建筑工程鋼結(jié)構(gòu)用鋼材分類(lèi)及性能介紹

學(xué)習(xí)情景2建筑鋼結(jié)構(gòu)用鋼材

知識(shí)點(diǎn)：本項(xiàng)目講述了結(jié)構(gòu)用鋼材的分類(lèi)及其化學(xué)成分、力學(xué)性能，建筑鋼材的品種、規(guī)格以及材質(zhì)的檢驗(yàn)和驗(yàn)收。教學(xué)目標(biāo)：通過(guò)學(xué)習(xí)，了解鋼材的品種、熟悉鋼材的性能、掌握鋼材的選用，能夠根據(jù)施工的需要、設(shè)計(jì)的要求合理選擇鋼材，以保證正常施工。

一、鋼材的冶煉從鐵礦石開(kāi)始到最終產(chǎn)品的鋼材為止，鋼材的生產(chǎn)大致可分為煉鐵、煉鋼和軋制三道工序。

1、煉鐵礦石中的鐵是以氧化物的形態(tài)存在的，要用與氧的親和力比鐵更大的物質(zhì)——一氧化碳與碳等還原劑，通過(guò)還原作用從礦石中除去氧，還原出鐵。同時(shí)，為了使砂質(zhì)和粘土質(zhì)的雜質(zhì)（礦石中的廢石）易于熔化為熔渣，常用石灰石作為熔劑。所有這些作用只有在足夠的溫度下才會(huì)發(fā)生，因此鐵的冶煉都是在可以鼓入熱風(fēng)的高爐內(nèi)進(jìn)行。2、煉鋼含碳量在2.06％以下的鐵碳合金稱(chēng)為碳素鋼。因此，當(dāng)用生鐵制鋼時(shí)，必須通過(guò)氧化作用除去生鐵中多余的碳和其它雜質(zhì)，使它們轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸镞M(jìn)入渣中，或成氣體逸出。這一作用也要在高溫下進(jìn)行，稱(chēng)為煉鋼。常用的煉鋼爐有三種形式：轉(zhuǎn)爐、平爐和電爐。

電爐煉鋼是利用電熱原理，以廢鋼和生鐵等為主要原料，在電弧爐內(nèi)冶煉。由于不與空氣接觸，易于清除雜質(zhì)和嚴(yán)格控制化學(xué)成分，煉成的鋼質(zhì)量好。但因耗電量大，成本高，一般只用來(lái)冶煉特種用途的鋼材。

轉(zhuǎn)爐煉鋼是利用高壓空氣或氧氣使?fàn)t內(nèi)生鐵熔液中的碳和其它雜質(zhì)氧化，在高溫下使鐵液變?yōu)殇撘?。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉的鋼中有害元素和雜質(zhì)少，質(zhì)量和加工性能優(yōu)良，且可根據(jù)需要添加不同的元素，冶煉碳素鋼和合金鋼。由于氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐可以利用高爐煉出的生鐵熔液直接煉鋼，生產(chǎn)周期短、效率高、質(zhì)量好、成本低。

平爐煉鋼是利用煤氣或其它燃料供應(yīng)熱能，把廢鋼、生鐵熔液或鑄鐵塊和不同的合金元素等冶煉成各種用途的鋼。平爐的原料廣泛，容積大，產(chǎn)量高，冶煉工藝簡(jiǎn)單，化學(xué)成分易于控制，煉出的鋼質(zhì)量?jī)?yōu)良。但平爐煉鋼周期長(zhǎng)，效率低，成本高，現(xiàn)已逐漸被氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼所取代。

3、鋼材的澆注和脫氧按鋼液在煉鋼爐中或盛鋼桶中進(jìn)行脫氧的方法和程度的不同，碳素結(jié)構(gòu)鋼可分為沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼4類(lèi)。

沸騰鋼采用脫氧能力較弱的錳作脫氧劑，脫氧不完全，在將鋼液澆注入鋼錠模時(shí)，會(huì)有氣體逸出，出現(xiàn)鋼液的沸騰現(xiàn)象。沸騰鋼在鑄模中冷卻很快，凝固后在鋼材中留有較多的氧化鐵夾雜和氣孔。鋼的質(zhì)量較差。鎮(zhèn)靜鋼采用錳加硅作脫氧劑，脫氧較完全，硅在還原氧化鐵的過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生熱量，使鋼液冷卻緩慢，使氣體充分逸出，澆注時(shí)不會(huì)出現(xiàn)沸騰現(xiàn)象。這種鋼質(zhì)量好，但成本高。半鎮(zhèn)靜鋼的脫氧程度介于上述二者之間。特殊鎮(zhèn)靜鋼是在錳硅脫氧后，再用鋁補(bǔ)充脫氧，其脫氧程度高于鎮(zhèn)靜鋼。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼一般都是鎮(zhèn)靜鋼。

隨著冶煉技術(shù)的不斷發(fā)展，用連續(xù)鑄造法生產(chǎn)鋼坯（用作軋制鋼材的半成品）的工藝和設(shè)備已逐漸取代了笨重而復(fù)雜的鑄錠—開(kāi)坯—初軋的工藝流程和設(shè)備。連鑄法的特點(diǎn)是：鋼液由鋼包經(jīng)過(guò)中間包連續(xù)注入被水冷卻的銅制鑄模中，冷卻后的坯材被切割成半成品。連鑄法的機(jī)械化、自動(dòng)化程度高，可采用電磁感應(yīng)攪拌裝置等先進(jìn)設(shè)施提高產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)的鋼坯整體質(zhì)量均勻，但只有鎮(zhèn)靜鋼才適合連鑄工藝。因此國(guó)內(nèi)大鋼廠(chǎng)已很少生產(chǎn)沸騰鋼，若采用沸騰鋼，不但質(zhì)量差，而且供貨困難，價(jià)格并不便宜。

鋼材冶煉的幾個(gè)名詞含義如下：（1）退火-annealing

將金屬緩慢加熱到一定溫度，保持足夠時(shí)間，然后以適宜速度冷卻(通常是緩慢冷卻，有時(shí)是控制冷卻)的一種金屬熱處理工藝。目的是使經(jīng)過(guò)鑄造、鍛軋、焊接或切削加工的材料或工件軟化，改善塑性和韌性，使化學(xué)成分均勻化，去除殘余應(yīng)力，或得到預(yù)期的物理性能。

（2）正火正火是將工件加熱到Ac：或Acm以上30～50℃，保溫一定時(shí)間后，從爐中取出在空氣中冷卻的一種熱處理工藝。（3）淬火淬火是將鋼加熱到臨界點(diǎn)以上，保溫后以大于臨界冷卻速度（Vc）冷卻，以得到馬氏體或下貝氏體組織的熱處理工藝。

