第二章 鋼結(jié)構(gòu)的材料

1、u第一節(jié)第一節(jié) 鋼結(jié)構(gòu)對(duì)所用材料的要求鋼結(jié)構(gòu)對(duì)所用材料的要求u第二節(jié)第二節(jié) 鋼材的主要機(jī)械性能鋼材的主要機(jī)械性能u第三節(jié)第三節(jié) 影響鋼材性能的主要因素影響鋼材性能的主要因素u第四節(jié)第四節(jié) 鋼材的延性破壞和非延性破壞、循環(huán)加載鋼材的延性破壞和非延性破壞、循環(huán)加載和快速加載的效應(yīng)和快速加載的效應(yīng)u第五節(jié)第五節(jié) 鋼材的類別及鋼材的選擇鋼材的類別及鋼材的選擇u第六節(jié)第六節(jié) 國外鋼材品種和鋼號(hào)簡介國外鋼材品種和鋼號(hào)簡介 l 國民經(jīng)濟(jì)各部門幾乎都需要鋼材，但由于各自用途的不同，國民經(jīng)濟(jì)各部門幾乎都需要鋼材，但由于各自用途的不同，所需鋼材性能各異。如有的機(jī)器零件需要鋼材有較高的強(qiáng)所需鋼材性能各異。如有的機(jī)器

2、零件需要鋼材有較高的強(qiáng)度、耐磨性和中等的韌性；有的石油化工設(shè)備需要鋼材具度、耐磨性和中等的韌性；有的石油化工設(shè)備需要鋼材具有耐高溫性能；機(jī)械加工的切削工具，需要鋼材有很高的有耐高溫性能；機(jī)械加工的切削工具，需要鋼材有很高的強(qiáng)度和硬度等等。因此，雖然碳素鋼有一百多種，合金鋼強(qiáng)度和硬度等等。因此，雖然碳素鋼有一百多種，合金鋼有三百多種，符合鋼結(jié)構(gòu)性能要求的鋼材只有碳素鋼及合有三百多種，符合鋼結(jié)構(gòu)性能要求的鋼材只有碳素鋼及合金鋼中的少數(shù)幾種。金鋼中的少數(shù)幾種。u用作鋼結(jié)構(gòu)的鋼材必須具有下列性能：用作鋼結(jié)構(gòu)的鋼材必須具有下列性能：1. 較高的強(qiáng)度較高的強(qiáng)度。即抗拉強(qiáng)度。即抗拉強(qiáng)度fu和屈服點(diǎn)和屈服點(diǎn)f

3、y高。用高。用到到fy作為強(qiáng)度承載力極限狀態(tài)的標(biāo)志，作為強(qiáng)度承載力極限狀態(tài)的標(biāo)志，fy高可減輕高可減輕結(jié)構(gòu)自重。結(jié)構(gòu)自重。fy/fu太小浪費(fèi)，太大安全儲(chǔ)備小。通太小浪費(fèi)，太大安全儲(chǔ)備小。通常在常在0.60.7。2. 足夠的變形能力足夠的變形能力。即塑性、韌性、耐久性好。即塑性、韌性、耐久性好.可可防止脆性破壞防止脆性破壞,抗動(dòng)力荷載好抗動(dòng)力荷載好,耐疲勞耐疲勞.3. 良好的加工性能良好的加工性能。冷、熱加工和可焊性好。冷、熱加工和可焊性好。4. 耐腐性好耐腐性好。5. 價(jià)格便宜價(jià)格便宜。6有時(shí)還要求鋼材具有適應(yīng)低溫、高溫等環(huán)境有時(shí)還要求鋼材具有適應(yīng)低溫、高溫等環(huán)境的能力。的能力。7.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4、規(guī)范（鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017)推薦使用：碳推薦使用：碳素結(jié)構(gòu)鋼中的素結(jié)構(gòu)鋼中的Q235鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼中的鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼中的Q345鋼、鋼、Q390鋼、鋼、Q420鋼。鋼。8. 隨著研究的深入，必將有一些滿足要求的其它隨著研究的深入，必將有一些滿足要求的其它種類鋼材可供使用。若選用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范還未種類鋼材可供使用。若選用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范還未推薦的鋼材時(shí)，需有可靠的依據(jù)，以確保鋼結(jié)構(gòu)推薦的鋼材時(shí)，需有可靠的依據(jù)，以確保鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。的質(zhì)量。9.專用鋼結(jié)構(gòu)用材見相關(guān)規(guī)范。專用鋼結(jié)構(gòu)用材見相關(guān)規(guī)范。 鋼材的鋼材的機(jī)械性能機(jī)械性能（力學(xué)性能）通常是指鋼廠生產(chǎn)供應(yīng)的鋼材（力學(xué)性能）通常是指鋼廠

5、生產(chǎn)供應(yīng)的鋼材在標(biāo)準(zhǔn)條件下拉伸、冷彎和沖擊等單獨(dú)作用下顯示出的各種在標(biāo)準(zhǔn)條件下拉伸、冷彎和沖擊等單獨(dú)作用下顯示出的各種機(jī)械性能。它們由相應(yīng)實(shí)驗(yàn)得到，試驗(yàn)采用的試件的制作和機(jī)械性能。它們由相應(yīng)實(shí)驗(yàn)得到，試驗(yàn)采用的試件的制作和試驗(yàn)方法都必須按照各相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行。試驗(yàn)方法都必須按照各相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行。 n 一、一、單向拉伸時(shí)的性能單向拉伸時(shí)的性能（強(qiáng)度、塑性）（強(qiáng)度、塑性）n 二、二、冷彎性能冷彎性能n 三、三、沖擊韌性沖擊韌性n 四、可焊性四、可焊性n 五、五、鋼材受壓和受剪時(shí)的性能鋼材受壓和受剪時(shí)的性能 n 六、其他機(jī)械性能其他機(jī)械性能n 七、七、鋼材性能的鑒定鋼材性能的鑒定 強(qiáng)度強(qiáng)度

6、l 強(qiáng)度體現(xiàn)了材料的承載能力，主要指標(biāo)有強(qiáng)度體現(xiàn)了材料的承載能力，主要指標(biāo)有屈服點(diǎn)屈服點(diǎn)fy 和和抗拉抗拉強(qiáng)度強(qiáng)度fu ，通過靜力拉伸試驗(yàn)得到。，通過靜力拉伸試驗(yàn)得到。 屈服點(diǎn)屈服點(diǎn) 為設(shè)計(jì)時(shí)鋼材可達(dá)到的最大應(yīng)力。為設(shè)計(jì)時(shí)鋼材可達(dá)到的最大應(yīng)力。 抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度 fu是鋼材破壞前能夠承受的最大應(yīng)力。鋼材達(dá)是鋼材破壞前能夠承受的最大應(yīng)力。鋼材達(dá)到到 fu 時(shí)，已產(chǎn)生很大塑性變形而失去使用性能，但時(shí)，已產(chǎn)生很大塑性變形而失去使用性能，但fu 高則高則可以增加結(jié)構(gòu)的安全保障，故可以增加結(jié)構(gòu)的安全保障，故fu/fy 的值可看作鋼材強(qiáng)度儲(chǔ)的值可看作鋼材強(qiáng)度儲(chǔ)備系數(shù)。備系數(shù)。塑性塑性l 鋼材的塑性為當(dāng)應(yīng)力

