钢结构工程施工-单元一任务二

1、“十二五”职业教育国家规划教材钢结构工程施工钢结构工程施工北京出版集团公司北 京 出 版 社 单元一单元一 钢结构构件加工制作钢结构构件加工制作1任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验 任务书任务书由于钢结构材料的质量直接关乎形成构件或产品的质量优良由于钢结构材料的质量直接关乎形成构件或产品的质量优良性，加之钢结构材料种类的多样性，因此熟悉和掌握钢结构性，加之钢结构材料种类的多样性，因此熟悉和掌握钢结构材料的特点、性能和检验检测方法对于后期使用的安全性至材料的特点、性能和检验检测方法对于后期使用的安全性至关重要。完成本学习任务后，学生能够开展常规钢结构材料关重要。完成本学习任务后

2、，学生能够开展常规钢结构材料的进场检验和验收工作，正确填写各种原材料进场质量合格的进场检验和验收工作，正确填写各种原材料进场质量合格证明文件检查记录单、外观质量检查记录单、成品包装质量证明文件检查记录单、外观质量检查记录单、成品包装质量抽查记录单、进场检验报告等检查记录单，逐步培养钢结构抽查记录单、进场检验报告等检查记录单，逐步培养钢结构材料进场检验能力。材料进场检验能力。2能力目标能力目标具备根据施工的需要、设计的要求合理选择钢材和进行常规材具备根据施工的需要、设计的要求合理选择钢材和进行常规材料进场检验工作的能力料进场检验工作的能力。知识目标知识目标了解钢材的分类、品种及规格；熟悉钢材的性

3、能及影响因素；了解钢材的分类、品种及规格；熟悉钢材的性能及影响因素；掌握钢材的选用与验收指标。掌握钢材的选用与验收指标。3任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验一、钢材的品种一、钢材的品种钢是含碳量在钢是含碳量在0.0218%-2.11%0.0218%-2.11%之间的铁碳合金，建筑用钢材主要有碳之间的铁碳合金，建筑用钢材主要有碳素结构钢和低合金高强度结构钢。素结构钢和低合金高强度结构钢。为用简单方法表达钢种的具体特性，人们采用钢的牌号表示法，是为用简单方法表达钢种的具体特性，人们采用钢的牌号表示法，是由由“Q+Q+数字数字+ +质量等级符号质量等级符号+ +脱氧方法脱氧方法”组

4、成。组成。QQ钢材屈服点钢材屈服点“屈屈”字汉语拼音首位字母；字汉语拼音首位字母；数字数字钢材屈服强度，单位为钢材屈服强度，单位为N/mm2N/mm2；质量等级质量等级分为分为A A、B B、C C、D D四级或四级或A A、B B、C C、D D、E E五级；五级；脱氧方法脱氧方法钢材有镇静钢、半镇静钢和沸腾钢之分，此外还有用钢材有镇静钢、半镇静钢和沸腾钢之分，此外还有用铝补充脱氧的特殊镇静钢，分别用铝补充脱氧的特殊镇静钢，分别用Z Z、b b、F F和和TZTZ表示，其中表示，其中Z Z和和TZTZ可可省略。省略。4任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验1.1.碳素结构钢碳素

5、结构钢碳素结构钢是碳素钢的一种，含碳量约碳素结构钢是碳素钢的一种，含碳量约0 005%005%070%70%。广泛应用。广泛应用于各类建筑工程，制造承受静载荷的各种金属构件及不重要或不于各类建筑工程，制造承受静载荷的各种金属构件及不重要或不需要热处理的机械零件和一般焊接件。需要热处理的机械零件和一般焊接件。根据根据碳素结构钢碳素结构钢（GB 7001988GB 7001988），碳素结构钢的牌号有），碳素结构钢的牌号有Q19Q195 5，Q215AQ215A、B B，Q235AQ235A、B B、C C、D D，Q255AQ255A、B B和和Q275Q275。其中。其中Q235Q235钢为钢

6、为一般焊接结构优先选用。一般焊接结构优先选用。碳素结构钢质量等级中碳素结构钢质量等级中A A级对冲击韧性不作要求，冷弯性能只在需级对冲击韧性不作要求，冷弯性能只在需方有要求时才进行试验，方有要求时才进行试验，B B、C C、D D级分别保证级分别保证2020、00、-20-20时时的冲击韧性满足要求，并且都要求冷弯性能合格。的冲击韧性满足要求，并且都要求冷弯性能合格。5任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验2.2.低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢是在含碳量低合金高强度结构钢是在含碳量0 020%20%的碳素结构钢基础上，加入少量的的碳素结构钢基础上，加入少量

7、的合金元素发展起来的，韧性高于碳素结构钢，同时具有良好的焊接性能、冷合金元素发展起来的，韧性高于碳素结构钢，同时具有良好的焊接性能、冷热压力加工性能和耐腐蚀性，部分钢种还具有较低的脆性转变温度。热压力加工性能和耐腐蚀性，部分钢种还具有较低的脆性转变温度。低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢（GB/T 15911994GB/T 15911994）规定，钢号采用与碳素结构）规定，钢号采用与碳素结构钢相同的表示方法。根据钢材厚度（直径）钢相同的表示方法。根据钢材厚度（直径）16mm16mm时的屈服点不同，分为时的屈服点不同，分为Q2Q29595、Q345Q345、Q390Q390、Q420Q420、

8、Q460Q460等，其中等，其中Q345Q345、Q390Q390和和Q420Q420是钢结构设计规是钢结构设计规范推荐采用的钢种。范推荐采用的钢种。低合金高强度结构钢牌号质量等级分为低合金高强度结构钢牌号质量等级分为A A、B B、C C、D D、E E五级，不同质量等级五级，不同质量等级是按对冲击韧性的要求区分的。是按对冲击韧性的要求区分的。A A级无冲击功要求；级无冲击功要求；B B级要求提供级要求提供20 20 冲击冲击功功Ak 34JAk 34J（纵向）；（纵向）；C C级要求提供级要求提供00冲击功冲击功Ak34JAk34J（纵向）；（纵向）；D D级要求级要求提供提供-20-20