（4）回火回火是將淬火鋼加熱至A1點(diǎn)以下某一溫度保溫一定時(shí)間后，以適當(dāng)方式冷到室溫的熱處理工藝。它是緊接淬火的下道熱處理工序，同時(shí)決定了鋼在使用狀態(tài)下的組織和性能，關(guān)系著工件的使用壽命，故是關(guān)鍵工序。二、鋼材的組織織構(gòu)造和缺缺陷1、鋼材的組組織構(gòu)造(圖2.1)碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼是通過(guò)在在強(qiáng)度較低低而塑性較較好的純鐵鐵中加適量量的碳來(lái)提提高強(qiáng)度的的，一般常常用的低碳碳鋼含碳量量不超過(guò)0.25％。低合金金結(jié)構(gòu)鋼則則是在碳素素結(jié)構(gòu)鋼的的基礎(chǔ)上，，適當(dāng)添加加總量不超超過(guò)5％的其它合合金元素，，來(lái)改善鋼鋼材的性能能。a.碳素鋼多晶晶體結(jié)構(gòu)示示意圖b.鐵的體心立立方晶格圖2.1鋼的組織結(jié)結(jié)構(gòu)2、鋼材的鑄鑄造缺陷當(dāng)采用鑄模模澆注鋼錠錠時(shí)，與連連續(xù)鑄造生生產(chǎn)的鋼坯坯質(zhì)量均勻勻相反，由由于冷卻過(guò)過(guò)程中向周周邊散熱，，各部分冷冷卻速度不不同，在鋼鋼錠內(nèi)形成成了不同的的結(jié)晶帶（（圖2.2）?？拷T鑄模外殼區(qū)區(qū)形成了細(xì)細(xì)小的等軸軸晶帶，靠靠近中部形形成了粗大大的等軸晶晶帶，在這這二部分之之間形成了了柱狀晶帶帶。這種組組織結(jié)構(gòu)的的不均勻性性，會(huì)給鋼鋼材的性能能帶來(lái)差異異。鋼材的組織織構(gòu)造和缺缺陷，均會(huì)會(huì)對(duì)鋼材的的力學(xué)性能能產(chǎn)生重要要的影響。。1-表面細(xì)晶粒粒層；2-柱狀晶粒區(qū)區(qū)；3-心部等軸晶晶粒區(qū)圖2.2負(fù)錠組織示示意圖三、鋼材的的加工鋼材的加工工分為熱加工、冷冷加工和熱熱處理三種。將鋼鋼坯加熱至至塑性狀態(tài)態(tài)，依靠外外力改變其其形狀，產(chǎn)產(chǎn)生出各種種厚度的鋼鋼板和型鋼鋼，稱(chēng)為熱加工。在常溫下下對(duì)鋼材進(jìn)進(jìn)行加工稱(chēng)稱(chēng)為冷加工工。通過(guò)加加熱、保溫溫、冷卻的的操作方法法，使鋼的的組織結(jié)構(gòu)構(gòu)發(fā)生變化化，以獲得得所需性能能的加工工工藝稱(chēng)為熱處理。1、熱加工將鋼錠或鋼鋼坯加熱至至一定溫度度時(shí)，鋼的的組織將完完全轉(zhuǎn)變?yōu)闉閵W氏體狀狀態(tài)，奧氏氏體是碳溶溶入面心立立方晶格的的γ鐵的固溶體體，雖然含含碳量很高高，但其強(qiáng)強(qiáng)度較低，，塑性較好好，便于塑塑性變形。。因此鋼材材的軋制或或鍛壓等熱熱加工，經(jīng)經(jīng)常選擇在在形成奧氏氏體時(shí)的適適當(dāng)溫度范范圍內(nèi)進(jìn)行行。選擇原原則是開(kāi)始始熱加工時(shí)時(shí)的溫度不不得過(guò)高，，以免鋼材材氧化嚴(yán)重重，而終止止熱加工時(shí)時(shí)的溫度也也不能過(guò)低低，以免鋼鋼材塑性差差，引發(fā)裂裂紋。一般般開(kāi)軋和鍛鍛壓溫度控控制在1150～1300℃℃。鋼材的軋制制是通過(guò)一一系列軋輥輥，使鋼坯坯逐漸輥軋軋成所需厚厚度的鋼板板或型鋼，，圖2.3是寬翼緣H型鋼的軋制制示意圖。。鋼材的鍛鍛壓是將加加熱了的鋼鋼坯用錘擊擊或模壓的的方法加工工成所需的的形狀，鋼鋼結(jié)構(gòu)中的的某些連接接零件常采采用此種方方法制造。。圖2.3寬翼緣H型鋼軋制示示意圖熱加工可破破壞鋼錠的的鑄造組織織，使金屬屬的晶粒變變細(xì)，還可可在高溫和和壓力下壓壓合鋼坯中中的氣孔、、裂紋等缺缺陷，改善善鋼材的力力學(xué)性能。。熱軋薄板板和壁厚較較薄的熱軋軋型鋼，因因輥軋次數(shù)數(shù)較多，軋軋制的壓縮縮比大，鋼鋼材的性能能改善明顯顯，其強(qiáng)度、塑塑性、韌性性和焊接性性能均優(yōu)于于厚板和厚厚壁型鋼。鋼材的強(qiáng)強(qiáng)度按板厚厚分組就是是這個(gè)緣故故。熱加工使金金屬晶粒沿沿變形方向向形成纖維維組織，使使鋼材沿軋軋制方向（（縱向）的的性能優(yōu)于于垂直軋制制方向（橫橫向）的性性能，即使使其各向異異性增大。。因此對(duì)于于鋼板部件件應(yīng)沿其橫橫向切取試試件進(jìn)行拉拉伸和冷彎彎試驗(yàn)。鋼中的硫化化物和氧化化物等非金金屬夾雜，，經(jīng)軋制之之后被壓成成薄片，對(duì)對(duì)軋制壓縮縮比較小的的厚鋼板來(lái)來(lái)說(shuō)，該薄薄片無(wú)法被被焊合，會(huì)會(huì)出現(xiàn)分層層現(xiàn)象。分分層使鋼板板沿厚度方方向受拉的的性能惡化化，在焊接接連接處沿沿板厚方向向有拉力作作用（包括括焊接產(chǎn)生生的約束拉拉應(yīng)力作用用）時(shí)，可可能出現(xiàn)層層狀撕裂現(xiàn)現(xiàn)象（圖2.4），應(yīng)引起起重視。圖2.4因焊接產(chǎn)生生的層狀撕撕裂2、冷加工在常溫或低低于再結(jié)晶晶溫度情況況下，通過(guò)過(guò)機(jī)械的力力量，使鋼鋼材產(chǎn)生所所需要的永永久塑性變變形，獲得得需要的薄薄板或型鋼鋼的工藝稱(chēng)稱(chēng)為冷加工工。冷加工包括括冷軋、冷冷彎、冷拔拔等延伸性性加工，也也包括剪、、沖、鉆、、刨等切削削性加工。冷軋卷板板和冷軋鋼鋼板就是將將熱軋卷板板或熱軋薄薄板經(jīng)帶鋼鋼冷軋機(jī)進(jìn)進(jìn)一步加工工得到的產(chǎn)產(chǎn)品。在輕輕鋼結(jié)構(gòu)中中廣泛應(yīng)用用的冷彎薄薄壁型鋼和和壓型鋼板板也是經(jīng)輥輥軋或模壓壓冷彎所制制成。組成成平行鋼絲絲束、鋼絞絞線(xiàn)或鋼絲絲繩等的基基本材料——高強(qiáng)鋼絲，，就是由熱熱處理的優(yōu)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)結(jié)構(gòu)鋼盤(pán)條條經(jīng)多次連連續(xù)冷拔而而成的。鋼材經(jīng)冷加加工后，會(huì)會(huì)產(chǎn)生局部部或整體硬硬化，即在在局部或整整體上提高高了鋼材的的強(qiáng)度和硬硬度，但卻卻降低了塑塑性和韌性性，這種現(xiàn)現(xiàn)象稱(chēng)為冷作硬化（或應(yīng)變硬硬化）。冷冷拔高強(qiáng)度度鋼絲充分分利用了冷冷作硬化現(xiàn)現(xiàn)象，在懸懸索結(jié)構(gòu)中中有廣泛的的應(yīng)用。冷冷彎薄壁型型鋼結(jié)構(gòu)在在強(qiáng)度驗(yàn)算算時(shí)，可有有條件地利利用因冷彎彎效應(yīng)而產(chǎn)產(chǎn)生的強(qiáng)度度提高現(xiàn)象象。但對(duì)截截面復(fù)雜的的鋼構(gòu)件來(lái)來(lái)說(shuō)，這種種情況是無(wú)無(wú)法利用的的。相反，，鋼材由于于冷硬變脆脆，常成為為鋼結(jié)構(gòu)脆脆性斷裂的的起因。因因此，對(duì)于比較重重要的結(jié)構(gòu)構(gòu)，要盡量量避免局部部冷加工硬硬化的發(fā)生生。3、熱處理鋼的熱處理理是將鋼在在固態(tài)范圍圍內(nèi)，施以以不同的加加熱、保溫溫和冷卻措措施，籍改改變其內(nèi)部部組織構(gòu)造造，達(dá)到改改善鋼材性性能的一種種加工工藝藝。鋼材的普普通熱處理理包括退火火、正火、、淬火和回回火四種基基本工藝。。