鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第二章鋼結(jié)構(gòu)的材料 學(xué)習(xí)培訓(xùn)模板課件

1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 第2章 鋼結(jié)構(gòu)的材料 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第二章 鋼結(jié)構(gòu)材料 本章主要掌握鋼材的生產(chǎn)工藝、主要性能、疲勞特性等。 概述 鋼材的生產(chǎn) 鋼材的主要性能 各種因素對(duì)鋼材性能的影響 鋼材的疲勞建筑用鋼的種類、規(guī)格和選用2.1 概述建筑用鋼：碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金高強(qiáng)度鋼鋼材應(yīng)具有較高的強(qiáng)度、塑性和韌性，及良好的加工性能影響鋼材性能的因素包括：內(nèi)在因素：化學(xué)成分、組織構(gòu)造、冶煉和成型方法外在因素：荷載類型、結(jié)構(gòu)形式、連接方法和工作環(huán)境等第二章 鋼結(jié)構(gòu)材料2.2 鋼材的生產(chǎn)2.2.1 鋼材的冶煉 煉鐵、煉鋼、鋼材的澆注和脫氧2.2.2 鋼材的組織構(gòu)造和缺陷2.2.3 鋼材的加工 熱加工、冷加

2、工、熱處理第二章 鋼結(jié)構(gòu)材料2.2.1 鋼材的冶煉鐵礦石（氧化鐵） 生鐵（含碳量2.06%以上）高溫 co、c石灰石 砂質(zhì)和粘土等 熔渣高溫?zé)掕F生鐵：堅(jiān)硬、脆、熔點(diǎn)低，常用于鑄鐵2.2.1 鋼材的冶煉煉鋼生鐵碳、雜質(zhì)氧化作用鋼（含碳0.45時(shí)，淬硬傾向更加明顯，需嚴(yán)格控制工藝。2.4.2 鋼材的焊接性能2.4.3鋼材的硬化時(shí)效硬化氮和碳隨時(shí)間的增長逐漸由固溶體中析出，生成氮化物和碳化物，對(duì)晶粒的塑性滑移起到遏制作用，使鋼材的強(qiáng)度提高，塑性和韌性下降稱為時(shí)效硬化（也稱老化） 時(shí)效硬化的時(shí)間較長，但振動(dòng)荷載、反復(fù)荷載及溫度變化等情況下，會(huì)加速發(fā)展。2）冷作硬化（或應(yīng)變硬化） 冷加工使鋼材產(chǎn)生較大的

3、塑性變形，卸荷后再重新加載，鋼材屈服點(diǎn)提高，塑性和韌性降低的現(xiàn)象。 3）冷作時(shí)效(應(yīng)變時(shí)效)硬化 在鋼材產(chǎn)生一定數(shù)量的塑性變形后，鐵素體晶體中的固溶氮和碳將更容易析出，從而使已經(jīng)冷作硬化的鋼材又發(fā)生時(shí)效硬化現(xiàn)象。2.4.3鋼材的硬化在鋼結(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(shí)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，形成所謂應(yīng)力集中現(xiàn)象。 應(yīng)力集中現(xiàn)象2.4.4應(yīng)力集中的影響不同槽口試件靜力拉伸試驗(yàn)的應(yīng)力應(yīng)變曲線 應(yīng)力集中對(duì)-曲線關(guān)系的影響 截面槽口改變愈急劇，應(yīng)力集中現(xiàn)象愈厲害，其抗拉強(qiáng)度愈高，但塑性愈差，破壞的脆性傾向愈大。

4、1020300.425100%(N/mm2)10測(cè)距100101006007005004003002001002.4.4應(yīng)力集中的影響加載速度的影響沖擊荷載作用時(shí)，加載速度很高，鋼材的塑性滑移在加載瞬間跟不上應(yīng)變速率，反映出屈服點(diǎn)提高的傾向室溫環(huán)境下：(20左右)鋼材的屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度隨應(yīng)變速率的增加而提高，同時(shí)還能保持良好的塑性變形能力溫度較低時(shí)：應(yīng)變速率對(duì)鋼材性能的影響要大得多2.4.5荷載類型的影響2.4 各種因素對(duì)鋼材的影響循環(huán)荷載的影響疲勞：鋼材在連續(xù)交變荷載作用下，會(huì)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。 高周疲勞的斷裂壽命較長，應(yīng)力水平較低fy ，斷裂前的循環(huán)次數(shù)多