7、超過屈服點(diǎn)后，能產(chǎn)生顯著的殘余變鋼材的塑性為當(dāng)應(yīng)力超過屈服點(diǎn)后，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)。塑性好壞可用形（塑性變形）而不立即斷裂的性質(zhì)。塑性好壞可用伸長伸長率率 和和斷面收縮率斷面收縮率 表示。通過靜力拉伸試驗(yàn)得到。表示。通過靜力拉伸試驗(yàn)得到。 鋼材的應(yīng)力鋼材的應(yīng)力應(yīng)變應(yīng)變曲線曲線 如圖所示如圖所示 （1）彈性階段）彈性階段 與與呈線性關(guān)系呈線性關(guān)系（2）彈塑性階段）彈塑性階段 與與呈非線性關(guān)系呈非線性關(guān)系（3）塑性階段）塑性階段,也稱屈服階段也稱屈服階段 取取fy作為強(qiáng)度極限作為強(qiáng)度極限承載力的標(biāo)志承載力的標(biāo)志 （4）強(qiáng)化階段）強(qiáng)化階段 fu為鋼材的抗拉強(qiáng)度為鋼材的

8、抗拉強(qiáng)度,為材料的強(qiáng)為材料的強(qiáng)度儲(chǔ)備度儲(chǔ)備（5）頸縮破壞階段）頸縮破壞階段（6）可把鋼材視為理想彈塑性體）可把鋼材視為理想彈塑性體伸長率伸長率 根據(jù)試件原標(biāo)距長度根據(jù)試件原標(biāo)距長度 l0與試件中間部分的直徑與試件中間部分的直徑d0 的比值為的比值為10或或5而分為而分為 10或或 5，為試件拉斷時(shí)原標(biāo)距，為試件拉斷時(shí)原標(biāo)距間長度伸長值與原標(biāo)距比值的百分率。間長度伸長值與原標(biāo)距比值的百分率。 式中式中 ： l1 為試件拉斷后標(biāo)距間長度。為試件拉斷后標(biāo)距間長度。 ufy、fu和和是承重鋼結(jié)構(gòu)對(duì)鋼材要求所必須的是承重鋼結(jié)構(gòu)對(duì)鋼材要求所必須的三項(xiàng)三項(xiàng)基本機(jī)械性能指標(biāo)?；緳C(jī)械性能指標(biāo)。斷面收縮率斷面收

9、縮率是指試件拉斷后，頸縮區(qū)的斷面面積縮小是指試件拉斷后，頸縮區(qū)的斷面面積縮小值與原斷面面積比值的百分率。值與原斷面面積比值的百分率。 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； l 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在受力時(shí)（尤其承受動(dòng)力荷載時(shí)）材料塑性好結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在受力時(shí)（尤其承受動(dòng)力荷載時(shí)）材料塑性好壞往往決定了結(jié)構(gòu)是否安全可靠，因此鋼材塑性指標(biāo)比強(qiáng)壞往往決定了結(jié)構(gòu)是否安全可靠，因此鋼材塑性指標(biāo)比強(qiáng)度指標(biāo)更為重要。度指標(biāo)更為重要。l 冷彎性能冷彎性能是指鋼材在冷加工（常溫下加工）產(chǎn)生塑性變形時(shí)，是指鋼材在冷加工（常溫下加工）產(chǎn)生塑性

10、變形時(shí)，對(duì)產(chǎn)生裂縫的抵抗能力。冷彎性能用試驗(yàn)方法來檢驗(yàn)鋼材承對(duì)產(chǎn)生裂縫的抵抗能力。冷彎性能用試驗(yàn)方法來檢驗(yàn)鋼材承受規(guī)定彎曲程度的彎曲變形性能，檢查試件彎曲部分的外面、受規(guī)定彎曲程度的彎曲變形性能，檢查試件彎曲部分的外面、里面和側(cè)面是否有裂紋、裂斷和分層。里面和側(cè)面是否有裂紋、裂斷和分層。 l 試件彎成試件彎成180的角度，若試件外表面不出現(xiàn)裂紋和分層，的角度，若試件外表面不出現(xiàn)裂紋和分層，即為合格。即為合格。l 綜合反映鋼材的塑性性能和冶金質(zhì)量。綜合反映鋼材的塑性性能和冶金質(zhì)量。 l 重要結(jié)構(gòu)中需要有良好的冷熱加工性能時(shí)，應(yīng)有冷彎合格保重要結(jié)構(gòu)中需要有良好的冷熱加工性能時(shí)，應(yīng)有冷彎合格保證。證

11、。l 鋼材的鋼材的韌性韌性是鋼材在塑性變形和斷裂的過程中吸收能量的能是鋼材在塑性變形和斷裂的過程中吸收能量的能力，也是表示鋼材抵抗沖擊荷載的能力，它是強(qiáng)度與塑性的力，也是表示鋼材抵抗沖擊荷載的能力，它是強(qiáng)度與塑性的綜合表現(xiàn)。綜合表現(xiàn)。 l 指標(biāo)：采用有指標(biāo)：采用有V形缺口的標(biāo)準(zhǔn)試件，在要求形缺口的標(biāo)準(zhǔn)試件，在要求溫度時(shí)在沖擊試驗(yàn)機(jī)上用擊斷試樣所需的沖溫度時(shí)在沖擊試驗(yàn)機(jī)上用擊斷試樣所需的沖擊功擊功Akw表示表示,單位為單位為J。 式中：式中： ak沖擊韌性值；沖擊韌性值； Ak沖擊功；沖擊功； An試件缺口處的凈截面積。試件缺口處的凈截面積。 l 沖擊韌性與溫度有關(guān)，當(dāng)溫度低于某一負(fù)溫值時(shí)，沖擊

12、韌沖擊韌性與溫度有關(guān)，當(dāng)溫度低于某一負(fù)溫值時(shí)，沖擊韌性值將急劇降低。因此在寒冷地區(qū)建造的直接承受動(dòng)力荷性值將急劇降低。因此在寒冷地區(qū)建造的直接承受動(dòng)力荷載的鋼結(jié)構(gòu)，除應(yīng)有常溫沖擊韌性的保證外，尚應(yīng)依鋼材載的鋼結(jié)構(gòu)，除應(yīng)有常溫沖擊韌性的保證外，尚應(yīng)依鋼材的類別，使其具有的類別，使其具有-20 或或-40的沖擊韌性保證，應(yīng)的沖擊韌性保證，應(yīng)Akw27J。l 鋼材的鋼材的可焊性可焊性是指在一定工藝和結(jié)構(gòu)條件下，鋼是指在一定工藝和結(jié)構(gòu)條件下，鋼材經(jīng)過焊接能夠獲得良好的焊接接頭的性能。材經(jīng)過焊接能夠獲得良好的焊接接頭的性能。 l 可焊性分為可焊性分為施工上的可焊性施工上的可焊性和和使用性能上的可焊使用性

13、能上的可焊性。性。 l 施工上的可焊性施工上的可焊性指對(duì)產(chǎn)生裂紋的敏感性，指對(duì)產(chǎn)生裂紋的敏感性，使用性使用性能上的可焊性能上的可焊性是指焊接構(gòu)件在焊接后的力學(xué)性能是指焊接構(gòu)件在焊接后的力學(xué)性能是否低于母材。是否低于母材。l 鋼材在單向受壓（短試件）時(shí)，受力性能基本上鋼材在單向受壓（短試件）時(shí)，受力性能基本上與單向受拉相同。與單向受拉相同。l 受剪的情況也相似，但屈服點(diǎn)受剪的情況也相似，但屈服點(diǎn)y及抗剪強(qiáng)度及抗剪強(qiáng)度u均均于于fy和和fu；剪變模量；剪變模量G也低于彈性模量也低于彈性模量E。 耐久性耐久性l 耐久性需要考慮的有：耐腐蝕性、耐久性需要考慮的有：耐腐蝕性、“時(shí)效時(shí)效”現(xiàn)象、現(xiàn)象、疲勞

