《土木工程材料》 課件 第八章 建筑鋼材

建筑鋼材第八章目錄01鋼材的生產(chǎn)和分類02鋼材的主要技術(shù)性能03工程中常用的鋼材04鋼材的腐蝕與防護(hù)05鋼材的代表作品學(xué)習(xí)目標(biāo)的速度入文字1.了解鋼材的力學(xué)性能和工藝性能。2.了解鋼材的技術(shù)性能和應(yīng)用。3.了解鋼的組織和化學(xué)成分對(duì)鋼材性能的影響。案例引入的速度入文字“一橋飛架南北,天暫變通途。”武漢長(zhǎng)江大橋始建于1955年,直到1957年才正式通車,這是一座公路鐵路兩用橋,它的下面是雙線鐵路,寬度將近15米,可以行駛兩列火車。大橋的上面是公路,寬度將近23米,為4車道。長(zhǎng)江大橋全長(zhǎng)1.6千米,由8個(gè)規(guī)模較大的橋墩組成,屬于三聯(lián)連續(xù)橋梁,每個(gè)橋梁擁有三個(gè)橋洞,一共擁有9個(gè)橋洞,寬大的橋洞能夠保證萬(wàn)噸級(jí)的郵輪通過(guò),因其巨大的規(guī)模被稱為萬(wàn)里長(zhǎng)江第一橋。案例引入的速度入文字作為長(zhǎng)江第一橋,武漢長(zhǎng)江大橋可以說(shuō)是工程量巨大,在建設(shè)過(guò)程中耗費(fèi)的混凝土將近13萬(wàn)立方米,各種鋼筋將近2.4萬(wàn)噸,而且還包括3000多根鋼筋混凝土管。武漢長(zhǎng)江大橋的主體建筑預(yù)算在7000萬(wàn)元,如果加上各種配套設(shè)施在內(nèi),最終花費(fèi)人民幣1.3億元。案例引入的速度入文字作為新中國(guó)成立不久的巨大工程,武漢長(zhǎng)江大橋能夠在短短的兩年多時(shí)間里建成,可以說(shuō)是世界上的建筑奇跡。武漢長(zhǎng)江大橋外觀照片如圖8-1所示。圖8-1武漢長(zhǎng)江大橋案例引入的速度入文字思考：建筑鋼材有哪些種類？它們有哪些優(yōu)越的力學(xué)性能？01鋼材的生產(chǎn)與分類的速度入文字《鋼分類,第1部分,按化學(xué)成分分類》（GB/T13304.1-2008）對(duì)鋼定義如下：以鐵為主要元素,含碳量一般在2%以下,并含有其他元素的合金材料。注：在銘鋼中的含碳量可能大于2%,但2%通常是鋼和鑄鐵的分界線。8.1.1鋼材的定義的速度入文字煉鋼的過(guò)程實(shí)質(zhì)上就是將生鐵中多余的成分除去的氧化過(guò)程。煉鋼是指在高溫下氧化去除生鐵中雜質(zhì)的方法。煉鋼的方法分為：8.1.2鋼材的冶煉轉(zhuǎn)爐煉鋼法電爐煉鋼法平爐煉鋼法的速度入文字平爐的容量很大,最大的平爐達(dá)到一爐能夠熔煉500t的鋼。我國(guó)目前平爐用得最多的是30~300t之間的堿性平爐。平爐煉鋼使用的原材料由金屬原料及非金屬原料組成。金屬原料為生鐵、廢鋼、脫氧劑和合金；非金屬原料為礦石和熔劑。平爐煉鋼是依靠外來(lái)的高爐和焦?fàn)t煤氣或者重油與空氣混合后燃燒提供熱量的。平爐煉鋼的產(chǎn)量大,鋼的質(zhì)量較好,但是投資大,建設(shè)速度慢。隨著氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法的迅速發(fā)展,鋼的質(zhì)量越來(lái)越好,平爐煉鋼法將逐漸被淘汰。8.1.2鋼材的冶煉1.平爐煉鋼法的速度入文字轉(zhuǎn)爐煉鋼法是指利用空氣或氧氣,采用頂吹、底吹或側(cè)吹的方式,使煉鋼鐵水中的化學(xué)元素氧化到要求的范圍,從而獲得規(guī)定鋼成分的煉鋼方法。轉(zhuǎn)爐煉鋼法生產(chǎn)的鋼品種多且質(zhì)量較好,消耗的金屬材料少,熱效率高,成本低,原材料的適應(yīng)性好,建設(shè)投資少,建設(shè)速度快。8.1.2鋼材的冶煉2.轉(zhuǎn)爐煉鋼法的速度入文字電爐煉鋼法是以廢鋼鐵及生鐵為原料,利用電能轉(zhuǎn)變成熱能來(lái)煉鋼的一種煉鋼方法。電爐的類型有電弧爐和感應(yīng)電爐兩種。電弧爐煉鋼是使電流通過(guò)電極和金屬爐料之間的空氣,

產(chǎn)生高達(dá)5000~6000℃的電弧,從而使金屬爐料熔煉。感應(yīng)電爐煉鋼是利用交流電感應(yīng)的作用,使坤鍋內(nèi)的金屬爐料（鋼液或廢鋼）本身發(fā)出熱量,進(jìn)行熔煉的煉鋼方法。8.1.2鋼材的冶煉3.電爐煉鋼法的速度入文字《鋼分類第1部分：按化學(xué)成分分類》（GB/T13304.1-2008）規(guī)定了鋼材按化學(xué)成分分為:8.1.3鋼材的分類1.按化學(xué)成分分類低合金鋼合金鋼非合金鋼的速度入文字《鋼分類第2部分:按主要質(zhì)量等級(jí)和主要性能或使用特性的分類》（GB/T13304.2-2008）規(guī)定’按主要質(zhì)量等級(jí)’非合金鋼分為普通質(zhì)量非合金鋼、優(yōu)質(zhì)非合金鋼和特殊質(zhì)量非合金鋼三類’低合金鋼分為普通質(zhì)量低合金鋼、優(yōu)質(zhì)低合金鋼和特殊質(zhì)量低合金鋼三類’合金鋼分為優(yōu)質(zhì)合金鋼和特殊質(zhì)量合金鋼兩類。非合金鋼、低合金鋼和合金鋼還可按主要性能或使用特性進(jìn)行分類。如低合金鋼分為可焊接的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼、低合金耐候鋼、低合金鋼混凝土用鋼及預(yù)應(yīng)力用鋼、鐵道用低合金鋼、礦用低合金鋼和其他低合金鋼（如焊接用鋼）等。8.1.3鋼材的分類2.按主要質(zhì)量等級(jí)和主要性能或使用特性的分類的速度入文字除按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鋼材的分類外，還可以按冶煉時(shí)脫氧程度分類。8.1.3鋼材的分類3.按冶煉時(shí)脫氧程度分類鎮(zhèn)靜鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼沸騰鋼的速度入文字（1）沸騰鋼當(dāng)煉鋼時(shí)脫氧不充分，鋼液中還有較多金屬氧化物，澆鑄鋼錠后鋼液冷卻到一定的溫度，其中的碳會(huì)與金屬氧化物發(fā)生反應(yīng)，生成大量一氧化碳?xì)怏w外溢，引起鋼液激烈沸騰，因而這種鋼材稱為沸騰鋼。沸騰鋼中碳和有害雜質(zhì)磷、硫等在鋼中分布不均，富集于某些區(qū)間的現(xiàn)象較嚴(yán)重，鋼的致密程度較差。故沸騰鋼的沖擊韌性和可焊性較差，特別是低溫沖擊韌性的降低更顯著。8.1.3鋼材的分類3.按冶煉時(shí)脫氧程度分類的速度入文字（2）鎮(zhèn)靜鋼當(dāng)煉鋼時(shí)脫氧充分，鋼液中金屬氧化物很少或沒(méi)有，在澆鑄鋼錠時(shí)鋼液會(huì)平靜地冷卻凝固，這種鋼稱為鎮(zhèn)靜鋼。鎮(zhèn)靜鋼的組織致密、氣泡少、偏析程度小，各種力學(xué)性能比沸騰鋼優(yōu)越，可用于受沖擊荷載的結(jié)構(gòu)或其他重要結(jié)構(gòu)。（3）特殊鎮(zhèn)靜鋼。比鎮(zhèn)靜鋼脫氧程度更充分徹底的鋼，稱為特殊鎮(zhèn)靜鋼。