5、n5104，通常的疲勞都屬于這一種。 低周疲勞的斷裂壽命較短，斷裂應(yīng)力水平較高fy，破壞前的循環(huán)次數(shù)少n=1025104。 2.4.5荷載類型的影響2.4.6溫度的影響正溫范圍：（1）溫度在150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150的場(chǎng)合。（2）溫度在250左右的區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)藍(lán)脆現(xiàn)象，fu 有局部性提高，同時(shí)塑性降至最低，材料有轉(zhuǎn)脆傾向。（3）當(dāng)溫度達(dá)到600時(shí)，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。2.4 各種因素對(duì)鋼材的影響鋼材的隔熱、防火措施:根據(jù)防火等級(jí)，噴涂不同厚度的防火涂料當(dāng)結(jié)構(gòu)可能受到熾熱熔化金屬的侵害時(shí)，應(yīng)采用磚或耐熱材料做成的隔熱層加以保護(hù)當(dāng)結(jié)構(gòu)表面

6、長期受輻射熱達(dá)150以上或在短時(shí)間內(nèi)可能受到火焰作用時(shí)，應(yīng)采取有效的防護(hù)措施（如隔熱層或水套等）2.4.6溫度的影響2.4 各種因素對(duì)鋼材的影響沖擊韌性和溫度關(guān)系示意圖脆性破壞兩種破壞均有塑性破壞轉(zhuǎn)變溫度區(qū)沖擊斷裂功試驗(yàn)溫度T1T0T2（1）沖擊功曲線的反彎點(diǎn)T0稱為轉(zhuǎn)變溫度。界限溫度T1和T2分別為脆性轉(zhuǎn)變溫度和全塑性轉(zhuǎn)變溫度。（2）鋼材由塑性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈云茐氖窃跍囟葏^(qū)間T1 T2內(nèi)完成的，此溫度區(qū)間稱為鋼材的脆性轉(zhuǎn)變溫度區(qū)。2.4.6溫度的影響負(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，逐漸變脆，稱鋼材的低溫冷脆。鋼材的沖擊韌性對(duì)溫度的降低十分敏感。 沖擊韌性和溫度關(guān)系

7、示意圖脆性破壞兩種破壞均有塑性破壞轉(zhuǎn)變溫度區(qū)沖擊斷裂功試驗(yàn)溫度T1T0T2（3）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)變溫度以上，鋼材則表現(xiàn)為完全的塑性破壞。（4）不同牌號(hào)和等級(jí)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(yàn)來確定。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為了防止脆性破壞，選用鋼材時(shí)應(yīng)使其工作溫度大于T1,接近T0。2.4.6溫度的影響2.4.7 防止脆性斷裂的方法外因 鋼材在構(gòu)造和加工工程中引起的應(yīng)力集中、低溫影響、動(dòng)力荷 載的作用、冷作硬化和應(yīng)變時(shí)效硬化等 內(nèi)因 鋼材的化學(xué)成分、組織構(gòu)造和缺陷等(1）合理的選用鋼材; (2）對(duì)于低溫工作和受動(dòng)力荷載的鋼結(jié)構(gòu)，應(yīng)使所選鋼材的脆

8、性轉(zhuǎn)變溫度低于結(jié)構(gòu)的工作溫度;(3) 盡量使用較薄的型鋼和板材，使其具有良好的沖擊韌性;(4）設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要合理，避免構(gòu)件截面的突然改變，使之能均勻、連續(xù)的傳遞應(yīng)力，從而減小構(gòu)件的應(yīng)力集中。影響鋼材出現(xiàn)脆性破壞的因素合 理 設(shè) 計(jì)2.4 各種因素對(duì)鋼材的影響正 確 制 造(1) 嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行制作，不得隨意進(jìn)行鋼材代換，不得隨意將螺栓連接該為焊接連接，不得隨意加大焊縫厚度。(2) 為了避免冷作硬化現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)采用鉆孔或沖孔后再擴(kuò)鉆的方法，以及對(duì)剪切邊進(jìn)行刨邊。(3) 為了減少焊接殘余應(yīng)力導(dǎo)致的應(yīng)力集中，應(yīng)該制定合理的焊接工藝和技術(shù)措施，并由考試合格的焊工施焊，必要時(shí)可采用熱處理方法

