第八章：建筑钢材

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《土木工程概论》课程教学大纲

《土木工程概论》课程教学大纲（An Introduction to Civil Engineering）一、开课学院：建筑学院二、学时：18学时；学分：1学分三、适用专业：土木工程，水利水电工程四、课程的性质和任务：该课程是土木工程和水利水电工程专业一门基础课程，也是土木工程专业的必修课程，课程的对象是一年级新生，课程的任务是概括性地介绍土木工程的对象及任务和土木工程的成就，土木工程的发展趋势，使学生对土木工程有一个概念性的认识，激发学生的学习热情。

五、课程内容与基本要求：课程内容：介绍土木工程的历史、土木工程材料、基本结构形式、工程结构，公路、铁路、隧道，水利工程、市政工程的基本概念和当前发展水平，成就，标志性建筑等，以及一些基本名词的英语表达。

基本要求：了解土木工程的基本概念和相关学科，掌握一些基本的英语名词。

六、学时安排七、实验内容和要求：无。

八、作业要求：无。

九、说明：本课程要求使用多媒体教室，建议参考书为《土木工程总论》，丁大钧、蒋永生编，中国建筑工业出版社出版。

十、课程负责人：莫海鸿；教学大纲执笔人：莫海鸿《土木工程材料》课程教学大纲Materials for Civil Engineering一、开课学院：建筑学院二、学时：51学时学分：3分三、适用专业：土木工程专业、水利水电工程专业四、课程的性质与任务：本课程是土木工程专业、水利水电工程专业学生必修的一门专业基础课。

该课程的任务是使学生具有土木工程材料的基本知识和试验技能，在土木工程实践中具有正确选择与合理使用土木工程材料的基本能力，并为今后学习钢筋混凝土及砖石结构、钢木结构、房屋建筑学、新型工程材料与土木工程施工技术等有关课程提供必要的基础知识。

五、课程内容与基本要求(一)、《绪论》课程内容：了解工程材料内部结构与性能之间的关系，材料的分类及适用范围，以及材料的现状和今后的发展。

基本要求：（1）了解工程材料在国民经济建设中的作用与地位。

建筑材料课程学习及考试大纲

建筑材料课程学习及考试大纲学习本课程的目的在于学习建筑材料的基础知识，初步具备正确选用与合理使用建筑材料的基本能力，以下是各章节的基本要求：第二章．建筑材料的基本性质介绍建筑材料基本性质的分类，说明材料内部不同层次结构的特征和材料组成的表示方法以及他们与材料性质的关系。

较详细地阐明各种基本性质的慨念、表示方法及有关的影响因素。

要求：熟悉并掌握常用术语，较熟练地运用它们，为今后学习各种材料打下良好的基础第三章．石材介绍天然岩石的成因、分类和建筑中常用岩石的主要性能、用途；简要介绍人造石材的类型和用途.通过本章学习，了解建筑中常用岩石的成因，熟悉石材的类型、技术性质和用途，初步掌握工程中选用石材的原则。

第四章．气硬性胶凝材料本章介绍建筑工程中常用的石膏、石灰、菱苦土和水玻璃四种无机胶凝材料的原料、生产、硬化原理、技术性质及其在工程中的应用。

其中石膏、石灰、水玻璃的构成、技术性质、影响因素、工程应用是学习的重点。

第五章．水泥重点介绍硅酸盐水泥的矿物组成、水化硬化机理、影响水化的因素；硅酸盐水泥的主要技术性质；水泥石的腐蚀和防止；同时介绍了其他掺混合材料的水泥、特种水泥；通过学习，要求掌握水泥中各组份的技术性质，包括水化速度，水化热大小，掌握五种水泥的适用与不适用范围，达到正确选择和使用水泥的目的。

第六章.混凝土及砂浆重点讲述混凝土的组成、各组成的材料（粗、细骨料、水等）的技术要求、主要技术性质及其影响因素、配合比设计方法外加剂的作用及效果等，对轻混凝土及其它特种混凝土的特点做适当的介绍；着重介绍砂浆的技术性质和砌筑砂浆配合比的选择，适当介绍抹灰砂浆及特种砂浆。

通过学习，必须掌握混凝土的主要技术要求、性质及其影响因素；熟悉从原料和配合比方面如何控制混凝土质量；了解砂浆的技术性质及其测定方法；学会混凝土及砌筑砂浆配合比设计方法。

