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单元2--建筑钢材ppt课件(全)
单元2 建筑钢材
【知 识 点】 • 建筑钢材的基本要求 • 钢结构常用钢材机械性能及影响钢材机械性能的因素 • 钢结构用钢种类规格及选用 • 钢材的堆放及检验 【教学目标】
知识目标 掌握建筑钢材的基本要求 理解钢结构常用材料的机械性能 了解影响钢材机械性能的因素
掌握钢结构用钢种类，规格及选用 了解钢材的堆放及验收要求
韧性是指钢材抵抗冲击或振动荷载的能力，其衡量指标常用冲击韧度。为保证结构 承受动力荷载作用下的安全，就要求钢材的韧性好、冲击韧度值高。 钢材的脆断常从裂纹和缺口等应力集中处产生，故钢材韧性通过 V 形缺口的夏比冲 击试验测得，见图 2-4 所示。 试验测得值为冲断试件所耗费的冲击功，表示符号为 Akv。钢材的韧性是钢材在塑性 变形和断裂的过程中吸收能量的能力，也是表示钢材抵抗冲击荷载的能力， Akv 值 愈高，材料在动荷载下抵抗脆性破坏的能力愈强，韧性愈好。因此它是衡量钢材强 度、塑性及材质的一项综合指标。同时，Akv 值随温度变化而变化，为此，《钢结构 设计规范》对钢材的冲击韧性 Akv 规定有－40℃、－20℃、0℃、20℃的指标。 选用钢材时，应根据结构的使用情况和要求提出相应温度的冲击韧性指标要求。
2.3.4 温度的影响
前面所讨论的均是钢材在常温下的工作性能。当温度升高至约 100℃时，钢材的机 械性能会发生变化，总的情况是强度降低，塑性增大，但数值不大。当温度达 250 ℃附近时，钢材抗拉强度略有提高，而塑性、韧性均下降，此时加工有可能产生裂 缝。因钢材表面氧化膜呈蓝色，称“蓝脆现象”。当温度超过 300℃以后，屈服点 和极限强度明显下降，达到 600℃时强度几乎等于零。 温度从常温下降到一定值，钢材的冲击韧性急剧下降，试件断口属脆性破坏，这种 现象称为冷脆现象。钢材由韧性状态向脆性状态转变的温度叫冷脆转变温度。
【知 识 点】 • 建筑钢材的基本要求 • 钢结构常用钢材机械性能及影响钢材机械性能的因素 • 钢结构用钢种类规格及选用 • 钢材的堆放及检验 【教学目标】
知识目标 掌握建筑钢材的基本要求 理解钢结构常用材料的机械性能 了解影响钢材机械性能的因素
掌握钢结构用钢种类，规格及选用 了解钢材的堆放及验收要求
韧性是指钢材抵抗冲击或振动荷载的能力，其衡量指标常用冲击韧度。为保证结构 承受动力荷载作用下的安全，就要求钢材的韧性好、冲击韧度值高。 钢材的脆断常从裂纹和缺口等应力集中处产生，故钢材韧性通过 V 形缺口的夏比冲 击试验测得，见图 2-4 所示。 试验测得值为冲断试件所耗费的冲击功，表示符号为 Akv。钢材的韧性是钢材在塑性 变形和断裂的过程中吸收能量的能力，也是表示钢材抵抗冲击荷载的能力， Akv 值 愈高，材料在动荷载下抵抗脆性破坏的能力愈强，韧性愈好。因此它是衡量钢材强 度、塑性及材质的一项综合指标。同时，Akv 值随温度变化而变化，为此，《钢结构 设计规范》对钢材的冲击韧性 Akv 规定有－40℃、－20℃、0℃、20℃的指标。 选用钢材时，应根据结构的使用情况和要求提出相应温度的冲击韧性指标要求。
2.3.4 温度的影响
前面所讨论的均是钢材在常温下的工作性能。当温度升高至约 100℃时，钢材的机 械性能会发生变化，总的情况是强度降低，塑性增大，但数值不大。当温度达 250 ℃附近时，钢材抗拉强度略有提高，而塑性、韧性均下降，此时加工有可能产生裂 缝。因钢材表面氧化膜呈蓝色，称“蓝脆现象”。当温度超过 300℃以后，屈服点 和极限强度明显下降，达到 600℃时强度几乎等于零。 温度从常温下降到一定值，钢材的冲击韧性急剧下降，试件断口属脆性破坏，这种 现象称为冷脆现象。钢材由韧性状态向脆性状态转变的温度叫冷脆转变温度。
