建筑钢材7课件

1、第七章建筑钢材主要内容理论知识建筑钢材的主要技术性质。建筑钢材的标准与应用实训内容建筑钢筋的力学性能检测建筑钢材的冷弯性能检测第七章建筑钢材职业能力目标1、具备检测和评定建筑钢材质量能力。2、具备正确识读钢结构用钢材及钢筋混凝土钢筋、钢丝的牌号的能力。3、具有正确使用建筑钢材的能力。第七章建筑钢材7.1概术定义分类特点应用意义Back指用于工程建设的各种钢材，包括：型钢钢板钢丝钢筋1、定义 钢筋型钢 钢板钢丝7.1概术 钢 板钢 管7.1概术2、分类金属材料有色金属黑色金属铜、铝及合金钢 结 构钢 筋生铁 (c2.06%)（1）按化学成分可分为: 黑色金属和有色金属 Back7.1概术（3）按

2、质量分普通钢 P0.045%,S0.055% 优质钢 P0.035-0.04%, S0.04% 高级优质钢 P0.025%,S0.025% （4）按结构用途分结构钢 各种工程构件及机械零件,属低碳钢或中碳钢工具钢 刀具、模具特殊钢 不锈钢、耐热钢、耐磨钢Back7.1概术 建筑钢材可用于:大跨度结构多层及高层结构受动荷载作用的工业厂房4、应用Back7.1概术7.2 建筑钢材的技术性质Back工程中的钢结构和钢筋混凝土结构中的钢材的基本性能有：机械性能拉伸性能 冲击韧性 硬度工艺性能冷弯性能 焊接性能 1、拉伸性能 一、机械性能 3、硬度 2、冲击韧性 7.2 建筑钢材的技术性质钢材受拉后的技

3、术性能指标可以用低碳钢的应力应变图来反映。见图7.2.1 1、拉伸性能7.2 建筑钢材的技术性质BCDAbSUPSL0图7.2.1 低碳钢的应力应变图7.2 建筑钢材的技术性质7.2-1 弹性阶段 /=E p-弹性极限7.2 建筑钢材的技术性质强化阶段：内部组织变化，恢复部分强度b-抗拉强度 7.2 建筑钢材的技术性质颈缩阶段：过C点后，试件抵抗变形的能力下降，变形集中在某局部进行，产生颈缩破坏。7.2 建筑钢材的技术性质公式s屈服强度Fs屈服应力 Ao试件截面积对屈服不明显的钢,规定以产生0.2%残余变形时的应力f02作为屈服强度02，见图7.2.20.2%O图7.2.2 中、高碳钢的应力应

4、变图7.2 建筑钢材的技术性质b 是指钢材能承受的最大拉应力.意义当外力大于抗拉强度时，钢材完全丧失对变形的抵抗能力而断裂因此，在结构设计中不能应用抗拉强度7.2 建筑钢材的技术性质bs2s1图7.2.3 屈强比的意义7.2 建筑钢材的技术性质s/b低s/b高可利用率小大安全性大小表7.2.1 钢材的屈强比、可利用率及安全性之间的关系7.2 建筑钢材的技术性质伸长率n伸长率L0the 原标点间距L1 拉断后标点间距n=5d or 10d d钢筋直径 510d0L0L1图7.2.4 伸长率的测定7.2 建筑钢材的技术性质伸长率是表示钢材塑性变形能力的重要指标钢结构一般在弹性范围内工作但在应力集中

5、处，应力可能超过屈服点,有一定的塑性变形因此可以保持应力重新分布，从而避免结构破坏Back指标和公式说明7.2 建筑钢材的技术性质冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载的能力 试验方法 用摆锤打击有槽口的标准试件，直到试件破坏单位面积所消耗的功Back2、冲击韧性7.2 建筑钢材的技术性质Ak试件破坏时的冲击功A试件槽口处截面积 公 式冲击韧性试验7.2 建筑钢材的技术性质7.2-2钢材的硬度指其表面局部体积内抵抗外物压入产生塑性变形的能力。测定钢材硬度较常用的为布氏法和洛氏法。3、钢材的硬度7.2 建筑钢材的技术性质测定原理：利用直径为D(mm)的淬火钢球，以P(N)的荷载将其压入试件表面，经规定的持

