建筑金属材料建筑金属材料

第2章建筑金属材料

材料综合选用

本章学习指导

本章共6个知识点。本章的教学目H勺是：

⑴理解建筑钢材的微观构造及其与性质的关系；

⑵纯熟掌握建筑钢材的力学性能（包括强度、弹性及塑性变形，耐疲劳性）的意义，测定措施

及影响原因；

⑶熟悉建筑钢材的强化机理及强化措施；

⑷掌握土木工程中常用的建筑钢材的分类及其选用原则。

本章的难点是钢材的塑性、韧性、耐疲劳性，以及微量组分对钢材性能"勺影响。提议在学习中

需联络钢材的构成构造分析其性能，来理解其应用。还需阐明的是，除钢材外，铝合金近年迅速

发展，对其在土木工程中H勺应用亦应有所理解。

广州海珠桥的钢材

广州海珠桥已经“年逾七旬”，但其使用的钢材估计已经有百年历史。

2023年，提供建造海珠疥钢材的英国企业向广州市政部门发来，提醒有关部门注意，这些钢

材是从当时英国的一座旧钢桥上拆卸下来的，因此就其寿命计算，海珠桥使用的钢材估计已经有

百年历史，已经进入疲劳期,继续使用则需进行疲劳强度的测试,并根据测试成果进行加固等。

2.1钢H勺分类

钢与生铁H勺辨别在于含碳量的大小。含碳量不不小于206%的铁碳合金称为钢.含碳量不小于

2.06%口勺铁碳合金称为生铁。

按化学成分分类

按品质（杂质含量）分类

按冶炼时脱氧程度分类

按化学成分分类

1.碳素钢..低碳钢：含碳量.0.25%

中碳钢：含碳量为0.25%〜0.60%

高碳钢：含碳量.0.60%.2.合金钢..低合金钢：合金元素总含量.5.0%

中合金钢：合金元素总含量为5.0%-10%

高合金钢:合金元素总含量.10%

建筑工程中，钢构造用钢和钢筋混凝土构造用钢，重要使用非合金钢中的低碳钢，及低合金钢

加工成的产品。合金钢亦有少许应用。

按品质（杂质含量）分类

1.一般钢：含硫量W0.050%；含磷量W0.045%。

2.优质钢：含硫量W0.035%；含磷量W0.035%。

3.高级优质钢：含硫量W0.025%；含磷量W0.025%。

4.特级优质钢：含硫量W0.015%；含磷量W0.025%。

按冶炼时脱氧程度分类

1.沸腾.