建筑材料建筑钢材ppt课件
拉伸图中对应的点为：S下
中高碳钢没有明显的屈服点，通常以残余变形 为原标距长度0.2%的应力作为屈服强度。
当构件的实际应力达到屈服点时，将产生不可 恢复的永久变形，这在结构中是不允许的，所以屈 服强度是确定钢材容许应力的主要依据。
（2 ）抗拉强度：钢材在拉力作用下，能承
受的最大拉应力。
拉伸图中对应的点为：第三阶段的最高点。
花纹钢板 压型钢板
花纹钢板: 指表面轧有防滑凸纹的钢板， 主要用于平台、过道及楼梯等的铺板。花 纹有菱形、扁豆形和圆豆形。
轻质夹芯板材 岩棉夹芯板
聚苯夹芯板
1. 热轧钢筋
强度等级 HPB235 HRB335 HRB400 RRB400
钢筋级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
外形 光圆 带肋
产品 《钢筋混凝土用热轧光圆
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、螺栓连接、易于装配 4．外表轻巧、华美、具有光泽 5．易锈蚀 6．耐火性差
钢铁区别：
生铁—C>2%的铁碳合金，杂质多，硬脆，不能焊 接、锻造、扎制
钢 —0.06%<C<2%的铁碳合金，杂质少，强度高， 塑性好
纯铁—C<0.04%的铁碳合金（纯铁是钢的一种 ，可 以冲压成极复杂的形状,或作为电磁材料 ）
优质碳素 合金钢
电炉 生铁、废钢 产量低、耗电大，杂质少 合金钢
质量最好，成本高
优质碳素钢
二.钢的分类
按化学成分
碳素钢— 低碳钢、中碳钢、高碳钢 合金钢— 低合金钢、中合金钢、高合金钢
沸腾钢 F
分类
按脱氧程度 半镇静钢 b 镇静钢Z
特殊镇静钢TZ
按质量— 普通钢、优质钢、高级优质钢等 按用途— 结构钢、工具钢、特殊钢等
中高碳钢没有明显的屈服点，通常以残余变形 为原标距长度0.2%的应力作为屈服强度。
当构件的实际应力达到屈服点时，将产生不可 恢复的永久变形，这在结构中是不允许的，所以屈 服强度是确定钢材容许应力的主要依据。
（2 ）抗拉强度：钢材在拉力作用下，能承
受的最大拉应力。
拉伸图中对应的点为：第三阶段的最高点。
花纹钢板 压型钢板
花纹钢板: 指表面轧有防滑凸纹的钢板， 主要用于平台、过道及楼梯等的铺板。花 纹有菱形、扁豆形和圆豆形。
轻质夹芯板材 岩棉夹芯板
聚苯夹芯板
1. 热轧钢筋
强度等级 HPB235 HRB335 HRB400 RRB400
钢筋级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
外形 光圆 带肋
产品 《钢筋混凝土用热轧光圆
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、螺栓连接、易于装配 4．外表轻巧、华美、具有光泽 5．易锈蚀 6．耐火性差
钢铁区别：
生铁—C>2%的铁碳合金，杂质多，硬脆，不能焊 接、锻造、扎制
钢 —0.06%<C<2%的铁碳合金，杂质少，强度高， 塑性好
纯铁—C<0.04%的铁碳合金（纯铁是钢的一种 ，可 以冲压成极复杂的形状,或作为电磁材料 ）
优质碳素 合金钢
电炉 生铁、废钢 产量低、耗电大，杂质少 合金钢
质量最好，成本高
优质碳素钢
二.钢的分类
按化学成分
碳素钢— 低碳钢、中碳钢、高碳钢 合金钢— 低合金钢、中合金钢、高合金钢
沸腾钢 F
分类
按脱氧程度 半镇静钢 b 镇静钢Z
特殊镇静钢TZ