9、冲击功冲击功Ak34JAk34J（纵向）；（纵向）；E E级要求提供级要求提供-40-40冲击功冲击功Ak27JAk27J（纵（纵向）。不同质量等级对碳、硫、磷、铝的要求也有区别。向）。不同质量等级对碳、硫、磷、铝的要求也有区别。低合金高强度结构钢的低合金高强度结构钢的A A、B B级属于镇静钢，级属于镇静钢，C C、D D、E E级属于特殊镇静钢，因级属于特殊镇静钢，因此钢的牌号中不需注明脱氧方法。此钢的牌号中不需注明脱氧方法。6任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验二、钢材的分类与规格二、钢材的分类与规格钢结构所用钢材按外形可分为钢板、普通型材、热轧钢结构所用钢材按外形可分为

10、钢板、普通型材、热轧H H型钢、型钢、冷弯型钢和压型钢板、结构用钢管几类。冷弯型钢和压型钢板、结构用钢管几类。7任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验1.1.钢板（钢带）钢板（钢带）建筑钢结构使用的钢板（钢带）按轧制方法有冷轧板和热轧板之分建筑钢结构使用的钢板（钢带）按轧制方法有冷轧板和热轧板之分。热轧钢板是建筑钢结构应用最多的钢材之一。钢板和钢带的不同。热轧钢板是建筑钢结构应用最多的钢材之一。钢板和钢带的不同在于成品形状，钢板是矩形平板状的钢材，可直接轧制或由宽钢带在于成品形状，钢板是矩形平板状的钢材，可直接轧制或由宽钢带剪切而成；钢带是指成卷交货，宽度大于或等于剪切而成；钢带

11、是指成卷交货，宽度大于或等于600mm600mm的钢板。的钢板。钢板按厚度可分为薄钢板、厚钢板、特厚板。其中：钢板按厚度可分为薄钢板、厚钢板、特厚板。其中：薄钢板：厚度薄钢板：厚度0 035-4mm35-4mm，宽度，宽度500-1500mm500-1500mm，长度，长度0.5-4m0.5-4m；厚钢板：厚度厚钢板：厚度4-60mm4-60mm，宽度，宽度600-3000mm600-3000mm，长度，长度4-12m4-12m；特厚板：厚度大于特厚板：厚度大于60mm60mm。热轧钢板的表示方法为：热轧钢板的表示方法为：“厚度厚度宽度宽度长度长度”，单位为，单位为mmmm。如。如“10107

12、507501500”1500”表示厚度为表示厚度为10mm10mm、宽度为、宽度为750mm750mm、长度为、长度为15001500mmmm的钢板。的钢板。8任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验2.2.普通型材普通型材(1) (1) 工字钢工字钢工字钢因其横截面为工字形而得名，分为普通工字钢和轻型工字钢两类。工字钢因其横截面为工字形而得名，分为普通工字钢和轻型工字钢两类。按规格表示为：腰高按规格表示为：腰高h h腿宽腿宽b b腰厚腰厚d d，单位为，单位为mmmm；按型号表示为：腰高（截面高度）；按型号表示为：腰高（截面高度）的厘米数。的厘米数。对于对于2020号以上的普通工

13、字钢，根据腹板厚度和翼缘宽度不同，又分为号以上的普通工字钢，根据腹板厚度和翼缘宽度不同，又分为a a、b b、c c三种，其三种，其中中a a类腹板最薄、最窄，类腹板最薄、最窄，b b、c c类依次增厚、增宽。类依次增厚、增宽。(2) (2) 槽钢槽钢槽钢的截面为凹槽形，由于斜度比工字钢平缓，紧固连接比较容易。槽钢分为热轧普通槽钢的截面为凹槽形，由于斜度比工字钢平缓，紧固连接比较容易。槽钢分为热轧普通槽钢和轻型槽钢两种。槽钢和轻型槽钢两种。按型号表示为：截面高度的厘米数。有按型号表示为：截面高度的厘米数。有a a、b b、c c规格之分，其不同点是腹板和翼缘的宽规格之分，其不同点是腹板和翼缘的

14、宽度。度。(3) (3) 角钢角钢角钢是两边互相垂直成直角形的长条钢材，有等边角钢和不等边角钢两大类。角钢是两边互相垂直成直角形的长条钢材，有等边角钢和不等边角钢两大类。按型号角钢表示为：其长肢的厘米数；按规格表示：等边角钢以肢宽按型号角钢表示为：其长肢的厘米数；按规格表示：等边角钢以肢宽肢厚的肢厚的mmmm数表示数表示，不等边角钢以长肢宽，不等边角钢以长肢宽短肢宽短肢宽肢厚的肢厚的mmmm数表示。如数表示。如1001001010表示肢长为表示肢长为100100，厚度，厚度为为10mm10mm的等边角钢，的等边角钢，10010080808 8表示长肢长为表示长肢长为100mm100mm，短肢长

15、为，短肢长为80mm80mm，厚度为，厚度为8mm8mm的的不等边角钢。不等边角钢。9任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验3.3.热轧热轧H H型钢型钢H H型钢是由工字钢发展而来的，其截面性能优于普通型材，在现今的型钢是由工字钢发展而来的，其截面性能优于普通型材，在现今的钢结构工程中得到了广泛的应用。钢结构工程中得到了广泛的应用。依据依据热轧热轧H H型钢和剖分型钢和剖分T T型钢型钢（GB/T 112631998GB/T 112631998），热轧），热轧H H型钢型钢分为宽翼缘分为宽翼缘H H型钢、中翼缘型钢、中翼缘H H型钢和窄翼缘型钢和窄翼缘H H型钢，代号分别为型钢

