建筑结构材料的物理力学性能
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将特定强度热轧钢筋通过加热、淬火和回火等调质工艺处理， 使强度得到较大幅度的提高，而延伸率降低不多。用于预应力 混凝土结构。
6
中高强钢丝和钢绞线
中强钢丝的强度为800~1200MPa，高强钢丝、钢绞线的为 1470 ~1860MPa；钢丝的直径3~9mm，外形有光面、刻痕和螺旋肋三 种。另有二股、三股和七股钢绞线，外接圆直径9.5~15.2 mm。 中高强钢丝和钢绞线均用于预应力混凝土结构。
多功能性 可以制得不同物理力学性质的混凝土，基本上能满足所有不同工
程的要求。
可加工性 可以按照工程结构的要求，浇筑成不同形状和尺寸的整体结构或
预制构件。
和钢筋的兼容性 钢筋等有牢固的粘结力，与钢材有基本相同的线膨胀系数，能制
作钢筋混凝土结构和构件。
低能耗性 能源消耗较烧结砖及金属材料低，能耗大约是钢材的1/90。
有在春秋战国时期就已兴修水利如今仍然起灌溉作用的秦代李冰父子修建的都江堰水利工程所55在1400年前由料石修建的现存河北赵县的安济桥这是世界上最早的单孔敞肩式石拱桥桥长5082m宽约9m为拱上开洞既可节约石材且可减轻洪水期的水压力它无论在材料使用结构受力艺术造型和经济上都达到了相当高的成就该桥已被美国土木工程学会选入世界第12个土木工程里程碑
3.1 建筑钢材
钢材在建筑工程中与其它结构材料相比所具有的特性： 1．轻质高强 2．韧性好、抗冲击能力强、抗拉强度高 3．可焊接、铆接、易于装配 4．外表轻巧、华美、具有光泽 5．易腐 6．耐火性差
1
1、建筑结构常用的钢材类别
（1）结构钢材种类：
碳素钢
按含碳量不同可分为：
低碳钢（含碳量少于0.25%） 中碳钢（含碳量在0.25%～0.6%） 高碳钢（含碳量在0.6%～1.4%）
19
（6）应力集中
——在构件缺陷处或截面变化处附近，应力线曲折、密集、 出现高峰应力的现象，称为应力集中。例如切玻璃、撕布（预先 剪个口）等现象。 钢构件及连接中不可避免地存在不同程度的应力集中，过高的应力 集中一般会导致多向拉应力场的产生，对钢结构构成直接危害。
20
3.2 混凝土
何为混凝土？
胶凝材料 水 细集料 粗集料
单向拉伸试验应力—应变曲线
a’为比例极限proportional limit
s =Ese
a为弹性极限elastic limit b为屈服上限upper yield strength c为屈服下限，即屈服强度 fy lower yield strength
cd为屈服台阶yield plateau de为强化段strain hardening stage e为极限抗拉强度 fu ultimate tensile strength
根据脱氧程度，钢材分为镇静钢、半镇静钢和沸腾钢， 脱氧程度依次降低，钢材质量依次下降。3种钢材的强 度没有太大差别，相同的冶金工艺条件下，3号镇静钢 比3号沸腾钢的屈服点约高40Mpa；塑性和韧性上的差 别则很大，镇静钢最好，沸腾钢最差。
《钢结构规范》第3.3.2条规定：对Q235钢材宜选用镇 静钢和半镇静钢。对规定情况的结构和构件不应采用 沸腾钢。
混凝土种类 表观密度
主要用途
（kg/m3）
重混凝土 >2500
防辐射混凝土、核能工 程的屏蔽结构材料
普通混凝土 1950 – 2500 一般建筑物、结构物的
承重材料
轻混凝土 <1950
保温、隔断
表观密度：试件在105±5℃温度下干燥至恒重后测定。
25
(二) 按所用胶凝材料分类:
无机胶凝材料混凝土 水泥凝土、硅酸盐混凝土、石膏混凝土、水玻璃混凝土等；
鳞或脆断。显然弯心直径越小，冷弯角越大，冷弯性能越好。
冷弯试验——冷弯角a
冷加工性能 塑性变形能力 材质均匀性
12
（3）冲击韧性 ——钢材在破坏过程中消耗机械功的能力
钢材的韧性与塑性有关，但不同于塑性。是强度和塑性的 综合表现。韧性指标由冲击试验获得。
试件
试件
梅氏试件 R=1.0
摆锤