退火和正火火是應(yīng)用非非常廣泛的的熱處理工工藝，用其其可以消除除加工硬化化、軟化鋼鋼材、細(xì)化化晶粒、改改善組織以以提高鋼的的機(jī)械性能能；消除殘殘余應(yīng)力，，以防鋼件件的變形和和開(kāi)裂；為為進(jìn)一步的的熱處理作作好準(zhǔn)備。。淬火工藝是是將鋼件加加熱到900℃以上，保溫溫后快速在在水中或油油中冷卻。。在極大的的冷卻速度度下原子來(lái)來(lái)不及擴(kuò)散散，因此含含有較多碳碳原子的面面心立方晶晶格的奧氏氏體，以無(wú)無(wú)擴(kuò)散方式式轉(zhuǎn)變?yōu)樘继荚舆^(guò)飽飽和的鐵固固溶體，稱(chēng)稱(chēng)為馬氏體體。馬氏體體是一種不不穩(wěn)定的組組織，不宜宜用于建筑筑結(jié)構(gòu)?；鼗鸸に囀鞘菍⒋慊鸷蠛蟮匿摬募蛹訜岬侥骋灰粶囟冗M(jìn)行行保溫，而而后在空氣氣中冷卻。。將淬火后后的鋼材加加熱至500～650℃，保溫后在在空氣中冷冷卻，稱(chēng)為為高溫回火火。通常稱(chēng)稱(chēng)淬火加高高溫回火的的工藝為調(diào)調(diào)質(zhì)處理。。強(qiáng)度較高高的鋼材，，如Q420中的C、D、E級(jí)鋼和高強(qiáng)強(qiáng)度螺栓的的鋼材都要要經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)質(zhì)處理。四、鋼材的的主要性能能1、鋼材的破破壞形式鋼材有兩種種完全不同同的破壞形形式：塑性性破壞（ductilefracture）和脆性破破壞（brittlefracture）。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)所用的鋼鋼材在正常常使用條件件下，雖然然有較高的的塑性和韌韌性，但在在某些條件件下，仍然然存在發(fā)生生脆性破壞壞的可能性性。塑性破壞的主要特征征是，破壞壞前具有較較大的塑性性變形，常常在鋼材表表面出現(xiàn)明明顯的相互互垂直交錯(cuò)錯(cuò)的銹跡剝剝落線(xiàn)。只只有當(dāng)構(gòu)件件中的應(yīng)力力達(dá)到抗拉拉強(qiáng)度后才才會(huì)發(fā)生破破壞，破壞壞后的斷口口呈纖維狀狀，色澤發(fā)發(fā)暗。由于于塑性破壞壞前總有較較大的塑性性變形發(fā)生生，且變形形持續(xù)時(shí)間間較長(zhǎng)，容容易被發(fā)現(xiàn)現(xiàn)和搶修加加固，因此此不至發(fā)生生嚴(yán)重后果果。鋼材塑塑性破壞前前的較大塑塑性變形能能力，可以以實(shí)現(xiàn)構(gòu)件件和結(jié)構(gòu)中中的內(nèi)力重重分布，鋼鋼結(jié)構(gòu)的塑塑性設(shè)計(jì)就就是建立在在這種足夠夠的塑性變變形能力上上。脆性破壞的主要特征征是，破壞壞前塑性變變形很小，，或根本沒(méi)沒(méi)有塑性變變形，而突突然迅速斷斷裂。破壞壞后的斷口口平直，呈呈有光澤的的晶粒狀或或有人字紋紋。由于破破壞前沒(méi)有有任何預(yù)兆兆，破壞速速度又極快快，無(wú)法察察覺(jué)和補(bǔ)救救，而且一一旦發(fā)生常常引發(fā)整個(gè)個(gè)結(jié)構(gòu)的破破壞，后果果非常嚴(yán)重重，因此在在鋼結(jié)構(gòu)的的設(shè)計(jì)、施施工和使用用過(guò)程中，，要特別注注意防止這這種破壞的的發(fā)生。鋼材存在的的兩種破壞壞形式與其其內(nèi)在的組組織構(gòu)造和和外部的工工作條件有有關(guān)。試驗(yàn)驗(yàn)和分析均均證明，在在剪力作用用下，具有有體心立方方晶格的鐵鐵素體很容容易通過(guò)位位錯(cuò)移動(dòng)形形成滑移，，即形成塑塑性變形；；而其抵抗抗沿晶格方方向伸長(zhǎng)至至拉斷的能能力卻強(qiáng)大大得多，因因此當(dāng)單晶晶鐵素體承承受拉力作作用時(shí)，總總是首先沿沿最大剪應(yīng)應(yīng)力方向產(chǎn)產(chǎn)生塑性滑滑移變形（（圖2.5）。圖2.5鐵素體單晶晶體的塑性性滑移實(shí)際鋼材是是由鐵素體體和珠光體體等組成的的，由于珠珠光體間層層的限制，，阻遏了鐵鐵素體的滑滑移變形，，因此受力力初期表現(xiàn)現(xiàn)出彈性性性能。當(dāng)應(yīng)應(yīng)力達(dá)到一一定數(shù)值，，珠光體間間層失去了了約束鐵素素體在最大大剪應(yīng)力方方向滑移的的能力，此此時(shí)鋼材將將出現(xiàn)屈服服現(xiàn)象，先先前鐵素體體被約束了了的塑性變變形就充分分表現(xiàn)出來(lái)來(lái)，直到最最后破壞。。顯然當(dāng)內(nèi)內(nèi)外因素使使鋼材中鐵鐵素體的塑塑性變形無(wú)無(wú)法發(fā)生時(shí)時(shí)，鋼材將將出現(xiàn)脆性性破壞。2、鋼材在單向向一次拉伸伸下的工作作性能鋼材的多項(xiàng)項(xiàng)性能指標(biāo)標(biāo)可通過(guò)單單向一次（（也稱(chēng)單調(diào)調(diào)）拉伸試試驗(yàn)獲得。。試驗(yàn)一般般都是在標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)條件下下進(jìn)行的，，即：試件件的尺寸符符合國(guó)家標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，表面面光滑，沒(méi)沒(méi)有孔洞、、刻槽等缺缺陷；荷載載分級(jí)逐次次增加，直直到試件破破壞；室溫溫為20℃左右。圖2.6給出了相應(yīng)應(yīng)鋼材的單單調(diào)拉伸應(yīng)應(yīng)力－應(yīng)變變曲線(xiàn)。圖2.6鋼材的單調(diào)調(diào)拉伸應(yīng)力力—應(yīng)變曲線(xiàn)由低碳鋼和和低合金鋼鋼的試驗(yàn)曲曲線(xiàn)看出，，在比例極極限（proportionallimit）σp以前鋼材的的工作是彈彈性的；比比例極限以以后，進(jìn)入入了彈塑性性階段；達(dá)達(dá)到了屈服服點(diǎn)（yieldpoint或yieldstrength）fy后，出現(xiàn)了了一段純塑塑性變形，，也稱(chēng)為塑塑性平臺(tái)；；此后強(qiáng)度度又有所提提高，出現(xiàn)現(xiàn)所謂自強(qiáng)強(qiáng)階段，直直至產(chǎn)生頸頸縮而破壞壞。破壞時(shí)時(shí)的殘余延延伸率表示示鋼材的塑塑性性能。。調(diào)質(zhì)處理理的低合金金鋼沒(méi)有明明顯的屈服服點(diǎn)和塑性性平臺(tái)。這這類(lèi)鋼的屈屈服點(diǎn)是以以卸載后試試件中殘余余應(yīng)變?yōu)?.2％所對(duì)應(yīng)的的應(yīng)力人為為定義的，，稱(chēng)為名義義屈服點(diǎn)或或f0.2（見(jiàn)圖2.6）。