16、，代号分别为HWHW、HMHM和和HNHN，型号采用高度，型号采用高度宽度来表示，如宽度来表示，如HW400HW400400400、HM500HM500300300、H HN700N700300300。10任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验4.4.冷弯型钢和压型钢板冷弯型钢和压型钢板冷弯型钢常用冷弯型钢常用1.5-5mm1.5-5mm厚度的薄钢板或钢带经冷轧（弯）或模压而厚度的薄钢板或钢带经冷轧（弯）或模压而成，因此也称为冷弯薄壁型钢。压型钢板是冷弯型钢的另一种形成，因此也称为冷弯薄壁型钢。压型钢板是冷弯型钢的另一种形式，是用式，是用0.4-2mm0.4-2mm厚度的钢板、镀

17、锌钢板、彩色涂层钢板经冷轧（厚度的钢板、镀锌钢板、彩色涂层钢板经冷轧（压）而成的各种波形板材，在现今的轻钢结构建筑中应用广泛。压）而成的各种波形板材，在现今的轻钢结构建筑中应用广泛。11任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验5.5.结构用钢管结构用钢管结构用钢管有热轧无缝钢管和焊接钢管两大类，用结构用钢管有热轧无缝钢管和焊接钢管两大类，用“外径外径壁厚壁厚”表表示，单位为示，单位为mmmm。焊接钢管由钢带卷焊而成，依据管径大小，又可分为。焊接钢管由钢带卷焊而成，依据管径大小，又可分为直缝焊和螺旋焊两种。直缝焊和螺旋焊两种。按国家标准按国家标准结构用无缝钢管结构用无缝钢管（GB/T

18、 81621999GB/T 81621999）规定，结构用）规定，结构用无缝钢管分热轧和冷拔两种，冷拔管只限于小管径，热轧无缝钢管外无缝钢管分热轧和冷拔两种，冷拔管只限于小管径，热轧无缝钢管外径为径为32-630mm32-630mm，壁厚为，壁厚为2.5-75mm2.5-75mm。所用钢号主要为优质碳素结构钢和。所用钢号主要为优质碳素结构钢和低合金高强度结构钢。建筑钢结构应用的无缝钢管以低合金高强度结构钢。建筑钢结构应用的无缝钢管以2020号钢（号钢（Q235Q235）为主，管径一般在为主，管径一般在89mm89mm以上，通常长度为以上，通常长度为3-12m3-12m；钢网架结构中经常；钢网架

19、结构中经常采用采用低压流体输送用焊接钢管低压流体输送用焊接钢管（GB/T 30921993GB/T 30921993）标准的钢管）标准的钢管。12任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验三、钢结构对钢材性能的要求三、钢结构对钢材性能的要求钢结构大多承受较大荷载的作用，受力状况复杂，所以对材料性能的钢结构大多承受较大荷载的作用，受力状况复杂，所以对材料性能的要求是多方面的。设计者必须全面了解钢结构的各项要求和钢材的性要求是多方面的。设计者必须全面了解钢结构的各项要求和钢材的性能，并考虑影响钢材性能的各项因素，慎重、合理地选择钢材。能，并考虑影响钢材性能的各项因素，慎重、合理地选择钢材

20、。钢材性能的要求主要有：强度、塑性、韧性、冷弯性、耐久性、可焊钢材性能的要求主要有：强度、塑性、韧性、冷弯性、耐久性、可焊性、性、Z Z向伸缩率。向伸缩率。13任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验1.1.强度性能强度性能强度是材料受力时抵抗破坏的能力。说明钢材强度性能的指标有弹性模量强度是材料受力时抵抗破坏的能力。说明钢材强度性能的指标有弹性模量、比例极限、屈服点和抗拉强度等。这些指标可以根据钢材标准试件一次、比例极限、屈服点和抗拉强度等。这些指标可以根据钢材标准试件一次单向拉伸试验确定，钢材在单向拉伸试验中的应力单向拉伸试验确定，钢材在单向拉伸试验中的应力应变曲线如图应变曲线

21、如图1.2.11.2.1所示。所示。14任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验根据钢材单向拉伸性能曲线，工程应用中，钢材的性能按理想弹塑性考虑，根据钢材单向拉伸性能曲线，工程应用中，钢材的性能按理想弹塑性考虑，应力应力应变曲线分为五个阶段。应变曲线分为五个阶段。(1) (1) 弹性阶段（弹性阶段（OAOA段）段）应力应力与应变与应变成比例，符合虎克定律，钢材处于弹性阶段，若在此时卸载成比例，符合虎克定律，钢材处于弹性阶段，若在此时卸载，则拉伸变形可以完全恢复。应力，则拉伸变形可以完全恢复。应力应变曲线的斜率就是钢的弹性模量，对应变曲线的斜率就是钢的弹性模量，对应的直线应力最大值为

22、比例极限应的直线应力最大值为比例极限fpfp。(2) (2) 弹塑性阶段（弹塑性阶段（ABAB段）段）应力应力与应变与应变呈非线性关系，存在残余变形。呈非线性关系，存在残余变形。(3) (3) 屈服阶段（屈服阶段（BCBC段）段）应力应力保持不变，应变保持不变，应变持续增长，形成屈服平台持续增长，形成屈服平台BCBC段，这一阶段也称为塑段，这一阶段也称为塑性阶段。取下屈服应力值为屈服强度性阶段。取下屈服应力值为屈服强度fy fy ，对于没有明显的屈服点的高强度钢，对于没有明显的屈服点的高强度钢材，取对应于残余应变为材，取对应于残余应变为0 02%2%时的应力作为钢材的屈服强度时的应力作为钢材的

23、屈服强度( (有时用有时用f0f02 2表表示）。示）。(4) (4) 强化阶段（强化阶段（CDCD段）段）钢材内部组织经过调整，钢材能够继续承担外部荷载，应力钢材内部组织经过调整，钢材能够继续承担外部荷载，应力应变曲线上升应变曲线上升。材料在拉断前承受的最大应力值称为极限强度。材料在拉断前承受的最大应力值称为极限强度fu fu 。15任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验(5) (5) 颈缩阶段（颈缩阶段（DD段）段）在试件质量薄弱处截面出现局部横向收缩，塑性变形迅速增大，出现在试件质量薄弱处截面出现局部横向收缩，塑性变形迅速增大，出现“颈缩颈缩”现象，随之破坏。现象，随之破坏