8.1.3鋼材的分類3.按冶煉時(shí)脫氧程度分類的速度入文字案例分析

：鋼結(jié)構(gòu)屋架倒塌概況:某廠的鋼結(jié)構(gòu)屋架是用中碳鋼焊接而成的，使用一段時(shí)間后，屋架坍塌，請(qǐng)分析事故原因。分析討論:首先是因?yàn)殇摬牡倪x用不當(dāng)，中碳鋼的塑性和韌性比低碳鋼差；且其焊接性能較差，焊接時(shí)鋼材局部溫度高，形成了熱影響區(qū)，其塑性及韌性下降較多，較易產(chǎn)生裂紋。建筑上常用的主要鋼種是普通碳素鋼中的低碳鋼和合金鋼中的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。8.1.3鋼材的分類3.按冶煉時(shí)脫氧程度分類02鋼材的主要技術(shù)性能的速度入文字鋼材的主要性能包括力學(xué)性能和工藝性能。其中，力學(xué)性能是鋼材最重要的使用性能，包括強(qiáng)度、彈性、塑性和耐疲勞性等。工藝性能表示鋼材在各種加工過(guò)程中的行為，包括冷彎性能和可焊性等。8.2鋼材的主要技術(shù)性能的速度入文字鋼材的主要性能包括力學(xué)性能和工藝性能。其中，力學(xué)性能是鋼材最重要的使用性能，包括強(qiáng)度、彈性、塑性和耐疲勞性等。工藝性能表示鋼材在各種加工過(guò)程中的行為，包括冷彎性能和可焊性等。下面我們將用一下四點(diǎn)來(lái)講解建筑鋼材拉伸時(shí)的力學(xué)性能：8.2.1建筑鋼材拉伸時(shí)的力學(xué)性能抗拉性能沖擊韌性耐疲勞性冷彎性能的速度入文字抗拉性能是建筑鋼材最重要的力學(xué)性能。鋼材受拉時(shí)，在產(chǎn)生應(yīng)力的同時(shí)，相應(yīng)地產(chǎn)生應(yīng)變。應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系反映出鋼材的主要力學(xué)特征。從圖8-2所示的低碳鋼拉伸時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系中可看出，低碳鋼從受拉到拉斷經(jīng)歷了四個(gè)階段：彈性階段（OA）、屈服階段（ABL）、強(qiáng)化階段（BLC）和頸縮階段（CD）。(圖8-2請(qǐng)見(jiàn)本書193頁(yè))8.2.1建筑鋼材拉伸時(shí)的力學(xué)性能1.抗拉性能的速度入文字在圖8-2中OA段，應(yīng)力較小，應(yīng)力與應(yīng)變成正比例關(guān)系，卸去外力，試件恢復(fù)原狀，無(wú)殘余形變，這一階段稱為彈性階段。彈性階段的最高點(diǎn)（A點(diǎn)）所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱為彈性極限，用Rp表示。在彈性階段，應(yīng)力和應(yīng)變的比值為常數(shù)，稱為彈性模量，用E表示。彈性模量反映鋼材的剛度，是計(jì)算結(jié)構(gòu)受力變形的重要指標(biāo)。土木工程中常用鋼材的彈性模量為（2.0~2.1）X105MPa。(圖8-2請(qǐng)見(jiàn)本書193頁(yè))8.2.1建筑鋼材拉伸時(shí)的力學(xué)性能1.抗拉性能1）彈性階段的速度入文字當(dāng)應(yīng)力超過(guò)彈性極限后，應(yīng)變的增長(zhǎng)比應(yīng)力快，此時(shí)，除產(chǎn)生彈性變形外，還產(chǎn)生塑性變形。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到BH后塑性變形急劇增加，應(yīng)力-應(yīng)變曲線出現(xiàn)一個(gè)小平臺(tái)，這種現(xiàn)象稱為屈服。從A到BL這一階段稱為屈服階段。屈服強(qiáng)度指當(dāng)金屬材料呈現(xiàn)屈服現(xiàn)象時(shí)，在試驗(yàn)期間達(dá)到塑性變形發(fā)生而力不增加的應(yīng)力點(diǎn)。如果應(yīng)力在屈服階段出現(xiàn)波動(dòng)，則應(yīng)區(qū)分為上屈服點(diǎn)BH和下屈服點(diǎn)BL。8.2.1建筑鋼材拉伸時(shí)的力學(xué)性能1.抗拉性能2）屈服階段的速度入文字上屈服強(qiáng)度是指試樣發(fā)生屈服而應(yīng)力首次下降前的最大應(yīng)力（ReH），下屈服強(qiáng)度是指不計(jì)初始瞬時(shí)效應(yīng)時(shí)的最小應(yīng)力（ReL）。由于下屈服點(diǎn)比較穩(wěn)定且容易測(cè)定，因此，采用下屈服點(diǎn)作為鋼材的屈服強(qiáng)度（ReL）。鋼材受力達(dá)到屈服強(qiáng)度后，變形迅速增長(zhǎng)，盡管尚未斷裂，已不能滿足使用要求，故結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中以屈服強(qiáng)度作為許用應(yīng)力取值的依據(jù)。常用低碳鋼的抗拉強(qiáng)度為185~235MPa。8.2.1建筑鋼材拉伸時(shí)的力學(xué)性能1.抗拉性能2）屈服階段的速度入文字在鋼材屈服到一定程度后，由于內(nèi)部晶格扭曲、晶粒破碎等，阻止了塑性變形的進(jìn)一步發(fā)展，鋼材抵抗外力的能力重新提高，在應(yīng)力-應(yīng)變圖上，曲線從BL點(diǎn)開始上升直至最高點(diǎn)C，這一過(guò)程稱為強(qiáng)化階段。對(duì)應(yīng)于最高點(diǎn)C的應(yīng)力稱為抗拉強(qiáng)度（Rm），它是鋼材所承受的最大應(yīng)力。常用低碳鋼的抗拉強(qiáng)度為375~500MPa。圖8-2中，Ag表示最大力下材料的最大塑性延伸率；Agt表示最大力下材料的最大總延伸率（彈性延伸加塑性延伸之和）。(圖8-2請(qǐng)見(jiàn)本書193頁(yè))8.2.1建筑鋼材拉伸時(shí)的力學(xué)性能1.抗拉性能3）強(qiáng)化階段的速度入文字抗拉強(qiáng)度在設(shè)計(jì)中雖然不能利用，但是抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度之比（強(qiáng)屈比）Rm/ReL卻是評(píng)價(jià)鋼材使用可靠性的一個(gè)參數(shù)。強(qiáng)屈比越大，鋼材受力超過(guò)屈服點(diǎn)工作時(shí)的可靠性越大，安全性越高，但是，強(qiáng)屈比太大，鋼材強(qiáng)度的利用率偏低，浪費(fèi)材料。鋼材的強(qiáng)屈比一般不低于1.2，用于抗震結(jié)構(gòu)的普通鋼筋實(shí)測(cè)的強(qiáng)屈比應(yīng)不低于1.25。8.2.1建筑鋼材拉伸時(shí)的力學(xué)性能1.抗拉性能3）強(qiáng)化階段的速度入文字在鋼材達(dá)到C點(diǎn)后，試件薄弱處的斷面將顯著減小，塑性變形急劇增加，產(chǎn)生“頸縮”現(xiàn)象而斷裂。圖8-2中，A表示斷后伸長(zhǎng)率，可從引伸計(jì)的信號(hào)測(cè)得或者直接從試樣上測(cè)得這一性能指標(biāo)（圖8-2）。8.2.1建筑鋼材拉伸時(shí)的力學(xué)性能1.抗拉性能圖8-2低碳鋼拉伸時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變4）頸縮階段的速度入文字塑性是鋼材的一個(gè)重要性能指標(biāo)。鋼材的塑性通常用拉伸試驗(yàn)時(shí)的伸長(zhǎng)率或斷面收縮率表示。試件拉伸前和斷裂后標(biāo)距的長(zhǎng)度如圖8-3所示。斷后伸長(zhǎng)率A按下式計(jì)算：8.2.1建筑鋼材拉伸時(shí)的力學(xué)性能1.抗拉性能

