钢结构的材料

1、1.3 钢结构的主要结构形式,桁架结构（杆系）,框架结构（杆系）,网架结构（杆系）,拱结构（曲杆）,板式结构（板）,张拉结构索桁架、斜拉索、悬索、索膜,结构的组成：由若干个单元所组成的结构骨架。,基本单元：承重体系中具有独立力学性能的构件。可以是杆件、板件、索等单元或这些单元的组合。,网架结构是由许多杆件按一定规律布置，通过节点连接成空间杆系结构，其外形成平板状。,网架,网架结构,螺栓球节点,网壳,网壳结构同网架结构一样，网壳也是由许多杆件按一定规律布置，通过节点连接成空间杆系结构，但网架的外形呈平板状，而网壳的外形呈曲面状。 一般为单层或双层，按其外形为单曲面或双曲面而构成网状穹顶、网状筒壳

2、以及双曲抛物面网壳等多种形式。 网壳结构的特点：外形美观、通透感好，建筑空间大、用材省，设计施工较复杂。,钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure,以一系列拉索为主要承重构件，这些索按一定的规律组成各种不同的形式，悬挂于相应的支撑结构上，使材料强度在受拉情况下得到充分发挥的结构形式。,索索桁架、斜拉索、悬索,1.4 钢结构的构件及基本特征,1.4.1 构件的分类,分类：,杆件、板壳*、块体*,杆件：,直杆：,折杆：,曲杆：,等截面直杆、变截面直杆,等截面折杆、变截面折杆*,等截面曲杆、变截面曲杆*,. 轴向拉伸或轴向压缩,1.4.2 杆件变形的基

3、本形式,. 剪切,. 扭转,. 弯曲,F1=F2时(从而亦有FA=FB)车轴的AB部分不受剪切纯弯曲。 而车轴的外伸部分既受弯又受剪横力弯曲,工程中常用构件在荷载作用下，大多为几种基本变形形式的组合组合变形。,1.4.3 对构件在荷载作用下正常工作的要求,. 具有足够的强度荷载作用下不断裂，荷载去除后不产生过大的永久变形(塑性变形),塑形变形示例,. 具有足够的刚度荷载作用下的弹性变形不超过工程允许范围。,. 满足稳定性要求是指构件在某些受力形式下，其平衡形式不发生突然转变的能力,1.4.4 可变形固体的性质及其基本假设,材料在荷载作用下都会产生变形尺寸改变和形状改变可变形固体。,对可变形固体

4、的基本假设：,. 连续性假设无空隙、密实连续。,(1) 从受力构件内任意取出的体积单元内均不含空隙；,(2) 变形必须满足几何相容条件，变形后的固体内既无“空隙”，亦不产生“挤入”现象。,据此：,. 均匀性假设各点处材料的力学性能相同。对常用工程材料，尚有各向同性假设。,. 小变形假设构件在承受荷载作用时，其变形与构件的原始尺寸相比甚小，甚至可以略去不计。,远小于构件的最小尺寸，所以通过节点平衡求各杆内力时，把支架的变形略去不计。计算得到很大的简化。,轴心受力构件拉杆、压杆,受弯构件梁,偏心受力构件拉弯杆（偏心受拉） 压弯杆（偏心受压）,拱,索,结构中构件主要受力形式,授课计划,课程学习方式与

5、要求,整体 局部 整体 基本理论、基本概念、基本方法放在首位 归纳、分析、比较，加深理解 理论联系实际 听课 出勤、笔记、复习、看课件 读书 教材、规范、参考书 作业 按时交，自己做 成绩 平时30%+考试70,课堂纪律,参考书,钢结构设计原理 高等教育出版社 高风华 钢结构设计原理 中国建材工业出版社 吴建有,2.1 钢结构对材料的要求,（1） 较高的强度,（2） 足够的变形能力良好塑性和韧性,（3） 良好的加工性能适应冷、热加工，可焊性好,（4） 对环境的良好适应性耐腐蚀、耐火、耐疲劳,钢结构的材料关系到钢结构的计算理论，同时对钢结构的制造、安装、使用、造价、安全等均有直接联系。本章简要介

6、绍钢材的生产过程和组织构成，重点介绍钢材的主要性能以及各种因素对钢材性能的影响；钢材的种类、规格及选择原则。,2.1 钢结构对材料的要求,2.2 钢材的生产,第二章 钢结构的材料,Chapter 2 Material of Steel Structure,2.2 钢材的生产,钢材的生产大致分为冶炼、浇注、轧制和（热处理）四道工序。,电炉钢是利用电热原理，在电弧炉内冶炼。（质量好，但耗电量大，成本高，一般只用来冶炼特种用途的钢材。）,炼钢炉有三种形式：转炉、平炉和电炉。,转炉钢是利用高压空气或氧气使炉内生铁熔液的碳和其它杂物氧化，在高温下使铁液变为钢液。（生产周期短，效率高，质量好，成本低，已经