炼钢时脱氧不充足，钢液中尚有较多金属氧化物，浇铸钢锭后钢液冷却到一定的温度，其中的

碳会与金属氧化物发生反应，生成大量一氧化碳气体外逸，引起钢液剧烈沸腾。这种钢材称为沸

腾钢，其代号为“F”。其冲击韧性和可焊性较差。

.2镇静钢

炼钢时脱氧充足，钢液中金属氧化物很少，在浇铸钢锭时钢液会安静地冷却凝固，这种钢称为

镇静钢，其代号为“Z”。

..3.半镇静钢

指脱氧程度和性能都介于沸腾钢和镇静钢之间的钢材，其代号为“b”。

..4.特殊镇静钢

比镇静钢脱氧程度更彻底的钢，故称为特殊镇静钢，代号为“TZ”。特殊镇静钢H勺质量最佳,

合用于尤其重要的构造工程。

2.1钢日勺分类

钢材MJ冶炼脱氧程度与性能

下图为沸腾钢（图A）与镇静钢（图B）两钢锭的纵剖面，请观测其构造差异，讨论其性能差

异。

从图中可见，沸腾钢的气泡明显多于镇静钢，沸腾钢是脱氧不完全的钢，浇铸后在钢液冷却时有

大量一氧化碳气体外逸,引起钢液剧烈沸腾。沸腾钢内部杂质和夹杂物多，化学成分和力学性能

不够均匀、强度低、冲击韧性和可焊性差，但生产成本低，可用于一般建筑构造。而镇静钢是指

在浇铸时，钢液安静地冷却凝固，基本无一氧化碳气体产生，是脱氧较完全的钢。钢质均匀密实,

品质好，但成本高。镇静钢可用于承受冲击荷载H勺重要构造。

此外，尚有比镇静钢脱氧程度还要充足彻底B勺钢，其质量最佳，称特殊镇静钢，其使用于尤其重

要的构造工程。脱氧程度与质量介于镇静钢和沸腾钢之间的钢,称为半镇静钢,其质量很好。

2.1钢的分类

某厂的钢构造屋架用中碳纲焊接而成，使用一段时间后，屋架坍塌。

首先是由于钢材的选用不妥，中碳钢的塑性和韧性比低碳钢差；另一方面是焊接性能较差，焊接

时钢材局部温度高，形成了热影响区，其塑性及韧性下降较多，较易产生裂纹。建筑上常用口勺重

要钢种是一般碳素钢中日勺低碳钢和合金钢中时低合金高强度构造钢。

2.2建筑钢材口勺力学与工艺性能

表达,如下图所示。

2焊接性.

钢材的焊接性能是指在一定的焊接工艺条件下，在焊缝及其附近过热区不产生裂纹及硬脆倾向,

焊接后钢材的力学性能,尤其是强度应不低于原有钢材的强度。

2.2建筑钢材口勺力学与工艺性能

⑴两种钢材的选用

(2)两种钢材低温冲击韧性时比较

(3)疲劳断裂的特性与原因

(4)钢材I向冷弯性能与其内部组织的关系

抗拉性能

⑴两种钢材的选用

请观测下图中I、II两种低碳钢时应力一应变曲线的差异。讨论下述问题：

①若对于变形规定严格的I构件，I、II两种低碳钢选用何种更合适？

②使用I、I【两种钢材，哪一种安全性较高？

(1)两种钢材的选用

从I、n两条曲线比较可知，低碳钢II的弹性模量E不不小于低碳钢I,也就是说，低碳钢n的

抗变形能力不如低碳钢I,对于变形规定严格的构件选用低碳钢I更为合适。

(1)两种钢材的选用

1、II两种低碳钢的屈服强度6S相近，但低碳钢IH勺抗拉强度6b高于11。屈服强度与抗拉强

度之比称为屈强比，即6s/6b。屈强比越小，反应钢材超过屈服点工作时可靠性越大，构造口勺安

全性越高。当然，屈强比过小时，表达钢材强度R勺运用率偏低，也不合理。有时也使用强屈比

(6b/6s)来评价钢材H勺可靠性。钢材IH勺屈强比较低、故其安全性高于钢材Q235钢材的

屈强比为0.58〜0.63,一般H勺合金钢的屈强比在0.67〜0.75之间。

（2）两种钢材低温冲击韧性的比较

冲击韧性

请观测下图中1、II两低合金钢曲线,若在东北地区，应选用何种钢更有利？

（2）两种钢材低温冲击韧性的比较

温度对冲击韧性有重大影响，当温度降至一定程度时，冲击韧性大幅度下降而使钢材呈脆性，此

现象称为冷脆性。曲线中棕色段代表脆性断裂，蓝色段代表脆性转变范围，黑色段代表韧性断

裂。从上图中可知，低合金钢I的脆性转变温度低于1【，即阐明钢材的低温冲击韧性很好。东北

地区冬季气温低，重要考虑低温冲击韧性问题，选用【更有利。影响钢材的冲击韧性尚有许多原

因，例如，钢中磷、硫含量较高，存在偏析、非金属夹杂物和焊接中形成的微裂纹等都会使冲击

韧性明显减少。

请观测下图中疲劳断裂的宏观断口特性，并分析讨论疲劳断裂的特性和原因。

疲劳断裂的特性与原因

耐疲劳性

A:疲劳源区：

B:扩展区;

C:终断区

疲劳断裂的宏观断口

疲劳裂纹来源于键槽左边底部的拐角处，无裂纹构件疲劳的宏观断口可分为三个区:

①疲劳源区（A区）；②扩展区（B区）；③终断区（C区）。

引起钢材疲劳破坏的原因诸多，重要是由于拉应力引起较大日勺拉应变，先在某局部形成细小裂

纹，然后因受剪切应力而扩展。故钢材日勺抗拉强度高，疲劳极限也高。钢材表面的加工印痕、焊

接接头口勺卷边和表面微小腐蚀缺陷，都可使疲劳极限明显减少。零件或构件的几何形状和大小,

对疲劳极限有不小的影响，有缺口、尖角的零件与无缺口、锐角"勺零件相比，疲劳行为有很大差

异；构件尺寸越大，则疲劳强度越低。由于疲劳设计中存在着大量不确定原因，因而选用材料的

安全系数K较高(钢材H勺K22),并且在零件实际使用前必须进行模拟试验校核。

疲劳断裂的特性与原因

钢材MJ冷弯性能与其内部组织的关系

A.B两种钢材,A钢材85及610均略不小于B钢材。但从下图可知，A钢材H勺冷弯性能却不如B

钢材。请分析原因及A与B两种钢材内部组织的差异。

工艺性能

钢材的冷弯性能与其内部组织的关系

伸长率反应H勺是钢材在均匀变形下的塑性。而冷弯性能是钢材处在不利变形条件下H勺塑性，可

揭示钢材内部组织与否均匀，与否存在内应力和夹杂物等缺陷,而这些缺陷在拉伸试验中常因

塑性变形导致应力重分布而得不到反应。

2.2建筑钢材口勺力学与工艺性能

(1)广东某展览厅网架倒塌

(2)钢贮罐脆性断裂

(3)北海油田平台倾覆

(4)某运送廊倒塌分析

(1)广东某展览厅网架倒塌

抗拉性能

广东某国际展览中心包括展厅、会议中心和一栋16层的酒店，总建筑面积4200()m2,1989年

建成投入使用。1992年曾降大暴雨，其中4号展厅网架倒塌。在倒塌现场发现大量高强度螺栓

被拉断或折断，部分杆件有明显压屈，但未发现杆件拉断及明显颈缩现象，也未发现杆件与锥头

焊缝拉开。此外,网架建成后多次发现积水现象,事故现场两排水口表面均有堵塞。

①由于4号展厅除承担自身雨水外，还要承担会议中心屋面溢流而来的雨水。由于溢流口、雨

水斗设置不合理，未能有效排水导致网架积水超载。

②所受拉力超过高强度螺检口勺极限承载力而被拉断，高强度螺栓安全度低于杆件安全度，其安全

度局限性。

抗拉性能

钢贮罐脆性断裂

冲击韧性

1989年1月22日，内蒙古某糖厂一种直径为20m,高为15.76mII勺刚交工验收很快II勺废糖蜜钢

贮解发生断裂。破坏过程呈突发性,没有任何先兆，非常汛速。破坏时罐内糖蜜贮量为4027I,不

仅未到达设计贮量，还低于试用期间曾到达的4559（水平，罐体内应力并不太高，距钢材屈服强

度相差较远,地震和人为破坏及废糖蜜自燃爆炸H勺原因可排除，请分析钢贮罐发生断裂的原因。

韧性断裂在发生前有明显预兆，而脆性断裂是突发性H勺。经调查表明，其裂口特性：罐体下部第

1、2层母材扯破，断口呈颗粒状，人字形纹尖端朝匕呈脆性断裂。对钢材材质进行复验，发现部

分钢板含碳量和含硫量较高，减少了钢材H勺塑性和可焊性，其常温冲击韧性比规定值偏低，故该

钢材易出现脆性断裂。且焊接质量差，综合分析可知，隆体破坏U勺本源是焊接质量低而导致U勺低

温脆性断裂。对接焊筵中大量未焊透部位如同张开型H勺弹接裂纹，在罐壁环向拉力的作用下，能

引起严重的应力集中，成为罐体断裂的引起点。在荷载变化、应力集中、残存应力和温差应力

日勺作用下，裂纹会缓慢扩展。而钢材日勺韧性较差，不能制止裂纹的扩展，最终到达临界值而忽然

断裂。

冲击韧性

北海油田平台倾覆

耐疲劳性

1980年3月27日，北海爱科菲斯科油田的A.L.基尔兰德号平台忽然从水下深部传来一次振动,

紧接着一声巨响，平台立即倾斜,短时间内翻于海中,致使23人丧生,导致巨大的经济损失。

现代海洋钢构造如移动式钻井平台，尤其是固定式桩基平台，在恶劣的海洋环境中受风浪和海流

H勺长期反复作用和冲击振动；在寒冷海域长期受流冰等随海潮对平台的冲击碰撞；此外,低温作

用以及海水腐蚀介质口勺作用等都给钢构造平台带来极为不利的影响。突出问题就是海洋钢构造

