工程结构钢及其应用.pptx
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钢结构常用钢材ppt课件
160
140
120
100
80
60
40
20
0 强度
断面面积 总投资
工期
混凝土结构 钢结构
〔一〕建筑用钢材的运用及开 展
✓ 〔3〕钢构造的类型 ✓ 高层钢构造 ： ✓ 普通钢构造 ✓ 组合构造： ✓ 轻钢构造 ✓ 空间构造 ✓ 〔4〕钢构造常用钢材 ✓ 型钢 ✓ 钢管 ✓ 钢板
钢构造常用钢材
• H型钢 • 类型：分为热轧成型及焊接成型两种 • 宽翼缘(HW系列) • 中翼缘(HM系列) • 窄翼缘(HN系列) • 桩公用型(HP系列) • 特点： • 翼缘宽，侧向刚度大。 • 构造强度高。 • 翼缘两外表相互平行，构造方便。
• 工程构造的荷载类型、焊接情况及环境温度等条 件对钢材性能有不同的要求，选用钢材时必需满 足。普通情况下，沸腾钢在下述情况下是限制运 用的：〔1〕在直接接受动荷载的焊接构造。〔2〕 非焊接构造而计算温度低于或等于—20℃ 时。 〔3〕受静荷载及间接动荷载作用，而计算温度等 于或低于—30℃ 时的焊接构造。 钢构造中，主要运用的是碳素钢Q235，即用Q235 轧成的各种型材、板材和管材。Q235钢的强度、 韧性和塑性以及可加工性能好，且冶炼方便、本 钱较低。由于Q235—D含有足够的构成细粒构造 的元素，同时对硫、磷元素控制较严厉，其冲击 韧性好，抵抗振动、冲击荷载才干强，尤其在一 定的负温条件下，较其他牌号更为合理。A级钢 普通仅适用于接受静荷载作用的构造。
• 牌号及其表示方法 国标<低合金高强度构造钢>〔GB1591—94〕 规定，低合金高强度构造钢以屈服点等级 为主，划分成五个牌号，其表示方法如下：
屈服点等级—质量等级 屈服点等级：Q295、Q345、Q390、Q420、
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0 强度
断面面积 总投资
工期
混凝土结构 钢结构
〔一〕建筑用钢材的运用及开 展
✓ 〔3〕钢构造的类型 ✓ 高层钢构造 ： ✓ 普通钢构造 ✓ 组合构造： ✓ 轻钢构造 ✓ 空间构造 ✓ 〔4〕钢构造常用钢材 ✓ 型钢 ✓ 钢管 ✓ 钢板
钢构造常用钢材
• H型钢 • 类型：分为热轧成型及焊接成型两种 • 宽翼缘(HW系列) • 中翼缘(HM系列) • 窄翼缘(HN系列) • 桩公用型(HP系列) • 特点： • 翼缘宽，侧向刚度大。 • 构造强度高。 • 翼缘两外表相互平行，构造方便。
• 工程构造的荷载类型、焊接情况及环境温度等条 件对钢材性能有不同的要求，选用钢材时必需满 足。普通情况下，沸腾钢在下述情况下是限制运 用的：〔1〕在直接接受动荷载的焊接构造。〔2〕 非焊接构造而计算温度低于或等于—20℃ 时。 〔3〕受静荷载及间接动荷载作用，而计算温度等 于或低于—30℃ 时的焊接构造。 钢构造中，主要运用的是碳素钢Q235，即用Q235 轧成的各种型材、板材和管材。Q235钢的强度、 韧性和塑性以及可加工性能好，且冶炼方便、本 钱较低。由于Q235—D含有足够的构成细粒构造 的元素，同时对硫、磷元素控制较严厉，其冲击 韧性好，抵抗振动、冲击荷载才干强，尤其在一 定的负温条件下，较其他牌号更为合理。A级钢 普通仅适用于接受静荷载作用的构造。
• 牌号及其表示方法 国标<低合金高强度构造钢>〔GB1591—94〕 规定，低合金高强度构造钢以屈服点等级 为主，划分成五个牌号，其表示方法如下：
屈服点等级—质量等级 屈服点等级：Q295、Q345、Q390、Q420、
工程用钢及其应用
性能 —— 渗层硬度高，耐磨，抗接触疲劳；心部韧性高、强度大。
渗C钢的牌号（摘自GB/T3077-1999）（渗C: 930℃，回火：200 ℃）
淬
透
钢号
性
主 要 化 学 成 分, %
预备处理／
机械性能
C
Mn
Cr，Ni
淬火, ℃ b
s aKU2
MPa MPa J
20Cr 低
0.17~0.24 0.50~0.80 0.70~1.00
工程用钢及其应用
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第二节 工程用钢及其应用
n 概述 n 工程结构用钢 n 机械结构用钢 n 滚动轴承钢 n 工具钢 n 特殊性能钢
On the evening of July 24, 2021
0.55
390
1.00 ~1.70
0.55
420
1.00 ~1.70
0.55
460
On the evening of July 24, 2021
b ，MPa 570 630 650 680 720
5 ，% 23
21~22 19~20 18~19
17
应用
桥梁
Courseware template
车辆
50 0.47-0.55 0.50-0.80 0.17-0.37 <0.035 <0.035
375
60 0.57-0.65 0.50-0.80 0.17-0.37 <0.035 <0.035
