鋼結(jié)構(gòu)A-2鋼結(jié)構(gòu)的材料

1、第二章 鋼結(jié)構(gòu)的材料 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure 鋼結(jié)構(gòu)對材料的要求鋼結(jié)構(gòu)對材料的要求 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure 鋼材的破壞形式鋼材的破壞形式 特特 征征斷斷 口口 后后 果果 塑性破壞塑性破壞 （延性破壞）（延性破壞） 構(gòu)件應(yīng)力超過屈服點(diǎn)，構(gòu)件應(yīng)力超過屈服點(diǎn)， 并且達(dá)到抗拉極限強(qiáng)并且達(dá)到抗拉極限強(qiáng) 度后，構(gòu)件產(chǎn)生明顯度后，構(gòu)件產(chǎn)生明顯 的變形并斷裂。的變形并斷裂。 常溫及靜態(tài)荷載作用常溫及靜態(tài)荷載作用 下，一般為塑性破壞。下，一般為塑性破壞

2、。 破壞時構(gòu)件有明顯的破壞時構(gòu)件有明顯的 頸縮現(xiàn)象。頸縮現(xiàn)象。 常為杯常為杯 形，呈形，呈 纖維狀，纖維狀， 色澤發(fā)色澤發(fā) 暗。暗。 在破壞前有很在破壞前有很 明顯的變形，明顯的變形， 并有較長的變并有較長的變 形持續(xù)時間，形持續(xù)時間， 便于發(fā)現(xiàn)和補(bǔ)便于發(fā)現(xiàn)和補(bǔ) 救。救。 脆性破壞脆性破壞 在破壞前無明顯變形，在破壞前無明顯變形， 平均應(yīng)力也?。ㄒ话闫骄鶓?yīng)力也?。ㄒ话?都小于屈服點(diǎn)），沒都小于屈服點(diǎn)），沒 有任何預(yù)兆。局部高有任何預(yù)兆。局部高 峰值應(yīng)力可能使材料峰值應(yīng)力可能使材料 局部拉斷形成裂紋；局部拉斷形成裂紋； 沖擊振動荷載；低溫沖擊振動荷載；低溫 狀態(tài)等可導(dǎo)致脆性破狀態(tài)等可導(dǎo)致脆性破

3、壞。壞。 平直和平直和 呈有光呈有光 澤的晶澤的晶 粒。粒。 突然發(fā)生的，突然發(fā)生的， 危險性大，應(yīng)危險性大，應(yīng) 盡量避免。盡量避免。 （1 1）試驗條件）試驗條件 （a a）試件的尺寸要符合國家標(biāo)準(zhǔn)，表面光滑，沒有孔洞、刻槽）試件的尺寸要符合國家標(biāo)準(zhǔn)，表面光滑，沒有孔洞、刻槽 等缺陷。試件的標(biāo)定長度取其直徑的等缺陷。試件的標(biāo)定長度取其直徑的5 5或或1010倍。倍。 （b b）荷載要分級逐次增加，直到試件破壞。）荷載要分級逐次增加，直到試件破壞。 （c c）試驗溫度要控制在室溫）試驗溫度要控制在室溫2020左右。左右。 Lo d d 標(biāo)準(zhǔn)試件標(biāo)準(zhǔn)試件 低碳鋼在常溫下的拉伸試驗低碳鋼在常溫下的

4、拉伸試驗 鋼材的應(yīng)力鋼材的應(yīng)力- -應(yīng)變關(guān)系應(yīng)變關(guān)系 A. A. 有屈服點(diǎn)鋼材有屈服點(diǎn)鋼材s-es-e曲線一般可以分為五個階段：曲線一般可以分為五個階段： ( (a) )彈性階段彈性階段( (OB段段) ) u s e s O A s esE B C D A E y s 單調(diào)拉伸應(yīng)力單調(diào)拉伸應(yīng)力- -應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線 OAOA段段：純彈性階段：純彈性階段 s s=E=Ee e A A點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力：點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力： s sp p （比例極限）（比例極限） ABAB段段：有一定的塑性：有一定的塑性 變形變形, , 但整個但整個 OBOB段卸載時段卸載時, , e e=0=0 B B點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力：點(diǎn)對

5、應(yīng)的應(yīng)力： s se （彈性極限彈性極限） （b）屈服階段屈服階段彈塑性階段 塑性變形階段（塑性流動） （BCD) 塑性變形塑性變形：卸載后試件：卸載后試件 不能完全恢復(fù)原來的長不能完全恢復(fù)原來的長 度。不能恢復(fù)的這一部度。不能恢復(fù)的這一部 分變形稱為塑性變形。分變形稱為塑性變形。 屈服點(diǎn)（屈服強(qiáng)度）屈服點(diǎn)（屈服強(qiáng)度）： 屈服階段曲線波動部分屈服階段曲線波動部分 的最低值。的最低值。 流幅流幅：從屈服階段的開：從屈服階段的開 始到曲線再度上升的應(yīng)始到曲線再度上升的應(yīng) 變幅度稱為流幅。變幅度稱為流幅。 特點(diǎn)特點(diǎn)：應(yīng)力與應(yīng)變不再成正比關(guān)系，應(yīng)變增加很快，應(yīng)力：應(yīng)力與應(yīng)變不再成正比關(guān)系，應(yīng)變增加很快

6、，應(yīng)力- -應(yīng)變曲線呈鋸齒形波動，應(yīng)變曲線呈鋸齒形波動， 出現(xiàn)應(yīng)力不增加而應(yīng)變?nèi)匀辉诶^續(xù)發(fā)展。出現(xiàn)應(yīng)力不增加而應(yīng)變?nèi)匀辉诶^續(xù)發(fā)展。 u s e s O A s esE B C D A E y s 第二章第二章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 （c c）自強(qiáng)（強(qiáng)化）階段）自強(qiáng)（強(qiáng)化）階段(DE(DE段段) ) 隨荷載的增加隨荷載的增加緩慢增大緩慢增大, ,但但增加較快增加較快 抗拉強(qiáng)度（極限強(qiáng)度）抗拉強(qiáng)度（極限強(qiáng)度）fu 試件所能承受的最大拉應(yīng)力試件所能承受的最大拉應(yīng)力 （d d）破壞（頸縮）階段）破壞（頸縮）階段(EF(EF段段) ) u s e s O A s esE B C D A E y s

7、截面出現(xiàn)了橫向收截面出現(xiàn)了橫向收 縮，截面面積開始縮，截面面積開始 顯著縮小，塑性變顯著縮小，塑性變 形迅速增大，應(yīng)力形迅速增大，應(yīng)力 不斷降低，變形卻不斷降低，變形卻 延續(xù)發(fā)展，直至延續(xù)發(fā)展，直至F F點(diǎn)點(diǎn) 試件斷裂。試件斷裂。 F F B.B.對無明顯屈服點(diǎn)的鋼材對無明顯屈服點(diǎn)的鋼材 設(shè)計時以卸載后試件中殘余應(yīng)變?yōu)樵O(shè)計時以卸載后試件中殘余應(yīng)變?yōu)?.20.2所對應(yīng)的應(yīng)力所對應(yīng)的應(yīng)力 作為屈服點(diǎn)作為屈服點(diǎn) “條件屈服點(diǎn)條件屈服點(diǎn)”或或“名義屈服點(diǎn)名義屈服點(diǎn)” s e fy=f0.2 0.2% fu p 無屈服點(diǎn)鋼材的應(yīng)力無屈服點(diǎn)鋼材的應(yīng)力- -應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線 沒有明顯屈服點(diǎn)的沒有明顯屈服點(diǎn)的