9、消除主要構(gòu)件中的焊接殘余應(yīng)力。(4) 焊接中不得在構(gòu)件上任意打火起弧，影響焊接的質(zhì)量，應(yīng)按照規(guī)范的要求進(jìn)行。 2.4.7 防止脆性斷裂的方法合 理 使 用(1) 不得隨意改變結(jié)構(gòu)使用用途或超負(fù)荷使用結(jié)構(gòu)。(2) 原設(shè)計(jì)在室溫工作的結(jié)構(gòu)，在冬季停產(chǎn)時(shí)要注意保暖。(3) 不要在主要結(jié)構(gòu)上任意焊接或附加零件懸掛物。(4) 避免因生產(chǎn)和運(yùn)輸不當(dāng)對(duì)結(jié)構(gòu)造成的撞擊或機(jī)械損傷。(5) 平時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)注意檢察和維護(hù)。 2.4.7 防止脆性斷裂的方法疲勞破壞的特征定義：鋼材在循環(huán)荷載作用下，應(yīng)力雖然低于極限強(qiáng)度，甚至低于屈服強(qiáng)度，但仍然會(huì)發(fā)生斷裂破壞。破壞過程：裂紋形成-裂紋擴(kuò)展-最后迅速斷裂而破壞破壞特點(diǎn)：（1

10、）疲勞破壞時(shí)的應(yīng)力小于鋼材的屈服強(qiáng)度，鋼材的塑性還沒有展開，屬于脆性破壞。（3）疲勞對(duì)缺陷十分敏感。 （2）疲勞破壞的斷口與一般脆性破壞的斷口不同。一般脆性破壞后的斷口平直，呈有光澤的晶粒狀或人字紋。而疲勞破壞的主要斷口特征是放射和年輪狀花紋。2.5 鋼材的疲勞第二章 鋼結(jié)構(gòu)材料疲勞的種類常幅疲勞：常幅交變荷載；引起常幅循環(huán)應(yīng)力，簡(jiǎn)稱循環(huán)應(yīng)力；轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械零件可能發(fā)生常幅疲勞破壞。變幅疲勞：吊車梁、吊車橋、鋼橋等可能發(fā)生變幅疲勞破壞。 2.5.1 疲勞(高周疲勞)破壞的特征2.5 鋼材的疲勞疲勞破壞特征突然性 破壞前沒有塑性變形，屬于脆性斷裂長期性 長期累積損傷，包括裂紋萌生、緩慢擴(kuò)展和斷裂 三

11、個(gè)階段低應(yīng)力 名義循環(huán)應(yīng)力（遠(yuǎn)）低于屈服點(diǎn)缺陷敏感性 對(duì)包括缺口、裂紋及組織缺陷等十分敏感裂紋源、裂紋擴(kuò)展區(qū)和斷裂區(qū)圖示2.5.1 疲勞(高周疲勞)破壞的特征 應(yīng)力比（） 循環(huán)應(yīng)力中絕對(duì)值最小的峰值應(yīng)力smin與絕對(duì)值最大的峰值應(yīng)力smax之比。r= smin /smax(拉應(yīng)力取正號(hào)而壓應(yīng)力取負(fù)號(hào)) 應(yīng)力幅（Ds） Ds=smax-smin，此處smax為最大拉應(yīng)力，取正值，smin為最小拉應(yīng)力或壓應(yīng)力。（拉應(yīng)力取正號(hào)而壓應(yīng)力取負(fù)號(hào)） 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（n，疲勞壽命） 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞時(shí)所經(jīng)歷的應(yīng)力變化次數(shù)，常幅時(shí)為5104以上時(shí)需要考慮疲勞2.5 鋼材的疲勞2.5.2 常幅疲勞的計(jì)算常幅疲勞當(dāng)應(yīng)

