鋼結(jié)構(gòu)工程施工（第五版） 課件 2項(xiàng)目一 材料

第5講鋼材的機(jī)械性能（一）鋼材1、鋼材的機(jī)械性能（1）強(qiáng)度和塑性強(qiáng)度：抵抗破壞的能力塑性：抵抗變形的能力應(yīng)力應(yīng)變曲線第5講鋼材的機(jī)械性能試驗(yàn)過程第5講鋼材的機(jī)械性能受力的五個階段：

①彈性階段(曲線的OA段)。fe ②彈塑性階段(曲線的AB段)。③屈服階段(曲線的BC段)。fy④應(yīng)變硬化階段(曲線的CD段)。fu⑤頸縮階段(曲線的DE段)力學(xué)指標(biāo)：

屈服強(qiáng)度fy：可利用的強(qiáng)度指標(biāo)，設(shè)計(jì)依據(jù)極限抗拉強(qiáng)度fu塑性指標(biāo)：

伸長率：δ＝（L1-L0

）/L0×100%

斷面收縮率：ψ=（A0－A1）/A0×100%

第5講鋼材的機(jī)械性能（2）冷彎試驗(yàn)性能鋼材的冷彎性能是衡量鋼材在常溫下彎曲加工產(chǎn)生塑性變形時(shí)，對產(chǎn)生裂紋的抵抗能力的一項(xiàng)指標(biāo)。第5講鋼材的機(jī)械性能（3）韌性 鋼材的沖擊韌度是衡量鋼材在沖擊荷載作用下，抵抗脆性斷裂的能力的一項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)。第5講鋼材的機(jī)械性能（4）可焊性鋼材的焊接性能是指在一定的焊接工藝條件下，獲得性能良好的焊接接頭。焊接過程中要求焊縫及焊縫附近金屬不產(chǎn)生熱裂紋或冷卻收縮裂紋；在使用過程中焊縫處的沖擊韌性和熱影響區(qū)內(nèi)塑性良好，不低于母材的力學(xué)性能。第5講鋼材的機(jī)械性能小結(jié)

本講學(xué)習(xí)了鋼材的力學(xué)性能，鋼材受力的5個階段，強(qiáng)度指標(biāo)中只有屈服強(qiáng)度fy是可利用的強(qiáng)度指標(biāo)，是設(shè)計(jì)依據(jù)。鋼材的塑性指標(biāo)有伸長率、斷面收縮率、冷彎性能、沖擊韌性、可焊性。第5講鋼材的機(jī)械性能第6講影響鋼材性能的因素2.影響鋼材性能的因素(1)化學(xué)成分的影響碳素結(jié)構(gòu)鋼中鐵含量占99％以上，其余是碳(C)、硅(Si)、錳(Mn)及硫(S)、磷(P)、氧(O)、氮(N)等冶煉過程中留在鋼中的雜質(zhì)元素表2-1各種元素對鋼材性能的影響。

第6講影響鋼材性能的因素(2)冶煉、澆注、軋制過程及熱處理的影響

缺陷有偏析、夾層、裂紋

鋼材分類：沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼及特殊鎮(zhèn)靜鋼（3）鋼材的硬化的影響

時(shí)效硬化、冷作硬化（應(yīng)變硬化）第6講影響鋼材性能的因素（4）復(fù)雜應(yīng)力的影響鋼材受同號復(fù)雜應(yīng)力作用時(shí)，強(qiáng)度提高，塑性降低，性能變脆；鋼材受異號復(fù)雜應(yīng)力作用時(shí)，強(qiáng)度降低，塑性增加。第6講影響鋼材性能的因素（5）應(yīng)力集中的影響

鋼材中的應(yīng)力在缺陷區(qū)域的某些部位將出現(xiàn)局部高峰應(yīng)力。應(yīng)力集中的部位，孔洞、缺口、凹槽，或采用變厚度、變寬度的截面。

第6講影響鋼材性能的因素（6）殘余應(yīng)力的影響殘余應(yīng)力是一種自相平衡的應(yīng)力鋼材中殘余應(yīng)力的特點(diǎn)是應(yīng)力自相平衡且與外荷載無關(guān)。殘余應(yīng)力對構(gòu)件強(qiáng)度極限狀態(tài)承載力沒有影響，但使構(gòu)件剛度減小，使鋼材抗沖擊斷裂能力及抗疲勞破壞能力降低。第6講影響鋼材性能的因素（7）溫度的影響溫度在200℃以上時(shí)總的趨勢是強(qiáng)度降低，塑性增大；達(dá)600℃時(shí)，其承載能力幾乎喪盡。負(fù)溫度范圍內(nèi)，鋼材的強(qiáng)度雖略有提高，但其塑性和韌性降低（變脆），

第6講影響鋼材性能的因素（8）重復(fù)荷載作用的影響（疲勞）

鋼材承受重復(fù)變化的荷載作用時(shí)，材料強(qiáng)度降低，破壞提早，這種現(xiàn)象稱為疲勞破壞。疲勞破壞的特點(diǎn)是強(qiáng)度降低，材料轉(zhuǎn)為脆性，破壞突然。第6講影響鋼材性能的因素小結(jié)：

本講學(xué)習(xí)了影響鋼材性能的因素有化學(xué)成分、鋼材制造過程、鋼材硬化、復(fù)雜應(yīng)力、應(yīng)力集中、殘余應(yīng)力、溫度變化及疲勞等，在鋼材選用時(shí)應(yīng)加以注意，發(fā)揮有利因素，避免不利因素，根據(jù)結(jié)構(gòu)要求正確選用鋼材。第6講影響鋼材性能的因素第7講鋼材的種類、連接材料3.鋼結(jié)構(gòu)用鋼材的種類、規(guī)格與選用（1）建筑鋼材的種類

