建筑材料-掌握常用建筑金属材料的品种、性能及应用.

2A311030 建筑材料

2A311030掌握常用建筑金属材料的品种、性能及应用

常用的建筑金属材料主要是建筑钢材和铝合金。建筑钢材又可分为钢结构用钢、钢筋混凝土结构用钢和建筑装饰用钢材制品。

一、建筑钢材的主要钢种

钢材是以铁为主要元素,含碳量为0.02%~2.06%,并含有其他元素的合金材料。钢材按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类。碳素钢根据含碳量又可分为低碳钢(含碳量小于0.25%、中碳钢(含碳量0.25%~0.6%、高碳钢(含碳量大于0.6%。合金钢是在炼钢钢材中加入一种或多种合金元素,如硅(Si、锰(Mn、钛(Ti、钒(V等而得的钢种。按合金元素的总含量贺晶又可分为低合金钢(总含量小于5%、中合金钢(总含量5%~10%和高合金钢(总含量大于10%。

根据钢中有害杂质硫、磷的多少,工业钢可分为普通钢、优质钢、高级优质钢和特技优质钢。根据用途的不同,工业用钢常分为结构钢、工具钢和特殊性能钢。

建筑钢材的主要钢种有碳素结构钢<备注:GB/T700-2006《碳素结构钢》>、优质碳素结构钢<备注:GB/T699-99《优质碳素结构钢》>和低合金高强度结构钢<备

注GB/T1591-2008《低合金高强度结构钢》>。

国家标准《碳素结构钢》GB/T 700-2006规定,碳素结构钢的牌号由代表屈服强度的字母Q、屈服强度数值、质量等级符号、脱氧方法符号等4个部分按顺序组成。其中,质量等级以磷、硫杂质含量由多到少,分别用A、B、C、D表示, D级钢质量最好,为优质钢;脱氧方法符号的含义为:F—沸腾钢,Z—镇静钢, TZ—特殊镇静钢,牌号中符号Z和TZ可以省略。例如,Q235—AF表示屈服强度为235MPa的A级沸腾钢。除常用的Q235外,碳素结构钢的牌号还有Q195、Q215、Q275。碳素结构钢为一般结构钢和工程用钢,适于生存各种型钢、钢板、钢筋、钢丝等。

优质碳素结构钢钢材按冶金质量等级分为优质钢、高级优质钢(牌号后加“A”和特技优质钢(牌号后加“E”。优质碳素结构钢一般用于生产预应力混凝土用钢丝、钢绞线、锚具,以及高强度螺栓、重要结构的钢铸件等。低合金高强度结构钢的牌号与碳素结构钢类似,不过其质量等级分为A、B、C、D、E五级,牌号有Q295、

Q345、Q390、Q420、Q460几种。主要用于轧制各种型钢、钢板、钢管及钢筋,广泛用于钢结构和钢筋混凝土结构中,特别适用于各种重型结构、高层结构、大跨度结构及桥梁钢材中。

二、常用的建筑钢材

(一钢结构用钢

钢结构用钢主要是热轧成形的钢板和型钢等。薄壁轻型钢结构中主要采用薄壁型钢、圆钢和小角钢。钢材所用的母材主要是普通碳素结构钢及低合金高强度结构钢。

钢结构常用的热轧型钢有:工字钢、H型钢、T型钢、槽钢、等边角钢、不等边角钢等。型钢是钢结构中采用的主要钢材。

钢板材包括钢板、花纹钢板、建筑用压型钢板和彩色涂层钢板等。钢板规格表示方法为宽度*厚度*长度(单位为mm。钢材分厚板(厚度>4mm和薄板(厚度≤4mm 两种。厚板主要用于结构,薄板主要用于屋面板、楼板和墙板等。在钢结构中,单块钢板一般较少使用,而是用几块板组合成工字型、箱型等机构形式来承受荷载。