按质量— 普通钢、优质钢、高级优质钢等 按用途— 结构钢、工具钢、特殊钢等
《建筑钢结构全部》课件
有限差分法
将连续的结构离散为有限个差分单元 ，通过数值计算方法进行分析。
边界元法
利用边界积分方程和边界元函数求解 结构问题的方法。
离散元法
将结构离散为一定数量的离散单元， 模拟结构的非连续行为。
CHAPTER 04
建筑钢结构的施工工艺
施工前的准备
技术准备
熟悉施工图纸，掌握施工规范，编制施工组 织设计，进行技术交底等。
防锈
钢结构的防锈主要是通过涂装防锈涂 料来实现的。防锈涂料能够隔绝空气 和水分，防止钢结构发生氧化和腐蚀 。
钢结构的定期检测与维护
定期检测
钢结构需要定期进行检测，检查其外观、连接部位和防腐防锈涂层等是否完好 。
维护
钢结构的维护主要是对损坏部位进行修复、对防腐防锈涂层进行补涂等。同时 ，还需要保持钢结构周围环境的清洁和干燥，防止积水对钢结构造成腐蚀。
根据施工方案选择合适的吊装机械和吊点，将钢构件吊装至预 定位置。
对钢构件的位置进行调整，确保其满足设计要求，然后进行固 定。
根据设计要求选择合适的连接方式（焊接或螺栓连接）将钢构 件连接在一起。确保连接牢固、稳定。
CHAPTER 05
建筑钢结构的维护与加固
钢结构的防腐与防锈
防腐
钢结构在潮湿的环境中容易发生电化 学腐蚀，因此需要采取有效的防腐措 施。常用的防腐方法包括涂装防腐涂 料、使用耐腐蚀材料等。
《建筑钢结构全部》 ppt课件
目 录
• 建筑钢结构概述 • 建筑钢结构的材料 • 建筑钢结构的结构设计 • 建筑钢结构的施工工艺 • 建筑钢结构的维护与加固 • 建筑钢结构的发展趋势与展望
CHAPTER 01
建筑钢结构概述
建筑钢结构的定义
7建筑钢材ppt-第七章建筑钢材
预应力钢筋宜采用预应力混凝土用钢丝、钢绞线和热处理钢筋。
六.例题
直径为16mm的热轧钢筋，取样作拉伸实验，达到屈服点的荷载为72.2KN， 极限时的荷载为104.5KN，试件标距长度为80mm，拉断后的长度为94.4mm。
问：①该钢筋属哪级？ ②该钢筋的屈强比是多少？
解：①由题知，A = 82
s = F/A = 72.2103/ 82 = 359.1 Mpa b = F/A = 104.5103/ 82 = 519.74 Mpa = (l1-l0)/l0100% = (94.4-80)/80100% = 18% 查表知该钢筋属热轧Ⅱ级钢筋（即HRB335） ②屈强比s/b = 359.1/519.74 = 0.69
指标—布氏硬度 HB
二.工艺性能
(一).冷弯性能 1.定义—钢材在常温下承受弯曲变形的能力
2.指标—弯曲角度()，弯心直径(d= na) 3.合格标志—弯曲处无裂纹、断裂及起层现象 4.冷弯性能—与伸长率一样，也是反映钢材在静荷载作用下的塑性性能
但：伸长率—反映钢材在均匀变形下的塑性性能 冷弯性能—反映钢材在不利变形条件下的塑性性能
例如：Q345 – D 表示屈服强度为 345 MPa 的 D 级低合金结构钢 5.特性：与碳素结构钢相比，低合金结构钢（Q345）具有高的强度，又有
较好的塑性、低温冲击韧性、可焊性、耐腐蚀性及冷加工性，是 一种综合性能较为理想的建筑钢材。广泛应用于钢结构和钢筋混 凝土结构中，尤其是大型结构、重型结构、大跨度结构、高层建 筑、桥梁工程、承受动荷载和冲击荷载的结构。
一.热轧型钢
主要有：工字钢、H型钢、T型钢、槽钢、等边角钢、不等边角钢等类型。
二.冷弯薄壁型钢
主要有：结构用空心冷弯型钢、通用冷弯开口型钢等两大类。
六.例题
直径为16mm的热轧钢筋，取样作拉伸实验，达到屈服点的荷载为72.2KN， 极限时的荷载为104.5KN，试件标距长度为80mm，拉断后的长度为94.4mm。