8、鋼鋼 材在拉伸過程中沒有材在拉伸過程中沒有 屈服階段，塑性變形屈服階段，塑性變形 小，破壞突然。小，破壞突然。 單向拉伸時鋼材的力學(xué)性能指標(biāo)單向拉伸時鋼材的力學(xué)性能指標(biāo) （1 1）屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度f fy y 應(yīng)力應(yīng)變曲線開始產(chǎn)生塑性流動時對應(yīng)的 應(yīng)力應(yīng)變曲線開始產(chǎn)生塑性流動時對應(yīng)的 應(yīng)力（取屈服階段波動部分的應(yīng)力最低值），它是衡量鋼材應(yīng)力（取屈服階段波動部分的應(yīng)力最低值），它是衡量鋼材 的承載能力和確定鋼材強(qiáng)度設(shè)計值的重要指標(biāo)。的承載能力和確定鋼材強(qiáng)度設(shè)計值的重要指標(biāo)。 （2 2）抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度f fu u應(yīng)力應(yīng)變曲線最高點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力，它應(yīng)力應(yīng)變曲線最高點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力，它 是鋼材破壞前所能承

9、受的最大應(yīng)力。是鋼材破壞前所能承受的最大應(yīng)力。 （3 3）鋼材的塑性鋼材的塑性當(dāng)應(yīng)力超過屈服點(diǎn)后，鋼材能產(chǎn)生顯著當(dāng)應(yīng)力超過屈服點(diǎn)后，鋼材能產(chǎn)生顯著 的殘余變形（塑性變形）而不立即斷裂的性質(zhì)。塑性好壞可的殘余變形（塑性變形）而不立即斷裂的性質(zhì)。塑性好壞可 用用斷面收縮率斷面收縮率 和和伸長率伸長率 表示，通過靜力拉伸試驗得到。表示，通過靜力拉伸試驗得到。 屈強(qiáng)比大好還是小好？ （4 4）伸長率伸長率試件試件斷裂前斷裂前的永久變形與原標(biāo)定長度的百比。的永久變形與原標(biāo)定長度的百比。 Lo d NN N L d N %100 0 01 - l ll l0 原標(biāo)距長原標(biāo)距長 l1 拉斷后標(biāo)距長度拉斷后標(biāo)

10、距長度 d0 試件直徑試件直徑 試件有兩種標(biāo)距：試件有兩種標(biāo)距：l0/ d0=5 和和 l0/ d0=10 相應(yīng)的伸長率用相應(yīng)的伸長率用5 和和10表示。表示。 實際工程中以伸長率實際工程中以伸長率 代表材料斷裂前具有的塑性變形能力。代表材料斷裂前具有的塑性變形能力。 （5 5）斷面收縮率斷面收縮率 是指試件拉斷后，頸縮區(qū)的斷面面積是指試件拉斷后，頸縮區(qū)的斷面面積 縮小值與原斷面面積比值的百分比。縮小值與原斷面面積比值的百分比。 %100 1 10 - A AA 式中：式中： A0 試件原來的斷面面積試件原來的斷面面積 A1 試件拉斷后頸縮區(qū)的斷面面積試件拉斷后頸縮區(qū)的斷面面積 斷面收縮率斷面

11、收縮率 越大，鋼材的塑性越好。由于在測量試件的斷面面積時容易越大，鋼材的塑性越好。由于在測量試件的斷面面積時容易 產(chǎn)生較大的誤差，因而鋼材塑性指標(biāo)仍然采用伸長率作為保證要求。產(chǎn)生較大的誤差，因而鋼材塑性指標(biāo)仍然采用伸長率作為保證要求。 A0 A1 應(yīng)力應(yīng)變曲線的簡化應(yīng)力應(yīng)變曲線的簡化 曲線簡化的依據(jù)：曲線簡化的依據(jù)： 1 1）鋼材在屈服點(diǎn)之前的性質(zhì)）鋼材在屈服點(diǎn)之前的性質(zhì) 接近理想的彈性體。接近理想的彈性體。 2 2）屈服點(diǎn)之后的流幅現(xiàn)象又）屈服點(diǎn)之后的流幅現(xiàn)象又 接近理想的塑性體，并且流幅接近理想的塑性體，并且流幅 的范圍（的范圍（e e0.150.15-2.5-2.5） 已足夠用來考慮結(jié)構(gòu)

12、或構(gòu)件的已足夠用來考慮結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的 塑性變形的發(fā)展。塑性變形的發(fā)展。 2.5% fy 0 0.15% 簡化的應(yīng)力應(yīng)變曲線簡化的應(yīng)力應(yīng)變曲線 鋼材是符合理想中的彈性鋼材是符合理想中的彈性- -塑性材料塑性材料 冷彎性能是判別鋼材塑性變形能冷彎性能是判別鋼材塑性變形能 力和冶金質(zhì)量的綜合指標(biāo)。力和冶金質(zhì)量的綜合指標(biāo)。 冷彎性能冷彎性能 鋼材在冷加工（常溫下加工）鋼材在冷加工（常溫下加工） 產(chǎn)生塑性變形時，對發(fā)生裂縫產(chǎn)生塑性變形時，對發(fā)生裂縫 的抵抗能力。的抵抗能力。 鑒別指標(biāo)鑒別指標(biāo)：通過冷彎沖頭加壓。：通過冷彎沖頭加壓。 當(dāng)試件彎曲至當(dāng)試件彎曲至180180時，檢察試件時，檢察試件 彎曲部分的外

13、面、里面和側(cè)面，彎曲部分的外面、里面和側(cè)面， 如果沒有裂紋、斷裂或分層，即如果沒有裂紋、斷裂或分層，即 認(rèn)為試件冷彎性能合格。認(rèn)為試件冷彎性能合格。 沖擊韌性：沖擊韌性： 帶缺口的鋼材試件，在沖擊試驗機(jī)上被擺錘擊斷時所能吸收的帶缺口的鋼材試件，在沖擊試驗機(jī)上被擺錘擊斷時所能吸收的 機(jī)械能。機(jī)械能。 Mesnager 試件試件 Charpy 試件試件 夏比沖擊韌性記為夏比沖擊韌性記為Cv 規(guī)范以夏比試件為準(zhǔn)規(guī)范以夏比試件為準(zhǔn) Q235鋼鋼 CV=27 J 為合格為合格 , Q345、Q390 、Q420鋼鋼 CV=34 J 為為 合格。合格。 )cos(cos - PlCV 沖擊能 P擺錘重力擺