夏比试件 R=0.25
主要成分为铁和碳，此外还有少量磷，硫等有害元素。它们可使 变脆，塑性下降，可焊性降低。（注：含碳量↑强度↑塑性↓）
低合金钢
在碳素钢中加入少量稀有元素（Mn，Si，V，Ti），以改善钢筋的 力学性能。（注：合金量↑强度↑保持塑性）钢结构用钢材规格：
钢板——热轧板，冷轧板； 薄板<6mm，厚板>40mm； 常用热轧板6～25mm， 冷轧板0.6～2mm。
8
两个强度指标：
屈服强度fy ：是钢筋强度的设计依据，因为钢筋屈服后将很大的塑
性变形，且在卸载时这部分变形不可恢复，这会使钢筋混凝土构件 产生很大的变形和不可闭合的裂缝。屈服上限与加载速度有关，不 太稳定，一般取屈服下限作为屈服强度。
极限抗拉强度fu ：实际破坏强度 屈 强 比：反映钢筋的强度储备，fy/fu=0.6~0.7。
s
µ¯ ÐÔ ±ä ÐÎ ee
e
²Ð Óà ±ä ÐÎ er
9
无明显流幅的钢材 fu
s0.2
a
0.2%
a点：比例极限，约为0.65fu a点前：应力-应变关系为线弹性 a点后：应力-应变关系为非线性，有 一定塑性变形，且没有明显的屈服点
强度设计指标——条件屈服强度
残余应变为0.2%所对应的应力
《规范》取s0.2 =0.85 fu
HRB335级 (带肋钢筋，II级， )
R
HRB400级 (带肋钢筋，III级， )
生RR产B4工00级艺((余r热ol处le理d钢滚筋轧，余的热)处，理表III级面，形R 状) （plain 光面的，ribbed 有肋纹 的） 屈服屈强服强度度标标准准值值（235…）
HPB
HRB
Bar Plain Hot-rolled
冲击试验——冲击功Akv 抗脆断、抗动载能力
13
（4）可焊性
——钢材经过焊接后保持原有机械性能的能力 要求钢材具有可焊性，即钢材经过焊接后，仍能具有必需的塑
性和韧性（强度一般不会降低）。
可焊性检验方法： （1）抗裂性试验，按一定工艺要求焊接后，立刻将焊接后的钢料 制成研片进行观察，判断裂纹数量和大小是否在规定范围之内 （2）侧重使用性能的可焊性试验，焊接后的构件经过规定数量的 加载，再从指定部位取一定数量的小试件，进行冲击韧性试验， 看钢材是否变脆。
10
（2）塑性指标
塑性：荷载作用下钢材的变形能力。
延伸率——标距为10d或5d范围内的极限伸长率,记为δ10或δ5
L1 L0 100%
L0
11
冷弯性能——为了使钢筋在加工及使用期间不发生脆断,应具有一 定的冷弯性能,衡量冷弯性能用冷弯角和弯心直径。即将钢筋绕某
个规定直径d(弯心直径)的辊轴弯曲成一定角度a而不发生裂纹,脱
4
（3）钢筋种类：
热轧钢筋
将碳素钢或低合金钢在高温下轧制而成。
电子教案简案, LiuLin, NJTU
1. 热轧钢筋 (Hot Rolled S光teel面Reinforcing Bar) 低碳钢
(1) 等级：
变形 普通低合金钢
HPB235级等(光级面：钢筋H，PIB级2，35) ；HRB335；HRB400；RRB400
砼的强度和材料组成、制作方法、养护环境、试件的形状和尺寸以 及实验方法有关诸多因素有关，所以需要规定一个统一的标准。
1）立方体抗压强度和混凝土强度等级
①立方体抗压强度fcus （s代表平均实测值，Cu-Cube立方体 ）
¿Ì ºÛ ¸Ö Ë¿
D¡ª ¹« ³Æ Ö±¾¶ Aª¡ 3 ¹É ¸Ö ½Ê Ïß Á¿ ²â ³ß ´ç ¸Ö ½Ê Ïß
ÂÝ Ðý Àß ¸Ö Ë¿
¼Í 2-1 ³£ Óà ¸Ö ½î ÐΠʽ
7
2、建筑结构用钢的物理力学性能
（1）强度指标
有明显流幅的钢材
s
fu
b
fy a
a’
c
d
e f
e
外加剂 矿物掺合料
合
凝结硬化
理 配
搅拌
制
人造 石材
混凝土＝ 人工石，即砼
21
混凝土作为结构材料广泛用于城市住宅、办公楼、道 路、桥梁、铁路轨枕、机场跑道、大坝、隧道、港口、 海上石油钻井平台等。
上海的市政建设
建设中的三峡水利枢纽工程
架设中的桥梁
22
混凝土的特点
经济性 原材料资源丰富，易于就地取材，成本低。