(二建筑装饰用钢材制品

现代建筑装饰工程中,钢材制品得到广泛采用。常用的主要有不锈钢钢板和钢管、彩色不锈钢板、彩色涂层钢板和彩色涂层压型钢板,以及镀锌钢卷帘门板及轻钢龙骨等。

1.不锈钢制品

不锈钢(备注:SUS是指含铬量在12%以上的铁基合金钢。铬的含量越高,钢的抗腐蚀性越好。建筑装饰工程中使用的是要求具有较好的耐大气和水蒸气浸蚀性的普通不锈钢。用于建筑装饰的不锈钢主要有薄板(厚度小于2mm和用薄板加工制成的管材、型钢等。

备注:1、不锈钢:以不锈、耐蚀性味主要特点,且铬含量至少为10.5%,碳含量最大不得超过1.2%的钢。

2、GB/T3280-2007《不锈钢冷轧钢板和钢带》、GB/T4237-2007《不锈钢热轧钢板和钢带》、GB/T20878-2007《不锈钢和耐热钢_牌号及化学成分》以及

GB/T4239-1991《不锈钢和耐热钢冷轧钢带》等。

3、新牌号中06Cr17Ni12MoNb 表示碳含量为万分之六,铬含量为17%,镍含量为12%,钼(mù及铌含量很少,参见GB/T20878-2007《不锈钢和耐热钢_牌号及化学成分》。

2.轻钢龙骨

轻钢龙骨是以镀锌钢板或薄钢板由特制轧机经多道工艺轧制而成,断面有U 形、C形、T形、L形。主要用于装配各种类型的石膏板、钙塑板、吸声板等,用作室内隔墙和吊顶的龙骨支架。与木龙骨相比,具有强度高、防火、耐潮、便于施工安装等特点。

轻钢龙骨主要分为吊顶龙骨(代号D和墙体龙骨(代号Q两大类。吊顶龙骨又分为主龙骨(承载龙骨、次龙骨(覆面龙骨。墙体龙骨分为竖龙骨、横龙骨和

通贯龙骨。

三、建筑钢材的力学性能

钢材的主要性能包括力学性能和工艺性能。其中力学性能是钢材最重要的使用性能,包括拉伸性能、冲击性能、疲劳性能等。工艺性能表示钢材在各种加工过程中的行为,包括冷弯性能和焊接性能等。

(一拉伸性能

反映建筑钢材拉伸性能的主要指标包括屈服强度、抗拉强度和伸长率。屈服强度是结构设计中钢材强度的取值依据。抗拉强度与屈服强度之比(强屈比是评价钢材使用可靠性的一个参数。强屈比越大,钢材受力超过屈服点工作时的可靠性越大,安全性越高;但强屈比太大,钢材强度利用率偏低,浪费材料。

钢材在受力破坏前可以经受永久变形的性能,称为塑性。在工程采用中,钢材的塑性指标通常用伸长率表示。伸长率是钢材发生断裂时所能承受永久变形的能力。伸长率越大,说明钢材塑性越大。试件拉断后标距长度的增量和原标距长度之比的百分比即为断后伸长率。对常用的热轧钢筋而言,还有一个最大力总伸长率的指标要求。

(二冲击性能

冲击性能是指钢材抵抗冲击荷载的能力。钢的化学成分及冶炼、加工质量都对冲击性能有明显影响。除此之外,钢材的冲击性能受温度影响较大,冲击性能随温度的下降而减少;当降到一定温度范围时,冲击值急剧下降,从而可使钢材出现脆性断裂,这种性质称为钢材的冷脆性,这时的温度称为脆性临界温度。脆性临界温度的数值越低,钢材的低温冲击性能愈好。所以,在负温下使用的钢材,应当选用脆性临界温度较使用温度为低的钢材。

(三疲劳性能

受交变荷载反复作业时,钢材在应力远低于屈服强度的情况下突然发生脆性断裂破坏的现象,称为疲劳破坏。疲劳破坏是在低应力状态下突然发生的,所以危害极大,往往造成灾难性的事故。钢材的疲劳极限与其抗拉强度有关,一般抗拉强度高,其疲劳极限也较高。