单元2建筑结构用钢材

1、模块一模块一 建筑钢结构识图基础知识建筑钢结构识图基础知识课题课题1 1 建筑结构用钢材的分类建筑结构用钢材的分类单元单元2 2 建筑钢结构发展及特点建筑钢结构发展及特点我国建筑钢结构用钢：我国建筑钢结构用钢： 碳素结构钢碳素结构钢和和低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢为主；为主；目前已经形成专业用钢标准：目前已经形成专业用钢标准： 建筑结构用钢板建筑结构用钢板 （GB/T 19879-2005GB/T 19879-2005）【了解】适用于制造高层建筑结构、【了解】适用于制造高层建筑结构、大跨度结构及其他重要建筑结构用大跨度结构及其他重要建筑结构用厚度厚度6mm6mm100mm 100mm

2、的钢板、钢带。的钢板、钢带。课题课题1 1 建筑结构用钢材的分类建筑结构用钢材的分类建筑结构用钢板牌号的表示方法建筑结构用钢板牌号的表示方法： 钢板牌号：钢板牌号： Q345GJCZ25Q345GJCZ25由代表屈服强度的汉语拼音字母由代表屈服强度的汉语拼音字母( (QQ) )、屈服强度数值、屈服强度数值、代表高性能建筑结构用钢的汉语拼音字母代表高性能建筑结构用钢的汉语拼音字母( (GJGJ) )、质量等、质量等级符号级符号( (B B、C C、D D、E E) )组成，如组成，如Q345GJCQ345GJC；对于对于厚度方向性能钢板厚度方向性能钢板，在质量等级后加上厚度方向，在质量等级后加上

3、厚度方向（Z Z向向）性能级别）性能级别(Z15(Z15、Z25Z25或或Z35)Z35) 课题课题1 1 建筑结构用钢材的分类建筑结构用钢材的分类表示：表示： 厚度为厚度为10mm， 宽度为宽度为600mm， 长度为长度为3000mm的钢板。的钢板。 建筑结构用建筑结构用钢板规格表示方法：钢板规格表示方法：* 用符号用符号“”和厚度和厚度宽度宽度长度（长度（mmmm）表示。）表示。 如：如：101060060030003000课题课题1 1 建筑结构用钢材的分类建筑结构用钢材的分类 【了解】国家标准【了解】国家标准碳素结构钢碳素结构钢（GB/T700-2006GB/T700-2006）通常用

4、于热轧钢板、钢带、型钢和钢棒。通常用于热轧钢板、钢带、型钢和钢棒。 碳素结构钢是最普遍的工程用钢；碳素结构钢是最普遍的工程用钢； 建筑钢结构主要使用低碳钢。建筑钢结构主要使用低碳钢。 碳素结构钢按脱氧程度分：镇静钢和沸腾钢两类碳素结构钢按脱氧程度分：镇静钢和沸腾钢两类 （注：半镇静钢在新标准中已经取消）；（注：半镇静钢在新标准中已经取消）；2.1.1 2.1.1 碳素结构钢碳素结构钢课题课题1 1 建筑结构用钢材的分类建筑结构用钢材的分类 碳素结构钢的牌号按屈服点共划分为碳素结构钢的牌号按屈服点共划分为4 4种：种： 即即Q195Q195、Q215Q215、Q235Q235、Q275Q275

5、碳素结构钢的牌号：碳素结构钢的牌号：由代表屈服点的字母由代表屈服点的字母QQ、屈服点数值、屈服点数值、质量等级符号（质量等级符号（A A、B B、C C、D D） 、脱氧方法符号（、脱氧方法符号（F F、Z Z、TZTZ）等）等四个部分按顺序组成四个部分按顺序组成： （在牌号组成表示方法中，（在牌号组成表示方法中，“Z”Z”与与“TZ”TZ”符号可以省略）符号可以省略） 如：如：Q235AFQ235AF、Q235BQ235B、Q235DQ235D2.1.1 2.1.1 碳素结构钢碳素结构钢课题课题1 1 建筑结构用钢材的分类建筑结构用钢材的分类课题课题1 1 建筑结构用钢材的分类建筑结构用钢材