有机胶凝材料混凝土 沥青混凝土、树脂混凝土等；
无机有机复合胶凝材料混凝土 聚合物水泥混凝土、 聚合物浸渍混凝土。
26
(三) 按强度分类:
分类
低强度 混凝土
中强度 混凝土
高强度 超高强度 混凝土 混凝土
抗压 强度 <20MPa 20-50MPa 50MPa 80MPa
（四）按用途分类
结构混凝土、防水混凝土、耐热混凝土、装饰混凝土、大 体积混凝土、膨胀混凝土、道路混凝土等。
型钢——分热轧型钢和冷弯薄壁型钢
热轧型钢—工字钢，槽钢，角钢， H型钢， T型钢，圆管， 方管，圆钢。
3
冷弯薄壁型钢—C型钢，Z型钢，S型钢，压型板 用2-6mm厚薄钢板经冷弯或模压成型。广泛应用于轻型钢结构 中，用作屋檩等小荷载受力杆件。 薄壁型钢的截面和尺寸可按合理方案灵活设计，从而可充分利 用钢材强度，大大减小结构用钢量。以彩色压型钢板为屋面、 薄壁型钢为檩条的轻钢结构近年来在我国发展十分迅猛。
18
（5）温度影响
蓝脆现象：当温度上升到250℃左右时，钢材的抗拉强 度提高，但塑性、韧性下降，这种现象称之为热脆现象 。因此时表面氧化膜呈蓝色，又称为蓝脆现象。当温度 继续上升时，钢材的强度开始下降，至600℃左右钢材的 弹性模量几乎下降为0。 冷脆现象：若钢材温度由常温开始下降时，钢材性能同 样发生变化，特别是当温度下降到某一数值时，钢材的 冲击韧性突然急剧下降，此时单向拉伸试验将得到脆性 破坏结果，这种现象称为冷脆现象。 冷脆转变温度：钢材由韧性状态向脆性状态转变的温度 叫冷脆转变温度。工程实践中一般以=15～25J对应的温 度作为冷脆转变温度。该温度值在-80℃～-60℃之间。
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（3）轧制过程
钢材的热轧在摄氏1200℃～1300℃高温下进行。热轧不 仅改变钢的形状及外形，同时改变钢材的内部组织，热 压可使钢锭中的气泡、裂纹、疏松等缺陷焊合，使钢材 的金相组织更加致密，同时细化钢的晶粒。 轧制次数越多，钢材质量越好，各项力学性能指标均可 得到明显提高。
厚度大的钢材辊轧次数较少而晶粒较粗，与同条件的较 薄钢材比，力学性能指标低些，焊接性能也差。 《钢规》根据钢板厚度和型钢尺寸，将钢材分为3组， 每组给出不同的设计强度。第一组最薄，设计强度也最 高。
17
（4）冷加工硬化与时效硬化
s
e
冷加工硬化——将钢材于常温下进行冷加工，使之产生一定的 塑性变形，屈服强度明显提高，塑性和韧性有所降低，这个过程 称为钢材的冷加工硬化。
时效硬化——将经过冷加工的钢材，于常温下放置15-20天（ 自然时效）或加热到100-200℃并保持一定时间后（人工时效） ，钢材的屈服强度将进一步提高，极限抗拉强度也提高，塑性和 韧性降低的现象称为时效硬化。
适量添加可有效提高钢材的强度的元素：
硅、锰、铜、钒、钛、铬、镍、铌等元素在提高钢材强度的同 时，并不显著降低钢材的塑性和韧性
碳： 是形成钢材强度的主要成分。含碳量多少对钢材的影响具有典
型意义
磷： 对钢材具有十分显著的强化作用，同时可以提高钢材抗锈蚀性
能，但也显著降低钢材的塑性和韧性
15
（2）冶金过程
RRB
Bar Ribbed Hot-rolled
余热处理
Bar Ribbed Rolled
5
冷加工钢筋
是由热轧钢筋和盘条经冷拉、冷拔、冷轧、冷扭加工后而成。 冷加工的目的是为了提高钢筋的强度，节约钢材。但经冷加工 后，钢筋的延伸率降低。近年来，冷加工钢筋的品种很多，应 根据专门规程使用。
热处理钢筋
（5）耐久性
——保持钢材各项性能持久性的能力 钢材的锈蚀、时效、以及疲劳均属耐久性问题。
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3、影响钢材力学性能的因素
化学成分、冶金及轧制过程、时效、冷加工、温度、应力集中等
（1）化学成分
极少量的非铁元素都能使钢材的强度提高，但都不同程度地 降低钢材的塑性和韧性。
有害元素：