14、現(xiàn)象等。疲勞現(xiàn)象等。 時(shí)效時(shí)效：隨著時(shí)間的增長，鋼材的力學(xué)性能有所：隨著時(shí)間的增長，鋼材的力學(xué)性能有所改變。改變。 疲勞疲勞：多次反復(fù)荷載作用下，鋼材低于屈服點(diǎn)：多次反復(fù)荷載作用下，鋼材低于屈服點(diǎn)fy 發(fā)生的破壞。發(fā)生的破壞。Z向伸縮率向伸縮率l 當(dāng)鋼材較厚時(shí)，或承受沿厚度方向的拉力時(shí)，要當(dāng)鋼材較厚時(shí)，或承受沿厚度方向的拉力時(shí)，要求鋼材具有板厚方向的收縮率要求，以防厚度方求鋼材具有板厚方向的收縮率要求，以防厚度方向的分層、撕裂。向的分層、撕裂。l 由前可知，反映鋼材質(zhì)量的主要力學(xué)指標(biāo)有：由前可知，反映鋼材質(zhì)量的主要力學(xué)指標(biāo)有：屈服強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長率、冷彎性能及沖擊韌性抗拉強(qiáng)度、伸

15、長率、冷彎性能及沖擊韌性。此外，鋼材的。此外，鋼材的工藝性能和化學(xué)成分也是反映鋼材性能的重要內(nèi)容。根據(jù)工藝性能和化學(xué)成分也是反映鋼材性能的重要內(nèi)容。根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范(CB502052001)的規(guī)的規(guī)定，對(duì)進(jìn)入鋼結(jié)構(gòu)工程實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)的主要材料需進(jìn)行進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)定，對(duì)進(jìn)入鋼結(jié)構(gòu)工程實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)的主要材料需進(jìn)行進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收，即檢查鋼材的質(zhì)量合格證明文件、中文標(biāo)識(shí)及檢驗(yàn)報(bào)收，即檢查鋼材的質(zhì)量合格證明文件、中文標(biāo)識(shí)及檢驗(yàn)報(bào)告，確認(rèn)鋼材的品種、規(guī)格、性能是否符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)告，確認(rèn)鋼材的品種、規(guī)格、性能是否符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求。和設(shè)計(jì)要求。u對(duì)屬于下列情況之一的鋼材，應(yīng)進(jìn)行抽樣

16、復(fù)驗(yàn)，其復(fù)驗(yàn)結(jié)對(duì)屬于下列情況之一的鋼材，應(yīng)進(jìn)行抽樣復(fù)驗(yàn)，其復(fù)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合現(xiàn)行國家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和要求。果應(yīng)符合現(xiàn)行國家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和要求。 1）國外進(jìn)口鋼材；）國外進(jìn)口鋼材； 2）鋼材混批；）鋼材混批； 3）板厚等于或大于）板厚等于或大于40mm，且設(shè)計(jì)有，且設(shè)計(jì)有Z向性能要求的厚板；向性能要求的厚板； 4）建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為一級(jí)，大跨度鋼結(jié)構(gòu)中主要受力構(gòu)件）建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為一級(jí)，大跨度鋼結(jié)構(gòu)中主要受力構(gòu)件所采用的鋼材；所采用的鋼材； 5）設(shè)計(jì)有復(fù)驗(yàn)要求的鋼材；）設(shè)計(jì)有復(fù)驗(yàn)要求的鋼材； 6）對(duì)質(zhì)量有疑義的鋼材。）對(duì)質(zhì)量有疑義的鋼材。l 復(fù)檢時(shí)各項(xiàng)試驗(yàn)都應(yīng)按有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)復(fù)檢時(shí)各項(xiàng)試驗(yàn)都應(yīng)按有關(guān)的國家標(biāo)

17、準(zhǔn)金屬拉伸試驗(yàn)方法金屬拉伸試驗(yàn)方法 (GBn28)，金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)方法金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)方法 (CBn29)和和金屬材料彎曲試驗(yàn)方法金屬材料彎曲試驗(yàn)方法 (GBn32)的規(guī)定進(jìn)行。的規(guī)定進(jìn)行。 n 一、化學(xué)成分的影響一、化學(xué)成分的影響n 二、鋼材生產(chǎn)過程的影響二、鋼材生產(chǎn)過程的影響n 三、溫度的影響三、溫度的影響n 四、冷加工硬化和時(shí)效硬化四、冷加工硬化和時(shí)效硬化n 五、復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)的影響五、復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)的影響n 六、應(yīng)力集中的影響六、應(yīng)力集中的影響l 鋼的基本元素為鐵（鋼的基本元素為鐵（Fe），普通碳素鋼中占），普通碳素鋼中占99%，此外，此外還有碳（還有碳（C）、硅（）、硅（Si）

18、、錳（）、錳（Mn）等雜質(zhì)元素，及硫）等雜質(zhì)元素，及硫（S）、磷（）、磷（P）、氧（）、氧（O）、氮（）、氮（N）等有害元素，這些）等有害元素，這些總含量約總含量約1%，但對(duì)鋼材力學(xué)性能卻有很大影響。，但對(duì)鋼材力學(xué)性能卻有很大影響。 C：除鐵以外最主要的元素。碳含量增加，使鋼材強(qiáng)度提：除鐵以外最主要的元素。碳含量增加，使鋼材強(qiáng)度提高，塑性、韌性，特別是低溫沖擊韌性下降，同時(shí)耐腐蝕高，塑性、韌性，特別是低溫沖擊韌性下降，同時(shí)耐腐蝕性、疲勞強(qiáng)度和冷彎性能也顯著下降，惡化鋼材可焊性，性、疲勞強(qiáng)度和冷彎性能也顯著下降，惡化鋼材可焊性，增加低溫脆斷的危險(xiǎn)性。一般建筑用鋼要求含碳量在增加低溫脆斷的危險(xiǎn)性。

19、一般建筑用鋼要求含碳量在0.22%以下，焊接結(jié)構(gòu)中應(yīng)限制在以下，焊接結(jié)構(gòu)中應(yīng)限制在0.20%以下。以下。 Si：作為脫氧劑加入普通碳素鋼。適量硅可提高鋼材的強(qiáng)度，：作為脫氧劑加入普通碳素鋼。適量硅可提高鋼材的強(qiáng)度，而對(duì)塑性、沖擊韌性、冷彎性能及可焊性無顯著的不良影響。而對(duì)塑性、沖擊韌性、冷彎性能及可焊性無顯著的不良影響。一般鎮(zhèn)靜鋼的含硅量為一般鎮(zhèn)靜鋼的含硅量為0.10%0.30%，含量過高（達(dá)，含量過高（達(dá)1%），會(huì)降低鋼材塑性、沖擊韌性、抗銹性和可焊性。應(yīng)控制會(huì)降低鋼材塑性、沖擊韌性、抗銹性和可焊性。應(yīng)控制0.10.3% Mn：適量的錳可有效提高鋼材強(qiáng)度，消除硫、氧對(duì)鋼材的熱：適量的錳可有效