6、续时间后卸除荷载，即得直径为d(mm)的压痕。以荷载P除以压痕表面积F(mm2) ，所得的应力值即为试件的布氏硬度值HB，以数字表示，不带单位，HB值越大，表示钢材越硬。7.2 建筑钢材的技术性质布氏硬度测定示意图7.2 建筑钢材的技术性质 1、冷弯性能 二、工艺性能 2、焊接性能 3、钢材的冷加工和时效7.2 建筑钢材的技术性质指钢材在常温下承受弯曲变形的能力如果钢材承受弯曲变形的程度大，那么钢材的冷弯性好指标弯曲角度及弯心直径/（钢板厚度或直 径）(d/a)1、冷 弯 性 能Back7.2 建筑钢材的技术性质冷弯试件和支座 冷弯试件和支座弯曲180弯曲907.2 建筑钢材的技术性质7.2-

7、4冷 弯 性 能试验以规定的和d/a进行弯曲检查受弯部位如不裂纹、不起层或断裂，则为合格冷弯性能录像7.2 建筑钢材的技术性质7.2-3焊接性能焊接是各种型钢、钢板、钢筋的重要连接方式。建筑工程中的钢结构有90%以上的是焊接结构。焊接质量取决于捍接工艺、焊接材料及钢材的可焊性焊接性能7.2 建筑钢材的技术性质可焊性：指焊接后的焊缝处的性质与母材性质相近。结构焊接用电弧焊钢筋连接用接触对焊7.2 建筑钢材的技术性质钢筋焊接应注意的问题是：冷拉钢筋的焊接应在冷拉前进行；焊接部位应清除铁锈、熔渣、油污等，应尽量避免不同国家的进口钢筋之间或进口钢筋与国产钢筋之间的焊接。7.2 建筑钢材的技术性质冷加工

8、与时效的定义冷加工与时效强化原理冷加工与时效强化的意义Back3、建筑钢材的冷加工与时效7.2 建筑钢材的技术性质冷拉：常温下拉冷拔：常温下拔冷轧：常温下轧（1）、建筑钢材的冷加工7.2 建筑钢材的技术性质Back冷拉将热轧的小直径钢筋，用拉伸设备予以拉长，使之产生一定的塑性变形，冷拉后的钢筋屈服强度提高20%30%，钢筋长度增加4%10%，从而节省钢材。7.2 建筑钢材的技术性质Back冷拔将钢筋通过硬质合金拔丝模孔强行拉拔，使之不仅受拉、而且受挤压以提高强度。每次冷拔断面缩小应为10%以下，可多次冷拔。7.2 建筑钢材的技术性质Back冷轧将热轧钢筋或钢板通过冷轧机，可轧成一定规律变形的钢

9、筋或薄钢板。冷轧变形钢筋不但能提高强度，节省钢材，和混凝土粘结力高。7.2 建筑钢材的技术性质经冷加工的钢材随时间延长强度提高,塑性、韧性下降的现象叫做时效。可分为两类：分为自然时效和人工时效（2）、冷加工时效7.2 建筑钢材的技术性质自然时效处理经冷拉的钢材在常温下存放15-20天其强度和硬度提高，塑性和韧性降低的现象。适用于强度较低的钢筋。人工时效处理经冷拉的钢材在加热至100-200，并保持一段时间。这将使时效加速7.2 建筑钢材的技术性质 说明：因时效而导致性能改变的程度大，导致塑性、韧性降低。故动荷载重要结构还宜使用。如桥梁、吊车梁、钢轨等。Back7.2 建筑钢材的技术性质7.3

10、建筑钢材的技术标准与选用 钢结构用钢材碳素结构钢低合金高强度结构钢钢筋混凝土结构用钢材热轧钢筋冷轧带肋钢筋冷拉低碳钢丝Back一、钢结构用钢材型钢钢管钢板7.3 建筑钢材的技术标准与选用 我国钢结构用的钢材主要品种有：碳素结构钢低合金钢7.3 建筑钢材的技术标准与选用 1）牌号的表示方法1、碳素结构钢7.3 建筑钢材的技术标准与选用 7-3-12）牌号与性能的关系根据国家标准GB700-88的规定，碳素结构钢按屈服点分为五个牌号如表 7.5.1 和表 7.5.2所示，当牌号增大时，钢材的含碳量提高，伸长率降低，冷弯性能也降低。质量等级：取决于钢材内有害杂质S、P的含量，钢材的质量好，其焊接性能