12、力循環(huán)內(nèi)的應(yīng)力幅保持常量時(shí)，稱為常幅疲勞。 1.非焊接結(jié)構(gòu)的疲勞大量試驗(yàn)研究表明，疲勞強(qiáng)度除于主體金屬和連接類型有關(guān)外，還與循環(huán)應(yīng)力比r和循環(huán)次數(shù)n有關(guān)。當(dāng)以n=2106為疲勞壽命時(shí)，我國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范給出了驗(yàn)算以拉應(yīng)力為主的疲勞計(jì)算公式 （2.5.1）（2.5.2）2.5.2 常幅疲勞的計(jì)算2. 焊接結(jié)構(gòu)的疲勞通過大量試驗(yàn)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)件和連接的類型、應(yīng)力幅Ds以及循環(huán)次數(shù)n，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)fy ，該處是產(chǎn)生和發(fā)展疲勞裂紋最敏感的區(qū)域。 fy+- -(a)(b)2.5.2 常幅疲勞的計(jì)算最大：最?。赫鎸?shí)應(yīng)力比：焊

13、縫附近真實(shí)應(yīng)力比的大小取決于應(yīng)力幅Ds的大小2.5.2 常幅疲勞的計(jì)算0NX105n1n2fy123456SS0.b11雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中成直線關(guān)系，便于使用。曲線系試驗(yàn)回歸方程，反映了平均值之間的關(guān)系。考慮到試驗(yàn)數(shù)據(jù)的離散性，取平均值減去2倍的標(biāo)準(zhǔn)差（2s）作為疲勞強(qiáng)度的下限值，如圖虛線所示。(保證率97.7)稱該虛線上的應(yīng)力幅為對(duì)應(yīng)某疲勞壽命的容許應(yīng)力幅1。2.5.2 常幅疲勞的計(jì)算設(shè)計(jì)時(shí)使實(shí)際應(yīng)力幅小于容許應(yīng)力幅即可：。容許應(yīng)力幅將圖中的虛線延長與橫坐標(biāo)交于點(diǎn)lgC，設(shè)該線對(duì)縱坐標(biāo)的斜率為-1/則對(duì)應(yīng)疲勞壽命n的容許應(yīng)力幅可由兩個(gè)相似三角形的關(guān)系求出： 注意：不同類型的構(gòu)件和連接，疲勞壽命與

14、允許應(yīng)力幅的關(guān)系是不同的，即C和是不同的。 要由試驗(yàn)確定2.5.2 常幅疲勞的計(jì)算SS0.b11試驗(yàn)參數(shù)C、的確定為設(shè)計(jì)方便，按連接方式和受力特點(diǎn)，將構(gòu)件和連接歸納劃分為8類。 (附錄7)2.5.2 常幅疲勞的計(jì)算常幅疲勞的校核準(zhǔn)則詳細(xì)歸納由于疲勞問題的復(fù)雜性，目前尚沒有條件采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法，仍然采用容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法。進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算時(shí)，應(yīng)采用荷載標(biāo)準(zhǔn)值。由于確定容許應(yīng)力幅的試驗(yàn)中自動(dòng)包括了動(dòng)力作用，故內(nèi)力計(jì)算中也不再乘以動(dòng)力系數(shù)。 常幅疲勞的統(tǒng)一校核準(zhǔn)則為 ： 對(duì)焊接部位為應(yīng)力幅，=max-min；對(duì)非焊接部位為折算應(yīng)力幅，=max-0.7min；max最大拉應(yīng)力（取正）；mi

15、n最小拉應(yīng)力或壓應(yīng)力（拉取正，壓取負(fù)）； 常幅疲勞的容許應(yīng)力幅，單位為N/mm2。2.5.2 常幅疲勞的計(jì)算變幅疲勞的計(jì)算原理2.5.3 變幅疲勞的計(jì)算基本思想：根據(jù)Miner線性累積損傷準(zhǔn)則，將變幅應(yīng)力幅折算為常幅等效應(yīng)力幅e，然后按常幅疲勞進(jìn)行校核。 設(shè)某個(gè)構(gòu)件或連接的設(shè)計(jì)應(yīng)力譜由若干個(gè)不同應(yīng)力幅水平i的常幅循環(huán)應(yīng)力組成，每個(gè)應(yīng)力幅水平i所對(duì)應(yīng)的循環(huán)次數(shù)為ni，相對(duì)的疲勞壽命為Ni，Miner的線性累積損傷準(zhǔn)則為 ：2.5 鋼材的疲勞2.5.3 變幅疲勞的計(jì)算使用常幅疲勞公式，得第i個(gè)應(yīng)力幅水平下的疲勞壽命：則由：可得：設(shè)想另有一等效常幅疲勞應(yīng)力幅e，循環(huán)ni次后，也使該部件產(chǎn)生疲勞破壞，