问：①该钢筋属哪级？ ②该钢筋的屈强比是多少？
解：①由题知，A = 82
s = F/A = 72.2103/ 82 = 359.1 Mpa b = F/A = 104.5103/ 82 = 519.74 Mpa = (l1-l0)/l0100% = (94.4-80)/80100% = 18% 查表知该钢筋属热轧Ⅱ级钢筋（即HRB335） ②屈强比s/b = 359.1/519.74 = 0.69
指标—布氏硬度 HB
二.工艺性能
(一).冷弯性能 1.定义—钢材在常温下承受弯曲变形的能力
2.指标—弯曲角度()，弯心直径(d= na) 3.合格标志—弯曲处无裂纹、断裂及起层现象 4.冷弯性能—与伸长率一样，也是反映钢材在静荷载作用下的塑性性能
但：伸长率—反映钢材在均匀变形下的塑性性能 冷弯性能—反映钢材在不利变形条件下的塑性性能
例如：Q345 – D 表示屈服强度为 345 MPa 的 D 级低合金结构钢 5.特性：与碳素结构钢相比，低合金结构钢（Q345）具有高的强度，又有
较好的塑性、低温冲击韧性、可焊性、耐腐蚀性及冷加工性，是 一种综合性能较为理想的建筑钢材。广泛应用于钢结构和钢筋混 凝土结构中，尤其是大型结构、重型结构、大跨度结构、高层建 筑、桥梁工程、承受动荷载和冲击荷载的结构。
一.热轧型钢
主要有：工字钢、H型钢、T型钢、槽钢、等边角钢、不等边角钢等类型。
二.冷弯薄壁型钢
主要有：结构用空心冷弯型钢、通用冷弯开口型钢等两大类。
建筑钢材ppt课件
5
钢材的特点
二.钢材的缺点
1.易锈蚀。 2.维修费用高。 3.耐火性差。
6
建筑钢材的常见种类
钢结构工程用型钢（角钢、槽钢、工字钢 等）、钢板和钢管等。
钢筋混凝土结构工程用钢筋及钢丝。
7
建筑钢材的常见种类
钢 结 构 网 架
槽 钢
工 字 钢
8
建筑钢材的常见种类类
36
第二节 钢材的力学性能
三.冲击韧性
1.定义：是指钢材抵抗冲击荷载的能力。 2.冲击韧性指标：是通过标准试件的弯曲冲
击韧性试验确定的。以摆锤打击试件，于 刻槽处将其打断，试件单位截面积上所消 耗的功，即为钢材的冲击韧性指标，用冲 击韧性ak（Ｊ/cm2）表示。ak值愈大，冲击 韧性愈好。
37
冲击试验
屈服强度σs
结构设计中钢材强度取值的依据
抗拉强度σb
钢材所能承受的最大应力
屈强比 s b
b s p
B上 B
A B下
s b
α
O
屈强比，↑利用率 ↑，安全可靠程度↓
强屈比一般不低于1.2，抗震结构一般不低于1.25b。
s b
伸长率δ
L1 L0 100 %
L0
衡量钢材塑性的指标，越大说明钢材的塑性越好
冷
带
轧
肋
带
钢
肋
筋
钢
筋
钢
绞
线
10
第一节 钢材的化学成分
11
按钢的化学成分分类
钢与生铁的区分在于含碳量的大小。含碳量小 于2.06％的铁碳合金称为钢。含碳量大于2.06％ 的铁碳合金称为生铁。 1.钢材的分类：
按化学成分分
低碳钢（含碳量小于0.25％） 碳素钢 中碳钢（含碳量0.25％～0.6％）
钢材的特点
二.钢材的缺点
1.易锈蚀。 2.维修费用高。 3.耐火性差。
6
建筑钢材的常见种类
钢结构工程用型钢（角钢、槽钢、工字钢 等）、钢板和钢管等。
钢筋混凝土结构工程用钢筋及钢丝。
7
建筑钢材的常见种类
钢 结 构 网 架
槽 钢
工 字 钢
8
建筑钢材的常见种类类
36
第二节 钢材的力学性能
三.冲击韧性
1.定义：是指钢材抵抗冲击荷载的能力。 2.冲击韧性指标：是通过标准试件的弯曲冲
击韧性试验确定的。以摆锤打击试件，于 刻槽处将其打断，试件单位截面积上所消 耗的功，即为钢材的冲击韧性指标，用冲 击韧性ak（Ｊ/cm2）表示。ak值愈大，冲击 韧性愈好。