的脆性断裂和疲劳破坏。

上述事故的调查分析显示，事故原因是撑竿中水声器支座疲劳裂纹萌生、扩展，导致撑竿迅

速断裂。由于撑竿断裂，使相邻5个支杆过载而破坏，接着所支撑的承重脚柱破坏，使平台20min

内所有倾覆。

耐疲劳性

某运送廊倒塌分析

工艺性能

某烧结矿仓库运送廊道于1965年I月发生倒塌。事故发生时室外气温为36℃左右。经现场调

查及取样试验可知所用的沸腾钢含碳0.23%〜0.25%,含硫0.06%,焊接质量差。请分析事故原

因。

工艺性能

原因之一是所使用的钢材不符合原则规定，发生脆性断裂。所用钢材含碳量及含硫量均超过用

于焊接构造钢材的规定，即含碳不超过0.22%,含硫量不超过0.055%。硫的析出集中点正是弦

杆钢发生脆性破坏的部位。

原因之二是断裂处焊缝低劣，以及焊接接缝处有应力集中现象，助长了此桁架时断裂破坏。经

检查，多处焊缝明显未焊透,有焊瘤、夹杂缺陷,焊接质量差。

2.3钢材的构成构造及对性能的影响

钢材的晶体构造

钢材的基本晶体组织

钢材的成分对性能的影响

钢材的晶体构造

钢材和一切金属材料同样.也为晶体构造,它是铁-碳合金晶体,钢H勺晶格有两种构架，即体心立方

晶格和面心立方晶格（见下图）。其晶体构造中，各个原子以金属键互相结合在一起，这种结合方

式就决定了钢材具有很高的强度和良好的塑性。钢材的晶格并不都是完好无缺地规则排列，而

是存在许多缺陷，它们将明显地影响钢材的性能，这是钢材的实际强度远比理论强度小的主线原

因。其重要的缺陷有三种:点缺陷、线缺陷和面缺陷。

2.3.2钢材口勺基本晶体组织

钢是以铁（Fe）为主口勺Fe-C合金。Fe-C合金于一定条件下能形成具有一定形态的聚合体，称为

钢的组织，在显微镜下能观测到它们的I微观形貌图像（见下图），故也称显微组织。重要有铁素

体、渗碳体、珠光体和奥氏体。

片状珠光体（1000倍）

针状和块状铁素体（100倍）

钢材的成分对性能的影响

除铁、碳外，钢材在冶炼过程中会从原料、燃料中引入某些的其他元素。钢材口勺成分对性能有

重要影响。这些成分可分为两类：一类能改善优化钢材时性能称为合金元素，重要有Si、Mn、

Ti、V、Nb等；另一类能劣化钢材的性能，属钢材的杂质，重要有氧、硫、氮、磷等。

2.3钢材H勺构成构造及对性能H勺影响

(1)碳素钢中含碳量对其组织和性能H勺影响

(2)钢材的晶体构造与性能

(1)碳素钢中含碳量对其组织和性能的影响

下图是碳素钢基本组织相对含量与含碳量的关系。请分析低碳钢、中碳钢和高碳钢伴随含碳量

口勺增长,其基本组织及性能怎样变化。

铁碳合金的含碳后与晶体组织及性能之间日勺关系

讨论

(1)碳素钢中含碳量对其组织和性能的影响

建筑钢材的含碳量不不小于0.8%,即基本组织为铁素体和珠光体。从图可见，随含碳量增长，珠

光体含量增长，而铁素体则对应减少。故高碳钢的强度较高，而塑性、韧性对应较低。

(2)钢材的晶体构造与性能

请观测如下晶格缺陷示意动画，讨论钢材的实际强度与理论强度的I关系。

讨论

(2)钢材的晶体构造与性能

①钢材晶格中，有些平面.二的原子较密集，结合力较强。而面与面之间，则由于原子间距离较大,

结合力较弱。在外力作用下，晶格轻易沿原子密集面产生相对滑移，故建筑钢材塑性变形较大。

②从上面的动画可见，钢材U勺晶格存在许多缺陷，如点缺陷、线缺陷及面缺陷，由于这些缺陷

H勺存在，使晶格受力滑移时，不是理论上的整个滑移面上所有原子一起移动，只是缺陷处局部移

动，故实际强度低于理论强度。

2.3钢材的构成构造及对性能的影响

钢构造倒塌

苏联某钢铁厂仓库运送廊道为钢构造，于某口倒塌。经检查可知：杆件发生断裂的位置在应力集

中处节点附近的整块母材上，桁架腹板和弦杆H勺焊接接头均未破坏；所有断口和拉断处都很新

鲜，未发黑、无锈迹。所用钢材为苏联国标CT-3号沸腾钢。