20、提高鋼材強(qiáng)度，消除硫、氧對(duì)鋼材的熱脆影響，改善鋼材熱加工性能，并改善鋼材的冷脆傾向，同脆影響，改善鋼材熱加工性能，并改善鋼材的冷脆傾向，同時(shí)不顯著降低鋼材的塑性、沖擊韌性。普通碳素鋼中錳的含時(shí)不顯著降低鋼材的塑性、沖擊韌性。普通碳素鋼中錳的含量約為量約為0.3%0.8%。含量過高（達(dá)。含量過高（達(dá)1.0%1.5%以上）使鋼以上）使鋼材變脆變硬，并降低鋼材的抗銹性和可焊性。材變脆變硬，并降低鋼材的抗銹性和可焊性。 S：有害元素。含量：有害元素。含量使強(qiáng)度使強(qiáng)度塑性、韌性、性能冷彎、可焊塑性、韌性、性能冷彎、可焊性性；高溫時(shí)使鋼材變脆；高溫時(shí)使鋼材變脆熱脆現(xiàn)象熱脆現(xiàn)象。一般建筑用鋼含硫量要。一般建

21、筑用鋼含硫量要求不超過求不超過0.055%，在焊接結(jié)構(gòu)中應(yīng)不超過在焊接結(jié)構(gòu)中應(yīng)不超過0.050%。 P：有害元素。雖可提高強(qiáng)度、抗銹性：有害元素。雖可提高強(qiáng)度、抗銹性，但嚴(yán)重降低塑性、但嚴(yán)重降低塑性、沖擊韌性、冷彎性能和可焊性，尤其低溫時(shí)發(fā)生沖擊韌性、冷彎性能和可焊性，尤其低溫時(shí)發(fā)生冷脆現(xiàn)象冷脆現(xiàn)象，含量需嚴(yán)格控制，一般不超過含量需嚴(yán)格控制，一般不超過0.050%，焊接結(jié)構(gòu)中不超過，焊接結(jié)構(gòu)中不超過0.045%。 O：有害元素。引起熱脆。一般要求含量小于：有害元素。引起熱脆。一般要求含量小于0.05%。 N：能使鋼材強(qiáng)化：能使鋼材強(qiáng)化，但顯著降低鋼材塑性、韌性、可焊性和但顯著降低鋼材塑性、韌性

22、、可焊性和冷彎性能，增加時(shí)效傾向和冷脆性。一般要求含量小于冷彎性能，增加時(shí)效傾向和冷脆性。一般要求含量小于0.008%。u為改善鋼材力學(xué)性能，可適量增加錳、硅含量，還可摻入為改善鋼材力學(xué)性能，可適量增加錳、硅含量，還可摻入一定數(shù)量的鉻、鎳、銅、釩、鈦、鈮等合金元素，煉成合一定數(shù)量的鉻、鎳、銅、釩、鈦、鈮等合金元素，煉成合金鋼。鋼結(jié)構(gòu)常用合金鋼中合金元素含量較少，稱為普通金鋼。鋼結(jié)構(gòu)常用合金鋼中合金元素含量較少，稱為普通低合金鋼。低合金鋼。 1. 冶煉爐種的影響冶煉爐種的影響l 結(jié)構(gòu)用鋼我國主要有三種冶煉方法：結(jié)構(gòu)用鋼我國主要有三種冶煉方法：堿性平爐煉鋼堿性平爐煉鋼法、頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法、堿性側(cè)

23、吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法法、頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法、堿性側(cè)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法。 l 平爐鋼和頂吹轉(zhuǎn)爐鋼的力學(xué)性能指標(biāo)較接近，而堿平爐鋼和頂吹轉(zhuǎn)爐鋼的力學(xué)性能指標(biāo)較接近，而堿性側(cè)吹轉(zhuǎn)爐鋼的沖擊韌性、可焊性、時(shí)效性、冷脆性側(cè)吹轉(zhuǎn)爐鋼的沖擊韌性、可焊性、時(shí)效性、冷脆性、抗銹性能等都較差，故這種煉鋼法已逐步淘汰。性、抗銹性能等都較差，故這種煉鋼法已逐步淘汰。2. 鋼的脫氧鋼的脫氧 l 鋼液中殘留的氧，將使鋼材晶粒粗細(xì)不勻并發(fā)生熱脆。因鋼液中殘留的氧，將使鋼材晶粒粗細(xì)不勻并發(fā)生熱脆。因此澆注鋼錠時(shí)要在爐中或盛鋼桶中加入脫氧劑以消除氧。此澆注鋼錠時(shí)要在爐中或盛鋼桶中加入脫氧劑以消除氧。因脫氧程度或方法不同，把鋼分為：因脫氧程度

24、或方法不同，把鋼分為：沸騰鋼（沸騰鋼（F）、半鎮(zhèn)）、半鎮(zhèn)靜鋼（靜鋼（b）、鎮(zhèn)靜鋼（）、鎮(zhèn)靜鋼（Z）和特殊鎮(zhèn)靜鋼（）和特殊鎮(zhèn)靜鋼（TZ）。）。l 沸騰鋼脫氧程度低，氧、氮和一氧化碳?xì)怏w從鋼液中逸出，沸騰鋼脫氧程度低，氧、氮和一氧化碳?xì)怏w從鋼液中逸出，形成鋼液的沸騰。沸騰鋼的時(shí)效、韌性、可焊性較差，容形成鋼液的沸騰。沸騰鋼的時(shí)效、韌性、可焊性較差，容易發(fā)生時(shí)效和變脆，但產(chǎn)量較高、成本較低；半鎮(zhèn)靜鋼脫易發(fā)生時(shí)效和變脆，但產(chǎn)量較高、成本較低；半鎮(zhèn)靜鋼脫氧程度較高些，上述性能都略好；而鎮(zhèn)靜鋼的脫氧程度最氧程度較高些，上述性能都略好；而鎮(zhèn)靜鋼的脫氧程度最高，性能最好，但產(chǎn)量較低，成本較高。高，性能最好，但

25、產(chǎn)量較低，成本較高。 3. 鋼材的軋制和熱處理鋼材的軋制和熱處理l 將鋼錠加熱至將鋼錠加熱至12001300，通過軋鋼機(jī)將其軋，通過軋鋼機(jī)將其軋成所需形狀和尺寸的鋼材，稱為熱軋型鋼。軋鋼成所需形狀和尺寸的鋼材，稱為熱軋型鋼。軋鋼機(jī)的壓力作用可使鋼錠中的小氣泡和裂紋彌合，機(jī)的壓力作用可使鋼錠中的小氣泡和裂紋彌合，并使組織密實(shí)。鋼材的壓縮比（鋼坯與軋成鋼材并使組織密實(shí)。鋼材的壓縮比（鋼坯與軋成鋼材厚度之比）愈大時(shí)，其強(qiáng)度和沖擊韌性也愈高。厚度之比）愈大時(shí)，其強(qiáng)度和沖擊韌性也愈高。1.正溫度范圍內(nèi)（正溫度范圍內(nèi)（0以上）以上）t300時(shí)：鋼材的強(qiáng)度和時(shí)：鋼材的強(qiáng)度和E開始顯著下降，而開始顯著下降，而

