《钢结构材料管理》PPT课件
合集下载
2.钢结构的材料(ppt文档)
2．浇铸 特殊镇静钢 镇静钢：硅强脱氧剂；晶粒较细，强度高，塑性韧 性好，可焊性好 半镇静钢 沸腾钢：锰弱脱氧剂，CO溢出；构造和晶粒粗细不 均匀，塑性、韧性和可焊性较差
19.3 影响钢材性能的因素
第19章 钢结构的材料
3．轧制 轧制能使金属的晶粒变细，气泡、裂纹等焊合，
能改善钢材的力学性能。 薄板因辊轧次数多，其强度比厚板略高； 浇铸时的非金属夹杂物在轧制后能造成钢材的
3、应变时效：冷作硬化加时效硬化。
19.3 影响钢材性能的因素
第19章 钢结构的材料
19.3.4 温度的影响
随着温度的升高，钢材强度降低，变形增大；随 着温度降低，强度增高但塑性和韧性降低，材料 转脆，对冲击韧性的影响十分突出。
当温度降至某一数值时，钢材的韧性突然降低， 钢材的破坏特征明显地有塑性破坏变为脆性破坏， 称为低温冷脆现象。
分层，设计时应尽量避免拉力垂直于板面的情况， 以防止层间撕裂。
19.3 影响钢材性能的因素
第19章 钢结构的材料
19.3.3 冷加工和时效硬化的影响
1、冷加工硬化：冷拉、冷弯、冲孔、机械剪切等 冷加工使钢材产生很大塑性变形，强度提高，但 减小了塑性和韧性。
2、时效硬化：钢材中的C、N，随着时间的增长和 温度的变化，而形成碳化物和氮化物，使钢材变 脆，又称“老化”
第十九章 钢结构的材料
第19章 钢结构的材料
第十九章 钢结构的材料
19.1 钢材的破坏形式 19.2 钢材的主要力学性能 19.3 影响钢材性能的因素 19.4 钢材在复杂应力状态下的工作性能 19.5 钢材种类、牌号及其选用
第19章 钢结构的材料
19.1 钢材的破坏形式
塑性破坏：加载后有较大变形，有明显的 颈缩现象，因此破坏前有预兆，断裂时断 口呈纤维状，色泽发暗；构件断裂发生在 应力达到钢材的抗拉强度fu；
19.3 影响钢材性能的因素
第19章 钢结构的材料
3．轧制 轧制能使金属的晶粒变细，气泡、裂纹等焊合，
能改善钢材的力学性能。 薄板因辊轧次数多，其强度比厚板略高； 浇铸时的非金属夹杂物在轧制后能造成钢材的
3、应变时效：冷作硬化加时效硬化。
19.3 影响钢材性能的因素
第19章 钢结构的材料
19.3.4 温度的影响
随着温度的升高，钢材强度降低，变形增大；随 着温度降低，强度增高但塑性和韧性降低，材料 转脆，对冲击韧性的影响十分突出。
当温度降至某一数值时，钢材的韧性突然降低， 钢材的破坏特征明显地有塑性破坏变为脆性破坏， 称为低温冷脆现象。
分层，设计时应尽量避免拉力垂直于板面的情况， 以防止层间撕裂。
19.3 影响钢材性能的因素
第19章 钢结构的材料
19.3.3 冷加工和时效硬化的影响
1、冷加工硬化：冷拉、冷弯、冲孔、机械剪切等 冷加工使钢材产生很大塑性变形，强度提高，但 减小了塑性和韧性。
2、时效硬化：钢材中的C、N，随着时间的增长和 温度的变化，而形成碳化物和氮化物，使钢材变 脆，又称“老化”
第十九章 钢结构的材料
第19章 钢结构的材料
第十九章 钢结构的材料
19.1 钢材的破坏形式 19.2 钢材的主要力学性能 19.3 影响钢材性能的因素 19.4 钢材在复杂应力状态下的工作性能 19.5 钢材种类、牌号及其选用
第19章 钢结构的材料
19.1 钢材的破坏形式
塑性破坏：加载后有较大变形，有明显的 颈缩现象，因此破坏前有预兆，断裂时断 口呈纤维状，色泽发暗；构件断裂发生在 应力达到钢材的抗拉强度fu；
《钢结构材料》PPT课件_OK
(3) 塑性阶段 也称屈服阶段， σ= fy后钢材暂时不 能承受更大的荷载，且伴随产生很大的变形，因 此钢结构设计取fy作为强度极限承载力的标志。
(4) 强化阶段 试件能承受的最大拉应力 fu为钢材的 抗拉强度。取fy作为强度极限承载力的标志， fu 就成为材料的强度储备。
(5)颈缩破坏阶段