（8-1）的速度入文字式中：A——斷后伸長(zhǎng)率；L0——試件原始標(biāo)距，即室溫下施力前的試樣長(zhǎng)度（mm）；LU——試樣斷后標(biāo)距，即在室溫下將斷后的兩部分緊密對(duì)接在一起，保證兩部分的軸線位于同一條直線上，測(cè)量試樣斷裂后的長(zhǎng)度（mm）。8.2.1建筑鋼材拉伸時(shí)的力學(xué)性能1.抗拉性能

（8-1）的速度入文字伸長(zhǎng)率是衡量鋼材塑性的指標(biāo)，它的數(shù)值越大，表示鋼材塑性越好。良好的塑性可將結(jié)構(gòu)上的應(yīng)力（超過(guò)屈服點(diǎn)的應(yīng)力）重新分布，從而避免結(jié)構(gòu)過(guò)早破壞。8.2.1建筑鋼材拉伸時(shí)的力學(xué)性能1.抗拉性能的速度入文字?jǐn)嗝媸湛s率指斷裂后試樣橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積之比：8.2.1建筑鋼材拉伸時(shí)的力學(xué)性能1.抗拉性能

（8-2）式中：Z——斷面收縮率；S0——試件原始截面積；SU——試件拉斷后頸縮處的截面積。的速度入文字伸長(zhǎng)率和斷面收縮率表示鋼材斷裂前經(jīng)受塑性變形的能力。伸長(zhǎng)率越大或斷面收縮率越高，說(shuō)明鋼材塑性越大。鋼材塑性大，不僅便于進(jìn)行各種加工，而且能保證鋼材在建筑上進(jìn)行安全使用。因?yàn)殇摬牡乃苄宰冃文苷{(diào)整局部高峰應(yīng)力，使之趨于平緩，以免引起建筑結(jié)構(gòu)的局部破壞及其所導(dǎo)致的整個(gè)結(jié)構(gòu)破壞；鋼材在塑性破壞前，有很明顯的變形和較長(zhǎng)的變形持續(xù)時(shí)，便于人們發(fā)現(xiàn)和補(bǔ)救。8.2.1建筑鋼材拉伸時(shí)的力學(xué)性能1.抗拉性能的速度入文字某些合金鋼或含碳量高的鋼材，如預(yù)應(yīng)力混凝土用的高強(qiáng)度鋼筋和鋼絲具有硬鋼的特點(diǎn)，明顯屈服階段。由于在外力作用下屈服現(xiàn)象不明顯，不便測(cè)出屈服點(diǎn)，故采用規(guī)定塑性延伸度。塑性延伸度指塑性延伸率等于規(guī)定的引申計(jì)標(biāo)距百分率時(shí)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力（見(jiàn)圖8-4），用符號(hào)應(yīng)附下腳標(biāo)說(shuō)明所規(guī)定的殘余延伸率，如Rp0.2表示規(guī)定殘余延伸率為0.2%時(shí)的應(yīng)力。8.2.1建筑鋼材拉伸時(shí)的力學(xué)性能1.抗拉性能的速度入文字鋼材的沖擊韌性是處在簡(jiǎn)支梁狀態(tài)的金屬試樣在沖擊負(fù)荷作用下折斷時(shí)的沖擊吸收功。鋼材的沖擊韌性與鋼材的化學(xué)成分、組織狀態(tài)，以及冶煉、加工都有關(guān)系。例如，鋼材中磷、硫含量較高，存在偏析、非金屬夾雜物和焊接中形成的微裂紋等都會(huì)使沖擊韌性顯著降低。8.2.1建筑鋼材拉伸時(shí)的力學(xué)性能2.沖擊韌性的速度入文字沖擊韌性隨溫度的降低而下降，其規(guī)律是開始下降緩和，當(dāng)達(dá)到一定溫度范圍時(shí)，突然下降很多而呈脆性，這種性質(zhì)稱為鋼材的冷脆性，這時(shí)的溫度稱為脆性臨界溫度。脆性臨界溫度的數(shù)值越低，鋼材的抗低溫沖擊性能越好。在負(fù)溫下使用的結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)選用脆性臨界溫度低于使用溫度的鋼材。由于脆性臨界溫度的測(cè)定工作較復(fù)雜，通常是根據(jù)使用環(huán)境的溫度條件規(guī)定-20℃或-40℃的負(fù)溫沖擊值指標(biāo)，以保證鋼材在脆性臨界溫度以上使用。8.2.1建筑鋼材拉伸時(shí)的力學(xué)性能2.沖擊韌性的速度入文字受交變荷載反復(fù)作用時(shí)，鋼材在應(yīng)力低于其屈服強(qiáng)度的情況下突然發(fā)生脆性斷裂破壞的現(xiàn)象稱為疲勞破壞。鋼材的疲勞破壞一般是由拉應(yīng)力引起的，受交變荷載反復(fù)作用時(shí)，鋼材首先在局部開始形成細(xì)小裂紋，隨后由于微裂紋尖端的應(yīng)力集中而使其逐漸擴(kuò)大，直至突然發(fā)生瞬時(shí)疲勞斷裂。疲勞破壞是在低應(yīng)力狀態(tài)下突然發(fā)生的，所以危害極大，往往會(huì)造成災(zāi)難性的事故。8.2.1建筑鋼材拉伸時(shí)的力學(xué)性能3.耐疲勞性的速度入文字在一定條件下，鋼材疲勞破壞的應(yīng)力值隨應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的增加而降低。鋼材在無(wú)窮次交變荷載作用下而不致引起斷裂的最大循環(huán)應(yīng)力值，稱為疲勞強(qiáng)度極限，實(shí)際測(cè)量時(shí)常以2×106次應(yīng)力循環(huán)為基準(zhǔn)。鋼材的疲勞強(qiáng)度與很多因素有關(guān)，如組織結(jié)構(gòu)、表面狀態(tài)、合金成分、夾雜物和應(yīng)力集中等幾種情況。一般來(lái)說(shuō)，鋼材的抗拉強(qiáng)度高，其疲勞極限也較高。8.2.1建筑鋼材拉伸時(shí)的力學(xué)性能3.耐疲勞性的速度入文字冷彎性能是指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力，以試驗(yàn)時(shí)的彎曲角度d和彎心直徑d為指標(biāo)表示。鋼材的冷彎試驗(yàn)是通過(guò)直徑（或厚度）為a的試件，采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的彎心直徑d（d=na，n為整數(shù)），彎曲至規(guī)定的角度時(shí)（180°或90°），檢查彎曲處有無(wú)裂紋、斷裂及起層等現(xiàn)象；若沒(méi)有這些現(xiàn)象則認(rèn)為冷彎性能合格。