2.3钢材“勺构成构造及对性能的影响

切取母材作化学成分分析可知：其碳、硫含量均超过苏联国标焊接构造所用CT-3号沸腾钢的

碳硫含量规定。其中55%的沸腾钢中碳平均含量超过0.22%的原则规定，破坏发生部位附近含

量达0.38%；32%时试样硫含量超过（）.055%的原则规定，在折断部位达0.1%。

碳对钢日勺性能有重要口勺影响。碳含量增长，钢强度、硬度增高，而塑性和韧性减少，且增大钢

口勺冷脆性，减少可焊性。而硫多数以FeS形成存在，是强度较低、较脆口勺夹杂物，受力易引起应

力集中，减少钢的强度及疲劳强度，且对热加工和焊接不利，偏析亦严重。由于此钢材不适宜焊

接,且使用II勺环境温度较低,这是导致工程质量事故的重要原因。

2.4钢材H勺强化与加工

冷加工强化

时效处理

热处理

冷加工强化

将钢材于常温下进行冷拉、冷拔或冷轧使其产生塑性变形，从而提高屈服强度，减少塑性韧性,

这个过程称为冷加工强化处理

时效处理

将冷加工处理后口勺钢筋，在常温下寄存15〜20d,或加热至100〜200C后保持一定期间（2〜3

h）,其屈服强度深入提高，且抗拉强度也提高，同步塑性和韧性也深入减少，弹性模量则基本恢

复。这个过程称为时效处理。

时效处理措施有两种：在常温卜寄存15〜20d,称为自然时效，合用于低强度钢筋；加热至

10（）〜200℃后保持一定期间（2〜3h）,称人工时效，适合于高强钢筋。

热处理

热处理是将钢材按规定的温度制度，进行加热、保温和冷却处理一以变化其晶格组织，得到所需

要H勺性能的一种工艺。

热处理包括淬火、回火、退火和正火,见图。

钢日勺热处理工艺

2.4钢材H勺强化与加工

冷加工强化与时效处理的机理

请观测下图钢筋的应力--应变曲线，并讨论冷加工强化与时效处理的机理。

钢筋冷拉时效后应力-应变图"勺变化

讨论

2.4钢材H勺强化与加工

从上图可见，将钢筋冷拉至强化阶段日勺K点，然后卸荷，则产生塑性变形，若立即受拉，钢筋的I应

力-应变曲线将沿O'KCD发展至破坏。这时，钢筋在本来屈服阶段不再出现屈服现象，屈服点

由B点提高到K点，但抗拉强度基本不变，塑性和韧性减少，弹性模量减少。冷加工强化的原因

是冷拉至K点时，塑性变形导致滑移面内晶格歪扭，畸变加剧，阻碍了深入滑移，提高了抵御变形

11勺能力。同步，由于塑性变形中产生的内应力，使钢材弹性模量减少。

2.4钢材H勺强化与加工

钢构造吊车梁发现裂纹

某厂气轮车间吊车梁为钢构造，建成后质量检查发既有许多裂纹。分布于上、下翼缘最多，腹板

处较少；加劲筋上无裂纹，加劲板与梁翼或腹板之间的焊缝及附近亦未发现裂纹。裂纹深度经

铲后，用深度计目测，大多数的）深度为1〜2mm,少许纹深达3mm,此批构件钢材杂质含量远低

于国标规定；环境温度正常；工程尚未使用；构件运送安装过程未被撞击；裂纹部位远离焊接

影响区。

2.4钢材II勺强化与加工

经研究获悉：在生产钢材时，由于片面追求速度，铸钢时刚浇好的钢锭仅冷却至400C〜500℃就

拆模，未检查与清理即送至升温轧钢，轧制时钢板温度还在3()0℃以上，就送去构造加工厂下料

制作，钢板冷却至5()°C左右时，已经有裂纹。即钢锭温差过大，导致钢材表面存在大最微裂纹,

经加热轧压，裂纹不能闭合消失；由于钢锭是多边形，故所轧制口勺钢板上下两面有裂纹。而加劲

板为此外采购U勺钢板,故未发现裂纹。

2.5土木工程常用金属材料II勺性质及应用

建筑常用钢种

钢构造用钢

混凝土构造用钢

铝合金

建筑常用钢种

1.碳素构造钢

碳素构造钢的牌号由代表屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧措施等四部分按次

序构成

2.优质碳素构造.

优质碳素构造钢根据钵含量的不一样可分为一般钛含量钢和较高钵含量钢两组。

3.低合金高强度构造.