7、成为国内外发展最快的炼钢方法。）,平炉钢是利用煤气和其它燃料供应热能，把废钢、生铁熔液或铸铁块和不同的合金元素等冶炼成各种用途的钢。（生产周期长，效率低，成本高，现已逐步被转炉钢所取代。）,（1）炼 钢,2.2 钢材的生产,浇注是指把熔炼好的钢液做成钢锭或钢坯。 用连续铸造法生产钢坯的工艺和设备，由于机械化、自动化程度高的优势，已经逐渐取代了笨重而复杂的铸锭工艺和设备。,钢液中残留的氧，将使钢材晶粒粗细不均匀并发生热脆，降低钢材的力学性能。 按照钢液在炼钢炉中进行脱氧的方法和程度不同，碳素结构钢可分为沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢。,（2） 浇 注,（3）脱 氧,2.2 钢材的生产,2.

8、2 钢材的生产,（4）加工（热加工、冷加工和热处理 ）,热处理 指通过加热、保温、冷却的操作方法，使钢材的组织结构发生变化，以获得所需性能的加工工艺。（退火、正火、淬火和回火）,热加工 指将钢坯加热至塑性状态，依靠外力改变其形状，生产出各种厚度的钢板和型钢。（热加工的开轧和锻压温度控制在1150-1300 ）,冷加工 指在常温下对钢材进行加工。（冷作硬化现象）,2.2 钢材的生产,2.2 钢材的生产,2.2 钢材的生产,2.3 钢材的主要性能,钢材的破坏形式,单向拉伸时的工作性能,钢材的其它性能,在复杂应力作用下钢材的性能,2.2 钢材的主要性能,2.3.1 单向拉伸时的工作性能,（1）试验条

9、件 （a）试件的尺寸要符合国家标准，表面光滑，没有孔洞、刻槽等缺陷。试件的标定长度取其直径的5或10倍。 （b）荷载要分级逐次增加，直到试件破坏。 （c）试验温度要控制在室温20左右。,2.2 钢材的主要性能,（2）钢材的应力-应变关系,A. 有屈服点钢材s-e曲线可以分为四个阶段：,(a)弹性阶段(OE段),单调拉伸应力-应变曲线,OA段：纯弹性阶段 s=Ee A点对应的应力： sp（比例极限）,AE段：应力和应变呈非线性， 但整个OE段卸载后变形消失, e=0 E点对应的应力： se （弹性极限）,2.2 钢材的主要性能,(b)弹塑性阶段：EC段 与不呈比例，除弹性变形外还有塑性变形，fy

10、称为屈服强度，又叫屈服点（yield point，材料力学中用s表示）。,（c）屈服阶段（CF),塑性变形：卸载后试件不能完全恢复原来的长度。不能恢复的这一部分变形称为塑性变形。,屈服点fy（屈服强度）：屈服阶段曲线波动部分的最低值。,流幅：从屈服阶段的开始到曲线再度上升的应变幅度称为流幅。,特点：应力-应变曲线呈锯齿形波动，出现应力不增加而应变仍然在继续发展。,2.2 钢材的主要性能,（d）强化阶段(FB段),钢材内部晶粒重新排列，恢复承载能力，随荷载的增加缓慢增大,但增加较快，最终应力达到最高点B抗拉强度（极限强度）fu 试件所能承受的最大拉应力,（e）颈缩阶段(BD段),截面出现了横向收

11、缩，截面面积开始显著缩小，塑性变形迅速增大，应力不断降低，变形却延续发展，直至D点试件断裂。,2.2 钢材的主要性能,B.对无明显屈服点的钢材,设计时以卸载后试件中残余应变为0.2所对应的应力 作为屈服点 “条件屈服点”或“名义屈服点”,无屈服点钢材的应力-应变曲线,没有明显屈服点的钢材在拉伸过程中没有屈服阶段，塑性变形小，破坏突然。,2.2 钢材的主要性能,(3)单向拉伸时钢材的机械性能指标, 屈服点fy应力应变曲线开始产生塑性流动时对应的应力（取屈服阶段波动部分的应力最低值），它是衡量钢材的承载能力和确定钢材强度设计值的重要指标。（作为钢结构设计可以达到的最大应力）, 抗拉强度fu应力应变

12、曲线最高点对应的应力，它是钢材破坏前所能承受的最大应力。（强度的安全储备）, 钢材的塑性当应力超过屈服点后，钢材能产生显著的残余变形（塑性变形）而不立即断裂的性质。塑性好坏可用断面收缩率和伸长率表示，通过静力拉伸试验得到。,2.2 钢材的主要性能,a) 伸长率试件断裂前的永久变形与原标定长度的百比。,l0 原标距长 l1 拉断后标距长度 d0 试件直径 试件有两种标距：l0/ d0=5 和 l0/ d0=10 相应的伸长率用5和10表示。伸长率,实际工程中以伸长率代表材料断裂前具有的塑性变形能力。,2.2 钢材的主要性能,b) 断面收缩率是指试件拉断后，颈缩区的断面面积缩小值与原断面面积比值的