鋼材冷彎時(shí)的彎曲角度d越大，d/α越小，則表示冷彎性能越好，見(jiàn)圖8-5。(圖8-5請(qǐng)見(jiàn)本書195頁(yè))8.2.1建筑鋼材拉伸時(shí)的力學(xué)性能4.冷彎性能的速度入文字應(yīng)該指出的是，伸長(zhǎng)率反映的是鋼材在均勻變形下的塑性，而冷彎性能是鋼材處于不利變形條件下的塑性，可揭示鋼材內(nèi)部組織是否均勻，存在內(nèi)應(yīng)力和夾雜物等缺陷。而這些缺陷在拉伸試驗(yàn)中常因塑性變形導(dǎo)致應(yīng)力重分布而得不到反映。8.2.1建筑鋼材拉伸時(shí)的力學(xué)性能4.冷彎性能的速度入文字將鋼材于常溫下進(jìn)行冷拉、冷拔或冷軋使其產(chǎn)生塑性變形，從而提高屈服強(qiáng)度，降低塑性韌性，這個(gè)過(guò)程稱為冷加工強(qiáng)化處理。8.2.2冷加工強(qiáng)化1.冷加工強(qiáng)化的機(jī)理的速度入文字冷拉是將鋼筋拉至其應(yīng)力-應(yīng)變曲線的強(qiáng)化階段內(nèi)任一點(diǎn)K處，然后緩慢卸去荷載，則當(dāng)再度加載時(shí)，其屈服極限將有所提高，而其塑性變形能力將有所降低。冷拉一般可控制冷拉率。鋼筋經(jīng)冷拉后，一般屈服點(diǎn)可提高20%~25%。8.2.2冷加工強(qiáng)化2.冷加工強(qiáng)化方法1）冷拉的速度入文字冷拔是將光圓鋼筋通過(guò)硬質(zhì)合金拔絲?？讖?qiáng)行拉拔。冷拔作用比純拉伸的作用強(qiáng)烈，鋼筋不僅受拉，而且同時(shí)受到擠壓作用。經(jīng)過(guò)一次或多次的冷拔后得到的冷拔低碳鋼絲，其屈服點(diǎn)可提高40%~60%，但鋼的塑性和韌性下降，從而具有硬鋼的特點(diǎn)。8.2.2冷加工強(qiáng)化2.冷加工強(qiáng)化方法2）冷拔的速度入文字建筑工程中大量使用的鋼筋采用冷加工強(qiáng)化，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)過(guò)冷加工的鋼材，可適當(dāng)減小鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)截面，或減小混凝土中配筋數(shù)量，從而達(dá)到節(jié)約鋼材的目的。鋼筋冷拉還有利于簡(jiǎn)化施工工序。冷拉盤條鋼筋可省去開盤和調(diào)直工序；冷拉直條鋼筋則可與矯直、除銹等工序一并完成。但冷拔鋼絲的屈強(qiáng)比較大，相應(yīng)的安全儲(chǔ)備較小。8.2.2冷加工強(qiáng)化2.冷加工強(qiáng)化方法2）冷拔的速度入文字冷軋是將圓鋼在冷軋機(jī)上軋成斷面形狀規(guī)則的鋼筋，可提高其強(qiáng)度及與混凝土的黏接力。鋼筋在冷軋時(shí)，縱向與橫向同時(shí)產(chǎn)生變形，因而能較好地保持其塑性和內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻性。8.2.2冷加工強(qiáng)化2.冷加工強(qiáng)化方法3）冷軋的速度入文字將冷加工處理后的鋼筋在常溫下存放15~20d，或加熱至100~200℃后保持一定時(shí)間（2~3h），其屈服強(qiáng)度進(jìn)一步提高，且抗拉強(qiáng)度也提高，同時(shí)塑性和韌性也進(jìn)一步降低，彈性模量則基本恢復(fù)。這個(gè)過(guò)程稱為時(shí)效處理。時(shí)效處理方法有兩種：在常溫下存放15~20d，稱為自然時(shí)效，適合用于低強(qiáng)度鋼筋；加熱至100~200℃后保持一定時(shí)間（2~3h），稱為人工時(shí)效，適合用于高強(qiáng)鋼筋。8.2.2冷加工強(qiáng)化3.時(shí)效處理的速度入文字熱處理是將鋼材按規(guī)定的溫度進(jìn)行加熱、保溫和冷卻處理，以改變其組織，得到所需要的性能的一種工藝。熱處理包括淬火、回火、退火和正火。8.2.2冷加工強(qiáng)化4.熱處理

回火正火退火淬火的速度入文字將鋼材加熱至基本組織改變溫度以上，保溫使基本組織轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，然后投入水或礦物油中急冷，使品粒細(xì)化，碳的固溶量增加，強(qiáng)度和硬度增加，塑性和韌性明顯下降。8.2.2冷加工強(qiáng)化4.熱處理1）淬火的速度入文字將比較硬脆、存在內(nèi)應(yīng)力的鋼再加熱至基本組織改變溫度以下（150~650℃），保溫后按一定制度冷卻至室溫的熱處理方法稱回火?；鼗鸷蟮匿摬?，其內(nèi)應(yīng)力消除，硬度降低，塑性和韌性得到改善。8.2.2冷加工強(qiáng)化4.熱處理2）回火的速度入文字將鋼材加熱至基本組織轉(zhuǎn)變溫度以下（低溫退火）或以上（完全退火），適當(dāng)保溫后緩慢冷卻，以消除內(nèi)應(yīng)力，減少缺陷和品格畸變，使鋼的塑性和韌性得到改善。8.2.2冷加工強(qiáng)化4.熱處理3）退火4）正火將鋼件加熱至基本組織改變溫度以上，然后在空氣中冷卻，使晶格細(xì)化，鋼的強(qiáng)度提高而塑性有所降低。的速度入文字鋼材的連接分為鋼結(jié)構(gòu)連接與鋼筋混凝土中鋼筋連接兩大類。8.2.2冷加工強(qiáng)化5.鋼材的連接鋼結(jié)構(gòu)連接鋼筋連接的速度入文字鋼結(jié)構(gòu)連接包括鉚接、栓接與焊接。鉚接是用鉚釘連接鋼材，因技術(shù)成本高，安裝效率低，目前已很少采用。采用螺栓連接的栓接因施工簡(jiǎn)單、易于拆換，在一些場(chǎng)合也有使用。焊接是現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的主要連接方式，主要有手弧焊、埋弧焊、氣體保護(hù)焊等。焊接是一種以加熱方式接合金屬或其他熱塑性材料的工藝技術(shù)。在工業(yè)與民用建筑的鋼結(jié)構(gòu)中，焊接連接是主要的連接方式。建筑鋼材常用的焊接方法有閃光對(duì)焊、電渣壓力焊接和電弧焊接。8.2.2冷加工強(qiáng)化5.鋼材的連接1）鋼結(jié)構(gòu)連接的速度入文字鋼筋混凝土工程中鋼筋需要接長(zhǎng)或固定相互交叉，就需要對(duì)鋼筋連接。其施工工藝分為綁扎連接、焊接連接和機(jī)械連接。在鋼筋混凝土工程中，焊接大量應(yīng)用于鋼筋接頭、鋼筋網(wǎng)、鋼筋骨架和預(yù)埋件之間的連接，以及裝配式構(gòu)件的安裝。8.2.2冷加工強(qiáng)化5.鋼材的連接2）鋼筋連接的速度入文字鋼筋的機(jī)械連接是通過(guò)鋼筋與連接件的機(jī)械咬合作用或鋼筋端面的承壓作用，將一根鋼筋中的力傳遞至另一根鋼筋的連接方法。常用的機(jī)械連接方法有套筒冷擠壓連接、錐螺紋套筒連接和直螺紋套筒連接。8.2.2冷加工強(qiáng)化5.