鋼材的單調(diào)調(diào)拉伸應(yīng)力力－應(yīng)變曲曲線(xiàn)提供了了三個(gè)重要要的力學(xué)性性能指標(biāo)：：抗拉強(qiáng)度度（tensilestrength）fu、伸長(zhǎng)率（（elongation）δ和屈服點(diǎn)fy?？估瓘?qiáng)度度f(wàn)u是鋼材一項(xiàng)項(xiàng)重要的強(qiáng)強(qiáng)度指標(biāo)，，它反映鋼鋼材受拉時(shí)時(shí)所能承受受的極限應(yīng)應(yīng)力。伸長(zhǎng)長(zhǎng)率δ是衡量鋼材材斷裂前所所具有的塑塑性變形能能力的指標(biāo)標(biāo)，以試件件破壞后在在標(biāo)定長(zhǎng)度度內(nèi)的殘余余應(yīng)變表示示。屈服點(diǎn)點(diǎn)fy是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)中應(yīng)力力允許達(dá)到到的最大限限值，因?yàn)闉楫?dāng)構(gòu)件中中的應(yīng)力達(dá)達(dá)到屈服點(diǎn)點(diǎn)時(shí)，結(jié)構(gòu)構(gòu)會(huì)因過(guò)度度的塑性變變形而不適適于繼續(xù)承承載。承重重結(jié)構(gòu)的鋼鋼材應(yīng)滿(mǎn)足足相應(yīng)國(guó)家家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)上上述三項(xiàng)力力學(xué)性能指指標(biāo)的要求求。斷面收縮率率ψ是試樣拉斷斷后，頸縮縮處橫斷面面積的最大大縮減量與與原始橫斷斷面積的百百分比，也也是單調(diào)拉拉伸試驗(yàn)提提供的一個(gè)個(gè)塑性指標(biāo)標(biāo)。ψ越大，塑性性越好。由單調(diào)拉伸伸試驗(yàn)還可可以看出鋼鋼材的韌性性好壞。韌韌性可以用用材料破壞壞過(guò)程中單單位體積吸吸收的總能能量來(lái)衡量量，包括彈彈性能和非非彈性能兩兩部分，其其數(shù)值等于于應(yīng)力－應(yīng)應(yīng)變曲線(xiàn)（（圖2.6）下的總面面積。由圖2.6可以看到，，屈服點(diǎn)以以前的應(yīng)變變很小，如如把鋼材的的彈性工作作階段提高高到屈服點(diǎn)點(diǎn)，且不考考慮自強(qiáng)階階段，則可可把應(yīng)力－－應(yīng)變曲線(xiàn)線(xiàn)簡(jiǎn)化為圖圖2.7所示的兩條條直線(xiàn)，稱(chēng)稱(chēng)為理想彈彈塑性體的的工作曲線(xiàn)線(xiàn)。它表示示鋼材在屈屈服點(diǎn)以前前應(yīng)力與應(yīng)應(yīng)變關(guān)系符符合虎克定定律，接近近理想彈性性體工作；；屈服點(diǎn)以以后塑性平平臺(tái)階段又又近似于理理想的塑性性體工作。。這一簡(jiǎn)化化，與實(shí)際際誤差不大大，卻大大大方便了計(jì)計(jì)算，成為為鋼結(jié)構(gòu)彈彈性設(shè)計(jì)和和塑性設(shè)計(jì)計(jì)的理論基基礎(chǔ)。圖2.7理想彈塑性性體應(yīng)力—應(yīng)變曲線(xiàn)3、鋼材的其其它性能（1）冷彎性能能鋼材的冷彎彎性能（cold-bendingbehavior）由冷彎試試驗(yàn)確定。。試驗(yàn)時(shí)，，根據(jù)鋼材材的牌號(hào)和和不同的板板厚，按國(guó)國(guó)家相關(guān)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的的彎心直徑徑，在試驗(yàn)驗(yàn)機(jī)上把試試件彎曲180°以試件表面面和側(cè)面不不出現(xiàn)裂紋紋和分層為為合格。冷冷彎試驗(yàn)不不僅能檢驗(yàn)驗(yàn)材料承受受規(guī)定的彎彎曲變形能能力的大小小，還能顯顯示其內(nèi)部部的冶金缺缺陷，因此此是判斷鋼材塑塑性變形能能力和冶金金質(zhì)量的綜綜合指標(biāo)。焊接承重重結(jié)構(gòu)以及及重要的非非焊接承重重結(jié)構(gòu)采用用的鋼材，，均應(yīng)具有有冷彎試驗(yàn)驗(yàn)的合格保保證。（2）沖擊韌性性由單調(diào)拉伸伸試驗(yàn)獲得得的韌性沒(méi)沒(méi)有考慮應(yīng)應(yīng)力集中和和動(dòng)荷作用用的影響，，只能用來(lái)來(lái)比較不同同鋼材在正正常情況下下的韌性好好壞。沖擊擊韌性也稱(chēng)稱(chēng)缺口韌性性（notchtoughness）是評(píng)定帶帶有缺口的的鋼材在沖沖擊荷載作作用下抵抗抗脆性破壞壞能力的指指標(biāo)，通常常用帶有夏夏比V型缺口（CharpyV-notch）的標(biāo)準(zhǔn)試試件做沖擊擊試驗(yàn)，以以擊斷試件件所消耗的的沖擊功大大小來(lái)衡量量鋼材抵抗抗脆性破壞壞的能力。。沖擊韌性性也叫沖擊擊功，用AKV或CV表示，單位位為J（1J=1N×1m，即1焦耳＝1牛頓×1米）。五、各種因因素對(duì)鋼材材性能的影影響1、化學(xué)成分分的影響如前所述，，鋼是以鐵鐵和碳為主主要成分的的合金，雖雖然碳和其其它元素所所占比例甚甚少，但卻卻左右著鋼鋼材的性能能。碳是各種鋼鋼中的重要要元素之一一，在碳素素結(jié)構(gòu)鋼中中則是鐵以以外的最主主要元素。。碳是形成鋼鋼材強(qiáng)度的的主要成分分，隨著含含碳量的提提高，鋼的的強(qiáng)度逐漸漸增高，而而塑性和韌韌性下降，，冷彎性能能、焊接性性能和抗銹銹蝕性能等等也變劣。。硫是有害元元素，常以以硫化鐵形形式夾雜于于鋼中。當(dāng)溫度達(dá)800～1000℃℃時(shí)，硫化鐵鐵會(huì)熔化使使鋼材變脆脆，因而在在進(jìn)行焊接接或熱加工工時(shí)，有可可能引發(fā)熱熱裂紋，稱(chēng)稱(chēng)為熱脆。。此外，硫硫還會(huì)降低低鋼材的沖沖擊韌性、、疲勞強(qiáng)度度、抗銹蝕蝕性能和焊焊接性能等等。非金屬屬硫化物夾夾雜經(jīng)熱軋軋加工后還還會(huì)在厚鋼鋼板中形成成局部分層層現(xiàn)象，在在采用焊接接連接的節(jié)節(jié)點(diǎn)中，沿沿板厚方向向承受拉力力時(shí)，會(huì)發(fā)發(fā)生層狀撕撕裂破壞。。磷可提高鋼鋼的強(qiáng)度和和抗銹蝕能能力，但卻卻嚴(yán)重地降降低鋼的塑塑性、韌性性、冷彎性性能和焊接接性能，特特別是在溫溫度較低時(shí)時(shí)促使鋼材材變脆，稱(chēng)稱(chēng)為冷脆。。錳是有益元元素，在普通碳碳素鋼中，，它是一種種弱脫氧劑劑，可提高高鋼材強(qiáng)度度，消除硫硫?qū)︿摰臒釤岽嘤绊?