14、錘重力 l 擺長擺長 可焊性可焊性 好的可焊性是指焊接安全、可靠、不發(fā)生焊接裂縫，焊接接頭好的可焊性是指焊接安全、可靠、不發(fā)生焊接裂縫，焊接接頭 和焊縫的沖擊韌性以及熱影響區(qū)的塑性和力學(xué)性能都不低于母材。和焊縫的沖擊韌性以及熱影響區(qū)的塑性和力學(xué)性能都不低于母材。 影響鋼材可焊性的因素影響鋼材可焊性的因素 鋼材的可焊性受碳含量和合金元素含量的影響。碳含量在鋼材的可焊性受碳含量和合金元素含量的影響。碳含量在0.12%0.12%0.20%0.20% 范圍內(nèi)的碳素鋼，可焊性最好（如范圍內(nèi)的碳素鋼，可焊性最好（如Q235BQ235B）。碳含量再高可使焊縫和熱影響）。碳含量再高可使焊縫和熱影響 區(qū)變脆。區(qū)

15、變脆。 1.化學(xué)成分 Fe，C，S，P，N，O，Mn，Si，Cu，Ni，Cr，Nb Fe：碳素鋼約99%，合金鋼約95%。 C：影響鋼材的強(qiáng)度、塑性、韌性及可焊性。一般控制在0.22% 以下，在0.2%以下時，可焊性良好。 S：是鋼材中的有害元素。在高溫下使鋼材變脆，即熱脆現(xiàn)象。 塑性、韌性、可焊性、疲勞強(qiáng)度，含量不得超過0.045%。 P：是鋼材中的有害元素。在低溫時使鋼材變脆，即冷脆現(xiàn)象。 塑性、韌性、可焊性、疲勞強(qiáng)度，含量不得超過0.045%。 O和N：鋼材中的有害雜質(zhì)。O使鋼熱脆，N使鋼冷脆。 影響鋼材力學(xué)性能的主要因素 Main Factors of Influence on Mec

16、hanics Performance of Steel Mat. Mn：一種弱脫氧劑，可消除硫、氧對鋼材的熱脆影響，能改善冷脆性 能。強(qiáng)度、塑性和韌性無甚影響（含量不高時）。碳素結(jié)構(gòu)鋼 0.3-0.8%；低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼 1.0-1.6%。 Si：作為脫氧劑加在低碳鋼鋼液中，制成質(zhì)量較高的鎮(zhèn)靜鋼。強(qiáng)度 、塑性和韌性無甚影響（含量不高時）。碳素結(jié)構(gòu)鋼 0.3%；低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼 0.55%。 Cu，Ni，Cr，Nb：加入Cu和Ni可制成耐候鋼，加入Ni和Cr可制成不銹 鋼，在鋼中添加微量的Cr、Nb等合金元素制成耐火鋼。 2.冶金缺陷 1. 偏析：化學(xué)成分不一致，不均勻。 硫、磷偏析嚴(yán)重 影

17、響鋼材性能。 2. 非金屬夾雜 ：硫化物和氧化物。 3. 氣孔 ：一氧化碳?xì)怏w不能充分逸出而形成。 4. 分層：非金屬雜質(zhì)造成的，會降低鋼材的冷彎性能。 3.3.應(yīng)力集中的影響應(yīng)力集中的影響 在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件中不可避免的存在著孔洞、槽口、凹角、裂縫、厚度變在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件中不可避免的存在著孔洞、槽口、凹角、裂縫、厚度變 化、形狀變化和內(nèi)部缺陷等，此時截面中的應(yīng)力分布不再保持均勻，而是化、形狀變化和內(nèi)部缺陷等，此時截面中的應(yīng)力分布不再保持均勻，而是 在一些區(qū)域產(chǎn)生局部高峰應(yīng)力，形成所謂在一些區(qū)域產(chǎn)生局部高峰應(yīng)力，形成所謂應(yīng)力集中應(yīng)力集中現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 應(yīng)力集中現(xiàn)象應(yīng)力集中現(xiàn)象 不同槽口試件靜力拉伸試驗的應(yīng)

18、力不同槽口試件靜力拉伸試驗的應(yīng)力應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線 應(yīng)力集中對應(yīng)力集中對-曲線關(guān)系的影響曲線關(guān)系的影響 可以看出截面槽可以看出截面槽 口改變愈急劇，應(yīng)口改變愈急劇，應(yīng) 力集中現(xiàn)象愈厲害，力集中現(xiàn)象愈厲害， 其抗拉強(qiáng)度愈高，其抗拉強(qiáng)度愈高， 但塑性愈差，破壞但塑性愈差，破壞 的脆性傾向愈大。的脆性傾向愈大。 102030 0.4 25 100 % (N/mm2) 10 測距100 10 10 0 600 700 500 400 300 200 100 復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下鋼材的屈服強(qiáng)度復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下鋼材的屈服強(qiáng)度 o sx sz sy yz yx xy xz zy zx Z X Y 單元體受復(fù)雜應(yīng)力單元

19、體受復(fù)雜應(yīng)力 （應(yīng)力分量（應(yīng)力分量） s1 s1 s2 s2 s3 s3 單元體主應(yīng)力狀態(tài)單元體主應(yīng)力狀態(tài) 復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的屈服條件（由第四強(qiáng)度理論確定）復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的屈服條件（由第四強(qiáng)度理論確定） 1、平面應(yīng)力狀態(tài)、平面應(yīng)力狀態(tài) 2、三向應(yīng)力狀態(tài)（、三向應(yīng)力狀態(tài)（Mises yield condition) 3、平面純剪應(yīng)力狀態(tài)、平面純剪應(yīng)力狀態(tài) yxyyxyxeq f- 222 3sssss yzxyzxyxzzyyxzyxeq f-） 222222 (3)(ssssssssss y y yeq f f f 58. 0 3 3 2 s yzxyzxyxzzyyxeq f-）或 22222

20、2 (3)()()( 2 1 sssssss 同號應(yīng)力同號應(yīng)力 s seqfy 鋼材易進(jìn)入塑性狀態(tài)，鋼材強(qiáng)度降低，塑性變形大。鋼材易進(jìn)入塑性狀態(tài)，鋼材強(qiáng)度降低，塑性變形大。 局部應(yīng)力集中，在動荷載及低溫條件下，易使鋼材產(chǎn)生脆性局部應(yīng)力集中，在動荷載及低溫條件下，易使鋼材產(chǎn)生脆性 破壞。破壞。 4.4.鋼材硬化鋼材硬化 鋼材硬化 冷作(應(yīng)變)硬化時效硬化應(yīng)變時效 s e fy fp 0 s e fy fp 0 s e fy fp 0 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure 5.5.溫度的影響溫度的影響 正溫范圍：正溫范圍： （1 1