24、。设计中为了简化计算，将钢材简化为理想弹塑性体，其应力设计中为了简化计算，将钢材简化为理想弹塑性体，其应力应变曲线如图应变曲线如图1.2.21.2.2所示。所示。16任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验2.2.塑性性能塑性性能钢材的塑性为当应力超过屈服点后，能产生显著的残余变形（塑性变形）而钢材的塑性为当应力超过屈服点后，能产生显著的残余变形（塑性变形）而不立即断裂的性质。塑性好坏可用伸长率不立即断裂的性质。塑性好坏可用伸长率和断面收缩率和断面收缩率衡量，二者能通衡量，二者能通过静力拉伸试验得到。根据试件原标距长度与试件中间部分的直径过静力拉伸试验得到。根据试件原标距长度与试件

25、中间部分的直径d0d0的比值的比值不同（为不同（为1010或或5 5）而分为）而分为1010或或55。 =l1 =l1l0l0l0l0100%100%式中：式中：l1l1试件拉断后标距间长度；试件拉断后标距间长度；l0l0试件原长度。试件原长度。 =A0 =A0A1A1A1A1100%100%式中：式中：A0A0试件原来的断面面积；试件原来的断面面积；A1A1试件拉断后颈缩区的断面面积。试件拉断后颈缩区的断面面积。断面收缩率尽管能比较真实地反映破坏时的伸长，但因测量可能造成误差较断面收缩率尽管能比较真实地反映破坏时的伸长，但因测量可能造成误差较大，因此，钢材的塑性指标往往只用伸长率而不用断面收

26、缩率。大，因此，钢材的塑性指标往往只用伸长率而不用断面收缩率。17任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验3.3.冲击韧性冲击韧性钢材在冲击荷载下断裂过程中吸收机械能量的能力称为冲击韧性，是衡量钢材在冲击荷载下断裂过程中吸收机械能量的能力称为冲击韧性，是衡量钢材抵抗因低温、应力集中、冲击荷载等作用而导致的脆性断裂能力的一钢材抵抗因低温、应力集中、冲击荷载等作用而导致的脆性断裂能力的一项机械性能。如图项机械性能。如图1.2.31.2.3所示，钢材韧性通过所示，钢材韧性通过V V型缺口的恰贝试验测得，其型缺口的恰贝试验测得，其值为冲断试件所耗费的冲击功，符号表示为值为冲断试件所耗费的冲

27、击功，符号表示为AkAk。18任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验19任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验AkAk值随温度变化很大，为此，规范对钢材的冲击韧性值随温度变化很大，为此，规范对钢材的冲击韧性AkAk规定有规定有4040、2020、00、2020的指标。选用钢材时，应根据结构的使用情况和要求提出相应的指标。选用钢材时，应根据结构的使用情况和要求提出相应温度的冲击韧性指标要求。温度的冲击韧性指标要求。工程中常用的工程中常用的Q235Q235、Q345Q345和和Q390Q390等级的钢材机械性能见表等级的钢材机械性能见表1.2.11.2.1和表和表1.2

28、.21.2.2。20任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验4.4.冷弯性能冷弯性能冷弯性能是指钢材在冷加工（常温下加工）产生塑性变形时，对产生裂缝的冷弯性能是指钢材在冷加工（常温下加工）产生塑性变形时，对产生裂缝的抵抗能力，由冷弯试验确定。冷弯性能是塑性指标之一，同时也是衡量钢材抵抗能力，由冷弯试验确定。冷弯性能是塑性指标之一，同时也是衡量钢材质量的一个综合性指标。质量的一个综合性指标。用试验方法来检验钢材承受规定弯曲程度的弯曲变形性能，检查试件弯曲部用试验方法来检验钢材承受规定弯曲程度的弯曲变形性能，检查试件弯曲部分的外面、里面和侧面是否有裂纹、裂断和分层，其试验方法是在材料试

29、验分的外面、里面和侧面是否有裂纹、裂断和分层，其试验方法是在材料试验机上，通过冷弯冲头加压，将厚度为机上，通过冷弯冲头加压，将厚度为a a、宽度为、宽度为b b的板材按规定的弯心直径的板材按规定的弯心直径d d弯曲弯曲180180，以弯曲处无裂纹、不起层为合格，示意图如图，以弯曲处无裂纹、不起层为合格，示意图如图1.2.41.2.4所示。所示。21任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验5.5.耐久性耐久性耐久性需要考虑的有耐腐蚀性、耐久性需要考虑的有耐腐蚀性、“时效时效”现象、疲劳现象等。现象、疲劳现象等。耐腐蚀性：钢材在潮湿或腐蚀性环境中工作，需要注意防锈涂装。耐腐蚀性：钢材在

30、潮湿或腐蚀性环境中工作，需要注意防锈涂装。时效：随着时间的延长，钢材的力学性能有所改变称作时效。时效：随着时间的延长，钢材的力学性能有所改变称作时效。疲劳：钢材在多次循环反复荷载作用下，即使应力低于屈服点疲劳：钢材在多次循环反复荷载作用下，即使应力低于屈服点fyfy也可也可能发生破坏的现象称为疲劳破坏。能发生破坏的现象称为疲劳破坏。22任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验6.6.可焊性可焊性钢材的可焊性是指在一定工艺和结构条件下，钢材经过焊接能够获钢材的可焊性是指在一定工艺和结构条件下，钢材经过焊接能够获得良好的焊接接头的性能。可焊性分为施工上的可焊性和使用性能得良好的焊接接头