建筑結(jié)構(gòu)用鋼主要是碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金鋼兩種。

碳素結(jié)構(gòu)鋼：只使用低碳鋼，含碳量不大于0.25％。

《碳素結(jié)構(gòu)鋼》標(biāo)準(zhǔn)中鋼材牌號表示方法由字母Q、屈服點(diǎn)數(shù)值(N／mm2)、質(zhì)量等級代號(A、B、C、D)及脫氧方法代號(F、Z、TZ)四個部分組成。Q是“屈”字漢語拼音的首位字母，質(zhì)量等級中以A級最差、D級最優(yōu)，F(xiàn)、Z、TZ則分別是“沸”、“鎮(zhèn)”及“特鎮(zhèn)”漢語拼音的首位字母，分別代表沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼及特殊鎮(zhèn)靜鋼，其中代號Z、TZ可以省略。

第7講鋼材的種類、連接材料

國家標(biāo)準(zhǔn)《碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB700）將碳素結(jié)構(gòu)鋼按屈服點(diǎn)數(shù)值分為5個牌號：Q195、Q215、Q235、Q255及Q275，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(GBJ50017—2017)中所推薦的碳素結(jié)構(gòu)鋼是Q235鋼。

鋼號的代表意義：

例Q235—A，代表屈服點(diǎn)為235N／mm2的A級鎮(zhèn)靜碳素結(jié)構(gòu)鋼；

Q235—BF：代表屈服點(diǎn)為235N／mm2的B級沸騰碳素結(jié)構(gòu)鋼。第7講鋼材的種類、連接材料

低合金鋼：是在冶煉碳素結(jié)構(gòu)鋼時(shí)增加一些合金元素?zé)挸傻匿?，目的是提高鋼材的?qiáng)度、沖擊韌性、耐腐蝕性等，而不太降低其塑性。

《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》標(biāo)準(zhǔn)中鋼材全部為鎮(zhèn)靜鋼或特殊鎮(zhèn)靜鋼，所以它的牌號就只由Q、屈服點(diǎn)數(shù)值及質(zhì)量等級三個部分組成，其中質(zhì)量等級有A～E五個級別。

《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》（GB／T1591）將低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼按屈服點(diǎn)數(shù)值分為5個牌號：Q295、Q345、Q390、Q420及Q460，所推薦的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼是Q345、Q390及Q420鋼。第7講鋼材的種類、連接材料

特種鋼：橋梁用結(jié)構(gòu)鋼、耐候鋼、高層建筑結(jié)構(gòu)用鋼《橋梁用結(jié)構(gòu)鋼》(GB／T714--2000)中的Q235q、Q345q、Q390q和Q420q（字母q表示“橋”）等；《焊接結(jié)構(gòu)用耐候鋼》(GB／T4172—2000)中的Q235NH(原16CuCr)、Q345NH(原15MnCuCr)（字母NH表示“耐候”）等；《高層建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》(YB4104—2000)中的Q235GJ、Q345GJ和Q235GJZ、Q345GJZ(字母GJ表示“高層建筑”、字母Z表示“Z向鋼板”)等鋼號，由于其機(jī)械性能優(yōu)于一般鋼種，故也適用于鋼結(jié)構(gòu)。第7講鋼材的種類、連接材料（2）鋼材的選用 選用原則：保證結(jié)構(gòu)安全可靠，同時(shí)要經(jīng)濟(jì)合理，節(jié)約鋼材?？紤]因素：結(jié)構(gòu)的重要性、荷載特性、連接方式、結(jié)構(gòu)的工作環(huán)境溫度、鋼材厚度。（3）鋼材的規(guī)格①熱軋鋼板第7講鋼材的種類、連接材料②型鋼第7講鋼材的種類、連接材料第7講鋼材的種類、連接材料③冷彎薄壁型鋼④壓型鋼板第7講鋼材的種類、連接材料第7講鋼材的種類、連接材料第7講鋼材的種類、連接材料（二）連接材料

1.焊材

（1）手工焊接用焊條 焊條由字母E表示。 建筑鋼結(jié)構(gòu)中用手工焊時(shí)，

碳鋼焊條有E43、E50系列，

低合金鋼焊條有E50、E55等系列。（2）焊絲（3）焊劑第7講鋼材的種類、連接材料2.螺栓（1）普通螺栓

普通螺栓的材料用Q235，分為A、B和C三級。（2）高強(qiáng)度螺栓

高強(qiáng)度螺栓采用的鋼材性能等級按其熱處理后強(qiáng)度劃分為10.9S和8.8S級第7講鋼材的種類、連接材料（三）油漆、防腐／火涂料

1.油漆

鋼結(jié)構(gòu)的容易銹蝕，影響使用與安全，為了減輕或防止鋼結(jié)構(gòu)的銹蝕，目前國內(nèi)外基本采用油漆涂裝方法進(jìn)行防護(hù)。

油漆防護(hù)是利用油漆涂層使被涂物與環(huán)境隔離，從而達(dá)到防銹蝕的目的，延長被涂物件的使用壽命。第7講鋼材的種類、連接材料2.防腐涂料防腐涂料都具有良好的絕緣性，能阻止鐵離子的運(yùn)動，故使腐蝕電流不易產(chǎn)生，起到保護(hù)鋼材的作用。3防火涂料鋼結(jié)構(gòu)防火涂料分為薄涂型和厚涂型兩類，選用時(shí)應(yīng)遵照以下原則：

第7講鋼材的種類、連接材料

對室內(nèi)裸露鋼結(jié)構(gòu)、輕型屋蓋鋼結(jié)構(gòu)及有裝飾要求的鋼結(jié)構(gòu)，當(dāng)規(guī)定