21、）溫度在）溫度在150150以內(nèi)，鋼材材質(zhì)變化很小，鋼結(jié)構(gòu)可用于溫度不高于以內(nèi)，鋼材材質(zhì)變化很小，鋼結(jié)構(gòu)可用于溫度不高于 150150的場合。的場合。 （2 2）溫度在）溫度在250250左右的區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)左右的區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)藍(lán)脆現(xiàn)象藍(lán)脆現(xiàn)象，fu 有局部性提高，同時有局部性提高，同時 塑性降至最低，材料有轉(zhuǎn)脆傾向。塑性降至最低，材料有轉(zhuǎn)脆傾向。 （3 3）當(dāng)溫度達(dá)到）當(dāng)溫度達(dá)到600600時，鋼材進(jìn)入熱塑性狀態(tài)，強(qiáng)度下降嚴(yán)重，將喪失時，鋼材進(jìn)入熱塑性狀態(tài)，強(qiáng)度下降嚴(yán)重，將喪失 承載能力。承載能力。 負(fù)溫范圍：負(fù)溫范圍：隨著溫度的降低，鋼材的強(qiáng)度提高，而塑性和韌性降低，逐漸隨著溫度的降低，鋼材的強(qiáng)度

22、提高，而塑性和韌性降低，逐漸 變脆，稱為鋼材的變脆，稱為鋼材的低溫冷脆低溫冷脆。鋼材的沖擊韌性對溫度的降低十分敏感。鋼材的沖擊韌性對溫度的降低十分敏感。 800 600 400 200 0 N/mm2 E fu fy 200 400 600 20 40 60 80 % 220 210 200 190 180 170 160 E Ex10 x103 3 T(0C) 沖擊韌性和溫度關(guān)系示意圖沖擊韌性和溫度關(guān)系示意圖 脆性破壞脆性破壞 兩種破兩種破 壞均有壞均有塑性破壞塑性破壞 轉(zhuǎn)變溫轉(zhuǎn)變溫 度區(qū)度區(qū) 沖擊斷裂功沖擊斷裂功 試驗溫度試驗溫度T1T0T2 （1 1）沖擊功曲線的反彎點(diǎn)）沖擊功曲線的反彎

23、點(diǎn) T T0 0稱為稱為轉(zhuǎn)變溫度轉(zhuǎn)變溫度。界限溫度。界限溫度 T T1 1和和T T2 2分別為分別為脆性轉(zhuǎn)變溫度脆性轉(zhuǎn)變溫度 和和全塑性轉(zhuǎn)變溫度全塑性轉(zhuǎn)變溫度。 （2 2）鋼材由塑性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)椋╀摬挠伤苄云茐霓D(zhuǎn)變?yōu)?脆性破壞是在溫度區(qū)間脆性破壞是在溫度區(qū)間T T1 1 T T2 2內(nèi)完成的，此溫度區(qū)間稱為內(nèi)完成的，此溫度區(qū)間稱為 鋼材的鋼材的脆性轉(zhuǎn)變溫度區(qū)脆性轉(zhuǎn)變溫度區(qū)。 （3 3）在脆性轉(zhuǎn)變溫度以下，鋼材表現(xiàn)為）在脆性轉(zhuǎn)變溫度以下，鋼材表現(xiàn)為 完全的脆性破壞；而在全塑性轉(zhuǎn)變溫度以完全的脆性破壞；而在全塑性轉(zhuǎn)變溫度以 上，鋼材則表現(xiàn)為完全的塑性破壞。上，鋼材則表現(xiàn)為完全的塑性破壞。 （4 4

24、）不同牌號和等級的鋼材具有不同的轉(zhuǎn)變溫度區(qū)和轉(zhuǎn)變溫度，均應(yīng)通過試驗來確定。）不同牌號和等級的鋼材具有不同的轉(zhuǎn)變溫度區(qū)和轉(zhuǎn)變溫度，均應(yīng)通過試驗來確定。 在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，為了防止脆性破壞，選用鋼材時應(yīng)使其工作溫度大于在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，為了防止脆性破壞，選用鋼材時應(yīng)使其工作溫度大于T T1 1, ,接近接近T T0 0。 6.6.荷載類型的影響荷載類型的影響 荷載可分為靜力和動力兩大類荷載可分為靜力和動力兩大類 1.1.加荷速度的影響加荷速度的影響 這是加載過程中出現(xiàn)的問題。加荷速度過快，構(gòu)件來不及變這是加載過程中出現(xiàn)的問題。加荷速度過快，構(gòu)件來不及變 形，得到的屈服點(diǎn)也高，且呈脆性。特別在低溫時對鋼

25、材性能的形，得到的屈服點(diǎn)也高，且呈脆性。特別在低溫時對鋼材性能的 影響要比常溫下大得多。影響要比常溫下大得多。 因此，試驗時需規(guī)定加載速度；靜力加載試驗一般應(yīng)加載因此，試驗時需規(guī)定加載速度；靜力加載試驗一般應(yīng)加載5 5分分 鐘后再讀數(shù)據(jù)。鐘后再讀數(shù)據(jù)。 2.2.循環(huán)荷載的影響循環(huán)荷載的影響 鋼材在連續(xù)交變荷載作用下，會逐漸累積損傷，產(chǎn)生裂紋及鋼材在連續(xù)交變荷載作用下，會逐漸累積損傷，產(chǎn)生裂紋及 裂紋逐漸擴(kuò)展，直到最后破壞裂紋逐漸擴(kuò)展，直到最后破壞（疲勞破壞）（疲勞破壞）。 7.7.殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力 在熱軋型鋼過程中，冷卻時，截面上各部分溫差使型鋼產(chǎn)生了在熱軋型鋼過程中，冷卻時，截面上各部分溫差

26、使型鋼產(chǎn)生了 殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力(內(nèi)部應(yīng)力內(nèi)部應(yīng)力)。 以熱軋工字鋼的冷卻過程為例，從最終軋制溫度以熱軋工字鋼的冷卻過程為例，從最終軋制溫度To(約約6000C) 開始，截面上出現(xiàn)了各部分溫度差別，翼緣邊緣和腹扳中部等外露開始，截面上出現(xiàn)了各部分溫度差別，翼緣邊緣和腹扳中部等外露 部分比翼緣與腹板接合處冷卻得快，首先冷卻并阻止高溫纖維冷卻部分比翼緣與腹板接合處冷卻得快，首先冷卻并阻止高溫纖維冷卻 所產(chǎn)生的收縮。因此到冷卻過程全部完成后所產(chǎn)生的收縮。因此到冷卻過程全部完成后(常溫下常溫下)，最早冷卻的區(qū)，最早冷卻的區(qū) 域受壓應(yīng)力，而最后冷卻的區(qū)域受拉應(yīng)力。域受壓應(yīng)力，而最后冷卻的區(qū)域受拉應(yīng)力。 焊