第七章.墙体与屋面材料本章着重介绍了粘土原料、烧结粘土砖的技术性质与应用，烧结空心砖的特点和其它砌块的技术性质和应用；介绍了新型墙体材料的制作和应用。

第八章钢结构

验算公式：
N f An
式中， N—荷载引起的轴心拉力或压力 An—净截面面积 f—钢材抗拉或抗压设计强度
二、轴心受力构件的刚度
轴心受力构件的刚度是以他的长细比来衡量的
l0 i
式中构件最不利方向的长细比，一般为两主轴方向长细比的较大值.x = lox/ ix，y = loy/ iy lo-----相应方向的构件计算长度 i -----相应方向的截面回转半径
低合金钢： Q×××质量等级（A～E）
如Q235-A· F、Q345-C
6. 钢材的选择
（1）结构或构件的重要性；（2）荷载的种类（静荷载或动荷载）；（3）连接方法（焊接或非焊接）；
（4）工作条件（温度，腐蚀等）
《钢结构设计规范》（GB50017-2003）规定：
承重结构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，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构采用的钢材还应具有冷弯试验的合格保证。需要验算疲劳的焊接结构的钢材，应具有常温或负温冲击韧性的合格保证。对需要验算疲劳的非焊接结构的钢材应具有常温冲击韧性的合格保证。
压弯构件广泛的用于柱子，如工业建筑中的厂
房框架柱。它们不仅要承受上部结构传下来的轴向压力，同时还受有弯矩和剪力。
二、结构用钢的种类 1. 化学成分
普通碳素钢 Q235 普通低合金钢 Q345、Q390、Q420
2. 炉种平炉氧气顶吹转炉成本高，质量好（6小时100t左右）成本低，质量也可（15分钟150t）
3. 脱氧程度沸腾钢（F）脱氧较差镇静钢（Z）脱氧充分半镇静钢（b）脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间特殊镇静钢（TZ）

建筑结构抗震总复习第八章-钢结构房屋抗震设计

（1）依据多道防线的概念设计，框架-支撑体系中，支撑框架是第一道防线，在强烈地震下支撑先屈服，内力重分布使框架部分承担的地震剪力必需增大，二者之和应该大于弹性计算的总剪力。
（2）框架部分按刚度分配计算得到的地震层剪力应乘以调整系数，达到不小于结构底部总地震剪力的25%和框架部分计算最大层剪力1.8倍二者中的较小值。
6
8.2 多高层钢结构民用建筑
8.2.1 多高层钢结构民用建筑的结构体系 8.2.2 结构体系抗震设计的布置要求 8.2.3 地震作用计算 8.2.4 杆件抗震验算 8.2.5 抗震设计对杆件的构造要求 8.2.6 节点和连接的抗震验算及构造要求
7
8.2.1 多高层钢结构民用建筑的结构体系
1. 框架结构
23
8.3.2 地震作用计算
计算单层钢结构厂房时，一般假定沿厂房横向（跨度方向）和竖向的地震作用由横向框架承受，沿纵向（柱距方向）的地震作用由纵向框架承受。 1、结构计算模型的选取厂房抗震计算时，根据屋盖高差和吊车设置情况，可分别采用单质点、双质点或多质点的结构计算模型。
24
图8.25 单质点模型
20
5、框架－偏心支撑结构中的消能梁段消能梁段是偏心支撑框架中耗散能量的主要构件，为此需要考虑与相连构件的承载能力相匹配、保证其在反复荷载下具有良好的滞回性能的各项措施。
消能梁段的钢材不应采用高强度钢，而因采用有良好塑性流幅的钢材。为此，消能梁段钢材的屈服强度不应超过345MPa。
21
8.3 单层钢结构厂房
8.3.1 抗震设计对单层钢结构厂房体系的要求 8.3.2 地震作用计算 8.3.3 杆件验算和构造措施
22
8.3.1 抗震设计对单层钢结构厂房体系的要求

建筑材料理论(下)

建筑材料理论（下）发布于2005-04-21 被读6787次【字体：大中小】作者：姚志刚第六章建筑砂浆建筑砂浆和混凝土的区别在于不含粗骨料，它是由胶凝材料、细骨料和水按一定的比例配制而成。

按其用途分为砌筑砂浆和抹面砂浆；按所用材料不同，分为水泥砂浆、石灰砂浆、石膏砂浆和水泥石灰混合砂浆等。

合理使用砂浆对节约胶凝材料、方便施工、提高工程质量有着重要的作用。

第一节砂浆的技术性质一、新拌砂浆的和易性砂浆的和易性是指砂浆是否容易在砖石等表面铺成均匀、连续的薄层，且与基层紧密黏结的性质。

包括流动性和保水性两方面含义。

（一）流动性影响砂浆流动性的因素，主要有胶凝材料的种类和用量，用水量以及细骨料的种类、颗粒形状、粗细程度与级配，除此之外，也于掺入的混合材料及外加剂的品种、用量有关。