400
85 0.62-0.70 0.50-0.80 0.17-0.37 <0.035 <0.035
工程结构钢及其应用PPT课件
碳素钢含碳量一般在0.2%以下，常以热轧态供货， 一般不再进行热处理。
13
第一节 碳素结构钢
一、碳素结构钢的牌号、化学成分及力学性能 在国标GB700-1988中，碳素结构钢按屈服强度
的下限值分为Q195、Q215、Q235、Q255、Q275， 其化学成分和力学性能可参阅相关资料。
14
表2-1 碳素结构钢的牌号、化学成分及用途(GB700-1988)
6
概述
2.工程构件的服役条件
长期承受静载荷，偶尔有动载荷，互相无相对运动； 受大气或海水的侵蚀； 某些构件受疲劳冲击；如桥梁、船舶等受风力或海浪冲击。 一般在-50~100℃范围内使用；
生产工艺：常用：焊接；一般都要经过如剪切、冲孔、热弯、 深冲等成型工艺。
3. 工程构件的性能要求
●有足够的强度与韧性（低的韧脆转变温度）； ●有良好的焊接性能和成型工艺性能； ●有良好的耐大气腐蚀性能和耐海水腐蚀性能。
15
表2-2 碳素结构钢的力学性能
16
第一节 碳素结构钢
二、碳钢中的常存元素及其对碳钢机械性能的影响 碳钢以Fe、C为主，还有Mn、Si、S、P及N、H、
O常存元素。
17
第一节 碳素结构钢
二、碳钢中的常存元素及其对碳钢机械性能的影响 1、碳 C%↑，强度↑，硬度↑， 塑性、韧性↓。
18
第一节 碳素结构钢
二、碳钢中的常存元素及其对碳钢机械性能的影响
2、锰
锰是炼钢时用锰铁脱氧、脱硫残存在钢中的元素，或由生铁 残存下来。 锰的作用： ① 锰脱氧能力很强,可把钢水中的FeO还原为Fe ② Mn与S结合力强，形成MnS夹杂物，降低S的有害影响 ③ 剩余的大量Mn固溶于F中，起到固溶强化作用。 ④ 少部分则溶于Fe3C中，形成合金渗碳体。 ⑤ 可以增加P含量，并能细化晶粒，使钢具有更好的综合机 械性能，显著提高钢的强度。
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第一节 碳素结构钢
一、碳素结构钢的牌号、化学成分及力学性能 在国标GB700-1988中，碳素结构钢按屈服强度
的下限值分为Q195、Q215、Q235、Q255、Q275， 其化学成分和力学性能可参阅相关资料。
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表2-1 碳素结构钢的牌号、化学成分及用途(GB700-1988)
6
概述
2.工程构件的服役条件
长期承受静载荷，偶尔有动载荷，互相无相对运动； 受大气或海水的侵蚀； 某些构件受疲劳冲击；如桥梁、船舶等受风力或海浪冲击。 一般在-50~100℃范围内使用；
生产工艺：常用：焊接；一般都要经过如剪切、冲孔、热弯、 深冲等成型工艺。
3. 工程构件的性能要求
●有足够的强度与韧性（低的韧脆转变温度）； ●有良好的焊接性能和成型工艺性能； ●有良好的耐大气腐蚀性能和耐海水腐蚀性能。
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表2-2 碳素结构钢的力学性能
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第一节 碳素结构钢
二、碳钢中的常存元素及其对碳钢机械性能的影响 碳钢以Fe、C为主，还有Mn、Si、S、P及N、H、
O常存元素。
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第一节 碳素结构钢
二、碳钢中的常存元素及其对碳钢机械性能的影响 1、碳 C%↑，强度↑，硬度↑， 塑性、韧性↓。
18
第一节 碳素结构钢
二、碳钢中的常存元素及其对碳钢机械性能的影响
2、锰
锰是炼钢时用锰铁脱氧、脱硫残存在钢中的元素，或由生铁 残存下来。 锰的作用： ① 锰脱氧能力很强,可把钢水中的FeO还原为Fe ② Mn与S结合力强，形成MnS夹杂物，降低S的有害影响 ③ 剩余的大量Mn固溶于F中，起到固溶强化作用。 ④ 少部分则溶于Fe3C中，形成合金渗碳体。 ⑤ 可以增加P含量，并能细化晶粒，使钢具有更好的综合机 械性能，显著提高钢的强度。
《钢材结构工程知识》课件
程
钢材结构的安装流程与方法
钢材切割： 根据设计图 纸进行切割， 确保尺寸准
确
钢材焊接： 使用电焊机 进行焊接， 确保焊接质
量
钢材组装： 将切割好的 钢材进行组 装，形成钢
结构
钢材安装： 将组装好的 钢结构进行 安装，确保
安装牢固
钢材防腐处 理：对钢材 进行防腐处 理，延长使
用寿命
钢材验收： 对安装好的 钢结构进行 验收，确保 符合设计要
冷加工性能：钢材在冷加工 过程中的塑性和韧性
焊接性能：钢材在焊接过程 中的焊接性和焊接质量
耐腐蚀性能：钢材在腐蚀环 境中的耐腐蚀性和使用寿命
钢材的耐久性
钢材的耐久性是 指钢材在自然环 境中的耐腐蚀、 耐老化等性能
钢材的耐久性主 要取决于钢材的 化学成分、组织 结构、表面处理 等因素