37
冲击试验
屈服强度σs
结构设计中钢材强度取值的依据
抗拉强度σb
钢材所能承受的最大应力
屈强比 s b
b s p
B上 B
A B下
s b
α
O
屈强比，↑利用率 ↑，安全可靠程度↓
强屈比一般不低于1.2，抗震结构一般不低于1.25b。
s b
伸长率δ
L1 L0 100 %
L0
衡量钢材塑性的指标，越大说明钢材的塑性越好
冷
带
轧
肋
带
钢
肋
筋
钢
筋
钢
绞
线
10
第一节 钢材的化学成分
11
按钢的化学成分分类
钢与生铁的区分在于含碳量的大小。含碳量小 于2.06％的铁碳合金称为钢。含碳量大于2.06％ 的铁碳合金称为生铁。 1.钢材的分类：
按化学成分分
低碳钢（含碳量小于0.25％） 碳素钢 中碳钢（含碳量0.25％～0.6％）
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牌号后加“高”或“A” 特级优质钢：含硫量 ≤0.015%，含磷量≤0.015%，
后加“E”
5
第8章 建筑钢材
3.按冶炼时脱氧程度分
沸腾钢：脱氧不充分，代号“F” 镇静钢：脱氧充分，代号“2” 半镇静钢：脱氧程度介于“F”与“2”之间，代号“b” 特殊镇静钢：脱氧彻底，代号“TZ”
4．按用途分类
结构钢：建筑结构、机械制造（低、中碳钢） 工具钢：各种工具（高碳钢） 特殊钢：不锈钢（具有各种特殊的物理化学性质）
（1）冷弯性能
冷弯性能试验：试件被弯曲的角度（90°、180°）。
判定标准：若试件弯曲处的 外表面无裂断、裂缝或起层， 认为冷弯性能合格。
冷弯试验意义：能反映试件弯曲处的塑性变形，能揭示钢材是否存在 内部组织不均匀、内应力和夹杂物等缺陷。
冷弯试验也能对钢材的焊接质量进行严格的检验，能揭示焊件受弯表 面是否存在未熔合，裂缝及夹杂物等缺陷。
10
第8章 建筑钢材
（2）抗拉强度：钢材所能承受的最大强度。
b
Fb A0
Fb——为最大应力，N。
值得注意：强屈比的概念
强屈比 b 可靠性参数 值越大可靠性越高，安全性越高，
s
但利用率降低，浪费增大。
相反，值越小，可靠性越低，安全性越低。 因此，强屈比一般不低于1.2，抗震结构一般不低于1.25。
11
16
第8章 建筑钢材
（2）焊接性能
焊接方式：搭接、对接
焊接要求：① 焊接处（焊缝及其附近过热区）不产生
裂缝及硬脆倾向。
② 焊接处与母材一致，即拉伸试验，强度
不低于原钢材强度。
影响因素：碳、合金元素等杂质元素越多，可3 钢材的强化与加工
8.3.1 冷加工
——指钢材在常温下进行的加工。 常见的冷加工方式：冷拉、冷拔、冷轧、冷扭、刻痕等。 特点：钢材经冷加工产生塑性变形，从而提高其屈服强度，
这一过程称为冷加工强化处理。
18
第8章 建筑钢材
8.3.2 时效处理
——将经过冷拉的钢筋于常温下存放15～20d，或 自然时效
加热到100～200℃并保持一段时间,这个过程称为时效处理。 人工时效
作用: 钢筋冷拉以后再经过 时效处理，其屈服点 进一步提高，塑性继 续有所降低。
两面性：硅很低时，强度增加；硅很高时，其他性能降低。
氧：与碳、磷相似。
7
第8章 建筑钢材
8.2 建筑材料的主要技术性能
力学性质：强度、弹性、塑性、耐磨性… 工艺性质（可加工性）：冷弯、可焊性
8
第8章 建筑钢材
8.2.1 力学性能
1.抗拉性能——是建筑钢材最重要的力学性能。
拉伸过程分四个阶段： OA：弹性阶段 AB：屈服阶段 BC：强化阶段 CD：颈缩阶段
ak值愈大，钢材的冲击韧性愈好。
冲击韧性试验原理图
3.耐疲劳性