通常情况下，基底为多孔吸水性材料，或在干热条件下施工时，应选择流动性大的砂浆。

相反，基底吸水少，或湿冷条件下施工，应选流动性小的砂浆。

（二）保水性保水性是指砂浆保持水分的能力。

保水性不良的砂浆，使用过程中出现泌水，流浆，使砂浆与基底黏结不牢，且由于失水影响砂浆正常的黏结硬化，使砂浆的强度降低。

影响砂浆保水性的主要因素是胶凝材料种类和用量，砂的品种、细度和用水量。

在砂浆中掺入石灰膏、粉煤灰等粉状混合材料，可提高砂浆的保水性。

二、硬化砂浆的强度影响砂浆强度的因素有：当原材料的质量一定时，砂浆的强度主要取决于水泥标号和水泥用量。

此外，砂浆强度还受砂、外加剂，掺入的混合材料以及砌筑和养护条件有关。

砂中泥及其他杂质含量多时，砂浆强度也受影响。

第二节砌筑砂浆一、砌筑沙浆的组成材料（一）胶凝材料用于砌筑沙浆的胶凝材料有水泥和石灰。

水泥品种的选择与混凝土相同。

水泥标号应为砂浆强度等级的4-5倍，水泥标号过高，将使水泥用量不足而导致保水性不良。

石灰膏和熟石灰不仅是作为胶凝材料，更主要的是使砂浆具有良好的保水性。

（二）细骨料细骨料主要是天然砂，所配制的砂浆称为普通砂浆。

建筑材料建筑钢材试题

第八章建筑钢材一、填空题1、钢材是以铁为主要元素，含碳量在2%以下，并含有其他元素的材料。

2、钢材按化学成分分为非合金钢、低合金钢和合金钢。

3、钢材的强度可分为拉伸强度、压缩强度、弯曲强度和剪切强度等几种，通常以拉伸强度作为最基本的强度值。

4、低碳钢在外力作用下产生变形一般可分为四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段。

5、衡量钢材强度的两个重要指标是屈服强度和抗拉强度，也是设计中的重要依据。

6、钢材的塑性指标有伸长率、断面收缩率。

7、钢材的冲击韧性与钢材的化学成分、冶炼与加工有关。

8、钢材的化学成分对性能有一定的影响。

硫会使钢材具有热脆性，磷会使钢材具有冷脆性。

9、《钢筋混凝土热扎带肋钢筋》（GB1499—1998）规定，热扎带肋钢筋牌号由HRB和钢材的屈服点最小值表示，牌号分别为HRB335，HRB400，HRB500。

其中H表示热轧，R表示带肋，B 表示钢筋，后面的数字表示屈服点最小值。

10、热扎钢筋除Ⅰ级是光圆钢筋外，其余为月牙肋。

其粗糙表面可提高混凝土与钢筋之间的握裹力。

二、名词解释1、屈强比：屈服强度与抗拉强度的比值。

2、冷加工：钢材在常温下进行的加工称为冷加工。

3、冷弯：指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。

三、选择题1、热扎钢材根据厚度可分为厚板和薄板，其中厚板应为（A）。

A、大于4mmB、0.35~4mmC、0.2~4mmD、大于0.35 mm2、受振动或高速荷载作用的结构用钢，应特别注意选用（B）。

A、屈服强度高的钢材B、冲击韧性好的钢材C、延伸率好的钢材D、冷弯性能好的钢材3、普通碳钢按屈服点、质量等级及脱氧方法划分若干个牌号，随牌号提高，钢材的（B）。

A、强度提高，伸长率提高B、强度提高，伸长率降低C、强度降低，伸长率降低D、强度降低，伸长率提高4、建筑中主要应用的是（C）号钢。

A、Q195B、Q215C、Q235D、Q2755、下列关于钢材叙述不正确的是（C）。

A、钢材屈强比越小，工作的安全性越大B、冷拉钢筋经人工时效后屈服点提高，伸长率降低C、钢材中含硫引起冷脆，含磷引起热脆D、钢材的工艺性能包括冷弯性和可焊性。

《建筑材料》教学大纲

《建筑材料》教学大纲课程名称：建筑材料英文名称：Civil engineering materials课程编码：143B006学分：3总学时：48上机学时：0实验学时：16适用专业：工程造价先修课程：建筑力学执笔人：王银审定人：一、课程的性质、地位与任务建筑材料是建筑类专业必修的一门基础课程，就工程造价专业而言，可为以后的房屋建筑学、施工技术及施工组织等专业课程的学习作铺垫，有着重要的启迪作用。