6、的分类 【了解】【了解】优质碳素结构钢优质碳素结构钢（GB/T699-1999GB/T699-1999） 优质碳素结构钢（优质碳素结构钢（quality carbon structure steelquality carbon structure steel）与与碳素结构钢主要区别在于碳素结构钢主要区别在于钢中含杂质元素较少钢中含杂质元素较少，磷、硫等有，磷、硫等有害元素的含量均不大于害元素的含量均不大于0.035%0.035%，具有较好综合性能。，具有较好综合性能。 价格较高，钢结构使用较少价格较高，钢结构使用较少，仅用热处理的优质碳素结构钢，仅用热处理的优质碳素结构钢制作高强螺栓、自攻螺钉

7、等。制作高强螺栓、自攻螺钉等。2.1.2 2.1.2 优质碳素结构钢优质碳素结构钢 优质碳素结构钢的牌号优质碳素结构钢的牌号： 以以”平均含碳量的万分数平均含碳量的万分数 ”表示前面两位数字；表示前面两位数字；（若合金元素平均含量高于若合金元素平均含量高于0.5%0.5%，其后再标合金元素符号）其后再标合金元素符号） 用于建筑的优质碳素结构钢有：用于建筑的优质碳素结构钢有： 1515号、号、2020号、号、16Mn16Mn、20Mn20Mn钢四个牌号。钢四个牌号。2.1.2 2.1.2 优质碳素结构钢优质碳素结构钢课题课题1 1 建筑结构用钢材的分类建筑结构用钢材的分类 低合金高强度结构钢低合

8、金高强度结构钢 GB/T1591-2008 GB/T1591-2008 合金元素总量合金元素总量5%5%的钢为低合金钢的钢为低合金钢 建筑钢结构只用建筑钢结构只用低低合金钢合金钢。牌牌 号：号：屈服强度屈服强度Q+Q+屈服强度数值屈服强度数值+ + 质量等级符号质量等级符号组成组成 如如 Q345DQ345D，表示含义：，表示含义：* * * 屈服强度为屈服强度为345MPa345MPa，质量等，质量等级为级为D D级的低合金高强度结构钢级的低合金高强度结构钢2.1.3 2.1.3 低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢* *课题课题1 1 建筑结构用钢材的分类建筑结构用钢材的分类当需方要求钢板

9、具有当需方要求钢板具有厚度厚度方向性能方向性能时：时：上述牌号后上述牌号后+ +代表厚度方向代表厚度方向（Z Z 向）性能级别向）性能级别符号：符号： 如如 Q345DZ15 Q345DZ15 Z Z后面数字后面数字1515 截面收缩率截面收缩率厚度方向性能钢板厚度方向性能钢板 （GB/T5313-1985GB/T5313-1985）2.1.3 2.1.3 低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢0808奥运鸟巢用钢奥运鸟巢用钢Q460E-Z35Q460E-Z35 课题课题1 1 建筑结构用钢材的分类建筑结构用钢材的分类u在某些情况下，要用一些有别于上述牌号的钢在某些情况下，要用一些有别于上述牌号

10、的钢材时，其材质应符合国家相关标准材时，其材质应符合国家相关标准: : 1 1、耐候钢；耐候钢； 2 2、铸钢件铸钢件。2.1.5 2.1.5 其它建筑用钢其它建筑用钢 课题课题1 1 建筑结构用钢材的分类建筑结构用钢材的分类 在钢的冶炼过程中，一般加入在钢的冶炼过程中，一般加入CuCu、P P、CrCr、NiNi等，在等，在金属表面上生成一种金属表面上生成一种防腐薄膜防腐薄膜 ，其耐大气腐蚀能力其耐大气腐蚀能力约为碳素钢的约为碳素钢的4 4倍倍。 我国现行生产的耐候钢分为：我国现行生产的耐候钢分为：焊接结构用耐候钢、高耐候结构钢焊接结构用耐候钢、高耐候结构钢两类。两类。2.1.5 2.1.5

11、 其它建筑用钢其它建筑用钢 1. 1. 耐候钢耐候钢外露环境对耐腐蚀有特殊要求或在腐蚀性介质作用下的承重结构外露环境对耐腐蚀有特殊要求或在腐蚀性介质作用下的承重结构。课题课题1 1 建筑结构用钢材的分类建筑结构用钢材的分类 (1) (1) 焊接结构用耐候钢焊接结构用耐候钢： 保持保持良好焊接性良好焊接性，厚度可达，厚度可达100mm100mm。焊接结构用耐候钢焊接结构用耐候钢GB/T 4172-2000GB/T 4172-2000牌牌 号：号：QQ+ +屈服点屈服点+“+“耐候耐候”的字母的字母NHNH+ +钢材钢材质量等级（质量等级（C C、D D、E E）顺序组成，）顺序组成，如如Q355