氧、氮、硫等非金属元素显著降低钢材的塑性和韧性
（五）按生产和施工方法分类
现场搅拌混凝土、预拌混凝土（商品混凝土）、泵送混凝土、 喷射混凝土、离心混凝土、真空吸水混凝土、碾压混凝土、热拌 混凝土等。
27
f cu,k
1、混凝土的物理力学性能
（1）混凝土的强度
指混凝土抵抗外力产生某种应力的能力，即混凝土材料达到破坏或 破裂极限状态是所能承受的应力。例如抗拉强度，或抗压强度等。
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良好的耐久性 在自然环境下使用较木材和钢材的耐久性好得多，维修费用低；
在合适的条件下，后期强度会有相当多的增长。 耐火性能好
混凝土在高温下在几个小时内仍能保持一定强度。
混凝土的缺点
自重大 抗拉强度偏低 受力破坏呈明显的脆性 抗冲击韧性差 生产周期长
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混凝土分类
(一) 按表观密度分类
6
中高强钢丝和钢绞线
中强钢丝的强度为800~1200MPa，高强钢丝、钢绞线的为 1470 ~1860MPa；钢丝的直径3~9mm，外形有光面、刻痕和螺旋肋三 种。另有二股、三股和七股钢绞线，外接圆直径9.5~15.2 mm。 中高强钢丝和钢绞线均用于预应力混凝土结构。
多功能性 可以制得不同物理力学性质的混凝土，基本上能满足所有不同工
程的要求。
可加工性 可以按照工程结构的要求，浇筑成不同形状和尺寸的整体结构或
预制构件。
和钢筋的兼容性 钢筋等有牢固的粘结力，与钢材有基本相同的线膨胀系数，能制
作钢筋混凝土结构和构件。
低能耗性 能源消耗较烧结砖及金属材料低，能耗大约是钢材的1/90。
有在春秋战国时期就已兴修水利如今仍然起灌溉作用的秦代李冰父子修建的都江堰水利工程所55在1400年前由料石修建的现存河北赵县的安济桥这是世界上最早的单孔敞肩式石拱桥桥长5082m宽约9m为拱上开洞既可节约石材且可减轻洪水期的水压力它无论在材料使用结构受力艺术造型和经济上都达到了相当高的成就该桥已被美国土木工程学会选入世界第12个土木工程里程碑
3.1 建筑钢材
钢材在建筑工程中与其它结构材料相比所具有的特性： 1．轻质高强 2．韧性好、抗冲击能力强、抗拉强度高 3．可焊接、铆接、易于装配 4．外表轻巧、华美、具有光泽 5．易腐 6．耐火性差
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1、建筑结构常用的钢材类别
（1）结构钢材种类：
碳素钢
按含碳量不同可分为：
低碳钢（含碳量少于0.25%） 中碳钢（含碳量在0.25%～0.6%） 高碳钢（含碳量在0.6%～1.4%）
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（6）应力集中
——在构件缺陷处或截面变化处附近，应力线曲折、密集、 出现高峰应力的现象，称为应力集中。例如切玻璃、撕布（预先 剪个口）等现象。 钢构件及连接中不可避免地存在不同程度的应力集中，过高的应力 集中一般会导致多向拉应力场的产生，对钢结构构成直接危害。
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3.2 混凝土
何为混凝土？
胶凝材料 水 细集料 粗集料
单向拉伸试验应力—应变曲线
a’为比例极限proportional limit
s =Ese
a为弹性极限elastic limit b为屈服上限upper yield strength c为屈服下限，即屈服强度 fy lower yield strength
cd为屈服台阶yield plateau de为强化段strain hardening stage e为极限抗拉强度 fu ultimate tensile strength