27、接將產(chǎn)生殘余應(yīng)力和殘余變形焊接將產(chǎn)生殘余應(yīng)力和殘余變形 鋼材的疲勞 Fatigue 鋼材在連續(xù)交變荷載作用下，會逐漸積累損傷、產(chǎn)生裂紋即鋼材在連續(xù)交變荷載作用下，會逐漸積累損傷、產(chǎn)生裂紋即 裂紋逐漸擴(kuò)展，當(dāng)循環(huán)次數(shù)達(dá)到某定值時，發(fā)生突然破壞的現(xiàn)象，稱裂紋逐漸擴(kuò)展，當(dāng)循環(huán)次數(shù)達(dá)到某定值時，發(fā)生突然破壞的現(xiàn)象，稱 為疲勞。（為疲勞。（high-cycle fatigue low-cycle fatigue) 高周低應(yīng)力疲勞：破壞前的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)高周低應(yīng)力疲勞：破壞前的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n5104 ，疲勞破壞，疲勞破壞 時的應(yīng)力較低，時的應(yīng)力較低， 。 一般屬于此類疲勞。一般屬于此類疲勞。 低周高應(yīng)力疲勞

28、：破壞前的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)低周高應(yīng)力疲勞：破壞前的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n=1025104 ,疲勞破疲勞破 壞時的應(yīng)力水平較高，壞時的應(yīng)力水平較高， 。 應(yīng)力比：應(yīng)力比： 應(yīng)力幅：應(yīng)力幅： 循環(huán)次數(shù)：循環(huán)次數(shù)： n （要求（要求n 5104時，應(yīng)進(jìn)行疲勞計算）時，應(yīng)進(jìn)行疲勞計算） max min s s minmax sss- y fs y fs 常幅疲勞常幅疲勞 當(dāng)應(yīng)力循環(huán)內(nèi)的應(yīng)力幅保持常量時，稱為常幅疲勞。當(dāng)應(yīng)力循環(huán)內(nèi)的應(yīng)力幅保持常量時，稱為常幅疲勞。 1.1.非焊接結(jié)構(gòu)的疲勞非焊接結(jié)構(gòu)的疲勞 大量試驗研究表明，疲勞強(qiáng)度除與大量試驗研究表明，疲勞強(qiáng)度除與主體金屬主體金屬和和連接類型連接類型有關(guān)外，有關(guān)外

29、， 還與還與循環(huán)應(yīng)力比循環(huán)應(yīng)力比 和和循環(huán)次數(shù)循環(huán)次數(shù)n n有關(guān)。有關(guān)。 應(yīng)力循環(huán)特性常用應(yīng)力比值來表示，以拉應(yīng)力為正值。 連續(xù)重復(fù)荷載之下應(yīng)力往復(fù)變化一周叫做一個循環(huán)。 2. 2. 焊接結(jié)構(gòu)的疲勞焊接結(jié)構(gòu)的疲勞 通過大量試驗研究表明，控制焊接結(jié)構(gòu)疲勞壽命最主要的因素是通過大量試驗研究表明，控制焊接結(jié)構(gòu)疲勞壽命最主要的因素是構(gòu)件和連構(gòu)件和連 接的類型接的類型、應(yīng)力幅應(yīng)力幅ss以及以及循環(huán)次數(shù)循環(huán)次數(shù)n n，而與應(yīng)力比無關(guān)。，而與應(yīng)力比無關(guān)。 焊縫部位存在殘余拉應(yīng)力，通常達(dá)到鋼材的屈服點(diǎn)焊縫部位存在殘余拉應(yīng)力，通常達(dá)到鋼材的屈服點(diǎn)f fy y ， ，該處是產(chǎn)生和發(fā)展 該處是產(chǎn)生和發(fā)展 疲勞裂紋最

30、敏感的區(qū)域。疲勞裂紋最敏感的區(qū)域。 max y f s 最大：最大： maxmin yy ff sss- - 最?。鹤钚。?y y f f s - 真實應(yīng)力比：真實應(yīng)力比： 焊縫附近真實應(yīng)力比的大小取決于應(yīng)力幅焊縫附近真實應(yīng)力比的大小取決于應(yīng)力幅ss的大小的大小 - - - - - + + f y 殘余應(yīng)力的分布?xì)堄鄳?yīng)力的分布 應(yīng)力幅應(yīng)力幅ss與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n n（疲勞壽命）的關(guān)系（疲勞壽命）的關(guān)系 0 s s NX105 s s1 n1 s s2 n2 s s b fy 12 34 56 S S S S 0 lgn s slg . . . . . . . . . . . . b

31、 b1 1 lgC lgs lgn 1 (1)(1)應(yīng)力幅值越低，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)就越應(yīng)力幅值越低，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)就越 多，疲勞壽命也越高。多，疲勞壽命也越高。 (2)(2)當(dāng)應(yīng)力幅值減小到一定程度時，應(yīng)當(dāng)應(yīng)力幅值減小到一定程度時，應(yīng) 力循環(huán)次數(shù)趨向無窮大。力循環(huán)次數(shù)趨向無窮大。 容許應(yīng)力幅容許應(yīng)力幅 ss 的定義的定義 （1 1）應(yīng)力幅循環(huán)次數(shù)（紅色實）應(yīng)力幅循環(huán)次數(shù)（紅色實 線所示）關(guān)系曲線為試驗回歸曲線，線所示）關(guān)系曲線為試驗回歸曲線， 反應(yīng)了平均值之間的關(guān)系。反應(yīng)了平均值之間的關(guān)系。 （2 2）考慮到試驗的離散性，取平均值減去兩倍）考慮到試驗的離散性，取平均值減去兩倍lgnlgn的標(biāo)準(zhǔn)差（的

32、標(biāo)準(zhǔn)差（2s2s）作為疲勞強(qiáng)度的下限）作為疲勞強(qiáng)度的下限 值，圖中藍(lán)色虛線所示。該虛線上的應(yīng)力幅定義為對應(yīng)于某疲勞壽命的容許應(yīng)力幅。值，圖中藍(lán)色虛線所示。該虛線上的應(yīng)力幅定義為對應(yīng)于某疲勞壽命的容許應(yīng)力幅。 （3 3）如果）如果lgnlgn符合正態(tài)分布，則構(gòu)件或連接的疲勞強(qiáng)度的保證率為符合正態(tài)分布，則構(gòu)件或連接的疲勞強(qiáng)度的保證率為97.797.7。 (4(4）容許應(yīng)力幅的表達(dá)式）容許應(yīng)力幅的表達(dá)式 ss 可通過兩可通過兩 個相似三角形求出：個相似三角形求出： S S S S 0 lgn s slg . . . . . . . . . . . . b b1 1 lgC lgs lgn 11 C