12、NHCQ355NHC。焊接结构用耐候钢共分焊接结构用耐候钢共分 Q235NHQ235NH、Q295NHQ295NH、 Q355NHQ355NH、Q460NHQ460NH四种。四种。2.1.5 2.1.5 其它建筑用钢其它建筑用钢 1. 1. 耐候钢耐候钢课题课题1 1 建筑结构用钢材的分类建筑结构用钢材的分类 (2) (2) 高耐候性结构钢高耐候性结构钢： 高耐候结构钢高耐候结构钢GB/T4171-2000GB/T4171-2000 高耐候结构钢适用于高耐候结构钢适用于耐大气腐蚀的建筑结构耐大气腐蚀的建筑结构，但作为，但作为 焊接结构用材时，板厚应不大于焊接结构用材时，板厚应不大于16mm16

13、mm。 高耐候性能结构钢高耐候性能结构钢 焊接结构用耐候钢焊接结构用耐候钢2.1.5 2.1.5 其它建筑用钢其它建筑用钢 1. 1. 耐候钢耐候钢课题课题1 1 建筑结构用钢材的分类建筑结构用钢材的分类牌牌 号号：Q+Q+屈服点屈服点+GNH+GNH ( (含含CrCr、NiNi的高耐候钢的高耐候钢 在牌号后加代号在牌号后加代号“L”)L”)如如Q345GNHLQ345GNHL： 表示屈服点为表示屈服点为345MPa345MPa、含有铬镍的高耐、含有铬镍的高耐候钢。候钢。高耐候结构钢共分高耐候结构钢共分Q295GNHQ295GNH、Q295GNHLQ295GNHL、Q345GNHQ345GN

14、H、Q345GNHLQ345GNHL、Q390GNHQ390GNH五种牌号。五种牌号。2.1.5 2.1.5 其它建筑用钢其它建筑用钢 1. 1. 耐候钢耐候钢 (2) (2) 高耐候性结构钢高耐候性结构钢：课题课题1 1 建筑结构用钢材的分类建筑结构用钢材的分类建筑钢结构、尤其建筑钢结构、尤其大跨度大跨度时，时， 当需要当需要铸钢件支座铸钢件支座， 一般工程用铸造碳素钢一般工程用铸造碳素钢(GB/T11352-2009) 铸钢牌号铸钢牌号：ZG200-400 表示：铸钢的屈服点表示：铸钢的屈服点200N/mm2， 抗拉强度抗拉强度400 N/mm2。2.1.5 2.1.5 其它建筑用钢其它建

15、筑用钢 2. 铸钢件(GB/T11352-2009)课题课题1 1 建筑结构用钢材的分类建筑结构用钢材的分类结构用钢管有结构用钢管有热轧无缝钢管、焊接钢管热轧无缝钢管、焊接钢管两大类；两大类； 焊接钢管焊接钢管由钢带卷焊而成由钢带卷焊而成，分，分直缝焊、螺旋焊直缝焊、螺旋焊两种。两种。 结构用无缝钢管结构用无缝钢管(GB/T81621999) (GB/T81621999) 建筑钢结构用的无缝钢管以建筑钢结构用的无缝钢管以2020号钢号钢 ( (相当相当Q235)Q235)为主。为主。2.1.5 2.1.5 其它建筑用钢其它建筑用钢 3. 3. 结构用钢管结构用钢管课题课题1 1 建筑结构用钢材

16、的分类建筑结构用钢材的分类钢管标记示例：钢管标记示例： 用用10 10 号钢制造的外径为号钢制造的外径为73mm73mm，壁厚为，壁厚为3.5mm 3.5mm 的的钢管钢管 a a）热轧钢管，长度为）热轧钢管，长度为3000mm 3000mm 倍尺倍尺表示如下：表示如下： 107310733.53.530003000倍倍GB/T81621999GB/T81621999 b b）冷拔（轧）钢管）冷拔（轧）钢管 （自（自 学）学）2.1.5 2.1.5 其它建筑用钢其它建筑用钢 3. 3. 结构用钢管结构用钢管 结构用高强度耐候焊接钢管（自结构用高强度耐候焊接钢管（自 学）学）课题课题1 1 建筑