通过该课程的学习可以加深学生对建筑材料的认识，同时对常用建筑材料比如水泥和混凝土等的组成，技术指标，适用范围及质量控制等有所了解，让学生在今后碰到相应的建筑材料时不会有陌生感，知道如何选择和正确使用相关建筑材料。

二、教学基本要求通过本课程的学习，了解不同种类建筑材料的定义及其使用特性，掌握各种材料的组成、特点以及应用领域，同时对一些常用建筑的检验方法有所了解。

三、教学学时分配表实验项目与类型：四、教学内容与学时安排绪论2学时教学目的和要求：深化对建筑材料的认识，掌握建筑材料的分类及其在工程应用中的重要地位，了解建筑材料的技术标准。

重点：建筑材料的化学组成分类及建筑材料的特点难点：无第一节建筑材料的定义与分类0.5学时1.建筑材料的定义2.建筑材料的分类第二节建筑材料的特点及其在工程中的地位1.建筑材料在工程中的重要地位2.建筑材料的特点0.5学时第三节建筑材料技术标准简介0.5学时1.国家标准2.行业标准3.企业标准与地方标准第四节本课程的目的、任务及学习方法0.5学时1.学习目的2.学习任务第一章建筑材料的基本性质4学时教学目的和要求：掌握建筑材料的结构与组成，了解材料自身组成与其各方面特性之间的联系。

重点：建筑材料的物理力学性质及耐久性难点：与建筑材料性质相关的概念区别与理解第一节材料的组成与结构0.5学时1.材料的组成2.材料的结构第二节材料的物理性质 1.5学时第三节材料的力学性质1学时1.强度与比强度2.弹性与塑性3.脆性与韧性4.硬度与耐磨性第四节材料的装饰性0.5学时第五节材料的耐久性0.5学时第二章无机气硬性胶凝材料2学时本章教学目的和要求：了解石灰和石膏的制备工艺，理解石灰、石膏的水化反应，掌握石灰、石膏的相关性质及应用。

钢材

• 弹性阶段的最高点A所对应的应力值称为弹性极限σp。当应力稍低于A点时，应力与应变呈线性正比例关系，其斜率称为弹性模量E。 • 弹性模量E=σ/ε反映钢材刚度，是钢材在受力时计算结构变形的重要指标。 • 钢材的弹性模量 (2.0～2.1)x105Mpa

F A
B上
b
P
A
B下
s
L L
五、根据用途分类
1、结构钢：主要用做工程结构构件及机械零件的钢 2、工具钢：主要用做各种量具、刀具及模具的钢 3、特殊钢：具有特殊物理、化学或机械性能的钢，如不锈钢、耐酸钢和耐热钢等。 •建筑中常用的是结构钢。
建筑上常用的钢种是普通碳素钢中的低碳钢和普通合金钢中的低合金钢。即：普通低碳钢、普通低合金钢
2、脆性临界（或转变）温度：脆性临界温度越低的钢材，越能在低温下承受冲击荷载. • 在负温下或寒冷地区下，选用脆性临界温度较低的钢材。 3、时效：随着时间的延长，钢材的强度逐渐提高，塑性和冲击韧性下降的现象。 4、时效的敏感性：因时效而导致性能改变的程度。
• 如桥梁、吊车梁、钢轨、锅炉等，应选用时效敏感性较小的钢材。
§8.2 钢材的性能
• 钢材的性能主要包括力学性能、工艺性能。 • 力学性能主要有：抗拉性能、冲击韧性、耐疲劳性、硬度。 • 工艺性能主要有：冷弯性能、焊接性能、冷加工、和热处理性能等。
§8.2.1 抗拉性能
• 抗拉性能是表示钢材性能的重要指标。由于拉伸是建筑钢材的主要受力形式，因此抗拉性能采用拉伸试验测定，以屈服点、抗拉强度和伸长率等指标表征。
屈服强度σ S 、抗拉强度σ b 、伸长率δ 是钢材的重要技术指标。
中碳钢与高碳钢（硬钢）的拉伸性能 σ A
• 中碳钢与高碳钢强度高，塑性差，拉伸时应力-应变曲线与低碳钢不同，无明显屈服现象，伸长率小，断裂时呈脆性破坏。 • 因拉伸过程无明显屈服阶段，无法直接测定屈服强度。用条件屈服强度σ 0.2来代替屈服强度。 • 条件屈服点σ 0.2 ：规范规定以产生 0.2%残余变形时的应力。见左图。