11、和低温抗冲击性能也提高。7.3 建筑钢材的技术标准与选用 3）碳素结构钢的选用Q235A级钢材适用于承受静载的结构。Q235C、D级钢材可用于重要焊接、冲击、振动和在较低温度条件下工作的结构。Q195、Q215号钢材的强度低，塑性、韧性和冷加工性能好，可制作钢钉、铆钉和铁丝等。Q255、Q275号钢材的强度高，塑性、韧性和可焊性差，可用于螺栓、工具等。7.3 建筑钢材的技术标准与选用 定义在碳素结构钢的基础上，添加少量的一种或几种合金元素，合金元素的总含量小于5%的结构钢。常用的合金元素有：Si、Mn、Ti、Nb、V和C等。1）牌号及其表示方法现行国家标准低合金结构钢（GB1591-94）共有

12、5个牌号：Q295、Q345、Q390、Q420、Q460。2、低合金高强度结构钢7.3 建筑钢材的技术标准与选用 1）牌号及其表示方法7.3 建筑钢材的技术标准与选用 7-3-2低合金高强度结构钢的化学组成(GB1591-94) 如表7.5.4所示。低合金高强度结构钢的力学性能(GB1591-94) 如表7.5.5所示。如表7.5.5所示， 低合金钢的强度大大高于碳素结构钢，并且具有良好的塑性和韧性、耐磨性、耐蚀性及耐低温性也好于碳素钢，其生产工艺和成本都与碳素钢相近。2）低合金高强度结构钢技术要求7.3 建筑钢材的技术标准与选用 特点：强度高，塑性、韧性和可焊性好，抗冲击性强、耐低温和腐蚀

13、轧制成型钢、钢板、钢管及钢筋，用于钢筋混凝土结构和钢结构中，特别是重型、大跨度、高层结构和桥梁中。3）低合金高强度结构钢特点及应用7.3 建筑钢材的技术标准与选用 Back二、钢筋混凝土结构用钢材钢筋低碳钢丝钢绞线7.3 建筑钢材的技术标准与选用 包括热轧光圆钢筋及热轧变形钢筋。热轧钢筋按屈服强度及抗拉强度分为四个等级。其品种、牌号、力学性能及其应用见下表7.3.7。Back1、热 轧 钢筋 7.3 建筑钢材的技术标准与选用 1）热轧钢筋的表面形状光圆带肋月牙肋等高肋7.3 建筑钢材的技术标准与选用 2）热轧钢筋的级别I级：用Q235碳素结构钢轧制而成，光圆。用于普通钢筋混凝土的主要受力钢筋、

14、构造筋和箍筋等。代号：R235级：用低合金镇静钢和半镇静钢轧制而成，带肋。用于大、中型钢筋混凝土结构。经冷拉后，可用做预应力钢筋。代号：HRB335级：同级钢。代号：HRB400级：用中碳低合金钢轧制而成，带肋。用做预应力钢筋。代号：HRB5007.3 建筑钢材的技术标准与选用 级别代号抗拉强度 b(MPa)不小于 伸长率不小于(%) 冷弯180 D弯心直径 d钢筋公称直径 应力松驰 com=0.7b 反复弯曲次数 10 1001000h (%) 10h (%) CRB550CRB650CRB800CRB970CRB1270 5506508009701170 8 4444 D=3dD=3dD=

15、3dD=3dD=3d 8888 5555 3333 Back2、冷 轧 钢筋 7.3 建筑钢材的技术标准与选用 Back3、冷拔低碳钢丝7.3 建筑钢材的技术标准与选用 应用：用于大跨度、重负荷的后张法预应力屋架、桥梁、薄腹梁等结构的预应力钢筋。4、钢绞线7.3 建筑钢材的技术标准与选用 钢材的腐蚀是指钢材受周围的气体、液体等介质作用，产生化学或电化学反应而遭到的破坏。 1、钢材腐蚀的原因 根据钢材与周围介质作用的不同，一般把腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种。 1）化学腐蚀 2）电化学腐蚀 一、建筑钢材的防腐7.4 建筑钢材防腐与防火2、防止腐蚀的方法 1）保护膜法 保护膜法是在钢材表面涂布一

16、层保护层，以隔离空气或其它介质。常用的保护层搪瓷、涂料、塑料等；另用耐腐蚀性好的金属，以电镀或喷涂的方式覆盖在钢材表面，如镀锌、镀锡、镀铜、镀铬等。7.4 建筑钢材防腐与防火钢材的防火保护1、防火涂料2、不燃性板材常用的不燃板材有石膏板、岩棉板、矿棉板、珍珠岩板、蛭石岩板等板材，通过黏结剂或钢钉、钢箍等固定在钢构件上。二、钢材的防火保护7.4 建筑钢材防腐与防火钢筋性能检测钢筋拉伸性能钢筋冷弯性能7.5钢材性能检测学习方法1、角色扮演法2、任务驱动法7.4钢材性能检测 一、钢筋拉伸性能检测【1、检测目的】 通过检测钢筋的屈服强度、抗拉强度、伸长率，评定钢筋的质量。7.4钢材性能检测2、主要设备