31、的性能。可焊性分为施工上的可焊性和使用性能上的可焊性。施工上的可焊性指对产生裂纹的敏感性，使用性能上上的可焊性。施工上的可焊性指对产生裂纹的敏感性，使用性能上的可焊性是指焊接构件在焊接后的力学性能是否低于母材。的可焊性是指焊接构件在焊接后的力学性能是否低于母材。23任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验7. Z7. Z向伸缩性向伸缩性高层和超高层建筑中，当钢材较厚（高层和超高层建筑中，当钢材较厚（t 40mmt 40mm），承受沿厚度方向的），承受沿厚度方向的拉力时，为避免层状撕裂，常需要采用抗层状撕裂的钢材，即拉力时，为避免层状撕裂，常需要采用抗层状撕裂的钢材，即“Z Z向向钢

32、钢”。Z Z向钢截面收缩率在向钢截面收缩率在1515以上。以上。24任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验四、影响钢材力学性能的因素四、影响钢材力学性能的因素影响钢材力学性能的因素有：化学成分、生产过程、冷作硬化和时影响钢材力学性能的因素有：化学成分、生产过程、冷作硬化和时效、硬化、温度、应力集中和残余应力、复杂应力状态。效、硬化、温度、应力集中和残余应力、复杂应力状态。25任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验1.1.化学成分化学成分钢的基本元素为铁（钢的基本元素为铁（FeFe），普通碳素钢中占），普通碳素钢中占99%99%，此外还有碳（，此外还有碳（C C）、硅

33、（、硅（SiSi）、锰（）、锰（MnMn）等有利元素，及硫（）等有利元素，及硫（S S）、磷（）、磷（P P）等有害元）等有害元素，虽然这些总含量约素，虽然这些总含量约1%1%，但对钢材力学性能却有很大影响。，但对钢材力学性能却有很大影响。碳（碳（C C）：碳是除铁以外最主要的元素。碳含量增加，使钢材强度）：碳是除铁以外最主要的元素。碳含量增加，使钢材强度提高，塑性、韧性，特别是低温冲击韧性下降，同时耐腐蚀性、疲提高，塑性、韧性，特别是低温冲击韧性下降，同时耐腐蚀性、疲劳强度和冷弯性能也显著下降，恶化钢材可焊性，增加低温脆断的劳强度和冷弯性能也显著下降，恶化钢材可焊性，增加低温脆断的危险性。一

34、般建筑用钢要求碳含量在危险性。一般建筑用钢要求碳含量在0.22%0.22%以下，焊接结构中应限以下，焊接结构中应限制在制在0.20%0.20%以下。以下。硅（硅（SiSi）：硅是作为脱氧剂加入普通碳素钢的。适量的硅可提高钢）：硅是作为脱氧剂加入普通碳素钢的。适量的硅可提高钢材的强度，而对塑性、冲击韧性、冷弯性能及可焊性无显著的不良材的强度，而对塑性、冲击韧性、冷弯性能及可焊性无显著的不良影响。一般镇静钢的含硅量为影响。一般镇静钢的含硅量为0.10%-0.30%0.10%-0.30%，含量过高（达，含量过高（达1%1%）会）会降低钢材塑性、冲击韧性、抗锈性和可焊性。降低钢材塑性、冲击韧性、抗锈性

35、和可焊性。26任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验锰（锰（MnMn）：锰是一种弱脱氧剂。适量的锰可有效提高钢材强度，消除）：锰是一种弱脱氧剂。适量的锰可有效提高钢材强度，消除硫、氧对钢材的热脆影响，改善钢材热加工性能，并改善钢材的冷脆硫、氧对钢材的热脆影响，改善钢材热加工性能，并改善钢材的冷脆倾向，同时不显著降低钢材的塑性、冲击韧性。普通碳素钢中锰的含倾向，同时不显著降低钢材的塑性、冲击韧性。普通碳素钢中锰的含量约为量约为0.3%-0.8%0.3%-0.8%。含量过高（达。含量过高（达1.0%-1.5%1.0%-1.5%以上）会使钢材变脆变硬以上）会使钢材变脆变硬，并降低钢材的

36、抗锈性和可焊性。，并降低钢材的抗锈性和可焊性。硫（硫（S S）：硫属于有害元素。硫能引起钢材热脆，降低钢材的塑性、）：硫属于有害元素。硫能引起钢材热脆，降低钢材的塑性、冲击韧性、疲劳强度和抗锈性等。一般建筑用钢含硫量要求不超过冲击韧性、疲劳强度和抗锈性等。一般建筑用钢含硫量要求不超过0.0.055%055%，在焊接结构中应不超过，在焊接结构中应不超过0.050%0.050%。磷（磷（P P）：磷属于有害元素。磷虽可提高强度、抗锈性，但严重降低）：磷属于有害元素。磷虽可提高强度、抗锈性，但严重降低塑性、冲击韧性、冷弯性能和可焊性，尤其低温时发生冷脆。含量需塑性、冲击韧性、冷弯性能和可焊性，尤其低

37、温时发生冷脆。含量需严格控制，一般不超过严格控制，一般不超过0.050%0.050%，焊接结构中不超过，焊接结构中不超过0.045%0.045%。为改善钢材力学性能，可适量增加锰、硅含量，还可掺入一定数量的为改善钢材力学性能，可适量增加锰、硅含量，还可掺入一定数量的铬、镍、铜、钒、钛、铌等合金元素，炼成合金钢。钢结构常用合金铬、镍、铜、钒、钛、铌等合金元素，炼成合金钢。钢结构常用合金钢中合金元素含量较少，属于低合金钢。钢中合金元素含量较少，属于低合金钢。27任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验2.2.生产过程生产过程(1) (1) 冶炼炉种的影响：主要有三种冶炼方法，形成电炉钢

38、、平炉钢和冶炼炉种的影响：主要有三种冶炼方法，形成电炉钢、平炉钢和氧气转炉钢。电炉钢质量最好，但成本高，一般不采用；平炉钢和氧氧气转炉钢。电炉钢质量最好，但成本高，一般不采用；平炉钢和氧气转炉钢二者质量大体相当，所以已无必要强调炉种的影响。气转炉钢二者质量大体相当，所以已无必要强调炉种的影响。(2) (2) 浇铸过程的脱氧程度：钢液中残留的氧气会导致钢材晶粒粗细不浇铸过程的脱氧程度：钢液中残留的氧气会导致钢材晶粒粗细不匀并导致热脆，所以铸锭过程中需要脱氧，按脱氧程度的不同，可分匀并导致热脆，所以铸锭过程中需要脱氧，按脱氧程度的不同，可分为沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢。为沸腾钢、半镇静钢