鋼材的連接2）鋼筋連接的速度入文字鋼材中除了主要化學(xué)成分鐵（Fe）以外，還含有少量的碳（C）、硅（Si）、錳（Mn）、磷（P）、硫（S）、氧（O）、氮（N）、鐵（Ti）、鑰（V）等元素，這些元素雖然含量少，但對(duì)鋼材的性能有很大影響。8.2.3鋼材的化學(xué)成分及其對(duì)鋼材性能的影響的速度入文字碳是決定鋼材性能的最重要元素。當(dāng)鋼中的含碳量在0.8%以下時(shí)，隨著含碳量的增加，鋼材的強(qiáng)度和硬度提高，而塑性和韌性降低；但當(dāng)鋼中的含碳量在1.0%以上時(shí)，隨著含碳量的增加，鋼材的強(qiáng)度反而下降。隨著含碳量的增加，鋼材的焊接性能變差（含碳量大于0.3%的鋼材，可焊性顯著下降），冷脆性和時(shí)效敏感性增大，耐大氣銹蝕性下降。8.2.3鋼材的化學(xué)成分及其對(duì)鋼材性能的影響1）碳的速度入文字硅是作為脫氧劑而加入的，是鋼中的有益元素。硅含量較低（小于1.0%）時(shí)，能提高鋼材的強(qiáng)度，而對(duì)塑性和韌性無(wú)明顯影響。8.2.3鋼材的化學(xué)成分及其對(duì)鋼材性能的影響2）硅錳是煉鋼時(shí)用來(lái)脫氧去硫而加入的，是鋼中的有益元素。錳具有很強(qiáng)的脫氧去硫能力，能消除或減輕氧、硫所引起的熱脆性，大大改善鋼材的熱加工性能，同時(shí)能提高鋼材的強(qiáng)度和硬度。錳是我國(guó)低合金結(jié)構(gòu)鋼中的主要合金元素。3）錳的速度入文字磷是鋼中很有害的元素。隨著磷含量的增加，鋼材的強(qiáng)度、屈強(qiáng)比、硬度均提高，而塑性和韌性顯著降低。特別是溫度越低，對(duì)塑性和韌性的影響越大，顯著加大鋼材的冷脆性。磷也使鋼材的可焊性顯著降低。但磷可提高鋼材的耐磨性和耐蝕性，故在低合金鋼中可配合其他元素作為合金元素使用。8.2.3鋼材的化學(xué)成分及其對(duì)鋼材性能的影響4）磷的速度入文字硫也是鋼中很有害的元素。硫的存在會(huì)加大鋼材的熱脆性，降低鋼材的各種機(jī)械性能，也使鋼材的可焊性、沖擊韌性、耐疲勞性和抗腐蝕性等均降低。8.2.3鋼材的化學(xué)成分及其對(duì)鋼材性能的影響5）硫氧是鋼中的有害元素。隨著氧含量的增加，鋼材的強(qiáng)度有所提高，塑性特別是韌性顯著降低，可焊性變差。氧的存在會(huì)造成鋼材的熱脆性。6）氧的速度入文字氮對(duì)鋼材性能的影響與碳、磷相似，隨著氮含量的增加，鋼材的強(qiáng)度提高，塑性特別是韌性顯著降低，可焊性變差，冷脆性加劇。氮在鋁、鋸、鑰等元素的配合下可以減少其不利影響，改善鋼材性能，可作為低合金鋼的合金元素使用。8.2.3鋼材的化學(xué)成分及其對(duì)鋼材性能的影響7）氮的速度入文字8.2.3鋼材的化學(xué)成分及其對(duì)鋼材性能的影響鈦是強(qiáng)脫氧劑。鈦能顯著提高鋼材的強(qiáng)度，改善鋼材的韌性、可焊性，但稍降低塑性。鈦是常用的微量合金元素。8）鈦釩是弱脫氧劑。鋼中加入釩可以減弱碳和氮的不利影響，有效地提高鋼材的強(qiáng)度，但有時(shí)也會(huì)增加焊接淬硬傾向，釩也是常用的微量合金元素。9）釩03工程中常用的鋼材的速度入文字8.3工程中常用的鋼材工程中常用的鋼材是碳鋼和合金鋼，其品種成千上萬(wàn)，本節(jié)主要討論的是在建筑工程中使用的鋼材。在建筑工程中要消耗大量的鋼材，其中應(yīng)用最廣泛的鋼種是碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼的速度入文字8.3.1碳素結(jié)構(gòu)鋼現(xiàn)代冶煉生產(chǎn)的鋼,其中碳鋼占90%左右,合金鋼僅占10%左右。在工業(yè)中大量使用的金屬材料是碳鋼。碳鋼根據(jù)用途分為碳素結(jié)構(gòu)鋼和碳素工具鋼兩大類。按照質(zhì)量等級(jí),碳素結(jié)構(gòu)鋼又分為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。在碳鋼中,碳素結(jié)構(gòu)鋼產(chǎn)量最大,用途最廣,碳鋼大多軋成鋼板、鋼帶和型鋼等。的速度入文字8.3.1碳素結(jié)構(gòu)鋼根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T700-2006）,碳素結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分和牌號(hào)見(jiàn)表8-1。(表8-1請(qǐng)見(jiàn)本書199頁(yè))1）碳素結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分要求的速度入文字8.3.1碳素結(jié)構(gòu)鋼GB/T700-2006《碳素結(jié)構(gòu)鋼》中規(guī)定,其牌號(hào)由代表屈服點(diǎn)的字母、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)、脫氧方法等四部分按順序組成。其中以“Q”代表屈服點(diǎn)；屈服點(diǎn)數(shù)值共分195MPa、215MPa、235MPa和275MPa四種；質(zhì)量等級(jí)以硫、磷等雜質(zhì)含量由多到少,分別用A、B、C、D符號(hào)表示；脫氧方法以F表示沸騰鋼，Z、TZ表示鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼，Z和TZ在鋼的牌號(hào)中予以省略。例如：Q235-A?F表示屈服點(diǎn)為235MPa的A級(jí)沸騰鋼。2）碳素結(jié)構(gòu)鋼表示方法的速度入文字8.3.1碳素結(jié)構(gòu)鋼隨著牌號(hào)的增大，其含碳量增加，強(qiáng)度提高，塑性和韌性降低，冷彎性能逐漸變差。同一鋼號(hào)內(nèi)質(zhì)量等級(jí)越高，鋼材的質(zhì)量越好，如Q235C級(jí)優(yōu)于Q235A、Q235B級(jí)。2）碳素結(jié)構(gòu)鋼表示方法的速度入文字8.3.1碳素結(jié)構(gòu)鋼根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《碳素結(jié)構(gòu)鋼》，隨著牌號(hào)的增大，對(duì)鋼材屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的要求增大，對(duì)伸長(zhǎng)率的要求降低。碳素結(jié)構(gòu)鋼的力學(xué)性能和冷彎性能應(yīng)符合表8-2、表8-3的規(guī)定。(表8-2、表8-3請(qǐng)見(jiàn)本書200/201頁(yè))3）碳素結(jié)構(gòu)鋼的技術(shù)性能的速度入文字8.3.1碳素結(jié)構(gòu)鋼Q195、Q215A、Q215B碳素結(jié)構(gòu)鋼塑性和韌性較高，有一定的強(qiáng)度，通常軋制成薄板、鋼筋、鋼管、型鋼等，用作橋梁、鋼結(jié)構(gòu)等，也可以用于制造鉚釘、螺釘、螺栓、鋼絲及沖壓零件等。