(6) 可把钢材视为理想弹塑性体。
19
三、疲劳计算应注意问题
• 当n≥105时，应进行疲劳计算。
• 疲劳计算采用的是容许应力幅法，计算公式是以 实验为依据的，实验中已包含了动力的影响，故 荷载应采用标准值且不乘动力系数，应力幅按弹 性工作计算。
• 在完全压应力（不出现拉应力）循环中，由于压 应力不会使裂纹继续扩展，故规范规定此种情况 可不进行疲劳计算。
乎丧失。
• 在负温度范围内 （t<0oC）：随着温度降低，塑
性和韧性降低，材料变脆，称为低温冷脆。钢材 冲击韧性与温度的关系曲线反弯点所对应的温度
t0称为脆性转变温度。设计选用钢材时应使其脆 性转变温度区的下限温度t1低于结构所处的工作
环境温度，即可保证钢结构低温工作的安全。11
四、冷加工硬化和时效硬化
• 在负温下或动力荷载作用下，应力 集中往往是引起脆性断裂的根源， 设计中应设法避免或减小应力集中， 并选用质量优良的钢材。
15
第四节 钢材的疲劳
一、钢材疲劳的基本概念
钢材在反复荷载作用下，在应力低于钢材抗拉 强度甚至低于屈服点时突然断裂，称为钢材的疲 劳或疲劳破坏。
钢结构中总存在有微观裂纹或类似的缺陷，导 致应力集中。在反复荷载作用下，微观裂纹不断 开展，应力集中加剧。当荷载反复循环达一定次
3.钢材的轧制 将钢锭加热至1200～1300o C ，通过 轧钢机将其轧成所需形状和尺寸的钢材，称 为热轧型钢。轧钢机的压力作用可使钢锭中 的小气泡和裂纹弥合，并使组织密实。钢材 的压缩比（钢坯与轧成钢材厚度之比）愈大 时，其强度和冲击韧性也愈高。
《钢结构》第二章钢结构的材料资料
主 编
素结构钢，属于低碳钢，含碳量小于0.25%；工程所用低合
） 金钢，其含碳量小于0.52%。
第2章 钢结构的材料
钢 ⑵ 锰（Mn)、硅(Si)
结 构
是作为脱氧剂存在钢中，是钢中的有益元素。能提高钢
基 材的强度，而对塑性和韧性无明显影响。
本 原
⑶ 硫(S)、磷(P)
理
硫、磷是钢中十分有害的元素。硫的存在会加大钢材的
结 构
指钢材在冷加工时，对产生裂缝
基 的抵抗能力。
本 将试件弯曲成规定的角度后,检查
原 理
试件弯曲部分的表面有无裂缝、裂
（ 断、分层等，没有即为合格。
黄 冷弯试验是鉴定钢材质量的一种
呈 伟
良好方法，常作为静力拉伸试验和
主 冲击试验的一种补充试验，是一项
编 ）
衡量钢材力学性能的综合指标。
a
d a
d+2.1a
（ 耐老化性：“老化”使钢材变脆。 黄 呈 耐长期高温性：在长期高温条件下工作的钢材，其破坏强
伟 主
度比常温拉伸试验的强度低得多，应另行测定“强度”。
编 耐疲劳性：钢结构或构件在长期连续的交变荷载或重复荷 ） 载作用下，应力低于fy也会发生破坏，称为“疲劳破坏”。
第2章 钢结构的材料
钢 结
2.1.6 钢构件的两种破坏形式
图2.5 冷弯1800试件
第2章 钢结构的材料
钢
2.1.3 冲击韧性
结 构
冲击韧性是衡量钢材强度、
基 塑性及材质的一项综合指标。
本 原
冲击韧性由冲击试验测定。
理 冲击韧性：
（ 黄
α
k
(NA•km/cm2)
A
钢结构的材料PPT课件
在高温时，发生热脆。
(有害成分)
氮N：降低钢材的塑性、韧性、可焊性和疲劳强度，
在低温时，发生冷脆。
(有害成分)
第19页/共84页
冶金缺陷
1.偏析 金属结晶后化学成分分布不均匀的现象。主要是硫、磷偏析， 其后果是偏析区钢材的塑性、韧性、可焊性变坏。
2.非金属夹杂 指钢材中的非金属化合物，如硫化物、氧化物，他 们使钢材性能变脆。
冲击断裂功
脆性破坏
两种破 坏均有
转变温 度区
塑性破坏
（2）钢材由塑性破坏转变为
脆性破坏是在温度区间T1 ～ T2内完成的，此温度区间称为 钢材的脆性转变温度区。
（3）在脆性转变温度以下，钢材表现为 完全的脆性破坏；而在全塑性转变温度以
T1 T0 T2
试验温度
冲击韧性和温度关系示意图
上，钢材则表现为完全的塑性破坏。