39、、镇静钢和特殊镇静钢。(3) (3) 轧制和热处理：采用高温加压方式进行钢材轧制，使钢材组织密轧制和热处理：采用高温加压方式进行钢材轧制，使钢材组织密实，减少冶金缺陷。热处理则是先对钢材淬火，再高温回火，以提高实，减少冶金缺陷。热处理则是先对钢材淬火，再高温回火，以提高钢材的强度，同时保持良好的塑性和韧性。钢材的强度，同时保持良好的塑性和韧性。28任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验3.3.冷作硬化和时效硬化冷作硬化和时效硬化钢材在冷加工过程中由于产生塑性变形，从而提高钢材强度，同时钢材在冷加工过程中由于产生塑性变形，从而提高钢材强度，同时降低塑性和韧性的现象称为冷作硬化。降低

40、塑性和韧性的现象称为冷作硬化。随着时间的增长，纯铁体中残留的碳、氧固溶物质逐步析出，形成随着时间的增长，纯铁体中残留的碳、氧固溶物质逐步析出，形成自由的碳化物或氧化物微粒，约束纯铁体的塑性变形，此为时效。自由的碳化物或氧化物微粒，约束纯铁体的塑性变形，此为时效。时效将提高钢材的强度，降低塑性、韧性。时效的过程可从几天到时效将提高钢材的强度，降低塑性、韧性。时效的过程可从几天到几十年。几十年。29任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验4.4.温度温度钢材性能随温度变化而变化，总体趋势是：温度升高，钢材强度降低，应变钢材性能随温度变化而变化，总体趋势是：温度升高，钢材强度降低，应变增

41、大；温度降低，强度略有增加，塑性、韧性降低，当下降到一定值时，钢增大；温度降低，强度略有增加，塑性、韧性降低，当下降到一定值时，钢材的冲击韧性突然急剧下降，试件断口属脆性破坏，这种现象称为冷脆现象材的冲击韧性突然急剧下降，试件断口属脆性破坏，这种现象称为冷脆现象。图。图1.2.51.2.5和图和图1.2.61.2.6分别为钢材在高温和低温时的应力变化曲线。分别为钢材在高温和低温时的应力变化曲线。其中，温度达其中，温度达250250附近时，钢材抗拉强度略有提高，塑性、韧性均下降，附近时，钢材抗拉强度略有提高，塑性、韧性均下降，有有“蓝脆现象蓝脆现象”；温度超过；温度超过300300以后，屈服点和

42、极限强度明显下降；达到以后，屈服点和极限强度明显下降；达到6 60000时强度几乎等于零。时强度几乎等于零。30任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验5.5.应力集中和残余应力应力集中和残余应力钢结构构件中存在的孔洞、槽口、凹角、裂缝、厚度变化、形状变钢结构构件中存在的孔洞、槽口、凹角、裂缝、厚度变化、形状变化、内部缺陷等使一些区域产生局部高峰应力，此为应力集中现象化、内部缺陷等使一些区域产生局部高峰应力，此为应力集中现象。应力集中越严重，钢材塑性越差。应力集中越严重，钢材塑性越差。残余应力为钢材在冶炼、轧制、焊接、冷加工等过程中，由于不均残余应力为钢材在冶炼、轧制、焊接、冷加工

43、等过程中，由于不均匀的冷却、组织构造的变化而在钢材内部产生的不均匀的应力。残匀的冷却、组织构造的变化而在钢材内部产生的不均匀的应力。残余应力在构件内部自相平衡，与外力无关，其存在易使钢材发生脆余应力在构件内部自相平衡，与外力无关，其存在易使钢材发生脆性破坏。性破坏。31任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验6.6.复杂应力状态复杂应力状态钢材在单向应力作用下，当应力达到屈服点钢材在单向应力作用下，当应力达到屈服点fyfy时，钢材屈服而进入时，钢材屈服而进入塑性状态。当钢材处于双向或三向同号应力状态，并且各应力数值塑性状态。当钢材处于双向或三向同号应力状态，并且各应力数值接近时，材

44、料不易屈服，处于脆性状态。接近时，材料不易屈服，处于脆性状态。32任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验五、钢材的破坏形式五、钢材的破坏形式钢材的破坏形式分为塑性破坏和脆性破坏两种。钢材的破坏形式分为塑性破坏和脆性破坏两种。塑性破坏：塑性变形很大、经历时间又较长的破坏称为塑性破坏。断塑性破坏：塑性变形很大、经历时间又较长的破坏称为塑性破坏。断裂时断口与作用力方向呈裂时断口与作用力方向呈4545，且呈纤维状，色泽发暗。，且呈纤维状，色泽发暗。脆性破坏：几乎不出现塑性变形的突然破坏称为脆性破坏。断裂时断脆性破坏：几乎不出现塑性变形的突然破坏称为脆性破坏。断裂时断口平齐，呈有光泽的晶粒

45、状。脆性破坏危险性大，必须加以重视。口平齐，呈有光泽的晶粒状。脆性破坏危险性大，必须加以重视。导致脆性破坏的因素：化学成分、冶金缺陷（偏析、非金属夹杂、裂导致脆性破坏的因素：化学成分、冶金缺陷（偏析、非金属夹杂、裂纹、起层）、温度（热脆、低温冷脆）、冷作硬化和时效硬化、应力纹、起层）、温度（热脆、低温冷脆）、冷作硬化和时效硬化、应力集中、同号三向主应力状态。集中、同号三向主应力状态。33任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验六、钢材的选用原则六、钢材的选用原则选用钢材的原则是：既能使结构安全可靠地满足使用上的要求，又选用钢材的原则是：既能使结构安全可靠地满足使用上的要求，又要尽最