13、百分比。,式中： A0 试件原来的断面面积 A1 试件拉断后颈缩区的断面面积,断面收缩率越大，钢材的塑性越好。由于在测量试件的断面面积时容易产生较大的误差，因而钢材塑性指标仍然采用伸长率作为保证要求。,2.2 钢材的主要性能,(4) 应力应变曲线的简化,曲线简化的依据： 1）钢材在屈服点之前的性质接近理想的弹性体。 2）屈服点之后的流幅现象又接近理想的塑性体，并且流幅的范围（e0.15-2.5）已足够用来考虑结构或构件的塑性变形的发展。,简化的应力应变曲线,钢材是符合理想中的弹性-塑性材料,2.2 钢材的主要性能,2.3.2 在复杂应力作用下钢材的屈服条件,第四能量强度理论 材料由弹性转入塑性

14、的强度指标用变形时单位体积中积聚的能量来表达,推导 当复杂应力状态下变形能等于单轴受力时的变形能时，钢材即由弹性转入塑性。,钢材单元体上的复杂应力状态,空间应力状态的广义胡克定律,当空间应力状态以主应力表示时，广义胡克定律为：,式中，e1，e2，e3分别为沿主应力s1，s2，s3方向的线应变。,一般空间应力状态下的广义胡克定律为：,在三向应力作用下，钢材由弹性状态转变为塑性状态的条件，可以用折算应力和钢材在单向应力时的屈服点相比较来判断。,（2.3.1）,用主应力 、 、 表示时，有:,（2.3.2）,或,当时钢材处于弹性阶段， 时钢材处于塑性阶段。,2.3 钢材的其它性能,当钢材厚度较薄时，

15、厚度方向的应力很小，常可忽略不计，这时三向应力状态可以简化为平面应力状态：,（2.3.3）,一般梁中只存在正应力和剪应力，则上式可写为：,（2.3.4）,纯剪时=0 则有：,（2.3.5）,即钢材的剪切屈服点是拉伸屈服点fy的0.58 倍,2.3 钢材的其它性能,不同受力状态对钢材性能的影响,（a）单向拉伸 （b）双向拉伸 （c）双向异号应力,分析结果： （1）相对于单向拉伸而言，钢材在在双向拉力作用下屈服点和抗拉强度提高，但是塑性下降。,双向应力作用下对 钢材材性能的影响,（3）主应力异号时，易屈服，破坏呈塑性，差别越大越明显。,（2）主应力同号时，不易屈服，塑性下降，越接近越明显。,2.3

16、 钢材的其它性能,2.3.3 钢材的其它性能,冷弯性能是判别钢材塑性变形能力和冶金质量的综合指标。,1.冷弯性能,钢材在冷加工（常温下加工）产生塑性变形时，对发生裂缝的抵抗能力。,鉴别指标：当试件弯曲至180时，试件表面和侧面，无裂纹、断裂或分层，即认为试件冷弯性能合格。,2.3 钢材的其它性能,2.冲击韧性,韧性 反映钢材抵抗冲击荷载、动力荷载的能力，是钢材在变形和断裂中吸收能量的度量。衡量韧性指标用冲击韧性值表示，也叫冲击功，用符号Akv表示，单位为J。,冲击韧性试验 一般采用试件长55mm，截面1010mm2，中间一小槽。在摆锤式冲击试验机上进行试验，冲断试件后，读出摆锤消耗的功。,冲击

17、韧性试验,冲击韧性还与试验的温度有关。我国钢材标准中将试验分为四档，即+20, 0，-20和-40时的冲击韧性。温度越低，冲击韧性越低。,2.3 钢材的其它性能,3.可焊性,金属是否能适应焊接加工而形成完整的、具备一定使用性能的焊接接头的特性。,包括两个方面：一是金属在经受焊接加工时对缺陷的敏感性； 二是焊接接头在一定的使用条件下可靠运行的能力。,影响钢材可焊性的因素,钢材的可焊性受碳含量和合金元素含量的影响。碳含量在0.12%0.20%范围内的碳素钢，可焊性最好（如Q235B）。对于高强度低合金钢中，低合金元素大多对可焊性有不利影响，我国行业标准JGJ81-2002建筑钢结构焊接技术规程推荐