根据脱氧程度，钢材分为镇静钢、半镇静钢和沸腾钢， 脱氧程度依次降低，钢材质量依次下降。3种钢材的强 度没有太大差别，相同的冶金工艺条件下，3号镇静钢 比3号沸腾钢的屈服点约高40Mpa；塑性和韧性上的差 别则很大，镇静钢最好，沸腾钢最差。
《钢结构规范》第3.3.2条规定：对Q235钢材宜选用镇 静钢和半镇静钢。对规定情况的结构和构件不应采用 沸腾钢。
混凝土种类 表观密度
主要用途
（kg/m3）
重混凝土 >2500
防辐射混凝土、核能工 程的屏蔽结构材料
普通混凝土 1950 – 2500 一般建筑物、结构物的
承重材料
轻混凝土 <1950
保温、隔断
表观密度：试件在105±5℃温度下干燥至恒重后测定。
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(二) 按所用胶凝材料分类:
无机胶凝材料混凝土 水泥凝土、硅酸盐混凝土、石膏混凝土、水玻璃混凝土等；
鳞或脆断。显然弯心直径越小，冷弯角越大，冷弯性能越好。
冷弯试验——冷弯角a
冷加工性能 塑性变形能力 材质均匀性
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（3）冲击韧性 ——钢材在破坏过程中消耗机械功的能力
钢材的韧性与塑性有关，但不同于塑性。是强度和塑性的 综合表现。韧性指标由冲击试验获得。
试件
试件
梅氏试件 R=1.0
摆锤
夏比试件 R=0.25
主要成分为铁和碳，此外还有少量磷，硫等有害元素。它们可使 变脆，塑性下降，可焊性降低。（注：含碳量↑强度↑塑性↓）
低合金钢
在碳素钢中加入少量稀有元素（Mn，Si，V，Ti），以改善钢筋的 力学性能。（注：合金量↑强度↑保持塑性）钢结构用钢材规格：
钢板——热轧板，冷轧板； 薄板<6mm，厚板>40mm； 常用热轧板6～25mm， 冷轧板0.6～2mm。
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两个强度指标：
屈服强度fy ：是钢筋强度的设计依据，因为钢筋屈服后将很大的塑
性变形，且在卸载时这部分变形不可恢复，这会使钢筋混凝土构件 产生很大的变形和不可闭合的裂缝。屈服上限与加载速度有关，不 太稳定，一般取屈服下限作为屈服强度。
极限抗拉强度fu ：实际破坏强度 屈 强 比：反映钢筋的强度储备，fy/fu=0.6~0.7。
s
µ¯ ÐÔ ±ä ÐÎ ee
e
²Ð Óà ±ä ÐÎ er
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无明显流幅的钢材 fu
s0.2
a
0.2%
a点：比例极限，约为0.65fu a点前：应力-应变关系为线弹性 a点后：应力-应变关系为非线性，有 一定塑性变形，且没有明显的屈服点
强度设计指标——条件屈服强度
残余应变为0.2%所对应的应力
《规范》取s0.2 =0.85 fu
HRB335级 (带肋钢筋，II级， )
R
HRB400级 (带肋钢筋，III级， )
生RR产B4工00级艺((余r热ol处le理d钢滚筋轧，余的热)处，理表III级面，形R 状) （plain 光面的，ribbed 有肋纹 的） 屈服屈强服强度度标标准准值值（235…）
HPB
HRB
Bar Plain Hot-rolled
冲击试验——冲击功Akv 抗脆断、抗动载能力
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（4）可焊性
——钢材经过焊接后保持原有机械性能的能力 要求钢材具有可焊性，即钢材经过焊接后，仍能具有必需的塑
性和韧性（强度一般不会降低）。
可焊性检验方法： （1）抗裂性试验，按一定工艺要求焊接后，立刻将焊接后的钢料 制成研片进行观察，判断裂纹数量和大小是否在规定范围之内 （2）侧重使用性能的可焊性试验，焊接后的构件经过规定数量的 加载，再从指定部位取一定数量的小试件，进行冲击韧性试验， 看钢材是否变脆。
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（2）塑性指标