e .屈颈服点缩时阶，段结构会因过度的塑性变形而
o
不适于继续承载。
第8页/共84页
（2）高强度钢的应力-应变曲线
(N/mm2) 0.2
o
0.2%
第9页/共84页
2.塑性性能
试件被拉断时的绝对变形值与试件原标距之比的百分数，称为伸长率
δ 。伸长率代表材料在单向拉伸时的塑性应变的能力。
L1 L0 100%
徐变现象－当温度在260 ℃ ～ 320 ℃时，在应力持续不变的情 况下，钢材以很缓慢的速度继续 变形。
负温范围：随着温度的降低，钢材的强度提高，而塑性和韧性降低， 逐渐变脆，称为钢材的低温冷脆。钢材的冲击韧性对温度的降低十 分敏感。
第24页/共84页
（1）冲击功曲线的反弯点 T0称为转变温度。界限温度 T1和T2分别为脆性转变温度 和全塑性转变温度。
钢结构工程施工钢结构材料(共25张PPT)
C,D,E----- TZ特殊镇静钢杂1质、多，试硬件而脆切，取可铸位不置可锻
（2）钢板：热轧、冷轧
需（要2）说力明学：性钢能材：在强3度002、°、左塑右试性时、件，韧切强性度取、提硬方高度向，塑性、韧性下降，钢材表面呈蓝色，这一反覆现象称之为蓝脆现象。
S：含量↑使强度↑塑性拉、伸韧性：、板性能件冷垂弯、直可轧焊制性↓方； 向；型材平行轧制方向
a
d
建筑结构钢材在制造加工过程中，经常要弯
a
曲、切断、焊接，保证钢材在加工过程中，
其力学性能基本不受影响尤为重要。
1）、冷弯性能
d+2.1a
在常温下承受弯曲而不破裂的能力。在冷加工过程中产生塑性变形时，对产生 裂纹的敏感性，是判别钢材塑性及冶金质量的综合指标。
2）、焊接性能 适应焊接方法和焊接工艺的能力
2）、塑性：在某种给定载荷下,材料产生永久变形的材料特性
便于内力重分布，吸收能量，重要指标
A、延伸率delta
l l0 100%
l0
伸长（或缩短）的长度与其原长度的比值作为衡量标准
B、断面收缩率psi
A0 A100%
A0
1、建筑钢材的性能
（2）力学性能：强度、塑性、韧性、硬度
3）、韧性:材料的断裂前吸收能量和进行塑性变形的能力
高温时使钢材变脆－热脆现象。
P：低温时使钢材变脆－冷脆现象；其它同S O、N：O同S；N同P，控制含量≤0.008%
1、建筑钢材的性能
（3）影响钢材性能的因素：微观结构、化学成分、冶炼、热处理
3）、冶金与轧制的影响 冶金：冶金的影响主要为脱氧方法：沸腾钢用Mn为脱氧剂，时间快，价
格低，质量差；镇静钢用Si为脱氧剂，时间慢，价格高，质量好。
8-1 钢结构材料精品PPT课件
（三）H型钢
H型钢有热轧H型钢和焊接H型钢两种。其中热轧H 型钢又分为宽翼缘H型钢(HW)、中翼缘H型钢(HM)、 窄翼缘H型钢(HN)和H型钢柱等。焊接H型钢由平 钢板用高频焊接组合而成。H 型钢与工字钢相比， 其翼缘宽，两个主轴方向的惯性矩接近，抗弯、抗 扭、抗压等能力强；翼缘内表面没有斜度，上下表 面平行，便于机械加工、结构连接和安装。H 型钢 的截面特性要明显优于传统的普通型钢，受力更加 合理，故已广泛用于钢结构高层建筑建筑中。经过 剖分H钢而成的T型钢相应分为TW、TM、TN 三种。
（四）其他钢材 1、桥梁用结构钢 有着专门的使用标准，即《桥梁用结构钢》 (GB/T714-2000)。桥梁用结构钢比一般的建筑用结构 钢的技术要严格得多，所以，如果钢结构建筑中使用 了桥梁用结构钢，属于以优代劣。
2、耐火钢
普通建筑用钢在350℃以上高温时屈服强度迅速下 降到室温的 2/3 以下，不能满足设计要求。为了 提高普通建筑用的钢结构抵抗火灾的能力，必须
碳素结构钢按屈服点的大小，分为 Q195、Q215、 Q235、及 Q275 等四种牌号。
2、优质碳素结构钢(GB/T 699—1999)