46、大可能节约材料，降低造价，同时选择时还应符合图纸设计要尽最大可能节约材料，降低造价，同时选择时还应符合图纸设计要求的规定，表要求的规定，表1.2.31.2.3为一般选择原则。为一般选择原则。34任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验选用钢材时需要考虑的结构特点是：结构的类型及重要性、荷载的性质、连选用钢材时需要考虑的结构特点是：结构的类型及重要性、荷载的性质、连接方法、结构的工作温度、构件的受力性质。接方法、结构的工作温度、构件的受力性质。承重结构的钢材，应保证抗拉强度（承重结构的钢材，应保证抗拉强度（fu)fu)、伸长率、伸长率(5(5、10)10)、屈服点（、屈服点（fyfy

47、）和硫）和硫(S)(S)、磷、磷(P)(P)的极限含量。焊接结构应保证碳的极限含量。焊接结构应保证碳(C(C）的极限含量）的极限含量, ,必要时还必要时还应有冷弯试验的合格证。应有冷弯试验的合格证。对重级工作制和吊车起重量等于或大于对重级工作制和吊车起重量等于或大于50t50t的中级工作制焊接吊车梁或类似结的中级工作制焊接吊车梁或类似结构的钢材，应有常温冲击韧性的保证。计算温度等于或低于构的钢材，应有常温冲击韧性的保证。计算温度等于或低于-20-20时，时，Q235Q235钢钢应具有应具有-20-20下冲击韧性的保证。下冲击韧性的保证。Q345Q345钢应具有钢应具有-40-40下冲击韧性的保

48、证。下冲击韧性的保证。重级工作制的非焊接吊车梁，必要时其钢材也应具有冲击韧性的保证。重级工作制的非焊接吊车梁，必要时其钢材也应具有冲击韧性的保证。根据根据钢结构设计规范钢结构设计规范（GB 500172003GB 500172003）的规定，对于高层建筑钢结构）的规定，对于高层建筑钢结构的钢材，宜采用牌号的钢材，宜采用牌号Q235Q235中中B B、C C、D D等级的碳素结构钢和牌号等级的碳素结构钢和牌号Q345Q345中中B B、C C、D D等级的低合金结构钢。承重结构的钢材一般应保证抗拉强度、伸长率、屈服等级的低合金结构钢。承重结构的钢材一般应保证抗拉强度、伸长率、屈服点、冷弯试验，冲

49、击韧性合格和硫、磷含量的极限值，对焊接结构应保证碳点、冷弯试验，冲击韧性合格和硫、磷含量的极限值，对焊接结构应保证碳含量的极限值。对构件节点约束较强，以及板厚等于或大于含量的极限值。对构件节点约束较强，以及板厚等于或大于50mm50mm、并承受沿、并承受沿板厚方向拉力作用的焊接结构，应对板厚方向的断面收缩率加以控制。板厚方向拉力作用的焊接结构，应对板厚方向的断面收缩率加以控制。35任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验七、钢材检验七、钢材检验1.1.一般说明一般说明钢结构工程所用的钢材，均应具有质量证明文件，当对钢材质量存钢结构工程所用的钢材，均应具有质量证明文件，当对钢材质量存

50、疑时，应按国家现行标准进行抽样检验。钢材产品通用检验项目、疑时，应按国家现行标准进行抽样检验。钢材产品通用检验项目、取样数量和试验方法按表取样数量和试验方法按表1 12 24 4规定执行。检验规则明确产品由规定执行。检验规则明确产品由供方技术监督部门检查和验收，需方有权进行验证。钢材应成批验供方技术监督部门检查和验收，需方有权进行验证。钢材应成批验收，每批由同一牌号、同一炉号、同一质量等级、同一品种、同一收，每批由同一牌号、同一炉号、同一质量等级、同一品种、同一尺寸、同一交货状态的钢材组成，每批钢材重量不得大于尺寸、同一交货状态的钢材组成，每批钢材重量不得大于60t60t，个，个别情况按规范执

51、行。别情况按规范执行。36任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验37任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验对属于下列情况之一的钢材应进行抽样复验，其复验结果应符合现对属于下列情况之一的钢材应进行抽样复验，其复验结果应符合现行国家产品标准和设计要求。行国家产品标准和设计要求。(1) (1) 国外进口钢材。国外进口钢材。(2) (2) 钢材混批。钢材混批。(3) (3) 板厚等于或大于板厚等于或大于40mm40mm且设计有且设计有Z Z向性能要求的厚板。向性能要求的厚板。(4) (4) 建筑结构安全等级为一级大跨度钢结构中主要受力构件所采用建筑结构安全等级为一级大跨度钢

52、结构中主要受力构件所采用的钢材。的钢材。(5) (5) 设计有复验要求的钢材。设计有复验要求的钢材。(6) (6) 对质量有疑义的钢材。对质量有疑义的钢材。2.2.钢材性能复验内容钢材性能复验内容钢材复验分化学成分分析和力学性能试验两部分。钢材复验分化学成分分析和力学性能试验两部分。(1) (1) 钢材化学成分分析钢材化学成分分析主要采用试样取样法，取样和制样应符合国家标准主要采用试样取样法，取样和制样应符合国家标准钢和铁化学成分测定用试钢和铁化学成分测定用试验取样和制样方法验取样和制样方法（GB/T 20066GB/T 20066）规定。复验属于成品分析，其试样必须在）规定。复验属于成品分析

53、，其试样必须在钢材具有代表性的部位采取，并满足试样均匀、数量足够的要求。钢材具有代表性的部位采取，并满足试样均匀、数量足够的要求。(2) (2) 钢材力学性能试验机试样取样钢材力学性能试验机试样取样钢材力学性能试验包括拉伸试验、冲击韧性试验和弯曲试验三部分。钢材力学性能试验包括拉伸试验、冲击韧性试验和弯曲试验三部分。拉伸试验试样的制备、形状和尺寸应符合国家标准拉伸试验试样的制备、形状和尺寸应符合国家标准金属材料室温拉伸试验方金属材料室温拉伸试验方法法（GB/T 228GB/T 228）的规定，在误差符合要求的各种类型试验机上对试样进行拉）的规定，在误差符合要求的各种类型试验机上对试样进行拉伸，