，，改善鋼的的冷脆傾向向，同時(shí)不不顯著降低低塑性和韌韌性。錳還還是我國(guó)低低合金鋼的的主要合金金元素，其其含量為0.8％～1.8％。但錳對(duì)對(duì)焊接性能能不利，因因此含量也也不宜過(guò)多多。釩、鈮、鈦鈦等元素在在鋼中形成成微細(xì)碳化化物，加入入適量，能能起細(xì)化晶晶粒和彌散散強(qiáng)化作用用，從而提提高鋼材的的強(qiáng)度和韌韌性，又可可保持良好好的塑性。鋁是強(qiáng)脫氧氧劑，還能細(xì)化化晶粒，可可提高鋼的的強(qiáng)度和低低溫韌性，，在要求低低溫沖擊韌韌性合格保保證的低合合金鋼中，，其含量不不小于0.015％。鉻、鎳是提提高鋼材強(qiáng)強(qiáng)度的合金金元素，用于Q390及以上牌號(hào)號(hào)的鋼材中中，但其含含量應(yīng)受限限制，以免免影響鋼材材的其它性性能。銅和鉻、鎳鎳、鉬等其其它合金元元素，可在在金屬基體體表面形成成保護(hù)層，，提高鋼對(duì)對(duì)大氣的抗抗腐蝕能力力，同時(shí)保保持鋼材具具有良好的的焊接性能能。在我國(guó)的焊焊接結(jié)構(gòu)用用耐候鋼中中，銅的含含量為0.20％～0.40％。鑭、鈰等稀稀土元素（（RE）可提高鋼鋼的抗氧化化性，并改善其其它性能，，在低合金金鋼中其含含量按0.02％～0.20％控制。氧和氮屬于于有害元素素。氧與硫硫類(lèi)似使鋼鋼熱脆，氮氮的影響和和磷類(lèi)似，，因此其含含量均應(yīng)嚴(yán)嚴(yán)格控制。。氫是有害元元素，呈極不穩(wěn)穩(wěn)定的原子子狀態(tài)溶解解在鋼中，，其溶解度度隨溫度的的降低而降降低，常在在結(jié)構(gòu)疏松松區(qū)域、孔孔洞、晶格格錯(cuò)位和晶晶界處富集集，生成氫氫分子，產(chǎn)產(chǎn)生巨大的的內(nèi)壓力，，使鋼材開(kāi)開(kāi)裂，稱(chēng)為為氫脆。氫脆屬于于延遲性破破壞，在有有拉應(yīng)力作作用下，常常需要經(jīng)過(guò)過(guò)一定孕育育發(fā)展期才才會(huì)發(fā)生。。在破裂面面上?？梢?jiàn)見(jiàn)到白點(diǎn)，，稱(chēng)為氫白點(diǎn)。含碳量較較低且硫、、磷含量較較少的鋼，，氫脆敏感感性低。鋼鋼的強(qiáng)度等等級(jí)越高，，對(duì)氫脆越越敏感。2、鋼材的焊焊接性能鋼材的焊接接性能受含含碳量和合合金元素含含量的影響響。當(dāng)含碳碳量在0.12％～0.20％范圍內(nèi)時(shí)時(shí)，碳素鋼鋼的焊接性性能最好；；含碳量超超過(guò)上述范范圍時(shí)，焊焊縫及熱影影響區(qū)容易易變脆。一一般Q235A的含碳量較較高，且含含碳量不作作為交貨條條件，因此此這一牌號(hào)號(hào)通常不能能用于焊接接構(gòu)件。而而Q235B、C、D的含碳量控控制在上述述的適宜范范圍之內(nèi)，，是適合焊焊接使用的的普通碳素素鋼牌號(hào)。。在高強(qiáng)度低低合金鋼中中，低合金金元素大多多對(duì)可焊性性有不利影影響，我國(guó)國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)《建筑鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)焊接技術(shù)術(shù)規(guī)程》（JGJ81）推薦使用用碳當(dāng)量來(lái)來(lái)衡量低合合金鋼的可可焊性，其其的計(jì)算公公式如下：：（2.1）其中C、Mn、Cr、Mo、V、Ni、Cu分別為分別別為碳、錳錳、鉻、鉬鉬、釩、鎳鎳和銅的百百分含量。。鋼材焊接性性能的優(yōu)劣劣除了與鋼鋼材的碳當(dāng)當(dāng)量有直接接關(guān)系之外外，還與母母材厚度、、焊接方法法、焊接工工藝參數(shù)以以及結(jié)構(gòu)形形式等條件件有關(guān)。目目前，國(guó)內(nèi)內(nèi)外都采用用可焊性試試驗(yàn)的方法法來(lái)檢驗(yàn)鋼鋼材的焊接接性能，從從而制定出出重要結(jié)構(gòu)構(gòu)和構(gòu)件的的焊接制度度和工藝。。3、鋼材的硬硬化鋼材的硬化化有三種情情況：時(shí)效效硬化、冷冷作硬化（（或應(yīng)變硬硬化）和應(yīng)應(yīng)變時(shí)效硬硬化。在高溫時(shí)溶溶于鐵中的的少量氮和和碳，隨著著時(shí)間的增增長(zhǎng)逐漸由由固溶體中中析出，生生成氮化物物和碳化物物，散存在在鐵素體晶晶粒的滑動(dòng)動(dòng)界面上，，對(duì)晶粒的的塑性滑移移起到遏制制作用，從從而使鋼材材的強(qiáng)度提提高，塑性性和韌性下下降（圖2.10a）。這種種現(xiàn)象稱(chēng)為為時(shí)效硬化化（也稱(chēng)老老化）。產(chǎn)產(chǎn)生時(shí)效硬硬化的過(guò)程程一般較長(zhǎng)長(zhǎng)，但在振振動(dòng)荷載、、反復(fù)荷載載及溫度變變化等情況況下，會(huì)加加速發(fā)展。。在冷加工（（或一次加加載）使鋼鋼材產(chǎn)生較較大的塑性性變形的情情況下，卸卸荷后再重重新加載，，鋼材的屈屈服點(diǎn)提高高，塑性和和韌性降低低的現(xiàn)象（（圖2.10a）稱(chēng)為冷作作硬化。在鋼材產(chǎn)生生一定數(shù)量量的塑性變變形后，鐵鐵素體晶體體中的固溶溶氮和碳將將更容易析析出，從而而使已經(jīng)冷冷作硬化的的鋼材又發(fā)發(fā)生時(shí)效硬硬化現(xiàn)象（（圖2.10b），稱(chēng)為應(yīng)應(yīng)變時(shí)效硬硬化。這種種硬化在高高溫作用下下會(huì)快速發(fā)發(fā)展(a）時(shí)效硬化化及冷作硬硬化(b)應(yīng)變時(shí)效硬硬化圖2.10硬化對(duì)鋼材材性能的影影響4、應(yīng)力集中中的影響應(yīng)力集中的的嚴(yán)重程度度用應(yīng)力集集中系數(shù)衡衡量，缺口口邊緣沿受受力方向的的最大應(yīng)力力σmax和按凈截面面的平均應(yīng)應(yīng)力σ0＝N/An（An為凈截面面面積）的比比值稱(chēng)為應(yīng)應(yīng)力集中系系數(shù)。即：k=σmax/σ0應(yīng)力集中現(xiàn)現(xiàn)象還可能能由內(nèi)應(yīng)力力產(chǎn)生。因因此，在進(jìn)進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，，應(yīng)盡量使使構(gòu)件和連連接節(jié)點(diǎn)的的形狀和構(gòu)構(gòu)造合理，，防止截面面的突然改改變。在進(jìn)進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)的焊接構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)和和施工時(shí)，，應(yīng)盡量減減少焊接殘殘余應(yīng)力。。