建筑钢材知识汇总

➢钢的压力加工热加工
冷加工
建筑钢材钢的生产与分类
0.02%<C<2.06
二、钢的分类 Fe C S P
•
低碳钢
•
中碳钢
➢按化学成分 • 碳素钢
•
高碳钢
•
低合金钢
•
合金钢
• •
中合金钢高合金钢
f塑性韧性
塑性韧性
➢按脱氧程度
• 沸腾钢F——一般工程 • 镇静钢Z——预应力砼 • 半镇静钢B • 特殊镇静钢TZ——特别重要工程
FeO、Fe2O3
加 Mn、
脱氧
Si
钢
C、S、P等元素含量减少，技术性能及质量比生铁好的多。
钢的生产过程示意图
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第二节钢材的技术性能
钢的主要技术性能
冲击韧性
冷加工性能
力学性能耐疲劳性时效强化
加工工艺性能
硬度
焊接性能
抗拉性能冷弯性能
抗拉性能
01
01
软钢（中低碳钢）的抗拉性能
•
钢材的塑性和韧性好；
•
加工性能好，便于安装；
•
耐热性较好。
•
易锈蚀；
•
耐火性差；
•
能耗大、成本高；
建筑钢材钢的生产与
分类
钢的生产钢的分类
第一节钢的生产与分类
建筑钢材钢的生产与分类
一、钢的生产
➢钢的生产
➢钢的铸锭
钢的生产过程炼钢——生铁+氧
钢的生产方法
铸锭脱氧处理化学偏析
• 氧气转炉法 • 空气转炉法 • 平炉炼钢法 • 电炉炼钢法
➢按有害物质含量 • 普通钢

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第八章防水材料
l 基本要求：
l 了解煤沥青的技术性质；
l 熟悉石油沥青的分类、组成；
l 掌握石油沥青、防水卷材、防水涂料及密封材料的技术性质、标准及应用。
l 具体内容：
l 1、石油沥青的分类、组成、主要技术性质及应用；
l 2、煤沥青和改性沥青；石油沥青和煤沥青的鉴别；
基本要求：
了解各材料的组成及生产工艺；
熟悉各材料水化硬化原理；
掌握石灰、石膏、水玻璃的主要技术性质和用途。
具体内容：
1、石灰的原料及生产，熟化及硬化原理，技术性质及应用；
2、建筑石膏的原料，凝结硬化原理，技术性质，制品及应用；
3、水玻璃的组成，硬化原理及应用； 4、石灰、石膏、水玻璃的保管。
江苏质检员培训教材建筑材料
l 19、在一般情况下，配制砼时，水泥等级应是砼等级的
l （）倍。
l A、1 B、 1.5---2 C、2倍以上 D、1.5倍以下
l 20、符合砼强度等级表示方法的是（）。
l A、200# B、MU20 C、C20 D、A—20
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l 21、混凝土配合比设计中的三个重要参数是( )。 A、W、C、S B、W、W/C、Sp C、W/C、C、Sp
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第四章混凝土
l 基本要求：
l 了解其它混凝土的主要技术性质；
l 熟悉普通混凝土各组成材料的主要技术性质及质量要求；
l 掌握混凝土的主要技术性质，掌握混凝土的配合比设计及外加剂。
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l 具体内容：

《建筑材料课件》PPT课件

5
建筑结构材料
建
筑
墙体材料
材
料
建，钢筋
钢木结构：建筑钢材，木材
砖及砌块：普通砖、空心砖，硅酸盐及砌块
墙板：混凝土墙板、石膏板、复合墙板
防水材料：沥青及其制品绝热材料：石棉、矿棉，玻璃棉、膨胀珍珠岩吸声材料；木丝板、毛毡，泡沫塑料采光材料：窗用玻璃装饰材料：涂料、塑料装饰材料、铝材
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6
§1
第二章建筑材料的基本性质
§2-1 材料的物理性质 §2-2 材料的力学性质 §2-3 材料的耐久性
返回键
7
§1
§2-1 材料的物理性质
一、与构造状态有关的物理性质
1．孔隙、孔隙率和密实度
孔隙：材料内部的空隙。
孔隙从两个方面对材料产生影响，一是孔隙的多少，二是孔隙的特征。材料
中含有孔隙的多少常用孔隙率表征。
黑色金属：生铁、碳素钢、合金钢有色金属：铝，锌，铜及其合金
木材，竹材，软木，毛毡
石油沥青，煤沥青，沥青防水制品
塑料，橡胶，涂料，胶粘剂
无机非金属材料和有机材料的复合
金属材料与无机非金属材料复合
金属材料与有机材料复合
玻璃纤维增强塑料、混合物水泥混凝土、沥青混合料等
钢纤维增强混凝土等
返回键
轻质金属夹芯板
' m
V′——材料在自然状态下的体积（m3）。
V'
10
§1
§2-1 材料的物理性质
二、与质量状态有关的物理性质
3. 容积密度（又称为体积密度、表观毛密度、容重，volume density）
定义：材料单位宏观外形体积（包括内部封闭孔隙和开口孔隙）的质量称为容

