建筑钢材教学课件PPT

1、 建 筑 钢 材 钢结构用钢：角钢、槽 钢、工字钢、h型钢、钢 板、钢管 钢筋混凝土用钢：钢筋、 钢丝、钢绞线 南京长江大桥南京长江大桥 钢材的特点 1.具有较高的强度 2.具有良好的塑性和韧性 3.易于加工和装配 4.易锈蚀、耐火性差。 按 化 学 成 分 分 类 碳素钢 合金钢 低碳钢 中碳钢 高碳钢 低合金钢 中合金钢 高合金钢 按 质 量 分 类 普通碳素钢 优质碳素钢 高级优质钢 按 用 途 分 类 结构钢 工具钢 特殊钢 钢：凡含碳量在2.06%以下，含有 害杂质较少的铁碳合金，称为钢。 脱 氧 程 度 不 同 沸腾钢 镇静钢 半镇静钢 建筑钢材的力学性能 钢材的力学性能，即是指钢

2、材在 外力（载荷）作用表现出来的性能， 包括：强度、塑性、硬度、韧性和疲 劳强度等。 a.a.弹性弹性: : 弹性极限: e 比例极限: p 弹性模量: e=e / b. b.塑性塑性: : 伸长率 断面收缩率 屈强比：屈服强度和抗拉强度之比 sb / 屈强比反映了钢材的利用率和 结构安全可靠程度。 伸长率：拉断后的标距长度 与试件原标距之差和原标距之比。 10 0 ll 100% l 用于衡量钢材塑性的一个重要指标。 对于高碳钢，规定产生残余变形 为原标距长度的0.2%时所对应的应力 值,作为屈服强度,称为条件屈服点, 用 表示. 0.2 摆锤 试件 h0 h1 冲击试验：测量摆锤冲击前后的

3、能量差摆锤的高度差摆锤 的质量。再测量试件断裂面积。 试件放置位置 影响冲击韧性的主要因素: 1钢化学成分,尤其是s和p含量 2轧制和焊接质量,温度 3加工硬化及时效等 脆性转变温度 钢的韧性随温度降低而降低,达某一 温度范围时,韧性急剧下降,并由韧性转 变为脆性,这一温度即称为脆性转变温度脆性转变温度. 冲击韧性值冲击韧性值可灵敏地反应材料内部 晶体组织、有害杂质、各种缺陷、应力 状态下或环境温度等微小变化对性能的 影响. 硬度 钢材抵抗另一硬物体压入其内的 能力叫硬度，即受压时抵抗局部塑性 变形的能力。常用布氏法和洛氏法两 种方法测定。 布氏硬度测量原理图 洛氏硬度测量原理图 疲劳强度 疲

4、劳破坏:钢构件在承受重复或交变 荷载作用时,可能在远低于屈服强度的应 力作用下突然发生断裂,这种断裂现象称 为疲劳破坏. 金属的疲劳破坏要经历疲劳裂纹的产 生、扩展及断裂三个过程. 影响因素 （1）材料内部的缺陷,成分偏析,过大的 内应力,构件截面延长度方向的急剧变化, 构件受力最大处及表面不光滑等. （2）应力循环特征值：=min/max； 应力循环次数n ；应力集中程度。 衡量:弯曲角度弯曲角度; ;弯心直径与钢厚度之比弯心直径与钢厚度之比 -d/a-d/a 反映钢材冷塑性变形的能力大小, 更可检验钢材内部组织状态内应力及夹 杂物等缺陷. 常用作对钢焊接质量的检验. 焊接是钢结构的连接方式

5、之一， 焊接质量主要取决于钢材的可焊性、 焊接材料与焊接工艺。 影响钢材可焊性的主要因素 钢的化学成分，含碳量小于0.25%的 低碳钢具有良好的可焊性；冶炼质量； 冷加工等。 焊接点 断裂点 断裂点 合格 不合格 时间时间 退火退火 正火正火 淬火淬火 回火回火 727727 温度温度 冷却冷却 热处理工艺 保温 钢材调质处理的目的 使钢材具有良好的综合技术性质 时效处理：将冷加工处理后的钢筋在常温 下存放1520d(自然时效），或加热至 100200 后保持一定时间（人工时 效），其屈服强度进一步提高，且抗拉强 度也提高，同时塑性和韧性进一步降低， 弹性模量则基本恢复的过程。 建筑钢材种类与

6、选用 钢材选用原则 应根据钢结构的工作条件、荷载 类型、连接方式、环境温度与介质的 腐蚀情况等综合因素选用。 优质碳素结构钢的表示方法 共有31个牌号，表示方法以平均含 碳量、含锰量标注、脱氧程度代号组合 而成。 如“10f”表示平均含碳量为0.10%的沸腾钢； “45mn”表示平均含碳高精尖为0.45%，较高 含锰量的镇静钢。 低合金高强度结构钢分为q345、q390、 q420、q460、q500、q550、q620和q690共 八个牌号。 根据硫、磷等有害杂质的含量， q345、 q390、q420分为a、b、c、d和e五个等级； q460、q500、q550、q620和q690分为c、

7、d 和e三个等级。 低合金结构钢的特性 主要品种有 热轧钢筋； 热处理钢筋； 冷轧带肋钢筋； 预应力钢丝与钢绞线等。 热轧钢筋 牌号有hpb235、 hpb300、 hrb335、 hrbf335、 hrb400 、hrbf400 、 hrb400 、hrb400 八个牌号。 冷轧带肋钢筋 由普通低碳钢、优质碳素钢或低合 金钢热轧圆盘条为母材，经冷轧减径在 表面冷轧成两面或三面有肋的钢筋。 crb550、crb650,crb800,crb970四个牌 号。 crb550为普通钢筋混凝土用钢筋，其 他牌号为预应力混凝土用钢筋。 crb550钢筋的公称范围412mm， crb650及以上牌号钢筋的