26、顯著增大顯著增大t400時(shí)：鋼材的強(qiáng)度和時(shí)：鋼材的強(qiáng)度和E都急劇降低都急劇降低t600時(shí)：其承載能力幾乎喪失時(shí)：其承載能力幾乎喪失2.負(fù)溫度范圍內(nèi)（負(fù)溫度范圍內(nèi)（0以下）以下）隨著溫度降低，塑性和韌性降低，材料變脆，稱隨著溫度降低，塑性和韌性降低，材料變脆，稱為低溫冷脆。鋼材沖擊韌性與溫度的關(guān)系曲線反為低溫冷脆。鋼材沖擊韌性與溫度的關(guān)系曲線反彎點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度彎點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度t0稱為脆性轉(zhuǎn)變溫度。稱為脆性轉(zhuǎn)變溫度。 1.應(yīng)變硬化應(yīng)變硬化 ： 鋼材在常溫下加工稱為冷加工。冷軋、冷鋼材在常溫下加工稱為冷加工。冷軋、冷彎、沖孔、機(jī)械剪切等冷加工使鋼材產(chǎn)生很大的塑性變形，彎、沖孔、機(jī)械剪切等冷加工使鋼材

27、產(chǎn)生很大的塑性變形，從而使從而使fy提高，但同時(shí)降低了鋼材的塑性和韌性，這種現(xiàn)提高，但同時(shí)降低了鋼材的塑性和韌性，這種現(xiàn)象稱為冷加工硬化。象稱為冷加工硬化。l （冷加工包括：剪、沖、輥、壓、折、鉆、刨、鏟、撐、（冷加工包括：剪、沖、輥、壓、折、鉆、刨、鏟、撐、敲等。）敲等。） 2.時(shí)效硬化時(shí)效硬化： 鋼材經(jīng)過一定時(shí)間后強(qiáng)度提高但塑性降低，鋼材經(jīng)過一定時(shí)間后強(qiáng)度提高但塑性降低，這種現(xiàn)象稱為時(shí)效硬化。不同種類鋼材的時(shí)效硬化過程可這種現(xiàn)象稱為時(shí)效硬化。不同種類鋼材的時(shí)效硬化過程可從幾小時(shí)到數(shù)十年。從幾小時(shí)到數(shù)十年。3.人工時(shí)效人工時(shí)效 ：使鋼材產(chǎn)生：使鋼材產(chǎn)生10%的塑性變形，再加的塑性變形，再加熱

28、到熱到200300，然后冷卻到室溫進(jìn)行試驗(yàn)。這，然后冷卻到室溫進(jìn)行試驗(yàn)。這樣可使時(shí)效在幾小時(shí)內(nèi)完成。樣可使時(shí)效在幾小時(shí)內(nèi)完成。4.設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求： 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般不利用冷加工硬化鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般不利用冷加工硬化造成的強(qiáng)度提高，而且對(duì)直接承受動(dòng)力荷載的鋼造成的強(qiáng)度提高，而且對(duì)直接承受動(dòng)力荷載的鋼結(jié)構(gòu)還應(yīng)設(shè)法消除冷加工硬化的影響，如將局部結(jié)構(gòu)還應(yīng)設(shè)法消除冷加工硬化的影響，如將局部硬化部分用刨邊或擴(kuò)鉆予以消除。硬化部分用刨邊或擴(kuò)鉆予以消除。 鋼材在單向應(yīng)力作用下，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到屈服點(diǎn)鋼材在單向應(yīng)力作用下，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到屈服點(diǎn) fy時(shí)，鋼材屈時(shí)，鋼材屈服而進(jìn)入塑性狀態(tài)。當(dāng)鋼材處于復(fù)雜應(yīng)力作用下（平面應(yīng)力服而進(jìn)

29、入塑性狀態(tài)。當(dāng)鋼材處于復(fù)雜應(yīng)力作用下（平面應(yīng)力或立體應(yīng)力），按能量強(qiáng)度理論（第四強(qiáng)度理論），以折算或立體應(yīng)力），按能量強(qiáng)度理論（第四強(qiáng)度理論），以折算應(yīng)力應(yīng)力cr是否大于是否大于 fy來判斷鋼材是否由彈性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄詠砼袛噤摬氖欠裼蓮椥誀顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄誀顟B(tài)。狀態(tài)。 若若 為彈性狀態(tài)；為彈性狀態(tài)； 若若 為塑性狀態(tài)；為塑性狀態(tài)； l 純剪情況下純剪情況下 ， 即即 時(shí)為彈性狀態(tài)。時(shí)為彈性狀態(tài)。 鋼構(gòu)件在缺陷或截面變化處附近將產(chǎn)生局鋼構(gòu)件在缺陷或截面變化處附近將產(chǎn)生局部高峰應(yīng)力，其余部位應(yīng)力較低，稱為部高峰應(yīng)力，其余部位應(yīng)力較低，稱為應(yīng)力應(yīng)力集中集中。在應(yīng)力高峰區(qū)域存在著同號(hào)的雙向或。在應(yīng)力高峰區(qū)

30、域存在著同號(hào)的雙向或三向應(yīng)力。這種同號(hào)的雙向或三向應(yīng)力場(chǎng)有三向應(yīng)力。這種同號(hào)的雙向或三向應(yīng)力場(chǎng)有使鋼材變脆的趨勢(shì)。應(yīng)力集中系數(shù)越大，變使鋼材變脆的趨勢(shì)。應(yīng)力集中系數(shù)越大，變脆的傾向亦愈嚴(yán)重。脆的傾向亦愈嚴(yán)重。在負(fù)溫下或動(dòng)力荷載作在負(fù)溫下或動(dòng)力荷載作用下，應(yīng)力集中往往是引起脆性斷裂的根用下，應(yīng)力集中往往是引起脆性斷裂的根源，設(shè)計(jì)中應(yīng)設(shè)法避免或減小應(yīng)力集中，并源，設(shè)計(jì)中應(yīng)設(shè)法避免或減小應(yīng)力集中，并選用質(zhì)量優(yōu)良的鋼材。選用質(zhì)量優(yōu)良的鋼材。n一、鋼材的延性破壞和非延性破壞一、鋼材的延性破壞和非延性破壞n二、循環(huán)荷載效應(yīng)二、循環(huán)荷載效應(yīng)n三、快速加載效應(yīng)三、快速加載效應(yīng) 1.延性破壞（塑性破壞）：延性破

31、壞（塑性破壞）：鋼材在產(chǎn)生很大的變形以后發(fā)生的斷裂破壞稱為塑性破壞，鋼材在產(chǎn)生很大的變形以后發(fā)生的斷裂破壞稱為塑性破壞，也稱為延性破壞。變形大，變形持續(xù)時(shí)間長，易及時(shí)發(fā)現(xiàn)也稱為延性破壞。變形大，變形持續(xù)時(shí)間長，易及時(shí)發(fā)現(xiàn)和補(bǔ)救。和補(bǔ)救。l 特點(diǎn)：特點(diǎn)：斷口呈纖維狀，色澤灰暗斷口呈纖維狀，色澤灰暗。 2.非延性破壞（脆性破壞）：非延性破壞（脆性破壞）： 鋼材在變形很小的情況下突然發(fā)生斷裂破壞稱為脆性破壞。鋼材在變形很小的情況下突然發(fā)生斷裂破壞稱為脆性破壞。變形很小且突然發(fā)生，不易發(fā)現(xiàn)和采取補(bǔ)救措施，因而危變形很小且突然發(fā)生，不易發(fā)現(xiàn)和采取補(bǔ)救措施，因而危險(xiǎn)性很大。險(xiǎn)性很大。l 特點(diǎn)：特點(diǎn)：斷口平