a.薄板圓孔處處的應(yīng)力分分布；b.薄板缺口處處的應(yīng)力分分布；c.厚板缺口處處的應(yīng)力分分布圖2.11板件在孔口口處的應(yīng)力力集中圖2.12應(yīng)力集中對(duì)對(duì)鋼材性能能的影響5、荷載類(lèi)型型的影響荷載可分為為靜力的和和動(dòng)力的兩兩大類(lèi)。靜靜力荷載中中的永久荷荷載屬于一一次加載，，活荷載可可看作重復(fù)復(fù)加載。動(dòng)動(dòng)力荷載中中的沖擊荷荷載屬于一一次快速加加載，吊車(chē)車(chē)梁所受的的吊車(chē)荷載載以及建筑筑結(jié)構(gòu)所承承受的地震震作用則屬屬于連續(xù)交交變荷載，，或稱(chēng)循環(huán)環(huán)荷載。1）加載速度度的影響在沖擊荷載載作用下，，加載速度度很高，由由于鋼材的的塑性滑移移在加載瞬瞬間跟不上上應(yīng)變速率率，因而反反映出屈服服點(diǎn)提高的的傾向。但但是，試驗(yàn)驗(yàn)研究表明明，在20℃左右的室溫溫環(huán)境下，，雖然鋼材材的屈服點(diǎn)點(diǎn)和抗拉強(qiáng)強(qiáng)度隨應(yīng)變變速率的增增加而提高高，塑性變變形能力卻卻沒(méi)有下降降，反而有有所提高，，即處于常常溫下的鋼鋼材在沖擊擊荷載作用用下仍保持持良好的強(qiáng)強(qiáng)度和塑性性變形能力力。應(yīng)變速率在在溫度較低低時(shí)對(duì)鋼材材性能的影影響要比常常溫下大得得多。因此此在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)防止低溫溫脆性破壞壞設(shè)計(jì)中，，應(yīng)考慮加加荷速率的的影響。2）循環(huán)荷載載的影響鋼材在連續(xù)續(xù)交變荷載載作用下，，會(huì)逐漸累累積損傷、、產(chǎn)生裂紋紋及裂紋逐逐漸擴(kuò)展，，直到最后后破壞，此此現(xiàn)象稱(chēng)為為疲勞（fatigue）。按照斷裂壽壽命和應(yīng)力力高低的不不同，疲勞勞分為高周周疲勞（high-cyclefatigue）和低周疲疲勞（low-cyclefatigue）兩類(lèi)。6、溫度的的影響鋼材的性能能受溫度的的影響十分分明顯。圖2.14低碳鋼在高高溫下的性性能7、防止脆性性斷裂的方方法由上述介紹紹可以看出出，影響鋼鋼材在一定定條件下出出現(xiàn)脆性破破壞的因素素主要有：：鋼材的內(nèi)內(nèi)在因素，，如鋼材的的化學(xué)成分分、組織構(gòu)構(gòu)造和缺陷陷等；鋼材材的外在因因素，如構(gòu)構(gòu)造缺陷和和焊接加工工引起的應(yīng)應(yīng)力集中（（特別是厚厚板的應(yīng)力力集中）、、低溫影響響、動(dòng)荷作作用、冷作作硬化和應(yīng)應(yīng)變時(shí)效硬硬化等。因因此，為了了防止脆性性破壞的發(fā)發(fā)生，應(yīng)在在鋼結(jié)構(gòu)的的設(shè)計(jì)、制制造和使用用過(guò)程中注注意以下各各點(diǎn)：1)合理設(shè)計(jì)。首首先，應(yīng)正確確選用鋼材。。隨著鋼材強(qiáng)強(qiáng)度的提高，，其韌性和工工藝性能一般般都有所下降降。因此，不不宜采用比實(shí)實(shí)際需要強(qiáng)度度更高的材料料。同時(shí)，對(duì)對(duì)于低溫下工工作、受動(dòng)力力荷載的鋼結(jié)結(jié)構(gòu)，應(yīng)使所所選鋼材的脆脆性轉(zhuǎn)變溫度度低于結(jié)構(gòu)的的工作溫度。。構(gòu)造應(yīng)力求求合理，避免免構(gòu)件截面的的突然改變，，使之能均勻勻、連續(xù)地傳傳遞應(yīng)力，減減少構(gòu)件和節(jié)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力集集中。在滿(mǎn)足足結(jié)構(gòu)的正常常使用條件下下，應(yīng)盡量減減少結(jié)構(gòu)的剛剛度和整體性性，以防斷裂裂的失穩(wěn)擴(kuò)展展。如必須采采用焊接連接接時(shí)，應(yīng)避免免焊縫的密集集和交叉，盡盡量采用焊接接殘余應(yīng)力小小的構(gòu)造形式式，可參考有有關(guān)焊接連接接的內(nèi)容。(2)正確制造。應(yīng)應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行行制作，例如如不得隨意進(jìn)進(jìn)行鋼材代換換，不得隨意意將螺栓連接接改為焊接連連接等等。應(yīng)應(yīng)盡量采用鉆鉆孔或沖孔后后再擴(kuò)鉆，以以及對(duì)剪切邊邊進(jìn)行刨邊等等方法來(lái)避免免冷作硬化現(xiàn)現(xiàn)象。為了保保證焊接質(zhì)量量，盡量減少少焊接殘余應(yīng)應(yīng)力，應(yīng)制定定合理的焊接接工藝和技術(shù)術(shù)措施，并由由考試合格的的焊工施焊，，必要時(shí)可采采用熱處理方方法消除主要要構(gòu)件中的焊焊接殘余應(yīng)力力。焊接中不不得在構(gòu)件上上任意打火起起弧。在制作作和安裝過(guò)程程中所造成的的缺陷，如定定位焊縫、引引弧板、吊裝裝輔件等均應(yīng)應(yīng)進(jìn)行清理和和修復(fù)。制作作和安裝過(guò)程程中及完成后后，均要嚴(yán)格格執(zhí)行質(zhì)量檢檢驗(yàn)制度。(3)合理使用。不不得隨意改變變結(jié)構(gòu)使用用用途或任意超超負(fù)荷使用結(jié)結(jié)構(gòu)；原設(shè)計(jì)計(jì)在室溫工作作的結(jié)構(gòu)，在在冬季停產(chǎn)檢檢修時(shí)要注意意保暖；不在在主要結(jié)構(gòu)上上任意焊接附附加零件懸掛掛重物；避免免因生產(chǎn)和運(yùn)運(yùn)輸不當(dāng)對(duì)結(jié)結(jié)構(gòu)造成撞擊擊或機(jī)械損傷傷；平時(shí)應(yīng)注注意檢查和維維護(hù)等。六、建筑鋼的的種類(lèi)、規(guī)格格和選用1、建筑用鋼的的種類(lèi)我國(guó)的建筑用用鋼主要為碳碳素結(jié)構(gòu)鋼和和低合金高強(qiáng)強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼兩兩種，優(yōu)質(zhì)碳碳素結(jié)構(gòu)鋼在在冷拔碳素鋼鋼絲和連接用用緊固件中也也有應(yīng)用。另另外，厚度方方向性能鋼板板、焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)用耐候鋼、、鑄鋼等在某某些情況下也也有應(yīng)用。