33、N s (5)(5)式中：系數(shù)式中：系數(shù)、C C根據(jù)根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)鋼結(jié)構(gòu)設(shè) 計規(guī)范計規(guī)范- -疲勞計算的構(gòu)件和連接分類疲勞計算的構(gòu)件和連接分類 查表得到。查表得到。 (6)(6)容許應(yīng)力幅與鋼材的強(qiáng)度無關(guān)，這表明容許應(yīng)力幅與鋼材的強(qiáng)度無關(guān)，這表明 不同種類的鋼材具有相同的抗疲勞性能。不同種類的鋼材具有相同的抗疲勞性能。 3. 3. 常幅疲勞驗算常幅疲勞驗算 疲勞容許應(yīng)力幅疲勞容許應(yīng)力幅 ss 與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n n的關(guān)系曲線的關(guān)系曲線 1 1 4 3 ss(N N/mm/mm2 2) )（對數(shù)尺）（對數(shù)尺） n n（對數(shù)尺）（對數(shù)尺） 規(guī)范將不同構(gòu)造和受力特點(diǎn)的鋼構(gòu)件和連接，按其疲勞

34、性能的高低歸規(guī)范將不同構(gòu)造和受力特點(diǎn)的鋼構(gòu)件和連接，按其疲勞性能的高低歸 并劃分為并劃分為8 8個疲勞計算類別個疲勞計算類別，并對每個類別規(guī)定了相應(yīng)的參數(shù)取值。，并對每個類別規(guī)定了相應(yīng)的參數(shù)取值。 參數(shù)和參數(shù)和 的取值的取值 構(gòu)件和連構(gòu)件和連 接類別接類別 12345678 1940 1012 861 1012 3.26 1012 2.18 1012 1.47 1012 0.96 1012 0.65 1012 0.41 1012 44333333 國內(nèi)外試驗證明，除了個別在疲勞計算中不起控制作用類國內(nèi)外試驗證明，除了個別在疲勞計算中不起控制作用類 別的疲勞強(qiáng)度有隨鋼材的強(qiáng)度提高而稍有增加外，大

35、多數(shù)別的疲勞強(qiáng)度有隨鋼材的強(qiáng)度提高而稍有增加外，大多數(shù) 焊接連接類別的疲勞強(qiáng)度不受鋼材強(qiáng)度的影響。焊接連接類別的疲勞強(qiáng)度不受鋼材強(qiáng)度的影響。 疲勞計算采用疲勞計算采用容許應(yīng)力幅法容許應(yīng)力幅法，按彈性狀態(tài)計算應(yīng)力進(jìn)行計算。，按彈性狀態(tài)計算應(yīng)力進(jìn)行計算。 計算只適用于無高溫（計算只適用于無高溫（t150t150）、無嚴(yán)重腐蝕環(huán)境中的高周低應(yīng)）、無嚴(yán)重腐蝕環(huán)境中的高周低應(yīng) 變的疲勞計算（應(yīng)力循環(huán)次數(shù)變的疲勞計算（應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n n5510104 4) )。 常幅疲勞的計算公式常幅疲勞的計算公式 ss ss標(biāo)準(zhǔn)荷載下標(biāo)準(zhǔn)荷載下的設(shè)計應(yīng)力幅；的設(shè)計應(yīng)力幅； 對于焊接部位的設(shè)計應(yīng)力幅對于焊接部位的設(shè)計應(yīng)力

36、幅: ss= s smax- s smin ； 對于非焊接部位的折算應(yīng)力幅：對于非焊接部位的折算應(yīng)力幅：ss= s smax- 0.7s smin s smax 每次應(yīng)力循環(huán)中，計算部位的最大拉應(yīng)力（取正值）每次應(yīng)力循環(huán)中，計算部位的最大拉應(yīng)力（取正值） s smin 每次應(yīng)力循環(huán)中，計算部位的最小拉應(yīng)力或壓應(yīng)力每次應(yīng)力循環(huán)中，計算部位的最小拉應(yīng)力或壓應(yīng)力（拉應(yīng)（拉應(yīng) 力取正值，壓應(yīng)力取負(fù)值）；力取正值，壓應(yīng)力取負(fù)值）； ss 常幅疲勞的容許應(yīng)力幅常幅疲勞的容許應(yīng)力幅 變幅疲勞變幅疲勞 當(dāng)應(yīng)力循環(huán)內(nèi)的應(yīng)力幅隨機(jī)變化時為變幅疲勞。當(dāng)應(yīng)力循環(huán)內(nèi)的應(yīng)力幅隨機(jī)變化時為變幅疲勞。 i-1 2 1 i t

37、 變幅荷載變幅荷載 可將變幅疲勞折算為等效的可將變幅疲勞折算為等效的 常幅疲勞，然后按常幅疲勞常幅疲勞，然后按常幅疲勞 檢算式檢算。檢算式檢算。 （a a）檢算公式）檢算公式 sse e等效常幅疲勞應(yīng)力幅。等效常幅疲勞應(yīng)力幅。 ss 常幅疲勞的容許應(yīng)力幅。常幅疲勞的容許應(yīng)力幅。 情形一能夠測得使用期內(nèi)應(yīng)力變幅規(guī)律情形一能夠測得使用期內(nèi)應(yīng)力變幅規(guī)律 ss e （b) b) 計算計算 e s 若能預(yù)測結(jié)構(gòu)在使用壽命期間各種荷載的應(yīng)力幅以及次數(shù)分若能預(yù)測結(jié)構(gòu)在使用壽命期間各種荷載的應(yīng)力幅以及次數(shù)分 布所構(gòu)成的設(shè)計應(yīng)力譜，則根據(jù)累積損傷原理可將變幅疲勞折合布所構(gòu)成的設(shè)計應(yīng)力譜，則根據(jù)累積損傷原理可將變

38、幅疲勞折合 為等效常幅疲勞，將隨機(jī)變化的應(yīng)力幅折算為等效應(yīng)力幅為等效常幅疲勞，將隨機(jī)變化的應(yīng)力幅折算為等效應(yīng)力幅sse e按下按下 式進(jìn)行疲勞計算：式進(jìn)行疲勞計算： s s 1 i ii e n n n ni i 以應(yīng)力循環(huán)次數(shù)表示的結(jié)構(gòu)預(yù)期使用壽命；以應(yīng)力循環(huán)次數(shù)表示的結(jié)構(gòu)預(yù)期使用壽命； n ni i 預(yù)期壽命內(nèi)應(yīng)力幅水平達(dá)到預(yù)期壽命內(nèi)應(yīng)力幅水平達(dá)到ssi i的的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 情形二情形二不能測得使用期內(nèi)應(yīng)力變幅規(guī)律不能測得使用期內(nèi)應(yīng)力變幅規(guī)律 設(shè)計設(shè)計重級工作制吊車的吊車梁和重級、中級工作制吊車桁架時，重級工作制吊車的吊車梁和重級、中級工作制吊車桁架時， 應(yīng)力幅是按滿載得出的，