塑性：荷载作用下钢材的变形能力。
延伸率——标距为10d或5d范围内的极限伸长率,记为δ10或δ5
L1 L0 100%
L0
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冷弯性能——为了使钢筋在加工及使用期间不发生脆断,应具有一 定的冷弯性能,衡量冷弯性能用冷弯角和弯心直径。即将钢筋绕某
个规定直径d(弯心直径)的辊轴弯曲成一定角度a而不发生裂纹,脱
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（3）钢筋种类：
热轧钢筋
将碳素钢或低合金钢在高温下轧制而成。
电子教案简案, LiuLin, NJTU
1. 热轧钢筋 (Hot Rolled S光teel面Reinforcing Bar) 低碳钢
(1) 等级：
变形 普通低合金钢
HPB235级等(光级面：钢筋H，PIB级2，35) ；HRB335；HRB400；RRB400
砼的强度和材料组成、制作方法、养护环境、试件的形状和尺寸以 及实验方法有关诸多因素有关，所以需要规定一个统一的标准。
1）立方体抗压强度和混凝土强度等级
①立方体抗压强度fcus （s代表平均实测值，Cu-Cube立方体 ）
¿Ì ºÛ ¸Ö Ë¿
D¡ª ¹« ³Æ Ö±¾¶ Aª¡ 3 ¹É ¸Ö ½Ê Ïß Á¿ ²â ³ß ´ç ¸Ö ½Ê Ïß
ÂÝ Ðý Àß ¸Ö Ë¿
¼Í 2-1 ³£ Óà ¸Ö ½î ÐΠʽ
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2、建筑结构用钢的物理力学性能
（1）强度指标
有明显流幅的钢材
s
fu
b
fy a
a’
c
d
e f
e
外加剂 矿物掺合料
合
凝结硬化
理 配
搅拌
制
人造 石材
混凝土＝ 人工石，即砼
21
混凝土作为结构材料广泛用于城市住宅、办公楼、道 路、桥梁、铁路轨枕、机场跑道、大坝、隧道、港口、 海上石油钻井平台等。
上海的市政建设
建设中的三峡水利枢纽工程
架设中的桥梁
22
混凝土的特点
经济性 原材料资源丰富，易于就地取材，成本低。
有机胶凝材料混凝土 沥青混凝土、树脂混凝土等；
无机有机复合胶凝材料混凝土 聚合物水泥混凝土、 聚合物浸渍混凝土。
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(三) 按强度分类:
分类
低强度 混凝土
中强度 混凝土
高强度 超高强度 混凝土 混凝土
抗压 强度 <20MPa 20-50MPa 50MPa 80MPa
（四）按用途分类
结构混凝土、防水混凝土、耐热混凝土、装饰混凝土、大 体积混凝土、膨胀混凝土、道路混凝土等。
型钢——分热轧型钢和冷弯薄壁型钢
热轧型钢—工字钢，槽钢，角钢， H型钢， T型钢，圆管， 方管，圆钢。
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冷弯薄壁型钢—C型钢，Z型钢，S型钢，压型板 用2-6mm厚薄钢板经冷弯或模压成型。广泛应用于轻型钢结构 中，用作屋檩等小荷载受力杆件。 薄壁型钢的截面和尺寸可按合理方案灵活设计，从而可充分利 用钢材强度，大大减小结构用钢量。以彩色压型钢板为屋面、 薄壁型钢为檩条的轻钢结构近年来在我国发展十分迅猛。
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（5）温度影响
蓝脆现象：当温度上升到250℃左右时，钢材的抗拉强 度提高，但塑性、韧性下降，这种现象称之为热脆现象 。因此时表面氧化膜呈蓝色，又称为蓝脆现象。当温度 继续上升时，钢材的强度开始下降，至600℃左右钢材的 弹性模量几乎下降为0。 冷脆现象：若钢材温度由常温开始下降时，钢材性能同 样发生变化，特别是当温度下降到某一数值时，钢材的 冲击韧性突然急剧下降，此时单向拉伸试验将得到脆性 破坏结果，这种现象称为冷脆现象。 冷脆转变温度：钢材由韧性状态向脆性状态转变的温度 叫冷脆转变温度。工程实践中一般以=15～25J对应的温 度作为冷脆转变温度。该温度值在-80℃～-60℃之间。