16、則有： 于是：2.5.3 變幅疲勞的計(jì)算則等效應(yīng)力幅： ni預(yù)期壽命內(nèi)應(yīng)力幅水平為i的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。 2.5.3 變幅疲勞的計(jì)算水庫計(jì)數(shù)法 疲勞計(jì)算采用容許應(yīng)力幅法，按彈性狀態(tài)計(jì)算應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算只適用于無高溫（t150）、無嚴(yán)重腐蝕環(huán)境中的高周低應(yīng)變的疲勞計(jì)算（應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n5104)。常幅疲勞的計(jì)算公式（2.5.7）標(biāo)準(zhǔn)荷載下的設(shè)計(jì)應(yīng)力幅；對(duì)于焊接部位的設(shè)計(jì)應(yīng)力幅: = max- min ； 對(duì)于非焊接部位的折算應(yīng)力幅：= max- 0.7min max每次應(yīng)力循環(huán)中，計(jì)算部位的最大拉應(yīng)力（取正值） min每次應(yīng)力循環(huán)中，計(jì)算部位的最小拉應(yīng)力或壓應(yīng)力（拉應(yīng)力取正值，壓應(yīng)力取負(fù)值）；常幅疲

17、勞的容許應(yīng)力幅2.5 鋼材的疲勞（b) 計(jì)算 若能預(yù)測(cè)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(jì)應(yīng)力譜，則根據(jù)累積損傷原理可將變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e按下式進(jìn)行疲勞計(jì)算：ni 以應(yīng)力循環(huán)次數(shù)表示的結(jié)構(gòu)預(yù)期使用壽命； ni 預(yù)期壽命內(nèi)應(yīng)力幅水平達(dá)到i的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)2.5 鋼材的疲勞 （a）檢算公式e等效常幅疲勞應(yīng)力幅。常幅疲勞的容許應(yīng)力幅。 情形一能夠測(cè)得使用期內(nèi)應(yīng)力變幅規(guī)律 情形二不能測(cè)得使用期內(nèi)應(yīng)力變幅規(guī)律 設(shè)計(jì)重級(jí)工作制吊車的吊車梁和重級(jí)、中級(jí)工作制吊車桁架時(shí)，應(yīng)力幅是按滿載得出的，實(shí)際上常常發(fā)生不同程度欠載情況。如果沒有對(duì)實(shí)際應(yīng)力幅

18、的統(tǒng)計(jì)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(jì)算。 計(jì)算公式（2.5.15） 欠載效應(yīng)的等效系數(shù)循環(huán)次數(shù)為n=2106次的容許應(yīng)力幅。2.5 鋼材的疲勞1.00.80.5重級(jí)工作制硬鉤吊車 重級(jí)工作制軟鉤吊車梁中級(jí)工作制吊車 f吊車梁類別表2-2 吊車梁或吊車桁架欠載效應(yīng)系數(shù)59697890103118144176N/mm2n=210687654321連接形式類別表2-3 n=2106的容許應(yīng)力幅值2.5 鋼材的疲勞疲勞破壞中一些值得注意的問題（1）疲勞驗(yàn)算采用的是容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法，而不是以概率論為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法。這主要是因?yàn)楹附訕?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(yàn)或數(shù)

19、值方法對(duì)其進(jìn)行以概率論為基礎(chǔ)的研究。（2）對(duì)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(huì)發(fā)生疲勞破壞，不必進(jìn)行疲勞計(jì)算。（3）國內(nèi)外試驗(yàn)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)。（4）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(jì)，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；（）采取必要的工藝措施如打磨、敲打等。2.5 鋼材的疲勞2.6.1 建筑用鋼的種類（1）碳素結(jié)構(gòu)鋼（GB/T 700-1988）a）碳素結(jié)構(gòu)鋼的表達(dá)方式由（屈服點(diǎn)的字母Q、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)和脫氧方法符號(hào)）四個(gè)部分組成。b)質(zhì)量等級(jí)符