32、直，呈有光澤的晶粒狀斷口平直，呈有光澤的晶粒狀。（一）、（一）、鋼材疲勞的基本概念鋼材疲勞的基本概念（二）、（二）、疲勞計(jì)算疲勞計(jì)算（三）、（三）、疲勞計(jì)算應(yīng)注意問題疲勞計(jì)算應(yīng)注意問題l 鋼材的疲勞或疲勞破壞鋼材的疲勞或疲勞破壞:鋼材在反復(fù)荷載作用下，在應(yīng)力鋼材在反復(fù)荷載作用下，在應(yīng)力低于鋼材抗拉強(qiáng)度甚至低于屈服點(diǎn)時(shí)突然斷裂，稱為低于鋼材抗拉強(qiáng)度甚至低于屈服點(diǎn)時(shí)突然斷裂，稱為鋼材鋼材的疲勞或疲勞破壞的疲勞或疲勞破壞。l 鋼結(jié)構(gòu)中總存在有微觀裂紋或類似的缺陷，導(dǎo)致應(yīng)力集中。鋼結(jié)構(gòu)中總存在有微觀裂紋或類似的缺陷，導(dǎo)致應(yīng)力集中。在多次反復(fù)荷載作用下，微觀裂紋不斷開展，應(yīng)力集中現(xiàn)在多次反復(fù)荷載作用下，

33、微觀裂紋不斷開展，應(yīng)力集中現(xiàn)象越來越嚴(yán)重。當(dāng)荷載反復(fù)循環(huán)達(dá)一定次數(shù)象越來越嚴(yán)重。當(dāng)荷載反復(fù)循環(huán)達(dá)一定次數(shù)n（疲勞壽命）（疲勞壽命）時(shí)，裂紋擴(kuò)展使得凈截面承載力不足以承受外力作用時(shí)，時(shí)，裂紋擴(kuò)展使得凈截面承載力不足以承受外力作用時(shí)，構(gòu)件突然斷裂，發(fā)生疲勞破壞。構(gòu)件突然斷裂，發(fā)生疲勞破壞。l 疲勞破壞一般經(jīng)歷裂紋形成、裂紋緩慢擴(kuò)展和最后迅速斷疲勞破壞一般經(jīng)歷裂紋形成、裂紋緩慢擴(kuò)展和最后迅速斷裂三個(gè)階段。裂三個(gè)階段。l 反復(fù)荷載作用產(chǎn)生的應(yīng)力重復(fù)一周叫做一個(gè)循環(huán)。反復(fù)荷載作用產(chǎn)生的應(yīng)力重復(fù)一周叫做一個(gè)循環(huán)。=max-min稱為應(yīng)力幅，表示應(yīng)力變化的幅度。稱為應(yīng)力幅，表示應(yīng)力變化的幅度。 l 試驗(yàn)表明

34、，焊接結(jié)構(gòu)發(fā)生疲勞破壞并不是名義最大應(yīng)力試驗(yàn)表明，焊接結(jié)構(gòu)發(fā)生疲勞破壞并不是名義最大應(yīng)力max作用的結(jié)果，而是焊縫部位足夠大小的應(yīng)力幅反復(fù)作作用的結(jié)果，而是焊縫部位足夠大小的應(yīng)力幅反復(fù)作用的結(jié)果。非焊接結(jié)構(gòu)的的疲勞壽命不僅與應(yīng)力幅有關(guān)，還用的結(jié)果。非焊接結(jié)構(gòu)的的疲勞壽命不僅與應(yīng)力幅有關(guān)，還與其他因素有關(guān)。規(guī)范把疲勞計(jì)算公式中的應(yīng)力幅調(diào)整為折與其他因素有關(guān)。規(guī)范把疲勞計(jì)算公式中的應(yīng)力幅調(diào)整為折算應(yīng)力幅，以反映其實(shí)際工作情況。算應(yīng)力幅，以反映其實(shí)際工作情況。l 疲勞計(jì)算的公式是以試驗(yàn)為依據(jù)的，分為疲勞計(jì)算的公式是以試驗(yàn)為依據(jù)的，分為常幅疲勞計(jì)算常幅疲勞計(jì)算和和變幅疲勞計(jì)算變幅疲勞計(jì)算疲勞兩種情況進(jìn)

35、行計(jì)算。疲勞兩種情況進(jìn)行計(jì)算。 C、參數(shù)，根據(jù)中的構(gòu)件和連接類別按表采用。參數(shù)，根據(jù)中的構(gòu)件和連接類別按表采用。 對(duì)焊接部位對(duì)焊接部位=max-min；對(duì)非焊接部位；對(duì)非焊接部位 =max-0.7min。由上式可見，容許應(yīng)力幅與鋼材的強(qiáng)度無關(guān)，這表明不同由上式可見，容許應(yīng)力幅與鋼材的強(qiáng)度無關(guān)，這表明不同鋼材具有相同的抗疲勞性能。鋼材具有相同的抗疲勞性能。1ncl 可近似地按照線性疲勞累積損傷原則，將隨機(jī)變化的應(yīng)力幅可近似地按照線性疲勞累積損傷原則，將隨機(jī)變化的應(yīng)力幅折算為等效應(yīng)力幅折算為等效應(yīng)力幅e，按下式進(jìn)行疲勞計(jì)算：，按下式進(jìn)行疲勞計(jì)算：l 吊車梁：根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果，推算出設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期吊車梁：根

36、據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果，推算出設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期50年內(nèi)各種吊年內(nèi)各種吊車梁的應(yīng)力循環(huán)總次數(shù)車梁的應(yīng)力循環(huán)總次數(shù)n(等效于滿荷載時(shí)等效于滿荷載時(shí)n=2x10次次) ，相應(yīng)，相應(yīng)的欠載效應(yīng)的等效系數(shù)的欠載效應(yīng)的等效系數(shù)f值如表值如表23所示，重級(jí)工作制吊車所示，重級(jí)工作制吊車梁的疲勞驗(yàn)算公式為梁的疲勞驗(yàn)算公式為 1.直接承受動(dòng)力荷載的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件和連接，當(dāng)應(yīng)力循環(huán)次直接承受動(dòng)力荷載的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件和連接，當(dāng)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)數(shù)n10時(shí)，應(yīng)進(jìn)行疲勞計(jì)算。時(shí)，應(yīng)進(jìn)行疲勞計(jì)算。 2.疲勞計(jì)算采用的是容許應(yīng)力幅法，計(jì)算公式是以實(shí)驗(yàn)為疲勞計(jì)算采用的是容許應(yīng)力幅法，計(jì)算公式是以實(shí)驗(yàn)為依據(jù)的，實(shí)驗(yàn)中已包含了動(dòng)力的影響，故荷載應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)的

37、，實(shí)驗(yàn)中已包含了動(dòng)力的影響，故荷載應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)值且不乘動(dòng)力系數(shù)，應(yīng)力幅按彈性工作計(jì)算。值且不乘動(dòng)力系數(shù)，應(yīng)力幅按彈性工作計(jì)算。 3.在完全壓應(yīng)力（不出現(xiàn)拉應(yīng)力）循環(huán)中，由于壓應(yīng)力不在完全壓應(yīng)力（不出現(xiàn)拉應(yīng)力）循環(huán)中，由于壓應(yīng)力不會(huì)使裂紋繼續(xù)擴(kuò)展，故規(guī)范規(guī)定此種情況可不進(jìn)行疲勞計(jì)會(huì)使裂紋繼續(xù)擴(kuò)展，故規(guī)范規(guī)定此種情況可不進(jìn)行疲勞計(jì)算。算。 l 快速加荷使鋼材的屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度提高，而鋼廠在做鋼快速加荷使鋼材的屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度提高，而鋼廠在做鋼材拉伸試驗(yàn)時(shí)往往加荷比較快，致使所得材拉伸試驗(yàn)時(shí)往往加荷比較快，致使所得fy、fu偏高?？焖倨?。快速加荷的不利效應(yīng)在于影響能量吸收的能力，圖加荷的不利效應(yīng)在于