钢材的耐久性可 以通过添加合金 元素、改变组织 结构、表面处理 等方式提高
领域
压接连接方式
压接连接方式：通过压力将两个构件连接在一起 优点：连接强度高，稳定性好 缺点：需要专门的设备进行压接 应用：广泛应用于桥梁、建筑等工程中
钢材结构的稳定性分析
05
钢材结构的稳定性概念
稳定性：钢材结构在受到外力作用下保持其原有形状和尺寸的能力 稳定性分析：对钢材结构进行计算和实验，以确定其稳定性能的过程 稳定性指标：如刚度、强度、稳定性系数等 稳定性设计：根据稳定性分析结果，对钢材结构进行优化设计，提高其稳定性能
验收程序：按照规定的验收程序进行验收，确保验收过程 规范、公正、透明
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汇报人：PPT
汇报时间：20XX/01/01
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01
钢材结构工程概述
钢材结构的安装流程与方法
钢材切割： 根据设计图 纸进行切割， 确保尺寸准
确
钢材焊接： 使用电焊机 进行焊接， 确保焊接质
量
钢材组装： 将切割好的 钢材进行组 装，形成钢
结构
钢材安装： 将组装好的 钢结构进行 安装，确保
安装牢固
钢材防腐处 理：对钢材 进行防腐处 理，延长使
用寿命
钢材验收： 对安装好的 钢结构进行 验收，确保 符合设计要
冷加工性能：钢材在冷加工 过程中的塑性和韧性
焊接性能：钢材在焊接过程 中的焊接性和焊接质量
耐腐蚀性能：钢材在腐蚀环 境中的耐腐蚀性和使用寿命
钢材的耐久性
钢材的耐久性是 指钢材在自然环 境中的耐腐蚀、 耐老化等性能
钢材的耐久性主 要取决于钢材的 化学成分、组织 结构、表面处理 等因素
钢材的耐久性可 以通过添加合金 元素、改变组织 结构、表面处理 等方式提高
领域
压接连接方式
压接连接方式：通过压力将两个构件连接在一起 优点：连接强度高，稳定性好 缺点：需要专门的设备进行压接 应用：广泛应用于桥梁、建筑等工程中
钢材结构的稳定性分析
05
钢材结构的稳定性概念
稳定性：钢材结构在受到外力作用下保持其原有形状和尺寸的能力 稳定性分析：对钢材结构进行计算和实验，以确定其稳定性能的过程 稳定性指标：如刚度、强度、稳定性系数等 稳定性设计：根据稳定性分析结果，对钢材结构进行优化设计，提高其稳定性能
验收程序：按照规定的验收程序进行验收，确保验收过程 规范、公正、透明
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汇报时间：20XX/01/01
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01
钢材结构工程概述
钢铁材料及其用途.pptx
(滚珠轴承钢)
第25页/共60页
二、合金工具钢
合金工具钢是制造刃具、量具和模具的钢种。不仅有更高的硬度 和耐磨性,还具有更高的红硬性。
1、合金刃具钢
用途：主要用于制造各种
铣
金属切削刀具，如车刀、铣刀、
刀
钻头等。
英制模板刀
性能： （1）高硬度，60HRC以上； （2）高的耐磨性； （3）高热硬性 ； （4）足够的塑性和韧性能钢是指具有特殊物理和化学性能的一种高合金 钢.它主要包括不锈钢,耐磨钢等.
1、不锈钢 能抵抗大气,酸,咸或其它介质腐蚀的钢。
不锈钢在石油化工、国防工业和一些尖端科学技术及日常生 活中都得到广泛应用，例如化工装置中的各种管道、阀门和泵， 医疗手术器械，防锈刃具和量具等。
碳钢
1、常存杂质对碳钢性能影响
•
（3）硫的影响
杂质S几乎不溶于铁素体，而与Fe形成FeS存在于钢中或与Fe形成 共晶体。FeS及其共晶体溶点均低于热形变加工温度（1150～1250℃）， 使钢在热形变加工中产生“热脆性”。Mn使硫形成MnS，其熔点高达 1620℃，从而消除S引起的热脆性。
第2页/共60页
前两位数字表示平均含碳量的万倍，后面数字表示合金元素的 百倍。如60Si2Mn,40Cr等。Wc=0.60%
(2)合金工具钢的牌号 其牌号表示方法与合金结构钢类似，但其平均 Wc>1% 时不标出；当Wc<1%前面数字表示含碳量的千倍。 如：9SiCr, Cr12,5CrMnMo等。Wc=0.9% 但高速钢不标含碳量，只写出合金元素符号及其含量。
合金调质钢、合金轴承钢
合金钢
合金工具钢
合金刃具钢：低刃合具金钢刃、具高钢速、钢高合金 合金模具钢 ：冷作模具钢、热作模具钢
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二、合金工具钢
合金工具钢是制造刃具、量具和模具的钢种。不仅有更高的硬度 和耐磨性,还具有更高的红硬性。
1、合金刃具钢
用途：主要用于制造各种
铣
金属切削刀具，如车刀、铣刀、
刀
钻头等。
英制模板刀
性能： （1）高硬度，60HRC以上； （2）高的耐磨性； （3）高热硬性 ； （4）足够的塑性和韧性能钢是指具有特殊物理和化学性能的一种高合金 钢.它主要包括不锈钢,耐磨钢等.
