最新2第二章建筑结构用钢材汇总
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6、当焊接结构为防止钢材的层状撕裂而采用 Z 向钢 时，其材质应符合现行国家标准《厚度方向性能钢板》 GB/T5313的规定。
7、钢板的抗撕裂性能采用厚度方向的断面收缩率Ψz 来评定。该标准将沿厚度方向的断面收缩率分为三个 等级，即Z15，Z25，Z35，分别对应其允许值。
8、对于外露环境，且对大气腐蚀有特殊要求的或在 腐蚀性气态和固态介质作用下的承重结构，宜采用耐 候钢，其质量要求应符合现行国家标准《焊接耐候钢》 GB/T4172的规定。
2第二章建筑结构用钢材
一、建筑钢材的分类
1、钢的种类
低合金高强度结构钢：：Q295、Q345、Q390、Q420和Q460
质量等级：A、B、C、D、E，由低到高 优质碳素结构钢： 经过热处理，如45号优质碳素钢
优质钢丝绳：
二、钢材的主要性能
1、钢材的破坏形式
塑性破坏： 较大的塑性变形、断口呈纤维状，色泽发暗； 有先兆，计算应力σ≥fu
（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。
动力荷载作用下应选择综合性能较好钢材。 3．连接方法（焊接连接、螺栓连接）；
三、钢材的规格
热轧成型的钢板和型钢，冷弯（或冷压）成型 的薄壁型钢。
（一）热轧钢板 （表示方法—厚度×宽度×长度 ）
分为: 厚板（厚度4.5-60mm) 薄板（厚度0.35-4mm) 扁钢：
对组成结构的构件来讲，受拉构件能充分发挥材料的性能；受压 构件，由于长细比（纤细）较大，使得构件会出现失稳问题，因 此稳定问题将是钢结构课程学习中的重点和难点，希望同学们给 予足够的重视，下面看几个简单的示例，以便有些感性认识。
三、影响钢材性能的主要因素
化学成分：Fe，C，Si，Mn，S（O），P（N），其它 冶金过程：冶炼、浇铸、轧制和热处理 时效：钢材硬化 温度：高温3000C 6000C
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；
选择合理的钢材，钢材化学成分与钢材抗脆断能力有 关，含碳多的钢材，抗脆断性能有所下降。
此外，冷加工，加载速度等对钢材脆断性能都有影响。
二、钢材的主要性能
2、基本性能要求和指标
强度：比例极限 fp、屈服点fy （条件屈服点f0 .2）、 抗拉强度（极限强度） fu 、屈强比
焊接结构对材质的要求严格，应严格控制C、S、P的 极限含量；非焊接结构对C的要求可降低一些。
4．结构所处的工作条件（环境温度，腐蚀等）； 低温下工作的结构应选择低温脆断性能好的镇定钢
5. 钢材的厚度。 6. 厚度大的焊接结构应采用材质较好的钢材。
（二）钢材选择建议
1、承重结构的钢材宜采用Q235钢、Q345钢、 Q390钢和Q420钢，其质量应分别符合国家标准 《碳素结构钢》GB/T700和《低合金高强度结构钢》 GB/T1591的规定。当采用其他牌号的钢材时，尚符 合相应有关标准的规定和要求。
脆性破坏： 塑性变形很小，甚至没有，断口平直并呈有光泽
的晶粒状； 没有明显先兆，计算应力σ<<fy
对比内容
钢材的塑性破坏和脆性破坏
塑性破坏
脆性破坏
破坏应力
破坏前变 形
断口外形
fu
明显
杯形
fy
不明显
平直
断口色泽
暗淡
有光泽
断口细部
纤维状
晶粒状
破坏过程
延续较长时间
突然
破坏机理 剪应力超过晶粒抗剪能 力
危害性 便于发现和补救，较轻
拉应力超过晶粒抗拉能力 大
对策
合理设计结构强度
考虑疲劳和冲击作用，合理选择材料 种类、构造形式、施工工艺
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；
塑性：伸长率、面缩率 冷弯性能：冷弯试验 韧性（度）：冲击韧性（度） 可焊性：施工可焊性、使用可焊性 耐久性：抗腐蚀能力、抗疲劳能力
SC E P
B D
S
低碳钢拉伸实验曲线
A
ε
理想的弹-塑性体的应力—应变曲线
受压构件稳定问题
由于钢材具有轻质高强、塑性和韧性好的特点，使得钢结构在大 跨、高层、高耸、桥梁、轻钢等结构中得到广泛的应用。
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。
低温 冲击韧性的温度转变区 应力集中：因钢材缺陷或制作引起的几何改变，造成各点钢
材应力不均匀的状况称为应力集中。 应力集中系数 σm/ σ0 应力集中与同号应力场 应力集中程度与缺陷几何的关系
化学成分对钢材（普通碳素钢）性能的影响
碳C 硅Si 锰Mn 钒V 硫S 磷P 氧O 氮N
强度
塑性
冷弯 性能
冲击 韧性
Leabharlann Baidu可焊性
+---
-
+
+
+
---
-
+---
-
---
-
+---
-
抗锈性 -
+ + -
含量控制
0.22%(0.2%) 0.1%～0.3% 0.3%～0.8%
0.05%(0.045%) 0.05%(0.045%)
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
2、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，对焊接结构尚具有含 碳量的合格保证。
3、对于需要验算疲劳的焊接结构，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0℃但 高于－20℃时，Q235钢和Q345钢应具有0℃冲击韧 性合格的保证； 对于Q390钢和Q420钢应具有－ 20℃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－20℃冲 击韧性的合格保证； 对Q390和Q420钢应具有－ 40℃冲击韧性的合格保证。