7.建筑钢材建筑材料

8.2 钢材的技术性质
六、焊接性能
1、焊接性能定义
焊接性能（又称可焊性）指钢材在通常的焊接方法与工艺条件下获得良好焊接接头的性能。
2、可焊性好的钢材的特点
易于用一般焊接方法和工艺施焊。焊接时不易形成裂纹、气孔、夹渣等缺陷。焊接接头牢固可靠，焊缝及其附近受热影响区的性能不低于母材的力学性能。 3、影响钢材可焊性的主要因素主要取决于钢的化学成分：低碳钢有优良的可焊接性。
Mn
0.25-0.50
0.25-0.55 0.30-0.65①
Si≤
0.30
0.30
S≤
0.050
0.050 0.045 0.050
P≤
0.045
0.045 0.045 0.040 0.035 0.045 0.045
脱氧方法
F、b、Z
F、b、Z F、b、Z Z
B
Q235 C D Q255 Q275 A B －
JIANZHUCAILIAO
8.2 钢材的技术性质
四、疲劳强度
1、疲劳破坏：受交变荷载的反复作用下。钢材在应力低于其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。
2、疲劳强度：钢材在无数次交变荷载作用下（通常以2×106次应力循环为基准）不致引起脆性断裂的最大循环应力值称为疲劳强度极限，简称疲劳强度。 3、钢材产生疲劳破坏的原因：由于钢材内部存在局部缺陷，在应力作用下形成细小的裂纹，裂纹尖端处应力集中，加速了裂纹的扩展，最终导致钢材的疲劳断裂。静力抗拉强度 4、影响钢材疲劳强度的因素：钢材品种、钢材质量、疲劳极限强度组织结构、表面状态、受力状态等。
不易再滑移变形，要使晶粒继续发生塑性变形，产生
新的滑移，需要更大的外力。