（1）碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《碳素結(jié)構(gòu)鋼》GB/T700生產(chǎn)的鋼材共共有Q195、Q215、Q235、Q255和Q275種品牌，板材材厚度不大于于16mm的中，塑性、、韌性均較好好。該牌號(hào)鋼鋼材又根據(jù)化化學(xué)成分和沖沖擊韌性的不不同劃分為A、B、C、D共4個(gè)質(zhì)量等級(jí)，，按字母順序序由A到D，表示質(zhì)量等等級(jí)由低到高高。除A級(jí)外，其它三三個(gè)級(jí)別的含含碳量均在0.20％以下，焊接接性能也很好好。因此，規(guī)規(guī)范將Q235牌號(hào)的鋼材選選為承重結(jié)構(gòu)構(gòu)用鋼?！癋”代表沸騰鋼，，“b”代表半鎮(zhèn)靜鋼鋼，符號(hào)“Z”和“TZ”分別代表鎮(zhèn)靜靜鋼和特種鎮(zhèn)鎮(zhèn)靜鋼。在具具體標(biāo)注時(shí)““Z”和“TZ”可以省略。例例如Q235B代表屈服點(diǎn)為為235N/mm2的B級(jí)鎮(zhèn)靜鋼。在冷彎薄壁型型鋼結(jié)構(gòu)的壓壓型鋼板設(shè)計(jì)計(jì)中，如由剛剛度條件而非非強(qiáng)度條件起起控制作用時(shí)時(shí)，也允許采采用Q215牌號(hào)的鋼材。。（2）低合金高強(qiáng)強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《低合金高強(qiáng)度度結(jié)構(gòu)鋼》GB/T1591生產(chǎn)的鋼材共共有Q295、Q345、Q390、Q420和Q460等5種牌號(hào)，板材材厚度不大于于16mm的相應(yīng)牌號(hào)鋼鋼材的屈服點(diǎn)點(diǎn)分別為295、345、390、420和460N/mm2。這些鋼的含含碳量不大于于0.20%，強(qiáng)度的提高高主要依靠添添加少量幾種種合金元素來(lái)來(lái)達(dá)到，合金金元素的總量量低于5％，故稱(chēng)為低低合金高強(qiáng)度度鋼。其中Q345、Q390和Q420均按化學(xué)成分分和沖擊韌性性各劃分為A、B、C、D、E共5個(gè)質(zhì)量等級(jí)，，字母順序越越靠后的鋼材材質(zhì)量越高。。這三種牌號(hào)的的鋼材均有較較高的強(qiáng)度和和較好的塑性性、韌性、焊焊接性能，被被規(guī)范選為承承重結(jié)構(gòu)用鋼鋼。這三種低低合金高強(qiáng)度度鋼的牌號(hào)命命名與碳素結(jié)結(jié)構(gòu)鋼的類(lèi)似似，只是前者者的A、B級(jí)為鎮(zhèn)靜鋼，，C、D、E級(jí)為特種鎮(zhèn)靜靜鋼，故可不不加脫氧方法法的符號(hào)。（3）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼（qualitycarbonstructuresteel）與碳素結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼的主要區(qū)區(qū)別在于鋼中中含雜質(zhì)元素素較少，磷、、硫等有害元元素的含量均均不大于0.035％，其它缺陷陷的限制也較較嚴(yán)格，具有有較好的綜合合性能。按照照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼技技術(shù)條件》GB/T699生產(chǎn)的鋼材共有兩兩大類(lèi)，一類(lèi)為普普通含錳量的鋼，，另一類(lèi)為較高含含錳量的鋼。兩類(lèi)的鋼號(hào)均用兩兩位數(shù)字表示，它它表示鋼中的平均均含碳量的萬(wàn)分?jǐn)?shù)數(shù)，前者數(shù)字后不不加Mn，后者數(shù)字后加Mn，如45號(hào)鋼，表示平均含含碳量為0.45％的優(yōu)質(zhì)碳素鋼；；45Mn號(hào)鋼，則表示同樣樣含碳量、但錳的的含量也較高的優(yōu)優(yōu)質(zhì)碳素鋼?？砂窗床粺崽幚砗蜔崽幪幚恚ㄕ?、淬火火、回火）狀態(tài)交交貨，用做壓力加加工用鋼（熱壓力力加工、頂鍛及冷冷拔坯料）和切削削加工用鋼。由于于價(jià)格較高，鋼結(jié)結(jié)構(gòu)中使用較少，，僅用經(jīng)熱處理的的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼冷拔高強(qiáng)鋼絲或或制作高強(qiáng)螺栓、、自攻螺釘?shù)?。牌?hào)由三部分表示示：含碳量、合金金元素的種類(lèi)及含含量。前兩位數(shù)字字表示平均含碳量量的萬(wàn)分?jǐn)?shù)；其后后的元素符合表示示按主次加入的合合金元素；合金元元素后面如未附數(shù)數(shù)字，表示其平均均含量在1.5%以下；如附有數(shù)字字“2”,表示其平均含量在在1.5%～2.5%之間最后如附有““b”，表示為半鎮(zhèn)靜鋼鋼，否則為鎮(zhèn)靜鋼鋼。例如：16Mn表示平均含碳量為為0.16%，平均含Mn量低于1.5%的鎮(zhèn)靜鋼。（4）其它建筑用鋼在某些情況下，要要采用一些有別于于上述牌號(hào)的鋼材材時(shí)，其材質(zhì)應(yīng)符符合國(guó)家的相關(guān)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。例如，當(dāng)焊焊接承重結(jié)構(gòu)為防防止鋼材的層狀撕撕裂而采用Z向鋼時(shí)，應(yīng)符合《厚度方向性能鋼板板》GB/T5313的規(guī)定；處于外露露環(huán)境對(duì)耐腐蝕有有特殊要求或在腐腐蝕性氣、固態(tài)介介質(zhì)作用下的承重重結(jié)構(gòu)采用耐候鋼鋼時(shí)，應(yīng)滿(mǎn)足《焊接結(jié)構(gòu)用耐候鋼鋼》GB/T4172的規(guī)定；當(dāng)在鋼結(jié)結(jié)構(gòu)中采用鑄鋼件件時(shí)，應(yīng)滿(mǎn)足《一般工程用鑄造碳碳鋼件》GB/T11352的規(guī)定等。2、鋼材規(guī)格鋼結(jié)構(gòu)所用鋼材主主要為熱軋成型的的鋼板和型鋼，以以及冷加工成型的的冷軋薄鋼板和冷冷彎薄壁型鋼等。。（1）鋼板鋼板有厚鋼板、薄薄鋼板、扁鋼（或或帶鋼）之分。厚厚鋼板常用做大型型梁、柱等實(shí)腹式式構(gòu)件的翼緣和腹腹板，以及節(jié)點(diǎn)板板等；薄鋼板主要要用來(lái)制造冷彎薄薄壁型鋼；扁鋼可可用做焊接組合梁梁、柱的翼緣板、、各種連接板、加加勁肋等，鋼板截截面的表示方法為為在符號(hào)“－”后后加“寬度×厚度”，如－200×20等。（2）熱軋型鋼常用的有角鋼、工工字鋼、槽鋼等，，見(jiàn)圖2.16a～f。