4）碳素結(jié)構(gòu)鋼的應(yīng)用的速度入文字8.3.1碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235鋼的含碳量為0.17%~0.22%，屬于低碳鋼。該鋼具有較高的強(qiáng)度，良好的塑性、韌性和焊接性。Q235鋼在結(jié)構(gòu)中能夠保證超載、沖擊載荷下的安全。在建筑結(jié)構(gòu)中，Q235能夠滿足一般鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼的力學(xué)性能要求。Q235A鋼只適用于承受靜載荷的結(jié)構(gòu)件。Q235C、Q235D可用于重要的焊接結(jié)構(gòu)件。Q275鋼的強(qiáng)度更高，但塑性和韌性較差，可用于軋制鋼筋、螺栓、軋輻和軸等。4）碳素結(jié)構(gòu)鋼的應(yīng)用的速度入文字8.3.2低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼是在普通碳素鋼的基礎(chǔ)上，添加少量的一種或多種合金元素（一般合金元素總含量不超過(guò)5%），以提高其強(qiáng)度、硬度、耐腐蝕性、耐磨性或低溫沖擊韌性的鋼。這種鋼還具有較好的塑性、韌性和焊接性等優(yōu)點(diǎn)，多用于制造橋梁、車輛、船舶、鍋爐、高壓容器、油罐和輸油管等。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼通常是在熱軋后經(jīng)退火或正火狀態(tài)使用，其組織為鐵素體和珠光體，或珠光體組織。焊接成形后不再進(jìn)行熱處理。由于對(duì)壓力加工性能和焊接性能的要求，低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的含碳量不超過(guò)0.27%。的速度入文字8.3.2低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼因此，低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的使用性能主要靠加入少量的合金元素（如Mn、V、Ti、NB、CU和P等）來(lái)提高。合金元素Mn是強(qiáng)化基體的元素，其含量控制在1.8%以下。Mn除了固溶強(qiáng)化外，還使鋼的臨界轉(zhuǎn)變溫度A3下降，細(xì)化鐵素體晶粒；因此，Mn的作用既可以提高鋼的強(qiáng)度，又可以改善鋼的塑性和韌性。V、Ti、NB等合金元素在鋼中形成微細(xì)的碳化物，它們的熔點(diǎn)高、硬度和強(qiáng)度高，在鋼中起的作用是細(xì)化晶粒和彌散強(qiáng)化，達(dá)到提高鋼材強(qiáng)度。的速度入文字8.3.3鋼筋鋼筋是指在建筑工程中，配置在鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)件中的鋼條或鋼絲。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中使用的鋼筋和鋼絲等鋼材，主要由碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)碳素鋼經(jīng)過(guò)熱軋或冷軋、冷拔及熱處理工藝加工而成。鋼筋的品種有熱軋鋼筋、冷軋帶肋鋼筋、預(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋和低碳鋼熱軋圓盤條等。的速度入文字8.3.3鋼筋熱軋鋼筋是指經(jīng)過(guò)熱軋成型，然后在空氣中冷卻（正火處理）的鋼筋。熱軋鋼筋主要是用Q235的碳素結(jié)構(gòu)鋼進(jìn)行軋制成光圓鋼筋,以直條或盤條交貨。帶肋鋼筋則采用低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的成分軋制而成。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼筋混凝土用鋼第1部分：熱軋光圓鋼筋》（GB1499.1-2017）和《鋼筋混凝土用鋼第2部分：熱軋帶肋鋼筋》（GB1499.2-2018）的規(guī)定

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熱軋鋼筋的力學(xué)性能和冷彎性能如表8-4所示。(表8-4請(qǐng)見(jiàn)本書202頁(yè))1）熱軋鋼筋的速度入文字8.3.3鋼筋冷軋帶肋鋼筋的生產(chǎn)分兩步進(jìn)行,第一步是以低碳鋼或低合金鋼熱軋成盤條,第二步將盤條進(jìn)行多道工序冷軋或冷拔以減少鋼筋直徑,再在鋼筋表面冷軋成兩面或三面橫肋的鋼筋。冷軋帶肋鋼筋的力學(xué)性能和工藝性能如表8-5所示,它主要用于普通鋼筋混凝土。2）冷軋帶肋鋼筋的速度入文字8.3.3鋼筋熱處理鋼筋是指用熱軋帶肋鋼筋經(jīng)淬火加高溫回火熱處理工藝得到的鋼筋。淬火加高溫回火再熱處理被稱為調(diào)質(zhì)。鋼筋經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理后，其基體組織為回火索氏體。鋼筋的力學(xué)性能反映為強(qiáng)度高、硬度高、塑性和韌性良好的綜合性能，適用于預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)件。使用時(shí)按長(zhǎng)度要求切割，不能用焊接切割，也不能焊接，其原因是鋼筋受熱會(huì)產(chǎn)生高溫退火而導(dǎo)致鋼筋強(qiáng)度下降，從而降低鋼筋混凝土的強(qiáng)度等級(jí)。3）預(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋的速度入文字8.3.4預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼經(jīng)過(guò)酸洗、冷拔再經(jīng)回火消除應(yīng)力等工藝制成，具有高強(qiáng)度性能。它按加工狀態(tài)分為冷拉鋼絲（代號(hào)為WCD）和消除應(yīng)力鋼絲兩類。消除應(yīng)力鋼絲按松弛性能又分為低松弛級(jí)鋼絲（代號(hào)為WLR）和普通松弛級(jí)鋼絲（代號(hào)為WNR）。預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲按外形分為光圓鋼絲（代號(hào)為P）、螺旋肋鋼絲（代號(hào)為H）和刻痕鋼絲（代號(hào)為D）三種。螺旋肋鋼絲表面沿著長(zhǎng)度方向上有規(guī)則間隔壓痕的肋條，三面刻痕鋼絲和螺旋肋鋼絲與混凝土的黏結(jié)力都較好。1）預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲的速度入文字8.3.4預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線（steelstrAndforprestressedconcrele）是由冷拉光圓鋼絲及刻痕鋼絲捻制而成的。