17、结构用钢材的分类建筑结构用钢材的分类大家请稍息H型钢：型钢：热轧成型、焊接组合成型热轧成型、焊接组合成型两种两种 焊接焊接H型钢型钢： 焊接焊接H型钢型钢（YB3301-2005） 焊接焊接H型钢用型钢用“WH”来表示，来表示，W为焊接英文为焊接英文welding的首字母，的首字母，H代表代表H型钢。型钢。 标记示例：标记示例： WH400WH4004004008 8149000149000 2.1.6 H2.1.6 H型钢型钢和和T T型钢型钢课题课题1 1 建筑结构用钢材的分类建筑结构用钢材的分类热轧热轧H型钢型钢: 热轧热轧H 型钢为主的钢结构：型钢为主的钢结构： 塑性、韧性好，稳定性高

18、，塑性、韧性好，稳定性高， 抗振动、冲击好，抗震好抗振动、冲击好，抗震好。 比热轧工字钢，在荷载相同比热轧工字钢，在荷载相同时，可节约时，可节约10-15% 比焊接比焊接H 型钢，省工省料，型钢，省工省料， 残余应力低，表里质量好。残余应力低，表里质量好。2.1.6 H2.1.6 H型钢型钢和和T T型钢型钢课题课题1 1 建筑结构用钢材的分类建筑结构用钢材的分类 热轧热轧H型钢和剖分型钢和剖分T型钢型钢（GB/T 11263-2010）热轧热轧H型钢分为四类型钢分为四类：宽宽翼缘翼缘 H型钢型钢HW(W为为Wide英文字头英文字头)；中中翼缘翼缘H型钢型钢HM(M 为为Middle英文字头英

19、文字头)；窄窄翼缘翼缘H型钢型钢HN(N为为Narrow英文字头英文字头)；薄薄壁壁H型钢型钢HT(T为为Thin英文字头英文字头)。标记示例：标记示例： HN550 x200 x10 x16HN550 x200 x10 x16 （六）（六）HH型钢型钢和和T T型钢型钢课题课题1 1 建筑结构用钢材的分类建筑结构用钢材的分类剖分剖分T型钢：型钢： 分为三类（自分为三类（自 学：其原理同热轧学：其原理同热轧H型钢）型钢）（六）（六）HH型钢型钢和和T T型钢型钢课题课题1 1 建筑结构用钢材的分类建筑结构用钢材的分类（一）（一） 焊接材料焊接材料 1.焊 条 组成：焊芯+药皮2.1.7 2.1

20、.7 其它材料（补充）其它材料（补充）（一）（一） 焊接材料焊接材料 1.焊 条 不锈钢焊条2.1.7 2.1.7 其它材料（补充）其它材料（补充）（一）（一） 焊接材料焊接材料 2.焊丝、焊剂CO2气保焊2.1.7 2.1.7 其它材料（补充）其它材料（补充）（一）（一） 焊接材料焊接材料 2.焊丝、焊剂低合金钢埋弧焊2.1.7 2.1.7 其它材料（补充）其它材料（补充）钢材基本力学性能：主要有：钢材基本力学性能：主要有： 强度、塑性和冲击韧性强度、塑性和冲击韧性通过通过钢材力学试验钢材力学试验得到得到 2.2.1 2.2.1 建筑钢材的力学性能建筑钢材的力学性能课题课题2 2 建筑结构用

21、钢材的性能建筑结构用钢材的性能钢材的强度：钢材的强度： 屈服强度屈服强度 fy 、 抗拉强度抗拉强度 fu 屈服强度屈服强度fy ：承载能力极限状态强度限值承载能力极限状态强度限值 抗拉强度抗拉强度fu ：钢材的强度准备钢材的强度准备 屈强比（屈强比（fy/fu）愈小，强度储备愈大，结构越安全。）愈小，强度储备愈大，结构越安全。 屈强比过小，造成浪费。屈强比过小，造成浪费。 建筑结构钢的屈强比一般为建筑结构钢的屈强比一般为0.60.75。2.2.1 2.2.1 建筑钢材的力学性能建筑钢材的力学性能1.1.钢材的强度钢材的强度课题课题2 2 建筑结构用钢材的性能建筑结构用钢材的性能塑塑 性性：