1、不锈钢 能抵抗大气,酸,咸或其它介质腐蚀的钢。
不锈钢在石油化工、国防工业和一些尖端科学技术及日常生 活中都得到广泛应用，例如化工装置中的各种管道、阀门和泵， 医疗手术器械，防锈刃具和量具等。
碳钢
1、常存杂质对碳钢性能影响
•
（3）硫的影响
杂质S几乎不溶于铁素体，而与Fe形成FeS存在于钢中或与Fe形成 共晶体。FeS及其共晶体溶点均低于热形变加工温度（1150～1250℃）， 使钢在热形变加工中产生“热脆性”。Mn使硫形成MnS，其熔点高达 1620℃，从而消除S引起的热脆性。
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前两位数字表示平均含碳量的万倍，后面数字表示合金元素的 百倍。如60Si2Mn,40Cr等。Wc=0.60%
(2)合金工具钢的牌号 其牌号表示方法与合金结构钢类似，但其平均 Wc>1% 时不标出；当Wc<1%前面数字表示含碳量的千倍。 如：9SiCr, Cr12,5CrMnMo等。Wc=0.9% 但高速钢不标含碳量，只写出合金元素符号及其含量。
合金调质钢、合金轴承钢
合金钢
合金工具钢
合金刃具钢：低刃合具金钢刃、具高钢速、钢高合金 合金模具钢 ：冷作模具钢、热作模具钢
《建筑结构用钢材》PPT课件
0.05% 0.008%
四、钢材的疲劳
• 疲劳破坏属于反复荷载作用下的脆性破坏； • 钢材的疲劳强度与反复荷载引起的应力种类（拉应力、压应力、剪应力和复杂应
力等）、应力循环形式、应力循环次数、应力集中程度和残余应力等有着直接关 系。
钢材的选择
（一）选择钢材的原则 1．结构或构件的重要性；
2．荷载情况（静力荷载，动力荷载）； 静力荷载作用下可选择经济性较好的Q235钢材。
4、对于需要验算疲劳的非焊接结构的钢材亦应具有 常温冲击韧性的合格保证，当结构工作温度等于或低 于－20℃时，对Q235钢和Q345钢应具有0℃冲击韧性 合格的保证；对Q390钢和Q420钢应具有－20℃冲击韧 性的合格保证。
5、重要的受拉或受弯的焊接构件中，厚度大于等于 16mm的钢材应具有常温冲击韧性合格的保证。
2.槽钢
槽钢根据截面高度h及 厚度分类a(或b、c)
3.角钢 等肢角钢
不等肢角钢
∠肢宽度×肢厚度
∠长肢宽度×短肢宽度×肢厚度
4.H型钢 表示方法： H高度×宽度×腹板厚度×翼缘厚度 如： Hh×b×t1×t2 分为： 宽翼缘HW、中翼缘HM、窄翼缘HN
t2 t1 h
b
5.钢管 表示方法： Φ外径×壁厚 分为无缝管和焊接管
防止钢材脆性断裂的措施
• 加强施焊工艺管理，避免施焊过程产生裂纹、夹渣和 气泡等；
• 焊缝不宜过分集中，施焊时不宜过强约束，避免产生 过大残余应力。低温下发生低应力的脆断，常与残余 应力有关；
• 进行合理细部构造设计，避免产生应力集中。应力集 中处会产生同号应力场，使钢材变脆。尽量避免采用 厚钢板；
对比内容
钢材的塑性破坏和脆性破坏
塑性
fu
四、钢材的疲劳
• 疲劳破坏属于反复荷载作用下的脆性破坏； • 钢材的疲劳强度与反复荷载引起的应力种类（拉应力、压应力、剪应力和复杂应
力等）、应力循环形式、应力循环次数、应力集中程度和残余应力等有着直接关 系。
钢材的选择
（一）选择钢材的原则 1．结构或构件的重要性；
2．荷载情况（静力荷载，动力荷载）； 静力荷载作用下可选择经济性较好的Q235钢材。
4、对于需要验算疲劳的非焊接结构的钢材亦应具有 常温冲击韧性的合格保证，当结构工作温度等于或低 于－20℃时，对Q235钢和Q345钢应具有0℃冲击韧性 合格的保证；对Q390钢和Q420钢应具有－20℃冲击韧 性的合格保证。
5、重要的受拉或受弯的焊接构件中，厚度大于等于 16mm的钢材应具有常温冲击韧性合格的保证。
2.槽钢
槽钢根据截面高度h及 厚度分类a(或b、c)
3.角钢 等肢角钢
不等肢角钢
∠肢宽度×肢厚度
∠长肢宽度×短肢宽度×肢厚度
4.H型钢 表示方法： H高度×宽度×腹板厚度×翼缘厚度 如： Hh×b×t1×t2 分为： 宽翼缘HW、中翼缘HM、窄翼缘HN
t2 t1 h
b
5.钢管 表示方法： Φ外径×壁厚 分为无缝管和焊接管
防止钢材脆性断裂的措施
• 加强施焊工艺管理，避免施焊过程产生裂纹、夹渣和 气泡等；
• 焊缝不宜过分集中，施焊时不宜过强约束，避免产生 过大残余应力。低温下发生低应力的脆断，常与残余 应力有关；
• 进行合理细部构造设计，避免产生应力集中。应力集 中处会产生同号应力场，使钢材变脆。尽量避免采用 厚钢板；
对比内容
钢材的塑性破坏和脆性破坏
塑性
fu
建筑钢材的应用(精) PPT
1）角钢、槽钢等开口薄壁型钢。 2）方形、矩形等空心薄壁型钢
主要用于轻型钢结构。
（三）棒材
1、六角钢和八角钢 是指截面为六角形和八角形的长条钢材。 规格：以对边距离表示 应用：建筑钢结构的螺栓的坯材 2、扁钢 是指截面为矩形并稍带钝边的长条钢材 规格：厚度×宽度 应用：扶梯、桥梁、栅栏等 3、圆钢和方钢 是指截面为圆形和正方形的长条钢材 规格：直径，边长 应用：圆钢用做一般杆件和连接件。
4、应用：大跨度、重荷载的混凝土结构。
钢丝和钢绞线检验只能以抗拉强度为依据，设 计强度取值以条件屈服点的统计值确定。
五、混凝土用钢纤维 YB/T 151一1999
指用钢材料经一定工艺制成的、能随机地分布 于混凝土中的短而细的纤维。
分类：
1）按原材料分类：碳素结构钢C，合金结构钢 A，不锈钢S
2）按生产工艺分类：钢丝切断纤维W，薄板剪 切纤维S，熔抽纤维Me，铣削纤维Mi
2、碳素结构钢的技术要求及用途
1）化学成分 2）力学性质 3）工艺性质
应用： 沸腾钢在下述情况下是限用的： • 在直接承受动荷载的焊接结构 。 • 非焊接结构而计算温度低于或等于－20℃时。 • 受静荷载及间接动荷载作用，而计算温度等于或