20、號(hào)是根據(jù)鋼材的化學(xué)成分和沖擊韌性不同化分為A、B、C、D共4個(gè)質(zhì)量等級(jí)。c)脫氧方法符號(hào)也有四種，其中F代表沸騰鋼，b代表半鎮(zhèn)靜鋼，Z代表鎮(zhèn)靜鋼，TZ代表特種鎮(zhèn)靜鋼，在具體標(biāo)注時(shí)Z和TZ可以省略。d）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范將Q235牌號(hào)的鋼材選為承重結(jié)構(gòu)用鋼。其化學(xué)成分和脫氧方法、拉伸和沖擊試驗(yàn)以及冷彎試驗(yàn)結(jié)果均應(yīng)符合規(guī)范GB/T700的要求。2.6建筑用鋼種類、規(guī)格和選用第二章 鋼結(jié)構(gòu)材料（2）低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼(GB/T 1591-1994)a)含碳量均不大于0.20，強(qiáng)度的提高主要依靠添加少量幾種合金元素來達(dá)到，但合金元素的總量低于5。b)牌號(hào)為Q345，Q390,Q420的鋼材都有較高的強(qiáng)度和

21、較好的塑性、韌性和焊接性能，被規(guī)范選為承重結(jié)構(gòu)用鋼。c)低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)命名與碳素結(jié)構(gòu)鋼相似，只是質(zhì)量等級(jí)分為A、B、C、D、E五等，低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼采用的脫氧方法均為鎮(zhèn)靜鋼或特殊鎮(zhèn)靜鋼，故可不加脫氧方法的符號(hào)。d)鋼材的化學(xué)成分和拉伸、沖擊、冷彎試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)滿足規(guī)范GB/T1591要求。2.6.1 建筑用鋼種類（3）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼(GB/T 699-1988)a)磷、硫等有害元素的含量均不大于0.035，對(duì)于其他缺陷的限制也較嚴(yán)格。b)主要用作制造冷拔高強(qiáng)鋼絲、高強(qiáng)螺栓以及自攻螺釘?shù)取?.6.1 建筑用鋼的種類2.6.2 鋼材的規(guī)格鋼結(jié)構(gòu)所用的鋼材主要有熱軋成型的鋼板和型鋼，以及冷加

22、工成型的冷扎薄鋼板和冷彎薄壁型鋼。 （1）熱軋鋼板a) 分為厚鋼板、薄鋼板和扁鋼。b) 表示方法：在符號(hào)“-”后加“寬度厚度長度” c) 供應(yīng)規(guī)格 （單位：mm） 厚度 寬度 長度 厚鋼板4.5-60600-30004000-12000薄鋼板0.35-4500-1500500-4000扁鋼4-6012-2003000-90002.6建筑用鋼種類、規(guī)格和選用（2）熱軋型鋼常用的熱軋型鋼有角鋼、工字鋼、槽鋼、鋼管等。 a) 角鋼1) 分為等邊和不等邊兩種。2）表示方法為在符號(hào)“”后加“長邊寬短邊寬厚度”（對(duì)不等邊角鋼），或加“邊長厚度”（對(duì)等邊角鋼）。3）我國生產(chǎn)的角鋼最大邊長為200mm，角鋼的

23、供應(yīng)長度一般為4-19m。肢寬度肢厚度 等邊角鋼長肢寬度短肢寬度肢厚度 不等邊角鋼2.6.2 鋼材的規(guī)格b)工字鋼1) 分為普通工字鋼、輕型工字鋼和H型工字鋼三種。3) H型鋼的基本類型分為寬翼緣（HW），中翼緣（HM）和窄翼緣（HN）三類，表示方法為在代號(hào)后加“高度寬度腹板厚度翼緣厚度” 。2）普通工字鋼的型號(hào)用符號(hào)“工”后面加截面高度的厘米數(shù)表示，20號(hào)以上的工字鋼，又按腹板的厚度不同，分為a、b或a、b、c等類別，輕型工字鋼的表示方法同普通工字鋼。4）普通工字鋼的型號(hào)為10-63號(hào)，輕型工字鋼的型號(hào)為10-70號(hào)，供應(yīng)長度為5-19m。2.6.2 鋼材的規(guī)格c) 槽鋼 1) 分為普通槽鋼