优质碳素结构钢是用以满足不同加工要求 而赋予相应性能的碳素钢，是碳素钢经过 热处理(如调质处理和正火处理)得到的优质 钢。钢中除含有碳（C）元素和为脱氧而含 有一定量硅（Si）（一般不超过0.40%）、 锰（Mn）（一般不超过0.80%，较高可到 1.20%）合金元素外，不含其他合金元素 （残余元素除外）。此类钢产量较大，用 途较广，一般多轧（锻）制成圆、方、扁 等型材、板材和无缝钢管。主要用于制造 一般结构及机械结构零、部件以及建筑结 构件和输送流体用管道。
ห้องสมุดไป่ตู้
第八章钢结构材料ppt课件
（各种常用结构钢材化学成分及机械性能参见 教材表2.1~2.4）
二、钢材的选用
1选用原则 总的原则：安全可靠 经济合理 需考虑因素：
结构的重要性 荷载性质 应力特征 法 工作条件 钢材厚度
连接方
2选用建议
➢ 承重结构采用的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强 度和硫、磷含量的合格保证
➢ 焊接结构应保证碳的极限含量 ➢ 焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构采用的钢材应
● 据以上要求,《钢结构设计规范》GB50017-2003推荐
承重结构用钢宜采用：炭素结构钢中的Q235钢及低合
金高强结构钢中的Q345、Q390和Q420钢四种钢材。
第二节 钢材的主要机械性能
一、单向拉伸试验曲线
根据钢材单向拉伸性能曲线，工程应用中，钢材的性能
按理想弹塑性体考虑，fy为钢材拉、压强度标准值。
2、冶炼、浇铸、轧制和热处理的影响
1）冶炼的方法
平炉炼钢：生产效率低； 氧气顶吹转炉炼钢：具有投资少、生产效率高，适应性
大；
碱性侧吹转炉炼钢：钢材质量差； 电炉炼钢：一般不用在建筑结构中。
2）浇铸
钢锭—浇入铸模做成钢锭，初扎才成为钢坯（质量较
差）
钢坯—浇入连续浇铸机做成钢坯（钢材的质量较高）
浇铸时存在冶金缺陷：
⑤ 颈缩阶段：应力达到抗拉强度时，试件局部
出现横向收缩变细—颈缩。
2、塑性
① 塑性—钢材产生塑性变形而不发生脆性断裂的能力， 便于内力重分布，吸收能量。
② 衡量钢材塑性指标是：伸长率和断面收缩率
伸长率：
l1 l0 100 %
lo
l0
5d用
表示
5
断面收缩率 A0 A1 100 %
二、钢材的选用
1选用原则 总的原则：安全可靠 经济合理 需考虑因素：
结构的重要性 荷载性质 应力特征 法 工作条件 钢材厚度
连接方
2选用建议
➢ 承重结构采用的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强 度和硫、磷含量的合格保证
➢ 焊接结构应保证碳的极限含量 ➢ 焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构采用的钢材应
● 据以上要求,《钢结构设计规范》GB50017-2003推荐
承重结构用钢宜采用：炭素结构钢中的Q235钢及低合
金高强结构钢中的Q345、Q390和Q420钢四种钢材。
第二节 钢材的主要机械性能
一、单向拉伸试验曲线
根据钢材单向拉伸性能曲线，工程应用中，钢材的性能
按理想弹塑性体考虑，fy为钢材拉、压强度标准值。
2、冶炼、浇铸、轧制和热处理的影响
1）冶炼的方法
平炉炼钢：生产效率低； 氧气顶吹转炉炼钢：具有投资少、生产效率高，适应性
大；
碱性侧吹转炉炼钢：钢材质量差； 电炉炼钢：一般不用在建筑结构中。
2）浇铸
钢锭—浇入铸模做成钢锭，初扎才成为钢坯（质量较
差）
钢坯—浇入连续浇铸机做成钢坯（钢材的质量较高）
浇铸时存在冶金缺陷：
⑤ 颈缩阶段：应力达到抗拉强度时，试件局部
出现横向收缩变细—颈缩。
2、塑性
① 塑性—钢材产生塑性变形而不发生脆性断裂的能力， 便于内力重分布，吸收能量。
② 衡量钢材塑性指标是：伸长率和断面收缩率
伸长率：
l1 l0 100 %
lo
l0
5d用
表示
5
断面收缩率 A0 A1 100 %
相关主题