建筑鋼結(jié)構(gòu)材料與檢測-建筑鋼材的性能

建筑鋼材的性能1、鋼與鐵的區(qū)別生鐵和鋼的主要成分都是鐵，二者的主要區(qū)別是含碳量不同，生鐵一般含碳2-4.3%，鋼含碳0.03-2%。生鐵：含碳量高，雜質(zhì)多，硬而脆，可鑄不可鍛鋼：含碳量低，雜質(zhì)少，硬而韌、有彈性，可鑄可鍛煉鋼是在高溫下，通過氧化劑把鐵中所含過多的碳和其它有害雜質(zhì)(如硫、磷等)氧化除去，使它們達到鋼含量的規(guī)定范圍。（1）單向均勻受拉的工作特性在常溫靜載情況下，Q235鋼材標準試件受單向拉伸試驗時的應(yīng)力－應(yīng)變曲線。標準試件Q235鋼單向受拉應(yīng)力－應(yīng)變曲線2、鋼材的強度拉伸曲線反映了鋼材的力學特性，描述如下：1)彈性階段：OAE段

OA直線的斜率稱為彈性模量E，fp稱為比例極限，fe稱為彈性極限。2)彈塑性階段：EC段

σ與ε不呈比例，除彈性變形外還有塑性變形，fy稱為屈服強度，又叫屈服點（yieldpoint，材料力學中用σs表示）。單向受拉應(yīng)力－應(yīng)變曲線3)屈服階段：CF段鋼材完全屈服，σ不增加（保持fy），而ε驟增。4)強化階段：FB段經(jīng)過屈服階段后，鋼材內(nèi)部組織重新排列，抵抗外力的能力增強。5)頸縮階段：BD段應(yīng)力超過fu后，試件出現(xiàn)“頸縮”而斷裂，fu稱為抗拉強度(tensilestrength，材料力學中用σb表示）。單向受拉應(yīng)力－應(yīng)變曲線(2)強度指標

由于fy、fp、fe很接近，應(yīng)變很小，ε≈0.1%(εy≈0.15%)可以把三點看作為一點，并以屈服點fy作為代表。

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，把鋼材的屈服點fy作為鋼材的強度標準值fk＝fy。

常用結(jié)構(gòu)鋼材的強度設(shè)計值f（designvalue）可查材料手冊（見附表1.1）。彈性設(shè)計時，構(gòu)件的應(yīng)力不能大于f值。

抗拉強度fu在實際構(gòu)件中是不允許達到的，鋼材的抗拉強度fu值高，可以增加結(jié)構(gòu)的安全保障。

另外，Q235鋼材在屈服前接近理想的彈性體，而屈服后的流變現(xiàn)象接近理想的塑性體，且流變的范圍很大（0.15%～2.5%）。因此，可認為鋼材是理想的彈-塑性體。即假定鋼材應(yīng)力小于fy時是完全彈性的，應(yīng)力超過fy后則是完全塑性的。利用鋼材理想彈－塑性假定，可以簡化鋼構(gòu)件的彈塑性分析計算。理想彈－塑性的應(yīng)力－應(yīng)變曲線高強度鋼材沒有明顯的屈服臺階，這類鋼的屈服點是根據(jù)實驗分析結(jié)果人為規(guī)定的，稱為條件屈服（用f0.2表示，定義為試件卸載后其殘余應(yīng)變?yōu)?%時所對應(yīng)的應(yīng)力）。這類鋼材在設(shè)計中不宜利用塑性。

高強度鋼的應(yīng)力－應(yīng)變曲線斷面收縮率：式中l(wèi)0——試件拉伸前標距長度;l1——試件拉斷后原標距間長度;A0——試件截面面積;A1——拉斷后頸縮區(qū)的截面面積。鋼材的伸長率愈大，鋼材塑性愈好3、鋼材的塑性指標延伸率：冷彎性能是指鋼材在冷加工產(chǎn)生塑性變形（deformed）時，對產(chǎn)生裂縫的抵抗能力。如圖所示將試件彎曲成規(guī)定的角度后,檢查試件彎曲部分的表面有無裂縫、裂斷、分層等，沒有即為合格。

冷彎試驗是鑒定鋼材質(zhì)量的一種良好方法，常作為靜力拉伸試驗和沖擊試驗的一種補充試驗，是一項衡量鋼材力學性能的綜合指標。冷彎1800試件

4、鋼材的冷彎性能

沖擊韌性是衡量鋼材強度、塑性及材質(zhì)的一項綜合指標。鋼材的韌性與軋制方法、環(huán)境溫度有關(guān)。沖擊韌性由沖擊試驗測定。

沖擊韌性：(N?m/cm2)

式中：AK—試驗機的沖擊功（N?m)；

A—缺口處凈截面面積(cm2)。5、鋼材的沖擊性能焊接后焊縫金屬及其附近的熱影響區(qū)金屬不產(chǎn)生裂紋，并且焊縫的力學性能不低于母材的力學性能。6、鋼材的可焊性

耐腐蝕性：鋼材耐腐蝕性較差，必須采取防護措施，新建結(jié)構(gòu)需要油漆，已建成的結(jié)構(gòu)需定期維護。

耐老化性：隨著時間的增長，鋼材的力學性能有所改變，出現(xiàn)“時效”現(xiàn)象，即“老化”。“時效”使鋼材變脆。

耐長期高溫性：在長期高溫條件下工作的鋼材，其破壞強度比常溫拉伸試驗的強度低得多，應(yīng)另行測定“強度”。

耐疲勞性：鋼結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在長期連續(xù)的交變荷載或重復荷載作用下，應(yīng)力雖低于fy也會發(fā)生破壞，稱為“疲勞破壞”。7、鋼材的耐久性鋼結(jié)構(gòu)橋用鋼材常見鋼橋所用材料鋼材：碳素鋼和低合金鋼20世紀50年代普通碳素鋼A3鋼含碳高，可焊性差，只能進行鉚接20世紀50年代后期高強度低合金鋼16q和16Mnq屈服點340MPa,較A3鋼節(jié)約鋼材20世紀70年代15MnVNq鋼屈服點420MPa,較16Mnq節(jié)約鋼材21世紀初14MnNbq鋼屈服強度340MPa，可焊接最大板厚50mm常見鋼橋所用材料<<橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范>>(TB1002.2-2019)國標鋼號以屈服點命名例如Q235qDQ漢語拼音屈服點手寫字母板厚16mm的屈服點大小(MPa)q為漢語拼音橋梁用鋼首寫字母D是鋼材等級國標鋼橋用