24、和輕型槽鋼兩種 。2）表示方法和工字鋼相似 。3）國內(nèi)生產(chǎn)的最大型號(hào)為40c。 供應(yīng)長度為5-19m。tDd)鋼管 1) 分為無縫鋼管和焊接鋼管兩種 。2）型號(hào)可用代號(hào)“D”后加“外徑壁厚”表示。 3）國產(chǎn)熱軋無縫鋼管的最大外徑可達(dá)630mm， 供應(yīng)長度為3-12m。 2.6.2 鋼材的規(guī)格（3）冷彎薄壁型鋼和壓型鋼板冷彎薄壁型鋼（壁厚1.5-6mm）和壓型鋼板（壁厚0.4-1.6mm），截面形式和尺寸均可按受力特點(diǎn)合理設(shè)計(jì)，能充分利用鋼材的強(qiáng)度，達(dá)到節(jié)約鋼材的目的。在國內(nèi)外輕鋼建筑結(jié)構(gòu)中被廣泛應(yīng)用。2.6.2 鋼材的規(guī)格2.6.3 鋼材的選擇 （1）選擇鋼材的原則 安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理為了保證

25、承重結(jié)構(gòu)的承載能力，防止出現(xiàn)脆性破壞，在選擇鋼材時(shí)應(yīng)具體考慮以下因素：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的重要性、荷載特征、連接方式、工作環(huán)境、結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)、鋼材的厚度。 2.6.2 鋼材的規(guī)格a）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的重要性 對(duì)于重要的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件（框架的橫梁，桁架，屋面樓面的大梁等）應(yīng)采用質(zhì)量較高的鋼材。b)荷載特征 靜力荷載作用下可選擇經(jīng)濟(jì)性較好的Q235鋼材；動(dòng)力荷載作用下應(yīng)選擇綜合性能較好的鋼材。c)連接方式 焊接結(jié)構(gòu)對(duì)材質(zhì)的要求嚴(yán)格，應(yīng)嚴(yán)格控制C、S、P的極限含量；非焊接結(jié)構(gòu)對(duì)C的要求可降低一些。d)工作環(huán)境 處于低溫下工作的結(jié)構(gòu)，應(yīng)選擇抗脆性破壞能力強(qiáng)的鋼材，防止鋼材的冷脆硬化導(dǎo)致的脆性破壞。e)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)

26、當(dāng)選用的型材或板材的厚度較大時(shí)，應(yīng)該采用質(zhì)量較高的鋼材，以防止鋼材中較大的殘余拉應(yīng)力和缺陷等與外力共同作用形成三向拉力，引起材料的脆性破壞。f)鋼材的厚度 鋼材越厚其強(qiáng)度越低，選用厚度較大時(shí)應(yīng)采用質(zhì)量較高的鋼材。 2.6.3 鋼材的選擇 表2.6.8 國內(nèi)外鋼材牌號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系中國美國日本歐盟英國俄羅斯澳大利亞Q235A36SS400 SM400 SN400Fe36040C235250 C250Q345A242 A441 A572-50 A588SM490 SN490Fe510 FeE35550B、C、DC345350C350Q39050FC390400Hd400Q420A572-60SA440B

27、 SA440CC4402.6.3 鋼材的選擇 6.4 鋼材選擇的建議1）承重結(jié)構(gòu)的鋼材宜采用Q235鋼、Q345鋼、Q390鋼和Q420鋼，其質(zhì)量應(yīng)分別符合國家標(biāo)準(zhǔn)碳素結(jié)構(gòu)鋼GB/T700和低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼GB/T1591的規(guī)定。當(dāng)采用其他牌號(hào)的鋼材時(shí)，應(yīng)符合相應(yīng)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定和要求。 2）承重結(jié)構(gòu)的鋼材應(yīng)具有抗拉強(qiáng)度、伸長率、屈服強(qiáng)度和硫、磷含量的合格保證，對(duì)焊接結(jié)構(gòu)尚具有含碳量的合格保證。 3）對(duì)于需要驗(yàn)算疲勞的焊接結(jié)構(gòu)和非焊接結(jié)構(gòu)，應(yīng)具有沖擊韌性的合格保證。（表2.6.6） 2.6.3 鋼材的選擇 4）重要的受拉或受彎的焊接構(gòu)件中，厚度大于等于16mm的鋼材應(yīng)具有常溫沖擊韌性合格的保證。 5) 當(dāng)焊接結(jié)構(gòu)為防止鋼材的層狀撕裂而采用 Z 向鋼時(shí)，其材質(zhì)應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)厚度方向性能鋼板GB/T5313的規(guī)定。 6) 對(duì)于