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（3）轧制过程
钢材的热轧在摄氏1200℃～1300℃高温下进行。热轧不 仅改变钢的形状及外形，同时改变钢材的内部组织，热 压可使钢锭中的气泡、裂纹、疏松等缺陷焊合，使钢材 的金相组织更加致密，同时细化钢的晶粒。 轧制次数越多，钢材质量越好，各项力学性能指标均可 得到明显提高。
厚度大的钢材辊轧次数较少而晶粒较粗，与同条件的较 薄钢材比，力学性能指标低些，焊接性能也差。 《钢规》根据钢板厚度和型钢尺寸，将钢材分为3组， 每组给出不同的设计强度。第一组最薄，设计强度也最 高。
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（4）冷加工硬化与时效硬化
s
e
冷加工硬化——将钢材于常温下进行冷加工，使之产生一定的 塑性变形，屈服强度明显提高，塑性和韧性有所降低，这个过程 称为钢材的冷加工硬化。
时效硬化——将经过冷加工的钢材，于常温下放置15-20天（ 自然时效）或加热到100-200℃并保持一定时间后（人工时效） ，钢材的屈服强度将进一步提高，极限抗拉强度也提高，塑性和 韧性降低的现象称为时效硬化。
适量添加可有效提高钢材的强度的元素：
硅、锰、铜、钒、钛、铬、镍、铌等元素在提高钢材强度的同 时，并不显著降低钢材的塑性和韧性
碳： 是形成钢材强度的主要成分。含碳量多少对钢材的影响具有典
型意义
磷： 对钢材具有十分显著的强化作用，同时可以提高钢材抗锈蚀性
能，但也显著降低钢材的塑性和韧性
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（2）冶金过程
RRB
Bar Ribbed Hot-rolled
余热处理
Bar Ribbed Rolled
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冷加工钢筋
是由热轧钢筋和盘条经冷拉、冷拔、冷轧、冷扭加工后而成。 冷加工的目的是为了提高钢筋的强度，节约钢材。但经冷加工 后，钢筋的延伸率降低。近年来，冷加工钢筋的品种很多，应 根据专门规程使用。
热处理钢筋
（5）耐久性
——保持钢材各项性能持久性的能力 钢材的锈蚀、时效、以及疲劳均属耐久性问题。
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3、影响钢材力学性能的因素
化学成分、冶金及轧制过程、时效、冷加工、温度、应力集中等
（1）化学成分
极少量的非铁元素都能使钢材的强度提高，但都不同程度地 降低钢材的塑性和韧性。
有害元素：
氧、氮、硫等非金属元素显著降低钢材的塑性和韧性
（五）按生产和施工方法分类
现场搅拌混凝土、预拌混凝土（商品混凝土）、泵送混凝土、 喷射混凝土、离心混凝土、真空吸水混凝土、碾压混凝土、热拌 混凝土等。
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f cu,k
1、混凝土的物理力学性能
（1）混凝土的强度
指混凝土抵抗外力产生某种应力的能力，即混凝土材料达到破坏或 破裂极限状态是所能承受的应力。例如抗拉强度，或抗压强度等。
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良好的耐久性 在自然环境下使用较木材和钢材的耐久性好得多，维修费用低；
在合适的条件下，后期强度会有相当多的增长。 耐火性能好
混凝土在高温下在几个小时内仍能保持一定强度。
混凝土的缺点
自重大 抗拉强度偏低 受力破坏呈明显的脆性 抗冲击韧性差 生产周期长
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混凝土分类
(一) 按表观密度分类