7、钢板的抗撕裂性能采用厚度方向的断面收缩率Ψz 来评定。该标准将沿厚度方向的断面收缩率分为三个 等级，即Z15，Z25，Z35，分别对应其允许值。
8、对于外露环境，且对大气腐蚀有特殊要求的或在 腐蚀性气态和固态介质作用下的承重结构，宜采用耐 候钢，其质量要求应符合现行国家标准《焊接耐候钢》 GB/T4172的规定。
2第二章建筑结构用钢材
一、建筑钢材的分类
1、钢的种类
低合金高强度结构钢：：Q295、Q345、Q390、Q420和Q460
质量等级：A、B、C、D、E，由低到高 优质碳素结构钢： 经过热处理，如45号优质碳素钢
优质钢丝绳：
二、钢材的主要性能
1、钢材的破坏形式
塑性破坏： 较大的塑性变形、断口呈纤维状，色泽发暗； 有先兆，计算应力σ≥fu
（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。
动力荷载作用下应选择综合性能较好钢材。 3．连接方法（焊接连接、螺栓连接）；
三、钢材的规格
热轧成型的钢板和型钢，冷弯（或冷压）成型 的薄壁型钢。
（一）热轧钢板 （表示方法—厚度×宽度×长度 ）
分为: 厚板（厚度4.5-60mm) 薄板（厚度0.35-4mm) 扁钢：
对组成结构的构件来讲，受拉构件能充分发挥材料的性能；受压 构件，由于长细比（纤细）较大，使得构件会出现失稳问题，因 此稳定问题将是钢结构课程学习中的重点和难点，希望同学们给 予足够的重视，下面看几个简单的示例，以便有些感性认识。
三、影响钢材性能的主要因素
化学成分：Fe，C，Si，Mn，S（O），P（N），其它 冶金过程：冶炼、浇铸、轧制和热处理 时效：钢材硬化 温度：高温3000C 6000C
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；
选择合理的钢材，钢材化学成分与钢材抗脆断能力有 关，含碳多的钢材，抗脆断性能有所下降。
此外，冷加工，加载速度等对钢材脆断性能都有影响。
二、钢材的主要性能
2、基本性能要求和指标
强度：比例极限 fp、屈服点fy （条件屈服点f0 .2）、 抗拉强度（极限强度） fu 、屈强比
焊接结构对材质的要求严格，应严格控制C、S、P的 极限含量；非焊接结构对C的要求可降低一些。
4．结构所处的工作条件（环境温度，腐蚀等）； 低温下工作的结构应选择低温脆断性能好的镇定钢
5. 钢材的厚度。 6. 厚度大的焊接结构应采用材质较好的钢材。
（二）钢材选择建议
1、承重结构的钢材宜采用Q235钢、Q345钢、 Q390钢和Q420钢，其质量应分别符合国家标准 《碳素结构钢》GB/T700和《低合金高强度结构钢》 GB/T1591的规定。当采用其他牌号的钢材时，尚符 合相应有关标准的规定和要求。
脆性破坏： 塑性变形很小，甚至没有，断口平直并呈有光泽
的晶粒状； 没有明显先兆，计算应力σ<<fy
对比内容
钢材的塑性破坏和脆性破坏
塑性破坏
脆性破坏
破坏应力
破坏前变 形
断口外形
fu
明显
杯形
fy
不明显
平直
断口色泽
暗淡
有光泽
断口细部
纤维状
晶粒状
破坏过程
延续较长时间
突然
破坏机理 剪应力超过晶粒抗剪能 力
危害性 便于发现和补救，较轻
拉应力超过晶粒抗拉能力 大
对策
合理设计结构强度
考虑疲劳和冲击作用，合理选择材料 种类、构造形式、施工工艺
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；
塑性：伸长率、面缩率 冷弯性能：冷弯试验 韧性（度）：冲击韧性（度） 可焊性：施工可焊性、使用可焊性 耐久性：抗腐蚀能力、抗疲劳能力
SC E P
B D
S
低碳钢拉伸实验曲线
A
ε
理想的弹-塑性体的应力—应变曲线
受压构件稳定问题
由于钢材具有轻质高强、塑性和韧性好的特点，使得钢结构在大 跨、高层、高耸、桥梁、轻钢等结构中得到广泛的应用。
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。
低温 冲击韧性的温度转变区 应力集中：因钢材缺陷或制作引起的几何改变，造成各点钢
材应力不均匀的状况称为应力集中。 应力集中系数 σm/ σ0 应力集中与同号应力场 应力集中程度与缺陷几何的关系
化学成分对钢材（普通碳素钢）性能的影响
碳C 硅Si 锰Mn 钒V 硫S 磷P 氧O 氮N
强度
塑性
冷弯 性能
冲击 韧性
Leabharlann Baidu可焊性
+---
-
+
+
+
---
-
+---
-
---
-
+---
-
抗锈性 -
+ + -
含量控制
0.22%(0.2%) 0.1%～0.3% 0.3%～0.8%
0.05%(0.045%) 0.05%(0.045%)
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
2、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，对焊接结构尚具有含 碳量的合格保证。
3、对于需要验算疲劳的焊接结构，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0℃但 高于－20℃时，Q235钢和Q345钢应具有0℃冲击韧 性合格的保证； 对于Q390钢和Q420钢应具有－ 20℃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－20℃冲 击韧性的合格保证； 对Q390和Q420钢应具有－ 40℃冲击韧性的合格保证。