22、指钢材破坏前产生指钢材破坏前产生塑性变形的能力。塑性变形的能力。 拉伸试验得到：由拉伸试验得到：由 伸长率伸长率 或或 截面收缩率截面收缩率来衡量。来衡量。建筑钢结构用钢应有：建筑钢结构用钢应有：足够的塑性伸长率。足够的塑性伸长率。 2.2.1 2.2.1 建筑钢材的力学性能建筑钢材的力学性能2.2.钢材的塑性钢材的塑性课题课题2 2 建筑结构用钢材的性能建筑结构用钢材的性能韧韧 性性： 是是钢材抵抗钢材抵抗冲击荷载的能力冲击荷载的能力。 它用它用材料在断裂时材料在断裂时所吸收的总能量所吸收的总能量来来量度。量度。现行国家标准采用国际通用现行国家标准采用国际通用的的夏比试验法夏比试验法：夏比缺

23、口韧性夏比缺口韧性用用AKV或或CV表示，表示，为试件折断所需功：为试件折断所需功：单位单位:焦耳（焦耳（J）。）。2.2.1 2.2.1 建筑钢材的力学性能建筑钢材的力学性能3.3.钢材的冲击韧性钢材的冲击韧性课题课题2 2 建筑结构用钢材的性能建筑结构用钢材的性能衡量衡量钢材在常温下冷加工弯曲钢材在常温下冷加工弯曲时产生塑性变形的能力时产生塑性变形的能力冷弯性能可通过冷弯性能可通过冷弯试验冷弯试验确定。确定。检验钢材弯曲变形能力；检验钢材弯曲变形能力；反映钢材内部的冶金缺陷。反映钢材内部的冶金缺陷。 冷弯性能指标：冷弯性能指标： 判别钢材判别钢材塑性性能和冶塑性性能和冶炼质量炼质量的一个综

24、合性指标的一个综合性指标2.2.2 2.2.2 建筑钢材的工艺性能建筑钢材的工艺性能1.1.冷弯性能冷弯性能课题课题2 2 建筑结构用钢材的性能建筑结构用钢材的性能可焊性：可焊性：指钢材对焊接工艺的适应能力指钢材对焊接工艺的适应能力 一是具有良好的力学性能；一是具有良好的力学性能； 二是有可能避免产生裂纹的敏感性。二是有可能避免产生裂纹的敏感性。建筑钢材应具有良好的可焊性。建筑钢材应具有良好的可焊性。2.2.2 2.2.2 建筑钢材的工艺性能建筑钢材的工艺性能2.2.可焊性可焊性课题课题2 2 建筑结构用钢材的性能建筑结构用钢材的性能 钢材选用：钢材选用： 要确保结构要确保结构安全可靠安全可靠

25、，经济合理经济合理。 为了保证承重结构的承载能力，防止脆性破坏，应根为了保证承重结构的承载能力，防止脆性破坏，应根据据结构重要性、荷载特征、连接方法、工作环境、应结构重要性、荷载特征、连接方法、工作环境、应力状态和钢材厚度力状态和钢材厚度等因素综合考虑等因素综合考虑 选用合适牌号和质量等级选用合适牌号和质量等级的钢材。的钢材。 2.3.1 2.3.1 钢材选用原则和建议钢材选用原则和建议 课题课题3 3 建筑结构用钢材的选择建筑结构用钢材的选择直接承受动力荷载直接承受动力荷载的构件和结构（如的构件和结构（如吊吊车梁车梁等）等）重要构件或结构重要构件或结构（如桁架、屋面楼面大（如桁架、屋面楼面大梁、框架横梁等）梁、框架横梁等）焊接结构焊接结构在在低温下工作的低温下工作的 应采用质量较高的钢材应采用质量较高的钢材。 如：如：鸟巢鸟巢 110mm厚板厚板 Q460EZ352.3.1 2.3.1 钢材选用原则和建议钢材选用原则和建议 课题课题3 3 建筑结构用建筑结构用 钢材的选择钢材的选择承受静力荷载受拉及受弯的重要焊接构件和结构承受静力荷载受拉及受弯的重要焊接构件和结构： 宜用较薄钢材；宜用较薄钢材； 当选用厚度较大时，宜用质量较高钢材，防脆性破坏。当选用厚度较大时，宜