38、影響能量吸收的能力，圖2-15給出三給出三條不同加荷速率下的斷裂能量條不同加荷速率下的斷裂能量-溫度關(guān)系曲線。從圖可以看溫度關(guān)系曲線。從圖可以看出，隨著加荷速率的減小，曲線向溫度較低的方向移動(dòng)。出，隨著加荷速率的減小，曲線向溫度較低的方向移動(dòng)。有些結(jié)構(gòu)的鋼材在工作溫度下沖擊韌性值很低，但仍然保有些結(jié)構(gòu)的鋼材在工作溫度下沖擊韌性值很低，但仍然保持完好，就可以由加荷速率很慢來說明。對(duì)于同一沖擊韌持完好，就可以由加荷速率很慢來說明。對(duì)于同一沖擊韌性的材料，當(dāng)設(shè)計(jì)承受動(dòng)力荷載時(shí)，允許最低的使用溫度性的材料，當(dāng)設(shè)計(jì)承受動(dòng)力荷載時(shí)，允許最低的使用溫度要比承受靜力荷載高的多。要比承受靜力荷載高的多。l 按應(yīng)

39、變速率按應(yīng)變速率=d/dt把加荷速率分為三級(jí)，即把加荷速率分為三級(jí)，即 緩慢加荷緩慢加荷 =10-5s-1 中速加荷中速加荷 =10-3s-1 動(dòng)力加荷動(dòng)力加荷 =10s-1 n一、鋼材的品種一、鋼材的品種n二、鋼材的命名規(guī)則二、鋼材的命名規(guī)則n三、鋼材的選擇三、鋼材的選擇n四、常用型鋼的規(guī)格四、常用型鋼的規(guī)格n五、我國目前建筑鋼材存在的主要問題五、我國目前建筑鋼材存在的主要問題 l 鋼結(jié)構(gòu)中采用的鋼材鋼結(jié)構(gòu)中采用的鋼材，僅有僅有普通碳素結(jié)構(gòu)鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼和和普通低合金普通低合金鋼鋼中的幾種。中的幾種。 普通碳素鋼普通碳素鋼 甲或甲或A類：按力學(xué)性能供應(yīng)類：按力學(xué)性能供應(yīng)，保證強(qiáng)度、塑性保證

40、強(qiáng)度、塑性，硫、磷硫、磷含量符合相同鋼號(hào)乙類鋼的規(guī)定。含量符合相同鋼號(hào)乙類鋼的規(guī)定。 乙或乙或B類：按化學(xué)成分供應(yīng)。類：按化學(xué)成分供應(yīng)。 特或特或C類：同時(shí)按力學(xué)性能和化學(xué)性能供應(yīng)。類：同時(shí)按力學(xué)性能和化學(xué)性能供應(yīng)。 結(jié)構(gòu)用鋼主要為甲類；乙類無力學(xué)性能的保證結(jié)構(gòu)用鋼主要為甲類；乙類無力學(xué)性能的保證，不能不能用；特類鋼價(jià)格較高用；特類鋼價(jià)格較高，應(yīng)少用。應(yīng)少用。 普通碳素鋼有普通碳素鋼有17共七個(gè)鋼號(hào)。鋼號(hào)越高共七個(gè)鋼號(hào)。鋼號(hào)越高，其含碳量越其含碳量越高高，強(qiáng)度越高強(qiáng)度越高，塑性越低。其中塑性越低。其中3號(hào)鋼在結(jié)構(gòu)中廣泛應(yīng)用。號(hào)鋼在結(jié)構(gòu)中廣泛應(yīng)用。 普通低合金鋼普通低合金鋼 在普通碳素鋼中添加少

41、量合金元素在普通碳素鋼中添加少量合金元素，以提高其強(qiáng)度、以提高其強(qiáng)度、耐腐蝕性、沖擊韌性等。耐腐蝕性、沖擊韌性等。普通碳素鋼命名規(guī)則普通碳素鋼命名規(guī)則 l XN（ ），）， X ：表示類別，甲、乙、特或：表示類別，甲、乙、特或A、B、C； ：表示爐種，平爐省略，頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐用：表示爐種，平爐省略，頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐用“頂頂”或或符號(hào)符號(hào)“Y”表示；表示； N ：表示鋼號(hào)，用數(shù)字：表示鋼號(hào)，用數(shù)字1，2，. 7，表示；，表示； ( ) ：表示澆鑄方法，沸騰鋼用：表示澆鑄方法，沸騰鋼用“沸沸”或或“F”表示，表示，鎮(zhèn)靜鋼省略符號(hào)，半鎮(zhèn)靜鋼用鎮(zhèn)靜鋼省略符號(hào)，半鎮(zhèn)靜鋼用“半半”或或“b”表示。表示。 l 如

42、：如：“乙頂乙頂3沸沸”，或用符號(hào)表示為，或用符號(hào)表示為“B Y 3 F”，其意，其意義為：乙類頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐義為：乙類頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐3號(hào)沸騰鋼。號(hào)沸騰鋼。 普通低合金鋼命名規(guī)則普通低合金鋼命名規(guī)則 l 16 錳，或用符號(hào)表示為錳，或用符號(hào)表示為16 Mn，其意義為：，其意義為：16 表示含表示含碳量碳量0.16%，Mn表示合金元素為表示合金元素為Mn，錳的平均含量少于，錳的平均含量少于1.5%。 u 工程中鋼材的標(biāo)號(hào)用屈服強(qiáng)度來表示。工程中鋼材的標(biāo)號(hào)用屈服強(qiáng)度來表示。 l “QXXX ”，例如，例如Q235 AF、 Q235 Bb、Q345 EZ。 其中其中 Q ：屈服強(qiáng)度的第一個(gè)拼音字母。：屈

43、服強(qiáng)度的第一個(gè)拼音字母。 XXX ：屈服強(qiáng)度值，單位為：屈服強(qiáng)度值，單位為N/mm2，結(jié)構(gòu)用鋼常，結(jié)構(gòu)用鋼常有有235、345、390。 ：質(zhì)量等級(jí)，有：質(zhì)量等級(jí)，有A、B、C、D、E五等。其中五等。其中A無沖無沖擊功規(guī)定；擊功規(guī)定；B有有20 C時(shí)的沖擊功要求；時(shí)的沖擊功要求；C有有0 C時(shí)的沖擊功時(shí)的沖擊功要求；要求；D有有20 C時(shí)的時(shí)的 沖擊功要求；沖擊功要求；E 有有40 C時(shí)的沖時(shí)的沖擊功要求，低合金鋼才有擊功要求，低合金鋼才有E等。等。 ：脫氧方法，可分為：脫氧方法，可分為F、b、Z和和TZ，F(xiàn)表示沸騰鋼，表示沸騰鋼，b表示半鎮(zhèn)靜鋼，表示半鎮(zhèn)靜鋼，Z表示鎮(zhèn)靜鋼，表示鎮(zhèn)靜鋼，TZ表