疲劳破坏：交变荷载反复作用， 钢材在应力低于屈服强度时,突 然发出脆性断裂的现象。
危害极大
14
第8章 建筑钢材
8.2.2 工艺性能
冷弯性能：常温下钢材承受弯曲变形的能力。 焊接性能：钢结构中90%以上为焊接结构,焊接性非常重要。
15
第8章 建筑钢材
第8章 建筑钢材
（3）伸长率：塑性指标 。
l1 l0 100%
l0
lo——试件原始标距长度，mm ； l1——试件拉断后测定出伸长后标距部分的长度，mm。
意义： 值越大，塑性增强，可避免结构过早破坏；加工性
增强， 安全性增强。
值有两种：5——表示l0=5d0，d0——钢材直径；
10——l0=10d0。
建筑钢材课件 PPT
第8章 建筑钢材
建筑钢材是重要的建筑材料。它主要指用 于钢结构中各种型材(如角钢、槽钢、工字钢、 圆钢等)、钢板、钢管和用于钢筋混凝土结构 中的各种钢筋、钢丝等。由于钢材在工厂生产 中有较严格的工艺控制，因此质量通常能够得 到保证。
建筑钢材具有一系列优良的性能．它有较 高的强度，有良好的塑性和韧性，能承受冲击 和振动荷载；可以焊接或铆接，易于加工和装 配，所以被广泛地应用于建筑工程中。但钢材 也存在易锈蚀及耐火性差的缺点
6
第8章 建筑钢材
8.1.2 钢材中的常存杂质
有
硫：来自矿石燃料，生成FeS，钢材加工时易裂缝，热脆性。
害
磷：来自矿石燃料，生成Fe3P，脆性很大。
元
碳：炼钢氧化过程中存于缸中，害处大于一处，故归于有害元素。 素
锰：炼钢时脱氧、硫残留钢中，具有很强的脱氧、硫能力，大大改善
钢材加工性能。
硅：脱氧剂，较锰强。
9
第8章 建筑钢材
拉伸性能指标：主要有屈服点、抗拉强度和伸长率等。
（1）屈服强度（屈服点）
上屈服强度：试样首次屈服前的最大应力； 下屈服强度：不计初始瞬时效应时的最小强度，即屈服点
s
FS A0
Fs ——屈服阶段最小应力(首次回针所对应的力),N； Ao ——钢材的截面积，mm2。
注意：有些钢材无明显屈服点（合金钢、高碳钢等硬钢）， 应采用产生残余变形为0.2%原标距长度时的应力 作为屈服点（称条件屈服点）,记为σ0.2或者σP0.2。
（2）合成钢 ——专门加入合金元素
按合金元素含量分
低合金钢：合金元素总含量<5% 中合金钢：合金元素总含量5%～10% 高合金钢：合金元素总含量>10%
4
第8章 建筑钢材
2．按杂质含量（品质）分类
普通钢：含硫量 ≤0.050%，含磷量≤0.045% 优质钢：含硫量 ≤0.035%，含磷量≤0.035% 高级优质钢：含硫量 ≤0.025%，含磷量≤0.025%，
2
第8章 建筑钢材
8.1 钢材的分类
钢材的化学成分
铁：主要元素
碳：0.02%～2.06%
其他元素
生产钢不可避免元素：Si、Mn、P、S、N… 专门加入的合金元素：Si、Mn、Ti、V、
Ni、Nb及稀土元素
3
第8章 建筑钢材
8.1.1 分类
1.按化学成分分类
（1）碳素钢 （碳钢）
低碳钢：含碳量<0.25% 中碳钢：低碳钢：含碳量０.25% ～ 0.6% 高碳钢：含碳量>0.6%
12
第8章 建筑钢材
（4）断面收缩率：塑性指标。
A0 A1
A0 AO——试样拉断后颈缩处的截面积，mm2； A1——表示钢材的原始截面积，mm2。 伸长率和断面收缩率均表示钢材断裂前经受塑性变形的能力。
13
第8章 建筑钢材
2.冲击韧性 ——指钢材抵抗冲击荷载的能力。
试验方法：标准试件的弯曲冲击韧性试验。 指标：试件缺口处单位截面积上所消耗的功,计作ak,J/cm2。
后加“E”
5
第8章 建筑钢材
3.按冶炼时脱氧程度分