低于－30℃时的焊接结构。
二、优质碳素结构钢（GB/T699-1999）
如 ：热 轧1 等 6 10 边 6 10 — 6 角 G9B 钢 78 98 8 Q 2A 3— 5 G7B 0 808
常用的热轧型钢有： 1、热轧普通工字钢，H型钢，部分T型 钢 2、热轧普通槽钢 3、热轧L型钢 4、热轧角钢（等边与不等边）
（二）冷弯薄壁型钢 通常是用2 ～6mm薄钢板冷弯或模压 而成，有：
压1 . 型 2 6— 0 钢 Y 0 2 X 1 0 8 板 5 9( Ⅳ 0 0 ) G 0 /T 1 B 2 9 7 1 2 7 P 5 Z Z G 2B 5 81 88
主要用于轻型钢结构。
（三）棒材
1、六角钢和八角钢 是指截面为六角形和八角形的长条钢材。 规格：以对边距离表示 应用：建筑钢结构的螺栓的坯材 2、扁钢 是指截面为矩形并稍带钝边的长条钢材 规格：厚度×宽度 应用：扶梯、桥梁、栅栏等 3、圆钢和方钢 是指截面为圆形和正方形的长条钢材 规格：直径，边长 应用：圆钢用做一般杆件和连接件。
4、应用：大跨度、重荷载的混凝土结构。
钢丝和钢绞线检验只能以抗拉强度为依据，设 计强度取值以条件屈服点的统计值确定。
五、混凝土用钢纤维 YB/T 151一1999
指用钢材料经一定工艺制成的、能随机地分布 于混凝土中的短而细的纤维。
分类：
1）按原材料分类：碳素结构钢C，合金结构钢 A，不锈钢S
2）按生产工艺分类：钢丝切断纤维W，薄板剪 切纤维S，熔抽纤维Me，铣削纤维Mi
2、碳素结构钢的技术要求及用途
1）化学成分 2）力学性质 3）工艺性质
应用： 沸腾钢在下述情况下是限用的： • 在直接承受动荷载的焊接结构 。 • 非焊接结构而计算温度低于或等于－20℃时。 • 受静荷载及间接动荷载作用，而计算温度等于或
低于－30℃时的焊接结构。
二、优质碳素结构钢（GB/T699-1999）
如 ：热 轧1 等 6 10 边 6 10 — 6 角 G9B 钢 78 98 8 Q 2A 3— 5 G7B 0 808
常用的热轧型钢有： 1、热轧普通工字钢，H型钢，部分T型 钢 2、热轧普通槽钢 3、热轧L型钢 4、热轧角钢（等边与不等边）
（二）冷弯薄壁型钢 通常是用2 ～6mm薄钢板冷弯或模压 而成，有：
压1 . 型 2 6— 0 钢 Y 0 2 X 1 0 8 板 5 9( Ⅳ 0 0 ) G 0 /T 1 B 2 9 7 1 2 7 P 5 Z Z G 2B 5 81 88
钢结构钢结构用钢材PPT课件
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2.3.3 钢材的选用和保证项目 (1)选用的原则
1)结构的重要性。 2)荷载特性。 3)连接方式。 4)结构工作的温度环境。 5)钢材厚度。 (2)钢结构对钢材的要求 1)较高的强度。 2)足够的变形能力。
第17页/共23页
3)良好的加工性能。 (3)钢材的选用和保证项目
1)建筑结构钢材的选用。 • 选用时应考虑下列情况并依据工程实际情况参照表2.1选用。 ①一般结构多选用碳素结构钢Q235—F；大跨度或荷载重，尤其是低温工作环境，
第4页/共23页
图2.3 钢材冲击韧性试验示意图
2.1.7 焊接性能 •钢材的焊接性能是指在一定的焊接工艺条 件下，获得性能良好的焊接接头。
第5页/共23页
2.2 影响钢材性能的主要因素 2.2.1 化学成分的影响 • 钢的基本元素是铁(Fe)，普通碳素钢中w(Fe)=99％，其余为碳(C)、硅(Si)、
3)专用结构钢 • 特殊用途的专用结构钢是在碳素结构钢或低合金结构钢的基础上冶炼而成，其
有害元素含量低、晶粒细、组织致密、机械性能的附加保证项目较多，因而质 量更高、检验更严密，一般用于桥梁、船舶、压力容器和锅炉等特殊用途的钢 结构中。
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• 钢结构连接中铆钉、高强度螺栓、焊条用钢等，也是属于专用结构钢。 4)Z向钢和耐候钢 2.3.2 钢材的规格 • 钢结构采用的钢材主要为热轧成型的钢板和型钢，以及冷变成型的薄壁型钢(图
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作硬化或应变硬化。 • 时效硬化是指钢材仅随时间增长而变脆的现象，冷作硬化的钢材，同时伴生着时
效硬化，故称为应变时效硬化。 2.2.7 钢材的防护 1)钢材脆性断裂的预防 2)钢结构的防火保护 3)钢结构防腐蚀措施
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2.3.3 钢材的选用和保证项目 (1)选用的原则
1)结构的重要性。 2)荷载特性。 3)连接方式。 4)结构工作的温度环境。 5)钢材厚度。 (2)钢结构对钢材的要求 1)较高的强度。 2)足够的变形能力。
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3)良好的加工性能。 (3)钢材的选用和保证项目
1)建筑结构钢材的选用。 • 选用时应考虑下列情况并依据工程实际情况参照表2.1选用。 ①一般结构多选用碳素结构钢Q235—F；大跨度或荷载重，尤其是低温工作环境，
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图2.3 钢材冲击韧性试验示意图
2.1.7 焊接性能 •钢材的焊接性能是指在一定的焊接工艺条 件下，获得性能良好的焊接接头。
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2.2 影响钢材性能的主要因素 2.2.1 化学成分的影响 • 钢的基本元素是铁(Fe)，普通碳素钢中w(Fe)=99％，其余为碳(C)、硅(Si)、