由冷拉光圓鋼絲捻制成的鋼絞線稱為標(biāo)準(zhǔn)型鋼絞線；由刻痕鋼絲捻制成的鋼絞線稱為刻痕鋼絞線；捻制后再經(jīng)冷拔制成的鋼絞線稱為模拔型鋼絞線。2）預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線的速度入文字8.3.4預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲GB/T5224-2014《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》規(guī)定其按結(jié)構(gòu)分為八類。如用兩根鋼絲捻制的鋼絞線，代號(hào)1×2；用三根鋼絲捻制的鋼絞線，代號(hào)1×3；用三根刻痕鋼絲捻制的鋼絞線，代號(hào)1×3I；用七根鋼絲捻制的鋼絞線，代號(hào)1×7；用七根鋼絲捻制又經(jīng)模拔的鋼絞線，代號(hào)（1×7）C等。2）預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線的速度入文字8.3.4預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲公稱直徑為15.20mm，強(qiáng)度級(jí)別為1860MPa的七根鋼絲捻制的標(biāo)準(zhǔn)型鋼絞線，其標(biāo)記：預(yù)應(yīng)力鋼絞線1×7-15.20-1860-GB/T5224-2014。公稱直徑為8.70mm，強(qiáng)度級(jí)別為1720MPa的三根刻痕鋼絲捻制的標(biāo)準(zhǔn)型鋼絞線，其標(biāo)記：預(yù)應(yīng)力鋼絞線1X31-8.70-1720-GB/T5224-2014。2）預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線的速度入文字8.3.4預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲預(yù)應(yīng)力鋼絞線主要用于預(yù)應(yīng)力混凝土配筋。與鋼筋混凝土中的其他配筋相比，預(yù)應(yīng)力鋼絞線具有強(qiáng)度高、柔性好、質(zhì)量穩(wěn)定、成盤供應(yīng)無(wú)須接頭等優(yōu)點(diǎn)，適用于大型屋架、薄腹梁、大跨度橋梁等負(fù)荷大、跨度大的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。2）預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線04鋼材的腐蝕與防護(hù)的速度入文字8.4.1鋼材的腐蝕鋼材表面與周圍介質(zhì)發(fā)生作用而引起破壞的現(xiàn)象稱作腐蝕（銹蝕）。鋼材腐蝕的現(xiàn)象普遍存在,如在大氣中生銹,特別是當(dāng)環(huán)境中有各種侵蝕性介質(zhì)或濕度較大時(shí),情況就更為嚴(yán)重。腐蝕不僅使鋼材的有效截面積均勻減小,而且產(chǎn)生的局部銹坑會(huì)引起應(yīng)力集中；腐蝕還會(huì)顯著降低鋼的強(qiáng)度、塑性、韌性等力學(xué)性能。根據(jù)鋼材與環(huán)境介質(zhì)的作用原理,腐蝕可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。的速度入文字8.4.1鋼材的腐蝕化學(xué)腐蝕指鋼材與周圍的介質(zhì)（如氧氣、二氧化碳、二氧化硫和水等）直接發(fā)生化學(xué)作用,生成疏松的氧化物而引起的腐蝕。在干燥環(huán)境中化學(xué)腐蝕的速度緩慢,但在溫度高和濕度較大時(shí)腐蝕速度大大加快。1.化學(xué)腐蝕的速度入文字8.4.1鋼材的腐蝕鋼材由不同的晶體組織構(gòu)成,并含有雜質(zhì)，由于這些成分的電極電位不同,當(dāng)有電解質(zhì)溶液（如水）存在時(shí)，就會(huì)在鋼材表面形成許多微小的局部原電池。整個(gè)電化學(xué)腐蝕過(guò)程如下：陽(yáng)極區(qū)：Fe=Fe2+

+2e陰極區(qū)：2H2O+2e+12O2

=2OH-+H2O溶液區(qū)：Fe2++2OH-=Fe（OH）2

4Fe（OH）2

+O2+2H2O=4Fe（OH）32.電化學(xué)腐蝕的速度入文字8.4.1鋼材的腐蝕水是弱電解質(zhì)溶液,而溶有CO2的水則成為有效的電解質(zhì)溶液,從而加速電化學(xué)腐蝕的過(guò)程。鋼材在大氣中的腐蝕,實(shí)際上是化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕共同作用所致,但以電化學(xué)腐蝕為主。2.電化學(xué)腐蝕的速度入文字8.4.2鋼材的防護(hù)《建筑鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T251-2011）對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕的設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收、安全、衛(wèi)生和環(huán)境保護(hù)、維護(hù)等提出了一系列技術(shù)要求。根據(jù)碳鋼在不同大氣環(huán)境下暴露第一年的腐蝕速率,將腐蝕環(huán)境類型分為6個(gè)等級(jí)：I級(jí)為無(wú)腐蝕,Ⅱ級(jí)為弱腐蝕,Ⅲ級(jí)為輕腐蝕,Ⅳ級(jí)為中腐蝕,V級(jí)為較強(qiáng)腐蝕,Ⅵ級(jí)為強(qiáng)腐蝕。該規(guī)程對(duì)鋼材的表面處理,以及防腐涂層和金屬熱噴涂保護(hù)兩種建筑鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕方法均提出了相應(yīng)的技術(shù)要求。1.建筑鋼結(jié)構(gòu)防腐的速度入文字8.4.2鋼材的防護(hù)涂層保護(hù)要求其防腐蝕涂料涂層按涂層配套原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。應(yīng)滿足腐蝕環(huán)境、工況條件和防腐蝕年限要求,并綜合考慮底涂層與基材的適應(yīng)性,涂料各層之間的相容性和適應(yīng)性,涂料品種與施工方法的適應(yīng)性。選用的底漆、中間漆和面漆因使用功能不同,對(duì)主要性能的要求也有所差異。一般宜選用同一廠家的涂料產(chǎn)品。該規(guī)范規(guī)定,涂層與鋼結(jié)構(gòu)基層的附著力不宜低于5MPa。1.建筑鋼結(jié)構(gòu)防腐的速度入文字8.4.2鋼材的防護(hù)金屬熱噴涂是用高壓空氣、惰性氣體或電弧等將熔融的耐腐蝕金屬噴射到被保護(hù)結(jié)構(gòu)物表面,從而形成保護(hù)性涂層的工藝過(guò)程。