44、示特殊鎮(zhèn)靜鋼，其表示特殊鎮(zhèn)靜鋼，其中中Z和和TZ可不寫?？刹粚?。 l 高強(qiáng)度螺栓用鋼材的抗拉強(qiáng)度及屈強(qiáng)比表示。如高強(qiáng)螺高強(qiáng)度螺栓用鋼材的抗拉強(qiáng)度及屈強(qiáng)比表示。如高強(qiáng)螺栓栓10.9級(jí)表示抗拉強(qiáng)度為級(jí)表示抗拉強(qiáng)度為1000N/mm2，屈服強(qiáng)度與抗拉屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度的比值為強(qiáng)度的比值為0.9。 1. 碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼 屈服點(diǎn)的字母、屈服強(qiáng)度數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)、屈服點(diǎn)的字母、屈服強(qiáng)度數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)、脫氧方法符號(hào)四個(gè)部分按順序組成。脫氧方法符號(hào)四個(gè)部分按順序組成。 2. 低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼 方法與碳素結(jié)構(gòu)鋼相似方法與碳素結(jié)構(gòu)鋼相似,但質(zhì)量等級(jí)分為但質(zhì)量等級(jí)分為A、B、C、D、E五級(jí)。五級(jí)

45、。 3. 專用結(jié)構(gòu)鋼專用結(jié)構(gòu)鋼 表示表示:相應(yīng)鋼號(hào)后再加上專業(yè)用途代號(hào)（壓力容器、橋梁、船相應(yīng)鋼號(hào)后再加上專業(yè)用途代號(hào)（壓力容器、橋梁、船舶和鍋爐用鋼材的專業(yè)用途代號(hào)分別為舶和鍋爐用鋼材的專業(yè)用途代號(hào)分別為R、q、C和和g）來表示。）來表示。耐候鋼耐候鋼 在鋼材冶煉時(shí)加入少量的合金元素如在鋼材冶煉時(shí)加入少量的合金元素如Cu、Cr、Ni、Mo、Nb、Ti、Zr、V等，提高鋼材的耐腐蝕性能。也稱為耐大等，提高鋼材的耐腐蝕性能。也稱為耐大氣腐蝕鋼。氣腐蝕鋼。連接用鋼連接用鋼 鋼結(jié)構(gòu)連接中的鉚釘、高強(qiáng)度螺栓、焊條用鋼絲等，鋼結(jié)構(gòu)連接中的鉚釘、高強(qiáng)度螺栓、焊條用鋼絲等，也采用滿足各自連接件要求的專門用鋼

46、。也采用滿足各自連接件要求的專門用鋼。 l 鋼材的選擇既要確定所用鋼材的鋼號(hào)，又要提出應(yīng)有的機(jī)鋼材的選擇既要確定所用鋼材的鋼號(hào)，又要提出應(yīng)有的機(jī)械性能和化學(xué)成分保證項(xiàng)目，是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首要環(huán)節(jié)。械性能和化學(xué)成分保證項(xiàng)目，是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首要環(huán)節(jié)。 選材的基本原則是既保證安全可靠，又經(jīng)濟(jì)合理。鋼材的選材的基本原則是既保證安全可靠，又經(jīng)濟(jì)合理。鋼材的質(zhì)量等級(jí)愈高，其價(jià)格也愈高。因此質(zhì)量等級(jí)愈高，其價(jià)格也愈高。因此應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同特應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同特點(diǎn)，來選擇適宜的鋼材點(diǎn)，來選擇適宜的鋼材。 u 選用鋼材時(shí)需要考慮的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：選用鋼材時(shí)需要考慮的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是： 結(jié)構(gòu)的類型及重要性結(jié)構(gòu)的類型及重要性 荷

47、載的性質(zhì)荷載的性質(zhì) 連接方法連接方法 結(jié)構(gòu)的工作溫度結(jié)構(gòu)的工作溫度 構(gòu)件的受力性質(zhì)構(gòu)件的受力性質(zhì) 1. 熱軋鋼板（圖熱軋鋼板（圖2-19） 標(biāo)注符號(hào)：標(biāo)注符號(hào)：(鋼板截面代號(hào)鋼板截面代號(hào))寬度寬度厚度厚度長度長度 2. 熱軋型鋼熱軋型鋼角鋼角鋼： （角鋼代號(hào)）邊寬（角鋼代號(hào)）邊寬厚度（等邊角鋼）或長邊寬厚度（等邊角鋼）或長邊寬短邊寬短邊寬厚度（不等邊角鋼）厚度（不等邊角鋼）槽鋼槽鋼： 和和Q（槽鋼符號(hào)）和截面高度表示（槽鋼符號(hào)）和截面高度表示工字鋼工字鋼： （工字鋼符號(hào)）和截面高度表示（工字鋼符號(hào)）和截面高度表示H型鋼型鋼： 寬翼緣寬翼緣H型鋼、窄翼緣型鋼、窄翼緣H型鋼和型鋼和H型鋼樁型鋼樁鋼

48、管鋼管： 外徑外徑壁厚壁厚 3. 薄壁型鋼（圖薄壁型鋼（圖2-20 ）薄壁型鋼通常是用薄壁型鋼通常是用1.56mm厚的薄鋼板冷加工而成，其截厚的薄鋼板冷加工而成，其截面形式和尺寸可按工程要求合理設(shè)計(jì)。面形式和尺寸可按工程要求合理設(shè)計(jì)。 1厚板可焊性差厚板可焊性差2高強(qiáng)度低合金結(jié)構(gòu)鋼在冷彎薄壁型鋼中的應(yīng)用高強(qiáng)度低合金結(jié)構(gòu)鋼在冷彎薄壁型鋼中的應(yīng)用尚未解決好，不能滿足輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的需要。主尚未解決好，不能滿足輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的需要。主要應(yīng)解決其沖壓性差的問題。要應(yīng)解決其沖壓性差的問題。3我國現(xiàn)只能生產(chǎn)鍍鋅鋼板，不能生產(chǎn)抗腐蝕性我國現(xiàn)只能生產(chǎn)鍍鋅鋼板，不能生產(chǎn)抗腐蝕性能更好的鍍鋁鋅鋼板，需引進(jìn)生產(chǎn)線或

49、專利來解決。能更好的鍍鋁鋅鋼板，需引進(jìn)生產(chǎn)線或?qū)＠麃斫鉀Q。 4型材品種規(guī)格還不能滿足建筑需要。要開發(fā)生型材品種規(guī)格還不能滿足建筑需要。要開發(fā)生產(chǎn)薄壁熱軋產(chǎn)薄壁熱軋H型鋼等。型鋼等。5建筑用高強(qiáng)度低合金結(jié)構(gòu)鋼品種太少建筑用高強(qiáng)度低合金結(jié)構(gòu)鋼品種太少,應(yīng)用比重應(yīng)用比重較低。生產(chǎn)耐火鋼。較低。生產(chǎn)耐火鋼。l 各國的鋼號(hào)基本上是以強(qiáng)度等級(jí)來劃分，表示方各國的鋼號(hào)基本上是以強(qiáng)度等級(jí)來劃分，表示方式為：式為：字首符號(hào)字首符號(hào)鋼材的強(qiáng)度值鋼材的強(qiáng)度值鋼材質(zhì)量等級(jí)鋼材質(zhì)量等級(jí) 美國采用美國采用A(Alloy)；日本采用日本采用SS（一般結(jié)構(gòu)用軋制鋼材，第一個(gè)（一般結(jié)構(gòu)用軋制鋼材，第一個(gè)S為為Steel的第一個(gè)字母）、的第一個(gè)字母）、SM（焊接結(jié)構(gòu)用軋制鋼（焊接結(jié)構(gòu)用軋制鋼材）、材）、SMA（焊接結(jié)構(gòu)用耐候性軋制鋼材）等；（焊接結(jié)構(gòu)用耐