39、實際上常常發(fā)生不同程度欠載情況。如果應(yīng)力幅是按滿載得出的，實際上常常發(fā)生不同程度欠載情況。如果 沒有對實際應(yīng)力幅的統(tǒng)計資料，即屬本情形。使用欠載效應(yīng)系數(shù)，沒有對實際應(yīng)力幅的統(tǒng)計資料，即屬本情形。使用欠載效應(yīng)系數(shù)， 按常幅疲勞進(jìn)行計算。按常幅疲勞進(jìn)行計算。 計算公式計算公式 6 102 nf ss f 欠載效應(yīng)的等效系數(shù)欠載效應(yīng)的等效系數(shù) s s e f 6 102 n s 循環(huán)次數(shù)為循環(huán)次數(shù)為n n=2=210106 6次的容許應(yīng)力幅。次的容許應(yīng)力幅。 1.0 0.8 0.5 重級工作制硬鉤吊車重級工作制硬鉤吊車 重級工作制軟鉤吊車梁重級工作制軟鉤吊車梁 中級工作制吊車中級工作制吊車 f 吊車

40、梁類別吊車梁類別 吊車梁或吊車桁架欠載效應(yīng)系數(shù)吊車梁或吊車桁架欠載效應(yīng)系數(shù) 59697890103118144176N/mm2sn=2106 87654321連接形式類別連接形式類別 n n=2=210106 6的容許應(yīng)力幅值的容許應(yīng)力幅值 疲勞破壞中一些值得注意的問題疲勞破壞中一些值得注意的問題 （1 1）疲勞驗算采用的是容許應(yīng)力設(shè)計法疲勞驗算采用的是容許應(yīng)力設(shè)計法，而不是以概率論為基礎(chǔ)的，而不是以概率論為基礎(chǔ)的 設(shè)計方法。這主要是因為焊接構(gòu)件焊縫周圍的力學(xué)性能非常復(fù)雜，設(shè)計方法。這主要是因為焊接構(gòu)件焊縫周圍的力學(xué)性能非常復(fù)雜， 目前還沒有較好試驗或數(shù)值方法對其進(jìn)行以概率論為基礎(chǔ)的研究。目前

41、還沒有較好試驗或數(shù)值方法對其進(jìn)行以概率論為基礎(chǔ)的研究。 （2 2）對于只有壓應(yīng)力的應(yīng)力循環(huán)作用，由于鋼材內(nèi)部缺陷不易開展，）對于只有壓應(yīng)力的應(yīng)力循環(huán)作用，由于鋼材內(nèi)部缺陷不易開展， 則不會發(fā)生疲勞破壞，不必進(jìn)行疲勞計算。則不會發(fā)生疲勞破壞，不必進(jìn)行疲勞計算。 （3 3）國內(nèi)外試驗證明，大多數(shù)焊接連接類別的疲勞強(qiáng)度不受鋼材強(qiáng)）國內(nèi)外試驗證明，大多數(shù)焊接連接類別的疲勞強(qiáng)度不受鋼材強(qiáng) 度的影響，故可認(rèn)為疲勞容許應(yīng)力幅與鋼種無關(guān)。度的影響，故可認(rèn)為疲勞容許應(yīng)力幅與鋼種無關(guān)。 （4 4）提高疲勞強(qiáng)度和疲勞壽命的措施）提高疲勞強(qiáng)度和疲勞壽命的措施 （）采取合理構(gòu)造細(xì)節(jié)設(shè)計，盡可能減少應(yīng)力集中；（）采取合理

42、構(gòu)造細(xì)節(jié)設(shè)計，盡可能減少應(yīng)力集中； （）嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，減小初始裂紋尺寸；（）嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，減小初始裂紋尺寸； （）采取必要的工藝措施如打磨、敲打等。（）采取必要的工藝措施如打磨、敲打等。 鋼材的生產(chǎn) 鐵礦石-鐵-鋼-軋制成型 煉鐵：煉鐵：以CO、C作為還原劑，高溫下將鐵礦石中的鐵還原 出來。生鐵含碳量高（ 2.06%）。 煉鋼： 高溫下氧化反應(yīng)除去生鐵中多余的碳和雜質(zhì)。使含 碳量2.06%。 精煉：脫氧 用軋鋼機(jī)將鋼錠軋成鋼胚，再通過一系列不同形狀和孔徑的軋用軋鋼機(jī)將鋼錠軋成鋼胚，再通過一系列不同形狀和孔徑的軋 機(jī)，軋成所需形狀和尺寸的鋼材。機(jī)，軋成所需形狀和尺寸的鋼材。 鋼材的熱軋成

43、型，壓密鋼的晶粒，改善鋼的材質(zhì)。薄的鋼材，鋼材的熱軋成型，壓密鋼的晶粒，改善鋼的材質(zhì)。薄的鋼材， 輥軋次數(shù)多，壓縮比大，因而屈服點(diǎn)及伸長率均大于厚板。輥軋次數(shù)多，壓縮比大，因而屈服點(diǎn)及伸長率均大于厚板。 鋼材的力學(xué)性能按板厚或直徑分組。鋼材的力學(xué)性能按板厚或直徑分組。 鋼的種類 脫氧程度 沸騰鋼鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼 化學(xué)成分 碳素鋼合金鋼 成型方法 軋制鋼 鍛鋼 鑄鋼 結(jié)構(gòu)用鋼的種類、選用及規(guī)格 沸騰鋼：以沸騰鋼：以Mn為脫氧劑為脫氧劑 F 半鎮(zhèn)靜鋼：介于沸騰鋼與鎮(zhèn)靜鋼之間（加入少量半鎮(zhèn)靜鋼：介于沸騰鋼與鎮(zhèn)靜鋼之間（加入少量Si ） b 鎮(zhèn)靜鋼：除鎮(zhèn)靜鋼：除Mn外，增加外，增加Si為脫氧劑

44、為脫氧劑 Z 特殊鎮(zhèn)靜鋼：在用硅脫氧后，再用鋁補(bǔ)充脫氧特殊鎮(zhèn)靜鋼：在用硅脫氧后，再用鋁補(bǔ)充脫氧 TZ 設(shè)計文件中的標(biāo)識方法：設(shè)計文件中的標(biāo)識方法：Q+屈服點(diǎn)數(shù)值屈服點(diǎn)數(shù)值+質(zhì)量等級質(zhì)量等級+脫氧方法脫氧方法 Q235鋼分為鋼分為A、B、C、D質(zhì)量等級質(zhì)量等級 ，Z TZ 可以省略?？梢允÷?。 Q235C 為鎮(zhèn)靜鋼為鎮(zhèn)靜鋼 Q235D 為特殊鎮(zhèn)靜鋼為特殊鎮(zhèn)靜鋼 Q345、Q390、 Q420無沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼。名稱中就無脫氧方法符號。無沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼。名稱中就無脫氧方法符號。 舉例：舉例：Q235BF Q235C Q345A Q345B Q390D Q420B 碳素鋼 鐵和碳的合金鐵和碳的合金