3)专用结构钢 • 特殊用途的专用结构钢是在碳素结构钢或低合金结构钢的基础上冶炼而成，其
有害元素含量低、晶粒细、组织致密、机械性能的附加保证项目较多，因而质 量更高、检验更严密，一般用于桥梁、船舶、压力容器和锅炉等特殊用途的钢 结构中。
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• 钢结构连接中铆钉、高强度螺栓、焊条用钢等，也是属于专用结构钢。 4)Z向钢和耐候钢 2.3.2 钢材的规格 • 钢结构采用的钢材主要为热轧成型的钢板和型钢，以及冷变成型的薄壁型钢(图
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作硬化或应变硬化。 • 时效硬化是指钢材仅随时间增长而变脆的现象，冷作硬化的钢材，同时伴生着时
效硬化，故称为应变时效硬化。 2.2.7 钢材的防护 1)钢材脆性断裂的预防 2)钢结构的防火保护 3)钢结构防腐蚀措施
钢结构ppt课件.ppt
二、钢结构的应用
1、重型结构及大跨度建筑结构。
二、钢结构的应用
2、多层、高层及超高层建筑结构。
二、钢结构的应用
3、塔桅等高耸结构。
二、钢结构的应用
4、钢－混凝土组合结构。
第二节 钢结构的设计方法
经济、安全、适用、耐久
颠覆 强度破坏
承载能力极 限状态 疲劳破坏
丧失稳定
极限状态设计法
变为可变体系
n
5、普通螺栓群偏心受剪承载力计算
Ni
N iF
F n
(NiTx )2
(NiF
NiTy )2
Nb v,min
NiT
T ri ri2
NiTx
T yi xi2 yi2
NiTy
T xi xi2 yi2
例题3、一厚度为12mm的钢板与H型钢柱的翼缘板（厚14mm） 通过8个C级普通螺栓连接，钢板均为Q345，螺栓直径为20mm， 孔径为21.5mm，F=200KN，e=100mm，螺栓水平间距为 120mm，竖向间距为80mm，验算螺栓强度。
3、按受力特点分：对接焊缝、角焊缝
三、高强度螺栓连接（摩擦型、承压型）
四、对接焊缝的计算
1、轴向受力的对接焊缝
N lwt
f
t
w或f
w c
2、对接焊缝承受弯矩和剪力共同作用
1、 max
Mymax Ix
ft
w或f
w c
2、
max
VSx I xt
f
w v
3、 2 3 2 1.1 ftw
第三节 角焊缝连接设计
一、角焊缝形式
侧面角焊缝 斜角焊缝
正面角焊缝
直角角焊缝
二、角焊缝截面形状
结构钢材及其性能ppt课件
第2章 结构钢材及其性能
§2-1 结构钢材一次拉伸时的力学性能 §2-2 结构钢材的力学性能指标 §2-3 结构钢材的脆性破坏 §2-4 钢材种类和规格
1
§2-1 结构钢材一次拉伸时的力学性能
一、我国目前建筑钢结构中的常用钢材： 1、碳素结构钢 — Q235钢； 2、低合金高强度结构钢— Q345、Q390和Q420钢； 二、结构钢材的标准静力拉伸试验方法
可完全恢复，应力应变符合胡克定律。
2、弹塑性阶段（AC阶段） 应力应变成非线性关系。应力增加时，增加的应变包括弹性应变和塑性应
变两部分。此阶段卸荷，弹性应变立即恢复，塑性应变不能恢复。
3、塑性阶段（CF阶段） 应力应变关系成水平线段，通常称为屈服平台（亦即塑性流动阶段），钢
材表现出完全塑性，此阶段终了的应变可达2%~3%。
由于试件破坏时的颈缩部分长度在长试件和短试件中相同，故同一 钢材试验所得的δ5 （短试件的伸长率）比δ10（长试件的伸长率）大。
8
钢材单调拉伸应力－应变曲线可提供的重要力学性能指标：
屈服点 fy、抗拉强度 fu、伸长率 δ和弹性模量E
屈服点 fy 是钢结构设计中应力允许达到的最大限值； 抗拉强度 fu 反映钢材受拉时能承受的极限应力； 伸长率 δ是衡量钢材断裂前所具有的塑性变形能力的指标，其相应伸长 率分别用 δ5 或 δ10 表示； 弹性模量E是变形计算和超静定结构内力分析时必需的钢材性能指标。
4、强化阶段（FB阶段）
应力应变呈上升的非线性关系，当应力达到最高点时，试件某一截面发生颈
缩现象，承载能力下降，最终试件发生断裂破坏。弹性应变恢复，残余的塑性应
变可达20%~30%。
3
三、 σ—ε关系曲线（续）
§2-1 结构钢材一次拉伸时的力学性能 §2-2 结构钢材的力学性能指标 §2-3 结构钢材的脆性破坏 §2-4 钢材种类和规格
1
§2-1 结构钢材一次拉伸时的力学性能
一、我国目前建筑钢结构中的常用钢材： 1、碳素结构钢 — Q235钢； 2、低合金高强度结构钢— Q345、Q390和Q420钢； 二、结构钢材的标准静力拉伸试验方法
可完全恢复，应力应变符合胡克定律。
2、弹塑性阶段（AC阶段） 应力应变成非线性关系。应力增加时，增加的应变包括弹性应变和塑性应
变两部分。此阶段卸荷，弹性应变立即恢复，塑性应变不能恢复。
3、塑性阶段（CF阶段） 应力应变关系成水平线段，通常称为屈服平台（亦即塑性流动阶段），钢
材表现出完全塑性，此阶段终了的应变可达2%~3%。
由于试件破坏时的颈缩部分长度在长试件和短试件中相同，故同一 钢材试验所得的δ5 （短试件的伸长率）比δ10（长试件的伸长率）大。
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钢材单调拉伸应力－应变曲线可提供的重要力学性能指标：
屈服点 fy、抗拉强度 fu、伸长率 δ和弹性模量E
屈服点 fy 是钢结构设计中应力允许达到的最大限值； 抗拉强度 fu 反映钢材受拉时能承受的极限应力； 伸长率 δ是衡量钢材断裂前所具有的塑性变形能力的指标，其相应伸长 率分别用 δ5 或 δ10 表示； 弹性模量E是变形计算和超静定结构内力分析时必需的钢材性能指标。