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1.优点：材质均匀，性能可靠，强度高，塑性、韧性好，加工性好 2.缺点：易锈蚀、维护费用高，耐火性差
第八章：建筑钢材
三、用途
建筑钢材
(建筑结构用钢)
钢结构用：工业厂房、大型场馆等的承重构件
钢筋混凝土结构用：承重构件(基础、柱、梁、板、梯)。
第八章：建筑钢材
8.2 钢材的性能
钢材主要技术性能
第八章：建筑钢材
冷轧带肋钢筋代号用CRB表示，根据《冷轧带肋钢筋混凝土结构技术规程》(JGJ 95—2003) 规定，冷轧带肋钢筋按抗拉强度划分为 5 级： CRB550 ， CRB650 ， CRB800，CRB970，CRB1170。其中C表示冷轧，R表示带肋，B表示钢筋，数值为抗拉强度最小值。冷轧带肋钢筋具有强度高、塑性好、与混凝土粘结力强、质量稳定等优点。
数值、质量等级符号、脱氧方法等4部分按顺序组成。以“Q”代表屈服点；屈服点
数值共分195，215，235，255，275 MPa5种;质量等级以硫、磷等杂质含量由多到少，分别由A，B，C，D符号表示；
第八章：建筑钢材
脱氧方法以表示沸腾钢、表示半镇静钢、和表示镇静钢和特殊镇静钢，Z和TZ 在钢的牌号中予以省略。
弯曲角度越大，弯芯直径越小，冷弯性能越好。
第八章：建筑钢材
4. 判定方法：钢材按标准规定的
弯心直径，弯曲到规定的弯曲角度后，若弯曲处无断裂、无裂纹、无起层、无鳞落，则评定为冷弯性能合格。
冷脆性？
第八章：建筑钢材
三、冲击韧性 1.定义：在冲击荷载作用下，抵抗破坏的能力。
2.评价指标：冲击功αk αk越大，冲击韧性越好。
屈服荷载屈服强度= 横截面积
118000 N
=
314 mm2
=376 MPa
抗拉强度=
极限荷载 =
横截面积
150000 N 314 mm2
=478 MPa
第八章：建筑钢材
二、冷弯性能
1.定义：在常温下，承受弯曲的能力。 2.意义：更能严格地反映钢材的内部组织情况及杂质等缺陷。 3.评价指标：弯曲角度、弯芯直径
第八章：建筑钢材
8.5.2 热处理热处理是将钢材在固态情况下进行加热、保温和冷却，从而改变其金相组织和显
微结构组织,获得需要性能的一种综合工艺。退火、正火、淬火、回火
8.6 建筑钢材的标准与选用
1)碳素结构钢 (1)牌号及其表示方法
国标《碳素结构钢》(GB 700—88)中规定，牌号由代表屈服点的字母、屈服点
力学性能工艺性能
拉伸性能冲击韧性
冷弯性能焊接性能
第八章：建筑钢材
一、拉伸性能：在拉力作用下，产生伸长变形的性质。
1.钢材受拉至断裂，经历了四个变形阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段
2.钢材的几个性能指标：刚性指标：弹性模量 E 强度指标：屈服强度σs 抗拉强度σb 塑性指标：伸长率δ 利用率指标：强屈比
热处理钢筋是钢厂将热轧的带肋钢筋(中碳低合金钢)经淬火和高温回火调质处理而成的。其特点是塑性降低不大，但强度提高很多，综合性能比较理想。热处理钢筋主要用于预应力混凝土轨枕和代替碳素钢丝 5)冷拔低碳钢丝
冷拔低碳钢丝是将直径6.5~8 mm的Q235(或Q215)圆盘条通过截面小于钢筋截面的钨合金拔丝模而制成
符号为αK，单位为J，αK越大，冲断试件消耗的能量越多，或者说钢材断裂前吸收
的能量越多，说明钢材的韧性越好。
钢的冲击韧性还受温度和时间的影响
3)疲劳强度
钢材承受交变荷载的反复作用时，可能在远低于屈服强度时突然发生破坏,这种破坏
第八章：建筑钢材
称为
。钢材疲劳破坏的指标即疲劳强度，或称疲劳极限。疲劳强度是试件在
钢筋受拉时的应力—应变图
第八章：建筑钢材
例：
直径为20mm的钢筋，原始标距为100mm，断后标距为125mm，其伸长率为多少？屈服荷载为118kN，极限荷载为150kN，求其屈服强度和抗拉强度分别是多少？
解：
断后标距-原始标距
伸长率=
原始标距
×100%
125-100
= 1矿石或废钢为原料，用煤气或重油作燃料在平炉中进行冶炼，杂质靠与铁矿石、废钢中的氧或吹入的氧起氧化作用而除法。 3)电弧炉炼钢法
电弧炉炼钢法是用电为能源迅速加热生铁
第八章：建筑钢材
或废钢原料。
1)按照冶炼时脱氧程度分类脱氧方法不同，钢材的性能就不同，因此钢材可分为：沸腾钢、镇静钢和半镇静
4.建筑钢材——指建筑工程中所使用的各种钢材的总称。
第八章：建筑钢材
二、分类 1.按化学成分分类：碳素钢(低、中、高)、合金钢(低、中、高) 2.按有害杂质含量分类：普通钢、优质钢、高级优质钢 3.按用途分类：结构钢、工具钢、特殊钢 4.按冶炼时的脱氧程度分类：沸腾钢、镇静钢、特殊镇静钢 5.按产品形状分类：线材、型材、板材、管材三、特点
(半脱氧)钢。 2)按压力加工方式分类
热加工钢材、冷加工钢材 3)按化学成分分类
化学成分可分为非合金钢和合金钢。 4)按主要质量等级分类
按主要质量等级分类，可将钢材分为普通质量钢、优质钢和高级优质钢
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5)按用途分类建筑钢材按用途一般又可分为钢结构用钢和混凝土结构用钢
8.4 钢材的主要技术性能