低合金高强度构造钢是一种在碳素钢H勺基础上添加总量不不小于5%的合金元素的钢材，具有强

度高,塑性和低温冲击韧性好、耐锈蚀等特点。

钢构造用钢

钢构造用钢重要是热轧成形的钢板和型钢等；薄壁轻型钢构造中重要采用薄壁型钢、圆钢和小

角钢；钢材所用的母材重要是一般碳素构造钢及低合金高强度构造钢。钢构造用钢有热轧型

钢、冷弯薄壁型钢、棒材、钢管和板材。

混凝土构造用钢

混凝土具有较高的抗压强度，但抗拉强度很低。用钢筋增强混凝土，可大大扩展混凝土的应用范

围，而混凝土又对钢筋起保护作用。钢筋混凝土构造H勺钢筋，重要由碳素构造钢和优质碳素钢制

成，包括热轧钢筋、冷轧扭钢筋和冷轧带肋钢筋、预应力混凝土用钢丝和钢绞线。

铝合金

纯铝在建筑上U勺应用较少，可加工成铝粉，用于加气混凝土的发气。为提高铝的强度，在铝中可

加入钵、镁、铜、硅、锌等制成多种铝合金，铝合金可被加工成多种铝合金门窗、龙骨、压型

板、花纹板、管材、型材、棒材等。

2.5土木工程常用金属材料的性质及应用

钢支架的钢材选用

华北某厂需焊接•座露天且需承受动荷载的）钢支架，该厂已经有三种碳素构造钢，厚度均为80

mm,Q235抗拉强度已可满足设计规定。三种钢材的价格是I请选用。

IQ235A-F

IIQ235A・b

IIIQ235C

建筑常用钢种

钢支架的钢材选用

选I不妥。Q235A-F为沸腾钢，其内部杂质和夹杂物较多，化学成分和力学性能不均匀，抗冲击

韧性尤其是低温抗冲击韧性差，可焊性差,不适宜用于承受动荷载的焊接钢构造。请再选。

建筑常用钢种

钢支架的钢材选用

Q235A-b为半沸腾钢，性能虽优于Q235A•F,但焊接构造应保证碳的极限含量，而Q235A钢的

含碳量是不作为交货条件M一般不用于焊接构造。此外厚度较大的钢材，塑性、冲击韧性及焊

接性能一般较差,选用厚度较大口勺焊接钢构造应选用材质很好的钢。

建筑常用钢种

钢支架的钢材选用

选择对U勺。构造钢材的选用至少应具有屈服点、抗拉强度、伸长率三项机械性能和硫磷含量两

项化学成分的合格保证，对焊接构造还应有含碳量II勺合格保证。对于较大型构件、直接承受动

力荷载的构造，钢材应具有冷弯试验H勺合格保证。对于大、重型构造和直接承受动力荷载H勺构

造,还需根据冬季工作湿度状况,选用的钢材需具有常温，低温冲击韧性口勺合格保证。

还需阐明的是，低含量高强度构造钢由「合金元素的强化作用，不仅有较多的强度，并且具有

很好的I塑性、韧性和可焊性。Q345钢及Q390钢欧I综合性能很好，是钢构造常用的钢。其价格

虽稍高，但有更好的承受动荷载和耐疲劳性能，可节省钢材、减轻构造自重。大跨度、大型构造

及承受动力荷载和冲击荷载的构造广泛采用低合金高强度构造钢。

2.5土木工程常用金属材料的性质及应用

韩国汉城大桥倒塌

1994年10月21日，韩国汉城汉江圣水大桥中段50m长的桥体像刀切同样坠入江中，导致多人

死亡。该桥由韩国最大的I建筑企业之一口勺东亚建设产业企业于1979建成。