4、强化阶段（FB阶段）
应力应变呈上升的非线性关系，当应力达到最高点时，试件某一截面发生颈
缩现象，承载能力下降，最终试件发生断裂破坏。弹性应变恢复，残余的塑性应
变可达20%~30%。
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三、 σ—ε关系曲线（续）
第-3-章-工程结构钢
二、控制轧制与控制冷却
热轧工艺对钢的性能有重要的影响，钢坯 的加热温度、保温时间、开轧温度、轧制 道次和道次变形量、终轧温度以及轧后冷 却等参数，都极为重要。
通过控制轧制过程中的各种参数，使已变 形的奥氏体或者发生再结晶但晶粒来不及 长大，或者仅达到回复状态而未发生再结 晶，从而得到细化的铁素体晶粒和珠光体 团 ，使钢强韧化的工艺过程称为控制轧制 与控制冷却。
根据公式来看，当钢中含锰量为1.6 ％时，就相当于含碳量0.25％。由 于当碳含量大于0.47%时，焊缝热 影响区的硬度达到350HV，易产生 裂纹，所以这时钢中的含碳量本身 就不应当超过0.20％，只有这样才 能保证良好的可焊性。
二、加入以锰为主的合金元素：
锰除了产生较强的固溶强化效果外， 还可细化铁素体晶粒，并使珠光体 片变细，消除晶界上的粗大片状碳 化物，提高钢的强度和韧性。一般 锰含量不超过2％。
概述
工程结构钢：指专门用来制造各种 工程结构的一大类钢种，如制造桥 梁、船体、油井或矿井架、钢轨、 高压容器、管道和建筑钢结构等。
工程结构钢包括：碳素工程结构钢 和高强度低合金钢。
工程结构钢的主要性能要求是：
1、承受各种载荷，要求有较高的屈 服强度、良好的塑性和韧性。
2、由于工作环境是暴露在大气中， 温度可低到零下50℃，故要求低温 韧性，并要求耐大气腐蚀。
微合金钢
微合金钢是70年代以来发展起来的一大类高 强度低合金钢。从广义来说，凡是在基体化 学成分中添加了微量（不大于0.20％）的合 金元素（钛、铌、钒），从而使其一种或几 种性能具有明显变化的钢，都可称为微合金 钢。其关键是细化晶粒和沉淀强化。为了充 分发挥微合金元素钛、铌、钒的作用，同时 发展了与之配套的控制轧制和控制冷却生产 工艺。微合金元素在控制轧制和控制冷却生 产工艺过程中，对微合金钢的组织和性能产 生很大的影响 。
工程构件用钢PPT教学课件
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二、构件用钢的焊接性能
焊接性能也是很重要的工艺 性能，特别是近年来，随着断裂 力学的发展，人们对焊接性能的 重要性更为重视。
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： 焊 接 材 料 总 是 不 均 质 的
①金属在焊接过程中，其焊缝区、半熔化区 及热影响区发生小范围的复杂冶金过程、熔 化过程及热处理过程，使各处形成不同的组 织；
现象。
钢表面有蓝色氧化膜，故称为蓝脆。
蓝 脆 现 象 是 由 于 塑 变 时 位 错 运 动 速 度 与 该 温 度 下 固 溶 的 C、N原子的移动速度几乎相等造成的，所以应变时效与 塑性变形同时发生。
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2.2 构件用钢的工艺性能
一、冷变形性能
二、焊接性能
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• 构件生产及使用过程中，往往存在着尖锐的缺口， 甚至裂缝。带有尖锐缺口或裂缝的构件，上述断 裂形式的过渡可能在一般的气温条件下即能产生， 而且其断裂应力往往低于室温下的屈服极限。
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评定指标：冷脆转变温度，又称脆性转折温度。
是组织敏感的参数。晶体结构、强度、合金元 素及晶粒大小等均有影响。变形速度、试件尺 寸、应力状态及缺口形式等也有一定的影响。
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强度极限b
颈缩阶段
强化阶段
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屈服现象的危害及消除
表现形式：屈服变形集中在局部地区少数滑移带上，引起滑移台阶高度增大，使 试样表面有明显滑移线，表面出现皱折。屈服现象有时会影响构件(如汽车蒙皮) 的表面质量。
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概述
2.工程构件的服役条件
长期承受静载荷，偶尔有动载荷，互相无相对运动； 受大气或海水的侵蚀； 某些构件受疲劳冲击；如桥梁、船舶等受风力或海浪冲击。 一般在-50~100℃范围内使用；
生产工艺：常用：焊接；一般都要经过如剪切、冲孔、热弯、 深冲等成型工艺。
3. 工程构件的性能要求
●有足够的强度与韧性（低的韧脆转变温度）； ●有良好的焊接性能和成型工艺性能； ●有良好的耐大气腐蚀性能和耐海水腐蚀性能。
◆ 1889年为庆祝法国大革命100周年，巴黎举办大型国际博览会时建造， 是博览会上最引人注目的展品，成为当时席卷世界的工业革命的象征。 ◆ 1887年1月28日开工，1889年3月31日大功告成。金属制件有1.8万多个， 重达7000吨，施工时共钻孔700万个，使用铆钉250万个。 ◆设计者是法国建筑师居斯塔夫·埃菲尔，早年以旱桥专家而闻名。一生中 杰作累累，遍布世界，但使他名扬四海的还是这座铁塔。用他自己的话说： 埃菲尔铁塔“把我淹没了，好像我一生只是建造了她”