54、直到断裂为止，并用图解法等多种方法测定各项力学指标。伸，直到断裂为止，并用图解法等多种方法测定各项力学指标。弯曲试验应遵循国家标准弯曲试验应遵循国家标准金属材料弯曲试验方法金属材料弯曲试验方法（GB/T 232GB/T 232）的规定。该）的规定。该标准适用于检验金属材料承受规定弯曲角度的弯曲变形性能，试验结果按标准适用于检验金属材料承受规定弯曲角度的弯曲变形性能，试验结果按“完完好、微裂纹、裂纹、裂缝、裂断好、微裂纹、裂纹、裂缝、裂断”五级评定，钢结构用钢材弯曲试验合格的要五级评定，钢结构用钢材弯曲试验合格的要求为达到完好标准。求为达到完好标准。冲击试验应遵循国家标准冲击试验应遵循国家标准金

55、属材料夏比摆锤冲击试验方法金属材料夏比摆锤冲击试验方法（GB/T 229GB/T 229）的）的规定。规定。38任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验3.3.碳素结构钢碳素结构钢普通碳素结构钢应成批验收，每批由同一牌号、同一炉罐号、同一普通碳素结构钢应成批验收，每批由同一牌号、同一炉罐号、同一等级、同一品种、同一尺寸、同一交货状态的钢材组成。每批重量等级、同一品种、同一尺寸、同一交货状态的钢材组成。每批重量不得大于不得大于60t60t。用公称容量不大于用公称容量不大于30t30t的炼钢炉冶炼的钢或连铸坯轧成的钢材，允的炼钢炉冶炼的钢或连铸坯轧成的钢材，允许由同一牌号的许由同一牌号

56、的A A级或级或B B级钢，同一冶炼和浇注方法，不同炉罐号组级钢，同一冶炼和浇注方法，不同炉罐号组成混合批。但每批不多于成混合批。但每批不多于6 6个炉罐号，各炉罐号含碳量之差不得大个炉罐号，各炉罐号含碳量之差不得大于于0.02%0.02%，含锰量之差不得大于，含锰量之差不得大于0.15%0.15%。普通碳素结构钢每批钢材规定的检验项目有：化学分析、拉伸、冷普通碳素结构钢每批钢材规定的检验项目有：化学分析、拉伸、冷弯、常温冲击和低温冲击等五个项目。弯、常温冲击和低温冲击等五个项目。39任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验4.4.低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢低合金结构钢钢

57、材应成批验收。每批由同一牌号、同一炉罐、同一低合金结构钢钢材应成批验收。每批由同一牌号、同一炉罐、同一品种、同一尺寸、同一热处理制度（指按热处理状态供应）的钢材品种、同一尺寸、同一热处理制度（指按热处理状态供应）的钢材组成。每批重量不得大于组成。每批重量不得大于60t60t。公称容量不大于公称容量不大于30t30t的炼钢炉冶炼的连铸坯轧成的钢材，允许由同的炼钢炉冶炼的连铸坯轧成的钢材，允许由同一牌号、同一冶炼方法，不同炉罐号组成混合批。但每批不得多于一牌号、同一冶炼方法，不同炉罐号组成混合批。但每批不得多于6 6个罐号，各炉罐号含碳量之差不得大于个罐号，各炉罐号含碳量之差不得大于0.020.0

58、2，含锰量之差不得，含锰量之差不得大于大于0.150.15。40任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验5.5.优质碳素结构钢优质碳素结构钢优质碳素钢每批钢材检验的取样部位与取样数量应遵守如下规定：优质碳素钢每批钢材检验的取样部位与取样数量应遵守如下规定：(1) (1) 化学成分：每批钢材取样数量为化学成分：每批钢材取样数量为1 1件，按件，按GB 2221984GB 2221984标准取样。标准取样。(2) (2) 低倍组织：在相当于钢锭头部的不同根钢坯或钢材，每批取样低倍组织：在相当于钢锭头部的不同根钢坯或钢材，每批取样2 2根。根。(3) (3) 断口：每批钢材中不同根钢材中

59、取样断口：每批钢材中不同根钢材中取样2 2件。件。(4) (4) 硬度：每批钢材中不同根钢材中取样硬度：每批钢材中不同根钢材中取样3 3件。件。(5) (5) 拉伸试验：每批钢材中不同根钢材中取样拉伸试验：每批钢材中不同根钢材中取样2 2件。件。(6) (6) 冲击试验：每批钢材中不同根钢材中取样冲击试验：每批钢材中不同根钢材中取样2 2件。件。(7) (7) 脱碳：每批钢材中不同根钢材中取样脱碳：每批钢材中不同根钢材中取样2 2件。件。(8) (8) 晶粒度：每批钢材中任一根钢材上取样晶粒度：每批钢材中任一根钢材上取样1 1件。件。(9) (9) 非金属夹杂物：每批钢材中不同根钢材中取样非金

60、属夹杂物：每批钢材中不同根钢材中取样2 2件。件。(10) (10) 显微组织：每批钢材中不同根钢材中取样显微组织：每批钢材中不同根钢材中取样2 2件。件。(11) (11) 预锻试验：每批钢材中不同根钢材中取样预锻试验：每批钢材中不同根钢材中取样3 3件。件。(12) (12) 尺寸：每批钢材逐根检验。尺寸：每批钢材逐根检验。(13) (13) 表面：每批钢材逐根检验。表面：每批钢材逐根检验。41任务任务2 2 材料采购与进场检验材料采购与进场检验6.6.耐大气腐蚀用钢耐大气腐蚀用钢根据国家标准根据国家标准高耐候结构钢高耐候结构钢（GB/T 41712001GB/T 41712001）的规定