韩国汉城大桥倒塌

事故原因调查团经五个多月的多种试验和研究，于次年4月2口提交了事故汇报。事故原因重要

有如下两方面：

a.东亚建筑企业没有按图纸施工，在施工中偷工减料，运用疲劳性能很差的劣质钢材,这是事故

的直接原因。

b.当时韩国缩短工期及汉都市政当局在交通管理上H勺疏漏也是大桥倒塌H勺重要原因。设计负

我限制为32L建成后交通流量逐年增长,超常负荷,倒塌时负载为43.2I。

2.6钢材口勺腐蚀与防护

钢材的腐蚀

钢材的防护

钢材的腐蚀

钢材表面与周围介质发生作用而引起破坏的现象称作腐无（锈蚀）。钢材腐蚀的现象普遍存在,

如在大气中生锈，尤其是当环境中有多种侵蚀性介质或湿度较大时，状况就更为严重。腐蚀不仅

使钢材有效截面积均匀减小，还会产生局部锈坑，引起应力集中；腐蚀会明显减少钢的强度、塑

性韧性等力学性能。根据钢材与环境介质口勺作用原理,腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。

钢材的防护

1.钢材日勺防腐

详细措施有采用耐候钢、金属覆盖、非金属覆盖和混凝土用钢筋的防锈。

2.钢材的防火

钢构造防火保护的基本原理是采用绝热或吸热材料，阻隔火焰和热量，推迟钢构造的升温速率。

防火措施以包覆法为主，即以防火涂料、不燃性板材或混凝土、砂浆将钢构件包裹起来。

2.6钢材日勺腐蚀与防护

板梁底出现裂缝

华南地区某海港油气码头引桥使用仅8年，花形板梁底出现明显裂缝及钢筋锈蚀。而天型板却

基本完好，请讨论其原因。

兀型板梁底出现明显裂缝务

基本完好的n型板

2.6钢材H勺腐蚀与防护

从上表中可见，随混凝土深度增长，。-含量依次递减。目前，国外一般把混凝土内。-含量到达

其致锈临界含量值时日勺时间，确定为混凝土的安全使用寿命。详细临界含最值各国各地区有差

异。我国华南地区海港码头调查该值为0.105%〜0.145%。该混凝土保护层设计厚度为5.5cm,

且由于施工偏差，部分构件实际保护层厚度低于设计值。当海水中。-渗透进混凝土，使钢筋表

面C1-含量达致锈值时，锈蚀开始；腐蚀产物体积膨胀，使混凝土产生与钢筋平行的顺筋裂缝，乃

至混凝土开裂,钢筋的电化学腐蚀迅速进行。

2.6钢材H勺腐蚀与防护

广东某斜拉桥拉索腐蚀失效分析

广东某斜拉桥（见右图）竣二于1989年。1995年5月其中一条拉索忽然坠落，经检查确认其他拉

索的钢丝已受不•样程度日勺腐蚀，该桥最终所有更换新拉索。作者与其他教师•道对此拉索失

效H勺原因作检测分析,研究其腐蚀失效的原因。

2.6钢材日勺腐蚀与防护

对坠落的拉索进行研究，钢丝的腐蚀程度由下而上逐渐增长，且与所灌注的水泥浆体的状况有明

显的对应关系。由下到上划分为五个区段。

①基本正常段

②略有锈蚀段

③较少锈蚀段

④锈蚀一般段

⑤锈蚀严重

拉索钢丝所受的腐蚀原因是所灌注的水泥浆体不凝结，产生电化学腐蚀：而水泥浆体所含的一

定量的氯离子及钢丝在拉应力的作用下愈加速了此锈蚀过程。