沸腾钢：脱氧不充分，代号“F” 镇静钢：脱氧充分，代号“2” 半镇静钢：脱氧程度介于“F”与“2”之间，代号“b” 特殊镇静钢：脱氧彻底，代号“TZ”
4．按用途分类
结构钢：建筑结构、机械制造（低、中碳钢） 工具钢：各种工具（高碳钢） 特殊钢：不锈钢（具有各种特殊的物理化学性质）
（1）冷弯性能
冷弯性能试验：试件被弯曲的角度（90°、180°）。
判定标准：若试件弯曲处的 外表面无裂断、裂缝或起层， 认为冷弯性能合格。
冷弯试验意义：能反映试件弯曲处的塑性变形，能揭示钢材是否存在 内部组织不均匀、内应力和夹杂物等缺陷。
冷弯试验也能对钢材的焊接质量进行严格的检验，能揭示焊件受弯表 面是否存在未熔合，裂缝及夹杂物等缺陷。
10
第8章 建筑钢材
（2）抗拉强度：钢材所能承受的最大强度。
b
Fb A0
Fb——为最大应力，N。
值得注意：强屈比的概念
强屈比 b 可靠性参数 值越大可靠性越高，安全性越高，
s
但利用率降低，浪费增大。
相反，值越小，可靠性越低，安全性越低。 因此，强屈比一般不低于1.2，抗震结构一般不低于1.25。
11
16
第8章 建筑钢材
（2）焊接性能
焊接方式：搭接、对接
焊接要求：① 焊接处（焊缝及其附近过热区）不产生
裂缝及硬脆倾向。
② 焊接处与母材一致，即拉伸试验，强度
不低于原钢材强度。
影响因素：碳、合金元素等杂质元素越多，可3 钢材的强化与加工
8.3.1 冷加工
——指钢材在常温下进行的加工。 常见的冷加工方式：冷拉、冷拔、冷轧、冷扭、刻痕等。 特点：钢材经冷加工产生塑性变形，从而提高其屈服强度，
这一过程称为冷加工强化处理。
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第8章 建筑钢材
8.3.2 时效处理
——将经过冷拉的钢筋于常温下存放15～20d，或 自然时效
加热到100～200℃并保持一段时间,这个过程称为时效处理。 人工时效
作用: 钢筋冷拉以后再经过 时效处理，其屈服点 进一步提高，塑性继 续有所降低。
两面性：硅很低时，强度增加；硅很高时，其他性能降低。
氧：与碳、磷相似。
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第8章 建筑钢材
8.2 建筑材料的主要技术性能
力学性质：强度、弹性、塑性、耐磨性… 工艺性质（可加工性）：冷弯、可焊性
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第8章 建筑钢材
8.2.1 力学性能
1.抗拉性能——是建筑钢材最重要的力学性能。
拉伸过程分四个阶段： OA：弹性阶段 AB：屈服阶段 BC：强化阶段 CD：颈缩阶段
ak值愈大，钢材的冲击韧性愈好。
冲击韧性试验原理图
3.耐疲劳性
疲劳破坏：交变荷载反复作用， 钢材在应力低于屈服强度时,突 然发出脆性断裂的现象。
危害极大
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第8章 建筑钢材
8.2.2 工艺性能
冷弯性能：常温下钢材承受弯曲变形的能力。 焊接性能：钢结构中90%以上为焊接结构,焊接性非常重要。
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第8章 建筑钢材
第8章 建筑钢材
（3）伸长率：塑性指标 。
l1 l0 100%
l0
lo——试件原始标距长度，mm ； l1——试件拉断后测定出伸长后标距部分的长度，mm。
意义： 值越大，塑性增强，可避免结构过早破坏；加工性
增强， 安全性增强。
值有两种：5——表示l0=5d0，d0——钢材直径；
10——l0=10d0。