8、公称直径为 4mm，5mm和6mm。 预应力混凝土用热处理钢筋 由热轧带肋钢筋经淬火和高温回火 调质处理得到，强度高、韧性好、粘结 力好和应力松弛小等优点，特别适用于 预应力混凝土构件。 性能：屈服强度不小于1325mpa，极 限强度不小于1470mpa，伸长率不小 于6。 用途：主要用于预应力混凝土梁、预 应力混凝土轨枕和其他预应力混凝土 结构。 预应力混凝土用钢丝与钢绞线 特性：强度高、柔性好、无接头，质量 稳定，不需焊接。设计强度取值以条件 屈服点统计值确定 用途：大跨度桥梁、屋架、吊车梁、电 杆、轨枕等预应力钢筋。 预应力混凝土用钢绞线简称预应力 钢绞线，是由多根圆形断面钢丝捻制而 成

9、。钢绞线按左捻制成并经回火处理消 除内应力。钢绞线的公称直径有9.0、 12.0、15.0mm三种规格 钢材的腐蚀 1.化学腐蚀 2.电化学腐蚀 钢材的防护 1.合金化 2.涂敷保护层 3.电化学保护法 4.掺入阻锈剂 (a) 混凝土开裂混凝土开裂 外部介质通过混凝土 保护层裂隙达到钢筋 表面引起钢筋锈蚀 (b) 水、水、co2侵入侵入 (c) 开始锈蚀开始锈蚀 钢筋锈蚀产生的裂缝 使钢筋产生锈蚀的原因有：骨使钢筋产生锈蚀的原因有：骨 料中含氯化盐；外部进入氯化料中含氯化盐；外部进入氯化 盐；混凝土碳化；保护层不足；盐；混凝土碳化；保护层不足； 过大的裂缝宽度。过大的裂缝宽度。 钢筋锈蚀产生体

10、积膨胀可达原钢筋锈蚀产生体积膨胀可达原 体积的数倍，使钢筋位置处的体积的数倍，使钢筋位置处的 混凝土受到内压力而产生裂缝，混凝土受到内压力而产生裂缝， 并随之剥落。并随之剥落。 这种裂缝沿钢筋方向发展，且这种裂缝沿钢筋方向发展，且 随着锈蚀的发展混凝土剥离产随着锈蚀的发展混凝土剥离产 生空隙，这可从敲击产生的空生空隙，这可从敲击产生的空 洞声得到判别。洞声得到判别。 (d) 钢筋体积膨胀钢筋体积膨胀 铸 铁 含碳量大于2.06%的铁碳合金称为生 铁，铸铁性脆，无塑性，抗压强度较高 应用：铸铁水管 铝及铝合金 1铝在地壳中的含量占8.13%，居第三位 2铝化学性质活泼，表面有一层氧化膜， 具有一

11、定的耐腐蚀性 3铝的塑性很好，伸长率可达3550%， 易加工成型 4铝的强度硬度，刚度低 铝合金的比强度是钢材的2.33.5倍； 铝合金的弹性模量只有钢材的1/3； 铝合金的线膨胀系数是钢材的2倍； 铝合金的耐久性比钢材高，普通压型钢板 的使用寿命只有铝合金型板1/3.51/5 。 1.普通碳素钢按屈服点、质量等级及脱氧方法 划分为若干个牌号，随牌号提高，钢材的（ ）。 a强度提高，伸长率提高 b强度提高，伸长率降低 c强度降低，伸长率降低 d强度降低，伸长率提高 2.钢材抵抗冲击荷载的能力称为( )。 a塑性 b冲击韧性 c弹性 d硬度 习题 3.建筑中主要应用的是（ ）号钢。 a.q195

12、 b.q215 c.q235 d.q275 4.钢材经冷加工后，屈服强度和极限强度随时间 而提高，伸长率和冲击韧性逐渐降低，弹性模量 得以恢复的现象称为 （ ） a.时效强化 b.时效 c.时效敏感性 d.钢的冷脆 5.钢材经冷拉、冷拔、冷轧等冷加工后，性能会 发生显著改变。以下表现何者不正确？( )( ) a强度提高 b塑性增大 c变硬 d变脆 6.直径为20mm的钢筋做拉伸试验，其屈服时的拉 力为120kn，拉断时的应力为510mpa，则该钢筋 的屈服点是( )。 a510mpa b380 mpa c335 mpa d235 mpa 7.钢材的强屈比越大，表明（ ）。 a钢材使用可靠性越高 b钢材的冲击韧性越差 c钢材强度利用率越高 d钢材的杂质含量越高 8.钢材的伸长率越大，说明钢材的( )越好。 a强度 b硬度c韧性d塑性 9.在低碳钢拉伸性能实验过程中，在（ ） 阶段既产生弹性变形，又产生塑性变形。 a弹性 b屈服c强化d颈缩 10.下列碳素结构钢中含碳量最高的是( )。 a.q235 b.q215 c.q255 d.q275 1.钢材的屈强比越大，表示结构使用安全度越高。 2.碳素结构钢的牌号越大，其强度越高，塑性越 差。 3.钢结构设计时，对直接承受动荷载的结构应选 用沸腾钢。 4.寒冷地区应尽量选用脆性转变温度较高的建筑 钢材。 5.建筑钢材的比强度高于混