shí)效）

2024/2/12

硬化對(duì)鋼材性能的影響a)時(shí)效硬化及冷作硬化b)應(yīng)變時(shí)效硬化2024/2/122.4.4應(yīng)力集中的影響在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件中不可避免的存在著孔洞、槽口、凹角、裂縫、厚度變化、形狀變化和內(nèi)部缺陷等，引起截面中的應(yīng)力分布不均勻，出現(xiàn)局部高峰應(yīng)力的現(xiàn)象。應(yīng)力集中現(xiàn)象。

應(yīng)力集中現(xiàn)象

有應(yīng)力集中的鋼材，材性變脆。應(yīng)力集中處常產(chǎn)生三向的同號(hào)拉應(yīng)力，易使鋼材開(kāi)裂時(shí)也沒(méi)有明顯的塑性變形。應(yīng)力集中對(duì)塑性良好的鋼結(jié)構(gòu)靜力強(qiáng)度影響不大，但降低疲勞強(qiáng)度。§2.4各種因素對(duì)鋼材的影響2024/2/12不同槽口試件靜力拉伸試驗(yàn)的應(yīng)力——應(yīng)變曲線

應(yīng)力集中對(duì)σ-ε曲線關(guān)系的影響

可以看出截面槽口改變愈急劇，應(yīng)力集中現(xiàn)象愈厲害，其抗拉強(qiáng)度愈高，但塑性愈差，破壞的脆性?xún)A向愈大。1020300.425100ε%σ(N/mm2)①①②②③③④④φ10測(cè)距100φ10φ1006007005004003002001002024/2/122.4.5荷載類(lèi)型的影響荷載可分為靜力和動(dòng)力兩大類(lèi)1.加荷速度的影響

這是加載過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題。加荷速度過(guò)快，構(gòu)件來(lái)不及變形，得到的屈服點(diǎn)也高，且呈脆性。特別在低溫時(shí)對(duì)鋼材性能的影響要比常溫下大得多。因此，試驗(yàn)時(shí)需規(guī)定加載速度；靜力加載試驗(yàn)一般應(yīng)加載5分鐘后再讀數(shù)據(jù)。2.循環(huán)荷載的影響鋼材在連續(xù)交變荷載作用下，會(huì)逐漸累積損傷，產(chǎn)生裂紋及裂紋逐漸擴(kuò)展，直到最后破壞（疲勞破壞）。2024/2/122.4.6溫度的影響正溫范圍：T升高（1）溫度在150℃以?xún)?nèi)，鋼材材質(zhì)變化很小，鋼結(jié)構(gòu)可用于溫度不高于150℃的場(chǎng)合。（2）溫度在250℃左右的區(qū)間內(nèi)，fu

有局部性提高，沖擊韌性降低，出現(xiàn)藍(lán)脆現(xiàn)象。（3）當(dāng)溫度達(dá)到600℃時(shí)，鋼材進(jìn)入熱塑性狀態(tài)，強(qiáng)度下降嚴(yán)重，將喪失承載能力。

溫度對(duì)鋼材力學(xué)性能的影響℃fufyδE負(fù)溫范圍：T下降，隨著溫度的降低，鋼材的強(qiáng)度提高，而塑性和韌性降低，逐漸變脆，稱(chēng)為鋼材的低溫冷脆。鋼材的沖擊韌性對(duì)溫度的降低十分敏感。

2024/2/12沖擊韌性和溫度關(guān)系示意圖脆性破壞兩種破壞均有塑性破壞轉(zhuǎn)變溫度區(qū)沖擊斷裂功試驗(yàn)溫度T1T0T2（1）沖擊功曲線的反彎點(diǎn)T0稱(chēng)為臨界溫度。界限溫度T1和T2分別為脆性轉(zhuǎn)變溫度和全塑性轉(zhuǎn)變溫度。（2）鋼材由塑性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈云茐氖窃跍囟葏^(qū)間T1