碳素结构钢易于冶炼和轧制，价格低廉，有足够的 强度，良好的塑性和韧性，且易于成型和焊接。
碳素钢含碳量一般在0.2%以下，常以热轧态供货， 一般不再进行热处理。
表2-1 碳素结构钢的牌号、化学成分及用途(GB700-1988)
表2-2 碳素结构钢的力学性能
拉伸试验
冲击试验
屈服点s（MPa）
延伸率5（%）
④利用AlN细化晶粒提高强韧性。 σs从225MPa提高到300MPa，
韧转温度降到0℃以下。
概述
4. 工程构件用钢的发展历程
⑤保持低C、高Mn、细化晶粒条件，利用NbC、VC、TiC析出
强化进一步↑ σs 。但终轧温度高，晶粒粗化，冲击韧性较差。
⑥开发了控制轧制和控制冷却技术，解决晶粒粗化问题。
对材料性能的影响。 5. HSLA钢的成分设计思路及常用钢种 6. 特殊用途的低合金高强度钢
工程结构钢
主要内容
◆ 碳素结构钢 （重点掌握） ◆ 低合金高强度（重点掌握） ◆ 具有特殊用途的低合金高强度钢 ◆ 微合金化低合金高强度钢 ◆ 工程构件用钢的研究发展趋势
概述
1. 工程结构钢的用途 工程结构钢：用于制造各种大型金属结构的钢材。工程结构钢
本章主要内容
工程结构钢分类： 铁素体-珠光体（F-P）钢
碳素工程结构钢 高强度低合金钢 微合金钢
低碳贝氏体钢和马氏体钢
针状铁素体钢 低碳贝氏体钢 低碳马氏体钢 双相钢
本章主要内容
1. 工程构件用钢的用途、工作特点及性能要求 2. 碳素结构钢的用途、性能特点及常用钢种 3. 碳钢中的常存元素及其对碳钢机械性能的影响 4. HSLA钢的性能要求、合金元素的强化方式及其
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--
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20 0
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Q275
-
275
265
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245
235
225
490～ 610
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第一节 碳素结构钢
二、碳钢中的常存元素及其对碳钢机械性能的影响
碳钢以Fe、C为主，还有Mn、Si、S、P及N、H、 O常存元素。
占钢总产量90%左右。
如建筑、桥梁、船舶、钢轨、车辆、石油、化工、电站、锅炉、 压力容器等，应用范围很广。
一般进行焊接，不需热处理；特殊要求时在钢厂进行正火、 调质处理；可靠性要求高时，焊后现场进行整体或局部去应 力退火。
大部分以钢板或型钢供货。
钢铁巨人 埃菲尔铁塔 （1889年建） 高300米， 重7000吨
V型
钢材厚度（直径）（mm）
抗拉
等
强度
牌号 级 ≤1 6
16 ～
40
40 ～
60
60 ～
100
100 ～
150
150
b (MPa
)
钢材厚度（直径）（mm） 温
度
≤1 6
16 ～
40
40 ～
60
60～ 100
100 ～150
15 0
/C
冲 击 功( 纵 向)
J
不小于
不小于
不小于
Q195
-
(195 (185
)
)
--
--
--
--
315～ 390
33
32
--
--
-- -- -- --
Q215
A B
215
205
195
185
175
165
335～ 410
31
30
29
28
A
Q235
B C
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225
215
205
195
185
375～ 460
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D
Q255
A B
255
245
235
225
215
205
410～ 510
第一节 碳素结构钢
二、碳钢中的常存元素及其对碳钢机械性能的影响 1、碳
按用途可分为结构钢、耐腐蚀钢、低温用钢、 耐磨钢、钢筋钢、钢轨钢及其他专业用钢等。
客车及农业机械
浦东国际机场候机楼及道路护栏
高强度耐候厚壁冷弯 高频焊管用于东方明 珠塔
耐候Z型钢用于体育馆
镀锌C型钢用于上海大剧院屋架椼架
现代化蔬菜棚
碳素结构钢
碳素结构钢，用量很大，约占钢产量的70%，大 部分用作结构件，如工字钢、槽钢、角钢、钢板、钢 管及各种型材，少量用于制造机器零件和其它制品。
概述
4. 工程构件用钢的发展历程 ①铆钉连接，设计依据是σb，C%较高，约为0.3％，热轧态供货。
②焊接连接，↓ C% ； 为保持强度， ↑ Mn% 。
③焊接构件的脆性断裂，韧性、韧脆转变温度的重要性，↓↓C% 但Mn量仍保持较高水平。
如：0.3%C降低到0.1%，韧脆转变温度由50℃降低到-50 ℃。
南京长江大桥（1968年建）
◆ 1960年1月18日开工，1968年9月铁路桥通车，同年12月公路桥通。正 桥长1577米，铁路桥长6772米，公路桥长4589米，桥塔高70米。工程造 价2.87亿元。 ◆采靠自己的力量设计施工建造而成的铁路、公路两用桥， 它的建成开创了我国“自力更生”建设大型桥梁的新纪元。
细晶、析出强化，σs提高到450~525MPa，韧转温度降到-80
℃。这类钢称为微合金化、控轧、低碳、低合金高强度钢，简 称微合金化钢。
⑦在钢中加入微量的Zr、稀土元素、Ca等，改变夹杂物形态， 减少轧制钢材的各向异性，改善其成型性。
工程结构钢包括碳素钢和低合金高强度钢。
低合金高强度钢是指碳含量低于0.25%的普 通碳素钢的基础上，通过添加一种或多种少量 合金元素（低于3%），使钢的强度明显高于 碳素钢的一类工程结构用钢，统称低合金高强 度钢。