角鋼分為等邊（也也叫等肢）的和不不等邊（也叫不等等肢）的兩種，主主要用來(lái)制作桁架架等格構(gòu)式結(jié)構(gòu)的的桿件和支撐等連連接桿件。角鋼型型號(hào)的表示方法為為在符號(hào)“L”后加“長(zhǎng)邊寬×短邊寬×厚度”（對(duì)不等邊邊角鋼，如L125×80××8），或加“邊長(zhǎng)×厚度”（對(duì)等邊角角鋼，如L125×8）。目前我國(guó)生產(chǎn)產(chǎn)的角鋼最大邊長(zhǎng)長(zhǎng)為200mm，角鋼的供應(yīng)長(zhǎng)度度一般為4～19m。(a)角鋼；(b)工字鋼；(c)槽鋼；(d)H型鋼；(e)T字鋼；(f)鋼管；(g)冷彎薄壁型鋼；(h)壓型鋼板圖2.16熱軋型鋼及冷彎薄薄壁型鋼工字鋼有普通工字字鋼、輕型工字鋼鋼和H型鋼三種。普通工工字鋼和輕型工字字鋼的兩個(gè)主軸方方向的慣性矩相差差較大，不宜單獨(dú)獨(dú)用作受壓構(gòu)件，，而宜用作腹板平平面內(nèi)受彎的構(gòu)件件，或由工字鋼和和其它型鋼組成的的組合構(gòu)件或格構(gòu)構(gòu)式構(gòu)件。寬翼緣緣H型鋼平面內(nèi)外的回回轉(zhuǎn)半徑較接近，，可單獨(dú)用作受壓壓構(gòu)件。普通工字鋼的型號(hào)號(hào)用符號(hào)“I”后加截面高度的厘厘米數(shù)來(lái)表示，20號(hào)以上的工字鋼，，又按腹板的厚度度不同，分為a、b或a、b、c等類(lèi)別，例如I20a表示高度為200mm，腹板厚度為a類(lèi)的工字鋼。輕型型工字鋼的翼緣要要比普通工字鋼的的翼緣寬而薄，回回轉(zhuǎn)半徑較大。H型鋼與普通工字鋼鋼相比，其翼緣板板的內(nèi)外表面平行行，便于與其它構(gòu)構(gòu)件連接。H型鋼的基本類(lèi)型可可分為寬翼緣（HW）、中翼緣（HM）及窄翼緣（HN）三類(lèi)。還可剖分分成T型鋼供應(yīng)，代號(hào)分分別為T(mén)W、TM、TN。H型鋼和相應(yīng)的T型鋼的型號(hào)分別為為代號(hào)后加“高度度H×寬度B×腹板厚度t1×翼緣厚度t2”，例如HW400×400×13×21和TW200×400×13×21等。寬翼緣和中翼翼緣H型鋼可用于鋼柱等等受壓構(gòu)件，窄翼翼緣H型鋼則適用于鋼梁梁等受彎構(gòu)件。目目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的最最大型號(hào)H型鋼為HN700×300×13×24。槽鋼有普通槽鋼和和輕型槽鋼二種。。適于作檁條等雙雙向受彎的構(gòu)件，，也可用其組成組組合或格構(gòu)式構(gòu)件件。槽鋼的型號(hào)與與工字鋼相似，例例如［32a指截面高度320mm，腹板較薄的槽鋼鋼。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)產(chǎn)的最大型號(hào)為［［40c。供貨長(zhǎng)度為5～19m。鋼管有無(wú)縫鋼管和和焊接鋼管兩種。。由于回轉(zhuǎn)半徑較較大，常用作桁架架、網(wǎng)架、網(wǎng)殼等等平面和空間格構(gòu)構(gòu)式結(jié)構(gòu)的桿件；；在鋼管混凝土柱柱中也有廣泛的應(yīng)應(yīng)用。型號(hào)可用代代號(hào)“D”后加“外徑d×壁厚t”表示，如D180×8等。國(guó)產(chǎn)熱軋無(wú)縫縫鋼管的最大外徑徑可達(dá)630mm。供貨長(zhǎng)度為3～12m。焊接鋼管的外徑徑可以做的更大，，一般由施工單位位卷制。（3）冷彎薄壁型鋼采用1.5～6mm厚的鋼板經(jīng)冷彎和和輥壓成型的型材材（見(jiàn)圖2.16g），和采用0.4～1.6mm的薄鋼板經(jīng)輥壓成成型的壓型鋼板（（見(jiàn)圖2.16h），其截面形式和和尺寸均可按受力力特點(diǎn)合理設(shè)計(jì)，，能充分利用鋼材材的強(qiáng)度、節(jié)約鋼鋼材，在國(guó)內(nèi)外輕輕鋼建筑結(jié)構(gòu)中被被廣泛地應(yīng)用。近近年來(lái)，冷彎高頻頻焊接圓管和方、、矩形管的生產(chǎn)和和應(yīng)用在國(guó)內(nèi)有了了很大的進(jìn)展，冷冷彎型鋼的壁厚已已達(dá)12.5mm（部分生產(chǎn)廠(chǎng)的可可達(dá)22mm，國(guó)外為25.4mm）。3、鋼材的選擇（1）鋼材選用原則和和建議鋼材的選用既要確確保結(jié)構(gòu)物的安全全可靠，又要經(jīng)濟(jì)濟(jì)合理，必須慎重重對(duì)待。為了保證證承重結(jié)構(gòu)的承載載能力，防止在一一定條件下出現(xiàn)脆脆性破壞，應(yīng)根據(jù)據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性、、荷載特征、連接接方法、工作環(huán)境境、應(yīng)力狀態(tài)和鋼鋼材厚度等因素綜綜合考慮，選用合合適牌號(hào)和質(zhì)量等等級(jí)的鋼材。（2）國(guó)內(nèi)外鋼材的互互換問(wèn)題隨著經(jīng)濟(jì)全球化時(shí)時(shí)代的到來(lái)，不少少?lài)?guó)外鋼材進(jìn)入了了中國(guó)的建筑領(lǐng)域域。由于各國(guó)的鋼鋼材標(biāo)準(zhǔn)不同，在在使用國(guó)外鋼材時(shí)時(shí)，必須全面了解解不同牌號(hào)鋼材的的質(zhì)量保證項(xiàng)目，，包括化學(xué)成分和和機(jī)械性能，檢查查廠(chǎng)家提供的質(zhì)保保書(shū)，并應(yīng)進(jìn)行抽抽樣復(fù)驗(yàn)，其復(fù)驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合現(xiàn)行行國(guó)家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和和設(shè)計(jì)要求，方可可與我國(guó)相應(yīng)的鋼鋼材進(jìn)行代換。七、鋼材的材質(zhì)檢檢驗(yàn)及驗(yàn)收1、一般要求鋼結(jié)構(gòu)工程采用的的鋼材，都應(yīng)具有有質(zhì)量證明書(shū)，當(dāng)當(dāng)對(duì)鋼材的質(zhì)量有有疑義時(shí)，可按國(guó)國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行抽樣樣檢驗(yàn)。鋼材通用用的檢驗(yàn)項(xiàng)目、取取樣數(shù)量和試驗(yàn)方方法參見(jiàn)表2.8。鋼材應(yīng)成批進(jìn)行行驗(yàn)收，每批由同同一牌號(hào)、同一尺尺寸、同一交貨狀狀態(tài)組成，重量不不得