～T2內(nèi)完成的，此溫度區(qū)間稱(chēng)為鋼材的脆性轉(zhuǎn)變溫度區(qū)。（3）在脆性轉(zhuǎn)變溫度以下，鋼材表現(xiàn)為完全的脆性破壞；而在全塑性轉(zhuǎn)變溫度以上，鋼材則表現(xiàn)為完全的塑性破壞。（4）不同牌號(hào)和等級(jí)的鋼材具有不同的轉(zhuǎn)變溫度區(qū)和轉(zhuǎn)變溫度，均應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為了防止脆性破壞，選用鋼材時(shí)應(yīng)使其工作溫度大于T1,接近T0。2024/2/122.4.7防止脆性斷裂的方法外因鋼材在構(gòu)造和加工工程中引起的應(yīng)力集中、低溫影響、動(dòng)力荷載的作用、冷作硬化和應(yīng)變時(shí)效硬化等內(nèi)因鋼材的化學(xué)成分、組織構(gòu)造和缺陷等(1）合理的選用鋼材;(2）對(duì)于低溫工作和受動(dòng)力荷載的鋼結(jié)構(gòu)，應(yīng)使所選鋼材的脆性轉(zhuǎn)變溫度低于結(jié)構(gòu)的工作溫度;(3)盡量使用較薄的型鋼和板材，使其具有良好的沖擊韌性;(4）設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要合理，避免構(gòu)件截面的突然改變，使之能均勻、連續(xù)的傳遞應(yīng)力，從而減小構(gòu)件的應(yīng)力集中。影響鋼材出現(xiàn)脆性破壞的因素合理設(shè)計(jì)2024/2/12正確制造(1)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行制作，不得隨意進(jìn)行鋼材代換，不得隨意將螺栓連接該為焊接連接，不得隨意加大焊縫厚度。(2)為了避免冷作硬化現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)采用鉆孔或沖孔后再擴(kuò)鉆的方法，以及對(duì)剪切邊進(jìn)行刨邊。(3)為了減少焊接殘余應(yīng)力導(dǎo)致的應(yīng)力集中，應(yīng)該制定合理的焊接工藝和技術(shù)措施，并由考試合格的焊工施焊，必要時(shí)可采用熱處理方法消除主要構(gòu)件中的焊接殘余應(yīng)力。(4)焊接中不得在構(gòu)件上任意打火起弧，影響焊接的質(zhì)量，應(yīng)按照規(guī)范的要求進(jìn)行。2024/2/12合理使用(1)不得隨意改變結(jié)構(gòu)使用用途或超負(fù)荷使用結(jié)構(gòu)。(2)原設(shè)計(jì)在室溫工作的結(jié)構(gòu)，在冬季停產(chǎn)時(shí)要注意保暖。(3)不要在主要結(jié)構(gòu)上任意焊接或附加零件懸掛物。(4)避免因生產(chǎn)和運(yùn)輸不當(dāng)對(duì)結(jié)構(gòu)造成的撞擊或機(jī)械損傷。(5)平時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)注意檢察和維護(hù)。

2024/2/122.6建筑用鋼種類(lèi)、規(guī)格和選用2.6.1建筑用鋼的種類(lèi)品種特點(diǎn)碳素結(jié)構(gòu)鋼用于結(jié)構(gòu)的普通低碳鋼低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼普通低碳鋼+若干種合金元素（錳、釩等，總量<5%）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼有害元素少的碳素鋼+熱處理鋼索鋼絲、平行鋼絲索、鋼絞線鋼絲繩等2024/2/12鋼的種類(lèi)2024/2/12（1）碳素結(jié)構(gòu)鋼（GB/T700-1988）Q275Q215Q255Q235規(guī)范推薦提供fy、fu、

保證以及沖擊韌性、冷彎試驗(yàn)指標(biāo)化學(xué)成分C、Mn、Si、S、P保證供貨含碳量、強(qiáng)度↑塑性↓特點(diǎn)Q195牌號(hào)

碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)由代表屈服點(diǎn)的字母Q、屈服點(diǎn)（厚度t≤16mm)的數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)、脫氧方法符號(hào)等四部分按順序組成。2024/2/12可省略2024/2/12（2）低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼(GB/T1591-1994)Q460Q345規(guī)范推薦Q420規(guī)范推薦Q390規(guī)范推薦提供fy、fu、