建筑钢材课件 PPT
第8章 建筑钢材
建筑钢材是重要的建筑材料。它主要指用 于钢结构中各种型材(如角钢、槽钢、工字钢、 圆钢等)、钢板、钢管和用于钢筋混凝土结构 中的各种钢筋、钢丝等。由于钢材在工厂生产 中有较严格的工艺控制，因此质量通常能够得 到保证。
建筑钢材具有一系列优良的性能．它有较 高的强度，有良好的塑性和韧性，能承受冲击 和振动荷载；可以焊接或铆接，易于加工和装 配，所以被广泛地应用于建筑工程中。但钢材 也存在易锈蚀及耐火性差的缺点
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第8章 建筑钢材
8.1.2 钢材中的常存杂质
有
硫：来自矿石燃料，生成FeS，钢材加工时易裂缝，热脆性。
害
磷：来自矿石燃料，生成Fe3P，脆性很大。
元
碳：炼钢氧化过程中存于缸中，害处大于一处，故归于有害元素。 素
锰：炼钢时脱氧、硫残留钢中，具有很强的脱氧、硫能力，大大改善
钢材加工性能。
硅：脱氧剂，较锰强。
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第8章 建筑钢材
拉伸性能指标：主要有屈服点、抗拉强度和伸长率等。
（1）屈服强度（屈服点）
上屈服强度：试样首次屈服前的最大应力； 下屈服强度：不计初始瞬时效应时的最小强度，即屈服点
s
FS A0
Fs ——屈服阶段最小应力(首次回针所对应的力),N； Ao ——钢材的截面积，mm2。
注意：有些钢材无明显屈服点（合金钢、高碳钢等硬钢）， 应采用产生残余变形为0.2%原标距长度时的应力 作为屈服点（称条件屈服点）,记为σ0.2或者σP0.2。
（2）合成钢 ——专门加入合金元素
按合金元素含量分
低合金钢：合金元素总含量<5% 中合金钢：合金元素总含量5%～10% 高合金钢：合金元素总含量>10%
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第8章 建筑钢材
2．按杂质含量（品质）分类
普通钢：含硫量 ≤0.050%，含磷量≤0.045% 优质钢：含硫量 ≤0.035%，含磷量≤0.035% 高级优质钢：含硫量 ≤0.025%，含磷量≤0.025%，
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第8章 建筑钢材
8.1 钢材的分类
钢材的化学成分
铁：主要元素
碳：0.02%～2.06%
其他元素
生产钢不可避免元素：Si、Mn、P、S、N… 专门加入的合金元素：Si、Mn、Ti、V、
Ni、Nb及稀土元素
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第8章 建筑钢材
8.1.1 分类
1.按化学成分分类
（1）碳素钢 （碳钢）
低碳钢：含碳量<0.25% 中碳钢：低碳钢：含碳量０.25% ～ 0.6% 高碳钢：含碳量>0.6%
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第8章 建筑钢材
（4）断面收缩率：塑性指标。
A0 A1
A0 AO——试样拉断后颈缩处的截面积，mm2； A1——表示钢材的原始截面积，mm2。 伸长率和断面收缩率均表示钢材断裂前经受塑性变形的能力。
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第8章 建筑钢材
2.冲击韧性 ——指钢材抵抗冲击荷载的能力。
试验方法：标准试件的弯曲冲击韧性试验。 指标：试件缺口处单位截面积上所消耗的功,计作ak,J/cm2。