钢结构第二章 材料

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七、影响钢材力学性能的因素
●化学成分的影响：含C量增加，强度增高，塑性降低；
S、P、O、N为有害元素，必须严格控制；Mn和Si为有 益元素，要适量。
●冶金缺陷的影响：镇静钢的屈服点高于沸腾钢（约
40N/mm2）;非金属夹杂、裂纹、分层等。
三、炼钢的脱氧方法
●脱氧剂——Mn，Si等。 ●沸腾钢——用Mn脱氧，不充分，质量不 好，成本低 。 ●镇静钢——除锰外，还用铝和硅为脱氧剂， 脱氧完全，质量好，成本高。 ●半镇静钢—— 介于沸腾钢和镇静钢之间。
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四、钢材的力学性能
●平炉钢——原料广泛，容积大，产量高，冶炼工艺较简单， 钢材质量优良，化学成分稳定（偏析度小），机械性能可靠， 能冶炼各种用途的钢。缺点为生产成本高，建厂规模大，工 期长，投资大。
●电炉钢——质量最好，成本最高，土建少用。
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2、合金钢
●分为结构钢、工具钢和特殊钢；
●结构钢（低合金钢）——《GB/1591-94》质量等级： A、B、C、D、E五级；
● A、B、C、D的规定同碳素结构钢，E级要求-40℃ 的 冲击韧性；
●钢号：Q345-A、Q390-B、Q420-C、Q235-D等。
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2、钢材的选用 ●结构的重要性：一级（重要的）、二级（一般的）和 三级（次要的）。 ●荷载情况：分静态荷载和动态荷载。直接承受动力荷 载和强烈地震区的结构，选用性能好的钢材。 ●连接方法：焊接结构和非焊接结构。焊接结构由于受 焊接应力和焊接变形等的影响，选用Q235-B等可焊性 好的钢材。
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●钢材的物理性能指标： ① 弹性模量E=206×103 （N/mm2） ②剪切模量G=79 ×103 （N/mm2） ;③线膨 胀系数α=12 × 10-6；④质量密度ρ=7850kg/m3。
2、冷弯性能
●不分层、不裂纹
●时效的影响：钢材随时间的增长，强度增加、塑性
降低而脆性增加。
●冷作硬化的影响：钢材在冷加工（拉、剪、冲、压、
拔等）的条件下，强度增加、塑性降低而脆性增加。
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●温度的影响：低温的冷脆；冷脆转变温度（冷脆临
界温度）。
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八、钢材的规格和选用
1、钢材的规格 ●热轧钢板：①厚钢板（厚4.5～60mm）；②薄钢板 （0.35～4mm）；③扁钢（厚4～60mm，宽30 ～ 200mm）。 ●普通热轧型钢： ① 角钢：等边和不等边； ② 槽钢： 热轧不同槽钢和低合金热轧轻型槽钢； ③ 工字钢：同 槽钢；④钢管：有无缝和焊接两种；⑤H型钢：宽翼缘 工字钢。 ●薄壁型钢：用薄钢板（1.5 ～ 5.0mm）经模压和冷弯 而成，一般为Q235或Q345钢。 ●各种彩钢板和压型钢板。
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第二章 钢结构的材料
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一、钢的种类
碳素钢和合金钢
1、碳素钢
●分结构钢（低碳钢）和工具钢（高碳钢）； ●碳素结构钢——《GB700-88》质量等级：A、B、C、 D四级； ● A——只保证抗拉强度、屈服点和伸长率； B、C、D——保证抗拉强度、屈服点和伸长率、冷弯 性能和冲击韧性（分别为+20℃、0 ℃ 和-20℃ ），同 时严格控制C、S、P的极限含量； ●钢号：Q235-A、Q235-B、Q235-C、Q235-D等。
●良好的工艺性能（冷、热加工性能和可焊性）
六、钢材的破坏形式
塑性破坏和脆性破坏 ●塑性破坏： σ= fu 发生，变形超过材料的变形能力。破坏前发 生较大的塑性变形，断口呈纤维状，色泽发暗。 ●脆性破坏： σ< fu 甚至σ< fy ，没有明显的塑性变形，破坏突 然，没有预兆。断口平直呈晶粒状，色泽发亮。 ●在设计、施工和使用钢结构时，应当注意防止出现脆性破坏。
3、冲击韧性αk
●断裂工程中吸收能量的能力αk=Ak/A（j/cm2）
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五、钢结构对材料的要求
●较高的抗拉强度fu 和屈服点fy
●较高的塑性和韧性
1、钢材均匀受拉的力学性能
●σ -ε曲线五个阶段：①弹性阶段；②弹塑 性阶段；③屈服阶段；④强化阶段；⑤颈缩 阶段。
●强度指标： ①屈服强度fy；②抗拉强度fu 。 ●理想的弹塑性体。 ●塑性性能： ① 伸长率δ 10和δ 5 ；②断面收 缩率ψ 。
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二、炼钢的种类
●转炉钢——质量较差，杂质含量较多。
●空气底吹转炉钢——质量甚差，国内已不生产。
●空气侧吹转炉钢——质量略差，各项性能不如氧气顶吹转 炉钢。
●氧气顶吹转炉钢——有害元素少，杂质少，纯洁度高；质 量和加工性能都接近平炉钢；生产效率高；成本低；投资省； 建厂快。
●应力集中的影响：在空洞、槽口、凹角、裂缝、截
面变化处，产生局部高峰应力——应力集中现象。 应力集中：产生同号平面或立体应力场，钢材变脆。
●时效的影响：钢材随时间的增长，强度增加、塑性
降低而脆性增加。
●疲劳的影响：钢材在连续反复或循环荷载作用下，
当应力循环次数n达到某个大数时，发生突然的脆断。 此时，应力σ< fu 甚至σ< fy ——疲劳破坏。