保證以及沖擊韌性、冷彎試驗(yàn)指標(biāo)化學(xué)成分C、Mn、Si、S、P、V、Ti保證供貨含碳量、強(qiáng)度↑特點(diǎn)Q295牌號(hào)塑性↓

低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)由代表屈服點(diǎn)的字母Q、屈服點(diǎn)（厚度t≤16mm)的數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)等三部分按順序組成。2024/2/123904202024/2/12（3）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼(GB/T699-1988)a)磷、硫等有害元素的含量均不大于0.035％，對(duì)于其他缺陷的限制也較嚴(yán)格。b)主要用作制造冷拔高強(qiáng)鋼絲、高強(qiáng)螺栓以及自攻螺釘?shù)取?024/2/122.6.2鋼材的規(guī)格（1）熱軋鋼板a)分為厚鋼板、薄鋼板和扁鋼。b)表示方法：在符號(hào)“-”后加“寬度×厚度×長(zhǎng)度”

c)供應(yīng)規(guī)格（單位：mm）

厚度寬度長(zhǎng)度厚鋼板4.5-60600-30004000-12000薄鋼板0.35-4500-1500500-4000扁鋼4-6012-2003000-9000熱軋鋼板、鋼帶熱軋型鋼（焊接）冷彎薄壁型鋼冷軋鋼板、鋼帶2024/2/12（2）熱軋型鋼角鋼工字鋼槽鋼H型鋼T型鋼鋼管等邊角鋼不等邊角鋼角鋼分類(lèi)型號(hào)或表示方法最小規(guī)格最大規(guī)格長(zhǎng)度等邊角鋼L邊長(zhǎng)×厚度L20×3L200×244000～19000不等邊角鋼L長(zhǎng)邊×短邊×厚度L25×16×3L200×125×18角鋼規(guī)格

(單位mm)2024/2/12工字鋼分類(lèi)型號(hào)或表示方法單位cm最小規(guī)格最大規(guī)格長(zhǎng)度(m)普通工字鋼I高度I10I635～19輕型工字鋼QI高度QI10QI70工字鋼規(guī)格槽鋼規(guī)格其它幾何參數(shù)查P428附表8.5、8.6工字鋼分類(lèi)型號(hào)或表示方法單位cm最小規(guī)格最大規(guī)格長(zhǎng)度(m)普通槽鋼[高度[5[405～19輕型槽鋼Q[高度Q[5Q[40其它幾何參數(shù)查P429附表8.7、8.82024/2/12H型鋼規(guī)格H型鋼分類(lèi)型號(hào)或表示方法單位mm最小規(guī)格最大規(guī)格長(zhǎng)度(m)寬翼緣H型鋼HW高×寬×腹板厚×翼緣厚HW100×100×6×8HW400×400×13×216～15中翼緣H型鋼HM高×寬×腹板厚×翼緣厚HM150×100×6×9HW600×300×12×20窄翼緣H型鋼HN高×寬×腹板厚×翼緣厚HN100×50×5×7HN700×300×13×24高頻焊接H型鋼H高×寬×腹板厚×翼緣厚H100×50×3×3H350×175×4.5×66～12其它幾何參數(shù)查P431附表8.92024/2/12T型鋼規(guī)格t

鋼管規(guī)格H型鋼分類(lèi)型號(hào)或表示方法單位mm最小規(guī)格最大規(guī)格長(zhǎng)度(m)寬翼緣T型鋼TW高×寬TW50×100HW200×4006～15中翼緣T型鋼TM高×寬TM74×100HW300×300窄翼緣T型鋼TN高×寬TN50×50HN350×200鋼管分類(lèi)型號(hào)或表示方法單位mm最小規(guī)格最大規(guī)格長(zhǎng)度(m)熱軋無(wú)縫鋼管

直徑×壁厚

32×2.5

351×163～12電焊鋼管（直焊縫、螺旋焊縫）

直徑×壁厚

32×2

152×5.5其它幾何參數(shù)查P434附表8.10其它幾何參數(shù)