熱噴涂金屬材料宜選用鋁、鋁鎂合金或鋅鋁合金。還可使用鋼筋混凝土用不銹鋼鋼筋。其產(chǎn)品外形分為熱軋光圓不銹鋼鋼筋和熱軋帶肋不銹鋼筋兩種。1.建筑鋼結(jié)構(gòu)防腐的速度入文字8.4.2鋼材的防護(hù)鋼是不燃性材料,但這并不表明鋼材能夠抵抗火災(zāi)。耐火試驗(yàn)與火災(zāi)案例表明：以失去支撐能力為標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)保護(hù)層時(shí)鋼柱和鋼屋架的耐火極限只有0.25h，而裸露鋼梁的耐火極限為15h。溫度在200℃以內(nèi)，可以認(rèn)為鋼材的性能基本不變；超過(guò)300℃以后，彈性模量、屈點(diǎn)和極限強(qiáng)度均開始顯著下降，應(yīng)變急劇增大；達(dá)到600℃時(shí)已經(jīng)失去承載能力。所以，沒(méi)防火保護(hù)層的鋼結(jié)構(gòu)是不耐火的。2.鋼材的防火的速度入文字8.4.2鋼材的防護(hù)鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)的基本原理是采用絕熱或吸熱材料，阻隔火焰和熱量，推遲鋼結(jié)構(gòu)的升溫率。防火方法以包覆法為主，即以防火涂料、不燃性板材或混凝土和砂漿將鋼構(gòu)件包裹起來(lái)。2.鋼材的防火05鋼材的代表作品的速度入文字8.5.1埃菲爾鐵塔埃菲爾鐵塔（法語(yǔ)：LATourEifel；英語(yǔ)：EifelTower）位于法國(guó)巴黎的戰(zhàn)神廣場(chǎng)，它是根據(jù)工程師亞歷山大.古斯塔夫.埃菲爾的名字來(lái)命名的。埃菲爾鐵塔是法國(guó)的最高建筑物，總高達(dá)到了324米，重量大約是700噸。它不僅是巴黎的地標(biāo)之一，還是法國(guó)著名的旅游景點(diǎn)，并且還是世界著名的建筑之一。埃菲爾鐵塔于1889年建成，是當(dāng)時(shí)全世界最高的建筑物。鐵塔設(shè)計(jì)創(chuàng)意新穎，是早期大型鋼鐵建筑的典范，同時(shí)還是法國(guó)的重要景點(diǎn)和象征。1.埃菲爾鐵塔簡(jiǎn)介的速度入文字8.5.1埃菲爾鐵塔1889年5月15日，在世界博覽會(huì)開幕之際，鐵塔的設(shè)計(jì)者為了給世界博覽會(huì)開幕典禮剪彩，親自把法國(guó)國(guó)旗升上鐵塔的最高處，人們?yōu)榱烁屑に麑?duì)法國(guó)所做的偉大貢獻(xiàn)，自發(fā)地為他建造了一個(gè)銅像，該銅像現(xiàn)在還在埃菲爾鐵塔塔底旁邊。眾所周知，巴黎是世界浪漫之都，不僅法國(guó)人民很有情調(diào)，而且建筑物也很有情調(diào)。1.埃菲爾鐵塔簡(jiǎn)介的速度入文字8.5.1埃菲爾鐵塔當(dāng)埃菲爾鐵塔建成以后，巴黎人民看著這個(gè)建在術(shù)中心的丑陋的建筑物時(shí)很是生氣，他們認(rèn)為埃菲爾鐵塔是一個(gè)很糟糕的建筑物，甚至說(shuō)毫無(wú)美感。曾多次有人想要拆除埃菲爾鐵塔，結(jié)果被政府阻止。經(jīng)過(guò)時(shí)間的沉淀，以前丑陋的建筑物，現(xiàn)在已經(jīng)成了法國(guó)著名的旅游景點(diǎn)，截至2010年，累計(jì)旅游人數(shù)高達(dá)2.5億人次，每年為巴黎財(cái)政收入貢獻(xiàn)了15億歐元。埃菲爾鐵塔現(xiàn)在已然成了法國(guó)的象征。1.埃菲爾鐵塔簡(jiǎn)介的速度入文字8.5.1埃菲爾鐵塔1870年7月普法戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)，戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)后，法國(guó)軍隊(duì)不敵普魯士王國(guó)，戰(zhàn)爭(zhēng)最后以法國(guó)的失敗而告終，法國(guó)被迫簽下條約，結(jié)束了法國(guó)在歐洲的霸權(quán)地位。1884年法國(guó)國(guó)力慢慢恢復(fù)，為了顯示國(guó)力，法國(guó)政府決定于1889年舉辦一個(gè)大的博覽會(huì)，主要是用來(lái)慶祝法國(guó)大革命勝利100周年。法國(guó)政府希望能建造一個(gè)能代表法國(guó)榮譽(yù)的紀(jì)念碑，并且公開征集設(shè)計(jì)方案，最終53歲的工程師亞歷山大.古斯塔夫.埃菲爾的金屬拱門塔方案贏得了組委會(huì)一致認(rèn)可，歷經(jīng)2年多的時(shí)間，埃菲爾鐵塔終于在1889年建成。2.建設(shè)背景的速度入文字8.5.1埃菲爾鐵塔埃菲爾鐵塔是由很多分散的鋼鐵構(gòu)件組成的，塔的底部是由四個(gè)巨大的拱形支腿組成，支腿是用鋼筋水泥制成的，塔身全部是由鋼鐵組成，總重量高達(dá)7千噸。埃菲爾鐵塔耗材是巨大的，光鋼鐵構(gòu)件就有1.8萬(wàn)個(gè)，重量超過(guò)1萬(wàn)噸。在建造過(guò)程中時(shí)共鉆孔700萬(wàn)個(gè)，鉚釘使用量超過(guò)250萬(wàn)個(gè)。從塔座到塔頂一共有1711級(jí)階梯，1.2萬(wàn)個(gè)金屬部件，鋼鐵的消耗高達(dá)7千噸。3.建筑用材的速度入文字8.5.1埃菲爾鐵塔埃菲爾鐵塔需要定時(shí)修理，法國(guó)政府規(guī)定每隔7年要對(duì)鐵塔油漆一次，平均每油漆一次就要用掉52噸的油漆。根據(jù)資料，埃菲爾鐵塔一共分為三層，其中一二層是餐廳，主要為旅游者提供餐飲服務(wù)，為了給旅游參觀者提供更好的觀景的地方，工作人員把三層設(shè)置成了觀景臺(tái)，人們站在觀景臺(tái)上可以任意膝望巴黎的城市美景。3.建筑用材的速度入文字8.5.2舊金山金門大橋金門大橋位于美國(guó)的舊金山，是舊金山的標(biāo)志性建筑，同時(shí)金門大橋還是近代橋梁工程的一個(gè)奇跡，是世界上最大的單孔長(zhǎng)跨距大吊橋之一。金門大橋是由工程師史特勞斯所設(shè)計(jì)，人們?yōu)榱烁屑に麑?duì)美國(guó)的貢獻(xiàn)，特地為他建造了一個(gè)銅像，該銅像目前還矗立在金門大橋旁邊供人們瞻仰。金門大橋因?yàn)榻ㄔ诮痖T海峽上面而得名，1579年英國(guó)探險(xiǎn)家弗朗西斯·德雷克發(fā)現(xiàn)了該海峽，所以該海峽以他的名字命名。金門海峽位于美國(guó)加利福尼亞州，寬度達(dá)到1900米。金門海峽還是舊金山海灣入口，海峽水位很深，并且兩岸十分陡峻。1.大橋簡(jiǎn)介的速度入文字8.5.2舊金山金門大橋金門大橋的南邊是舊金山半島，北邊是北加利福尼亞州。每當(dāng)有船只經(jīng)過(guò)舊金山的時(shí)候人們站在甲板上向遠(yuǎn)處望去，就會(huì)清楚地看到大橋的巨型鋼塔。在金門大橋的南北兩邊都有鋼塔，鋼塔高度達(dá)到342米，其中在水平面以上部分高度為22