8.3 钢的冶炼及分类
炼钢的原理是把熔融的生铁进行氧化，使碳的质量分数降低到预定的范围，其他杂质降低到允许范围。所以，在理论上凡是含碳量在2%以下，含有害杂质较少的铁碳合金可称为钢。钢的密度为7.84~7.86 g/cm3。 1)转炉炼钢法
以熔融的铁水为原料，不需燃料，由转炉底部或侧面吹入高压空气进行冶炼的方法称为空气转炉炼钢法；若采用纯氧气代替空气冶炼则称为氧气转炉炼钢法。 2)平炉炼钢法
(2)技术要求
(3)选用
钢材的选用一方面要根据钢材的质量、性能及相应的标准；另一方面要根据工程使用条件对钢材性能的要求。
建筑钢结构中，主要应用的是
，即用Q235轧成的各种型材、钢板和管材。
2)低合金高强度结构钢
(1)牌号的表示方法
根据国家标准《低合金高强度结构钢》(GB 1591—94)规定，低合金高强度结构钢共有5个牌号，所加元素主要有锰、硅、钡、钛、铌、铬、镍及稀土元素。其牌号的表示方法由屈服点字母Q、屈服点数值、质量等级(分A,B,C，D，E五级)3个部分组成。
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试件拉断后，颈缩处横截面的减缩量占原横截面积的百分率，称为材料的断面收缩率，截面收缩率也是反映钢材塑性变形程度的一个指标。
2)冲击韧性
低碳钢拉伸σ—ε曲线
冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载而不破坏的能力。规范规定以刻槽的标准试件，在冲击试验的摆锤冲击下，以破坏后缺口处单位面积上所消耗的功来表示，
③焊接结构当温度变化和受力性质改变时，易导致焊缝附近的母体金属出现冷、热裂纹，促使结构早期破坏。所以,焊接结构对钢材化学成分和机械性能要求应较严
④钢材力学性能一般随厚度增加而降低，钢材经多次轧制后，钢的内部结晶组织更为紧密，强度更高，质量更好，故一般结构用钢的钢材厚度不宜超过40 mm
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普通混凝土非预应力钢筋可根据使用条件选用Ⅰ级钢筋或HRB335，HRB400钢筋。预应力钢筋应优先选用HRB400钢筋，也可以选用HRB335钢筋。热轧钢筋除Ⅰ级是光圆钢筋外，其余为月牙肋，粗糙的表面可提高混凝土与钢筋之间的握裹力。 2)冷拉热轧钢筋
根据国标《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB 50204—2002)规定，其技术性质应符合表7.8的要求。
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6)预应力混凝土用钢丝国标《预应力混凝土用钢丝》(GB 5223—2002)规定，预应力混凝土用钢丝按加
工状态分为冷拉钢丝(代号为WCD)、消除应力钢丝2类国标《预应力混凝土用钢丝》规定的产品标记应包含下列内容：预应力钢丝、公称直径、抗拉强度等级、加工状态代号、外行代号、标准号。标记示例1：直径为4.00 mm，抗拉强度为1 670 MPa冷拉光圆钢丝，其标记为：预应力钢丝4.00-1670-WCD-P-GB/T 5223—2002 7)冷轧扭钢筋
度α以及弯心直径d与钢材厚度或直径a的比值来表示。如图7.6所示，弯曲角度越大，
而d与a的比值越小，表明冷弯性能越好。
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钢材的冷弯过程
2)焊接性能焊接是钢材组成结构的主要形式可焊性是指在一定的焊接工艺条件下，在焊缝及附近过热区不产生裂缝及硬脆
倾向，焊接后的力学性能，特别是强度不得低于原钢材的性能一般情况下，须焊接的结构用钢应选用含碳量较低的氧气转炉或平炉的镇静钢。
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8.5 钢材的冷加工和热处理
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建筑钢材常见的冷加工方式有：冷拉、冷拨、冷轧、冷扭、
刻痕等 1)冷加工强化
钢材冷加工及实效后的应力—应变曲线图
钢材在常温下超过弹性范围后，产生塑性变形，强度和硬度提高，塑性和韧性下降的现象称为冷加工强化。如图所示
2)时效处理
钢材随时间的延长，强度、硬度提高，而塑性、韧性下降的现象称为时效。钢材经冷加工后，在常温下搁置15~20 d或加热至100~200℃并保温2 h，钢材的屈服强度、抗拉强度及硬度都将进一步提高，而塑性、韧性会继续降低，前者称为自然时效，后者称为人工时效。
力学性能又称机械性能，是钢材最重要的使用性能 1)抗拉性能
抗拉性能是表示钢材性能和选用钢材的重要指标。将低碳钢(含碳量较低的碳素钢，亦称软钢)制成一定规格的试件，放在材料试验机上进行拉伸试验，可以绘出如图7.1所示的应力—应变曲线。从图7.1中可以看出，
低碳钢受力拉伸至拉断，全过程可以分为 4 个阶段：弹性阶段 (O→A) 、屈服阶段 (A→B)、强化阶段(B→C)和颈缩阶段(C→D)。伸长率δ是衡量钢材塑性的一个重要指标。δ越大说明钢材塑性越好,破坏前会有较大的塑性变形，可防止突发性的破坏