45、 低碳鋼低碳鋼 C0.6% 一般一般 C0.20% 具有良好的可焊性。具有良好的可焊性。 碳素鋼分級：碳素鋼分級：Q195、Q215 、Q235、Q255、Q275 鋼結(jié)構(gòu)推薦使用鋼結(jié)構(gòu)推薦使用 Q235 （C0.18%) 低合金鋼 冶煉時，在低碳鋼中加入合金元素冶煉時，在低碳鋼中加入合金元素 Mn 、V等等 低合金鋼中合金元素含量低合金鋼中合金元素含量5% 適量合金元素，可使鋼水在冷卻時得到細(xì)而均勻的晶粒，從而提適量合金元素，可使鋼水在冷卻時得到細(xì)而均勻的晶粒，從而提 高強(qiáng)度又不降低塑性和韌性。高強(qiáng)度又不降低塑性和韌性。 推薦使用：推薦使用：Q345 (原原16Mn 、16Mnq ) (含碳

46、量含碳量0.16%) fy=345 MPa Q390 (原原15MnV 15MnVq ) (含碳量含碳量0.15%) 合金含量均小于合金含量均小于1.5% fy=390 MPa Q420 建 筑 工 程 用 鋼 碳素結(jié)構(gòu)鋼 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 A：保證 fy、 fu 、 ，必要時附 加冷彎試驗的要求；化學(xué)成分對 碳、錳不作交貨條件。 B、C、D 級：保證 fy、 fu 、 ， 冷彎性能、沖擊韌性（分別為+20， 0，-20）；化學(xué)成分對碳、硫、 磷的極限含量要求嚴(yán)格。 A：保證 fy、 fu 、 ，冷彎性能； 化學(xué)成分對碳、硫、磷作為保證項目。 B、C、D：保證 fy、 fu

47、、 ， 冷彎性能、沖擊韌性（分別為+20， 0，-20 ，-40 ）；化學(xué)成分 對碳、硫、磷、錳、硅作為保證項目。 以不熱處理或熱處理狀態(tài)交貨 鋼材的選擇鋼材的選擇 選擇鋼材的目的是要做到結(jié)構(gòu)安全可靠，同時用材經(jīng)選擇鋼材的目的是要做到結(jié)構(gòu)安全可靠，同時用材經(jīng) 濟(jì)合理。為此，在選擇鋼材時應(yīng)考慮下列各因素：濟(jì)合理。為此，在選擇鋼材時應(yīng)考慮下列各因素： 1. 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的重要性；結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的重要性； 2.荷載性質(zhì)（靜載或動載）荷載性質(zhì)（靜載或動載） ; 3. 連接方法（焊接、鉚接或螺栓連接）連接方法（焊接、鉚接或螺栓連接） ; 4.工作條件（溫度及腐蝕介質(zhì)）。工作條件（溫度及腐蝕介質(zhì)）。 5. 鋼材

48、厚度鋼材厚度 對于重要結(jié)構(gòu)、直接承受動載的結(jié)構(gòu)、處于低溫條對于重要結(jié)構(gòu)、直接承受動載的結(jié)構(gòu)、處于低溫條 件下的結(jié)構(gòu)及焊接結(jié)構(gòu)，應(yīng)選用質(zhì)量較高的鋼材。件下的結(jié)構(gòu)及焊接結(jié)構(gòu)，應(yīng)選用質(zhì)量較高的鋼材。 鋼 材 選 擇 的 建 議 承重結(jié)構(gòu) 焊接承重結(jié)構(gòu)以及重 要的非焊接承重結(jié)構(gòu) 當(dāng)焊接承重結(jié)構(gòu)為防止鋼材 的層狀撕裂而采用Z向鋼 保證 fy、 fu 、 以及硫、磷含量， 對焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)保證碳含量。 具有冷彎試驗的合格保證。 材質(zhì)應(yīng)滿足斷面收縮率 和含硫量的要求。 應(yīng)具有常溫沖擊韌性的合格保證。 應(yīng)具有常溫沖擊韌性的合格保證。 主要的受拉或受彎的焊接結(jié)構(gòu) 和需驗算疲勞的焊接結(jié)構(gòu) 需驗算疲勞的非焊接結(jié)構(gòu) 鋼材

49、選擇的建議鋼材選擇的建議 鋼材的規(guī)格鋼材的規(guī)格 鋼結(jié)構(gòu)采用的型材有：鋼結(jié)構(gòu)采用的型材有： 熱軋鋼板、熱軋型鋼、冷彎薄壁型鋼。熱軋鋼板、熱軋型鋼、冷彎薄壁型鋼。 1 1、熱軋鋼板、熱軋鋼板：“- -”厚度厚度寬度寬度長度（長度（mmmm） 8 400 3600 2 2、熱軋型鋼、熱軋型鋼 （1 1）熱軋角鋼）熱軋角鋼 等肢角鋼：等肢角鋼：L L肢寬肢寬肢厚肢厚 不等肢角鋼：不等肢角鋼：L L長肢寬長肢寬短肢寬短肢寬肢厚肢厚 L110 10 L90 56 6 （2 2）熱軋工字鋼）熱軋工字鋼 普通工字鋼：普通工字鋼：“I I”和號數(shù)和號數(shù)( (代表截面高度厘米數(shù)代表截面高度厘米數(shù)) ) 輕型工字鋼

50、：輕型工字鋼：“QIQI”和號數(shù)和號數(shù)( (代表截面高度厘米數(shù)代表截面高度厘米數(shù)) ) 2020號以上的工字鋼，按腹板厚度同一號數(shù)又分號以上的工字鋼，按腹板厚度同一號數(shù)又分a a、b b、c c類。類。 （3 3）熱軋槽鋼）熱軋槽鋼 普通槽鋼：普通槽鋼：“ ”和號數(shù)和號數(shù) 輕型槽鋼：輕型槽鋼：“QQ”和號數(shù)和號數(shù) 1414號以上的槽鋼，按腹板厚度同一號數(shù)又分號以上的槽鋼，按腹板厚度同一號數(shù)又分a a、b b、c c類。類。 （4 4）H H型鋼型鋼( (高高X X寬寬X X腹板厚腹板厚X X翼緣厚）翼緣厚） （HW,HM,HN)HW,HM,HN) 寬翼緣寬翼緣H H型鋼（型鋼（HW)HW)，用于軸壓、壓彎構(gòu)件。，用于軸壓、壓彎構(gòu)件。 H H型鋼可以剖分為型鋼可以剖分為T T型鋼供應(yīng)，規(guī)格標(biāo)記同型鋼供應(yīng)，規(guī)格標(biāo)記同H H型鋼，只是高度型鋼，只是高度 是是H H型鋼的一半。型鋼的一半。 3 3、鋼管、鋼管 無縫鋼管和焊接鋼管：無縫鋼管和焊接鋼管：“”外徑外徑厚度厚度 4 4、薄壁型鋼、薄壁型鋼 用薄鋼板經(jīng)模壓或彎曲而制成。壁厚一般為用薄鋼板經(jīng)模壓或彎曲而制成。壁厚一般為1.51.55mm5mm 。用作輕型屋面及墻面等構(gòu)件。壓型鋼板。用作輕型屋面及墻面等構(gòu)件。壓型鋼板 YX YX 高高 波距波距 寬寬 5 5、鋼軌、鋼軌 QU70 (QU70 (軌頂寬度軌頂寬度7