17、和仪器万能材料试验机游标卡尺钢筋打点机7.5钢材性能检测（1）取840mm直径的钢筋试件，一般不经切削，截取长度为拉伸试件的标距长度加上夹具长度和预留长度（mm）。3、实验步骤7.4钢材性能检测（2） 用游标卡尺量出被测钢筋的直径7.4钢材性能检测（3）在钢筋试件的表面用钢筋打点机在钢筋表面划出一系列等分细划线，标出试件原始标距，测量标矩长度L。（试件原始标距取10倍或5倍钢筋直径）一、钢筋拉伸性能检测（4）将试件固定在试验机夹头内。一、钢筋拉伸性能检测（5）调整试验机测力度盘的指针，对准零点，并拨动副指针，与主指针重叠一、钢筋拉伸性能检测（6）开动试验机，向试件连续施荷直至拉断。一、钢筋拉伸

18、性能检测（7）量取试件断后标距长度一、钢筋拉伸性能检测 钢筋拉伸试验录像一、钢筋拉伸性能检测7.4-1根据钢筋拉伸过程中数据计算钢筋的屈服强度、抗拉强度和伸长率。判断钢筋技术性能指标是否合格。如试件在标距端点上或标距处断，则试验结果无效，应重做试验。4、评定结果一、钢筋拉伸性能检测 【1、检测目的】 检测钢筋的承受弯曲变形的性能，从而确定其可加工性，并显示其缺陷。二、钢筋冷弯性能检测万能材料试验机1、主要设备二、钢筋冷弯性能检测（1）确定试样长度，试样长度通常按下式确定：L=5a+150() (a为试件原始直径）二、钢筋冷弯性能检测2、实验步骤（2）调整度验机各种平台上支辊距离，d为冷弯冲头直

19、径，二、钢筋冷弯性能检测（3）将试件放入试验机上，平稳加荷，钢筋绕冷弯冲头弯曲至规定角度（900或1800）后，停止冷弯。二、钢筋冷弯性能检测二、钢筋冷弯性能检测7.2-3按标准检查试样外表面，进行结果评定。无裂纹、无裂缝、无裂断评定合格。3、结果评定二、钢筋冷弯性能检测学生在实训现场学生对冷弯后的钢筋做认真检查 学生对试验的钢筋做标距一、选择题（单项选择）1、钢筋的拉伸试验图划分为弹性阶段、（ A ）、强化阶段、颈缩阶段。A、屈服阶段 B、伸缩阶段 C、脆性阶段 D、延伸阶段2、钢材的伸长率越大，其（ B ）越好。 A、抗拉强度 B、塑性 C、硬度 D、抗压强度3、热轧带肋钢筋的牌号是（ C

20、 ）。 A、HPB235 B、HPB335 C、HRB400 D、CRP5004、在下列所述的钢材特点中，哪些是正确的（ A ）。A、抗拉强度与抗压强度基本相等B、冷拉后使钢材的技术性能大大提高C、所有的钢材都可以焊接D、耐火性能好7.7习题与思考题5、钢与生铁的区别在于其含碳量值应小于（ D ）。A、4.0% B、3.5% C、2.5% D、2.0%6、普通碳素结构钢随钢号的增加，钢材的（ D ）。A、强度增加、塑性增加 B、强度降低、塑性增加 C、强度降低、塑性降低 D、强度增加、塑性降低7、通过拉伸试验，评定钢筋质量的三个指标是屈服强度、抗压强度、（ A ）。 A、伸长率 B、延伸率 C、硬度 D、抗弯强度8、随着钢材牌号增大，屈服点和抗拉强度随之（ A ）A、提高 B、降低 C、不变 D、与之没有关系9、存在于钢材的杂质，对钢材的性能产生良好影响的是（ C ）。A、硫 B、氧 C、锰 D、磷7.7习题与思考题7.7习题与思考题二、思考题1、为什么说屈服点（s）、抗拉强度（b）和伸长率（）是建筑工程用钢的重要技术性能指标？解：屈服点（s）是结构设计时取值的依据，表示钢材在正常工作时承受应力不超过s值；屈服点与抗拉强度的比值（sb）称为屈强比。它反映钢材的利用率和使用中的安全可靠程度；伸长率