18、使用碳当量来衡量低合金钢的可焊性。当碳当量小于0.38%，钢材的可焊性好(如Q235.Q345)，可不采取措施直接施焊。,（2.4.1）,2.3.4 钢材的破坏形式,2.2 钢材的主要性能,钢材的机械性能指标,1、屈服点 fy 2、抗拉强度 fu3、伸长率 4、断面收缩率 5、冷弯性能6、冲击韧性 Akv 7 、可焊性,2.4. 各种因素对钢材的影响,化学成份的影响,冶金缺陷的影响,钢材硬化的影响,应力集中的影响,温度的影响,荷载类型的影响,2.4 各种因素对钢材的影响,2.4.1 化学成份的影响,钢材的化学成分直接影响钢的组织构造，从而影响钢材的力学性能。,纯铁Fe,碳C变脆（强度，塑性、韧

19、性、可焊性，抗腐蚀性）,其它主要元素,硫S热脆、韧性、疲劳强度、抗锈蚀性、可焊性,磷（P）强度、抗锈蚀能力塑性、韧性、冷弯性能、可焊性，冷脆，低温工作性能差。,氧O 影响同硫,氮（N）影响同磷,硅Si 适量强度，塑性、韧性、冷弯性能、可焊性变化不大,锰Mn强度消除热脆，改善冷脆，塑性韧性降低不显著,钒(V)、钛(Ti)、铌(Nb) 等适量强度、韧性、塑性良好,2.4 各种因素对钢材的影响,铁（Fe）是钢材的基本元素，普通碳素钢中占99%，此外还有碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）等有益元素，及硫（S）、磷（P）、氧（O）、氮（N）等有害元素，这些总含量不大，约1%，但对钢材力学性能却有很大影响。

20、低合金钢中有5%的合金元素，如铜(Cu)、钒(V)、钛(Ti)、铌(Nb)、铬(Cr)等。,2.4 各种因素对钢材的影响,碳（C）：形成钢材强度的主要成分，随其含量增加，强度增加，塑性和韧性降低，可焊性和抗腐蚀性降低。 碳素钢按碳含量区分，小于0.25的为低碳钢，介于0.25和0.6之间的为中碳钢，大于0.6的为高碳钢。钢结构用钢中，碳含量一般控制在0.22%以下，当其含量在0.2以下时，可焊性良好。,a. 含碳量对室温平衡组织的影响 含碳量与缓冷后相及组织组成物之间的定量关系为：,b. 含碳量对力学性能的影响,.,硬度： 对组织组成物（相）的形态不敏感；取决于组成相的硬度和相对数量。,强度：

21、 对组织组成物（相）的形态敏感； 亚共析钢： P 过共析钢： Fe3C且网状出现， 塑韧性：随C含量增加,逐渐降低。,C. 含碳量对工艺性能的影响 切削性能: 中碳钢合适 可锻性能: 低碳钢好 焊接性能: 低碳钢好 铸造性能: 共晶合金好,碳（C）：形成钢材强度的主要成分，随其含量增加，强度增加，塑性和韧性降低，可焊性和抗腐蚀性降低。 碳素钢按碳含量区分，小于0.25的为低碳钢，介于0.25和0.6之间的为中碳钢，大于0.6的为高碳钢。钢结构用钢中，碳含量一般控制在0.22%以下，当其含量在0.2以下时，可焊性良好。,2. 硫（S）：钢材中的有害元素，具有热脆性（温度达到800-1000时，硫

22、化铁会熔化使钢材变脆，从而引发热裂纹）。规范规定结构用钢中硫的含量不得超过0.05%。,3. 氧（O）：有害杂质，与S相似。,2.4 各种因素对钢材的影响,4.磷（P）：磷在一定程度上可提高钢的强度和抗锈蚀的能力。钢材中的有害元素，具有冷脆性（温度较低时促使钢材变脆）。因此，磷的含量也要严格控制，规范中规定不得超过0.045%。,5.氮（N）：有害杂质，与P相似。,6.锰（Mn）：有益元素。在普通碳素钢中，是一种弱脱氧剂，可提高钢材强度，与S形成MnS，熔点1600，可以消除硫对钢材的热脆影响。,7.硅（Si）：有益元素。在普通碳素钢中，是一种强脱氧剂，常与锰共同除氧，生成镇静钢。,8.钒（V

23、）：合金元素。细化晶粒，提高强度，其碳化物具有高温稳定性，适用于受荷较大的焊接结构。,9.铜（Cu）：提高抗锈蚀性，提高强度，对可焊性有影响。,2.4 各种因素对钢材的影响,2.4.2 冶金缺陷的影响,1.偏析 金属结晶后化学成分分布不均匀的现象。主要是硫、磷偏析，其后果是偏析区钢材的塑性、韧性、可焊性变坏。,3.裂纹 钢材中存在的微观裂纹。,2.非金属夹杂 指钢材中的非金属化合物，如硫化物、氧化物，他们使钢材性能变脆。,4.气孔 浇铸时由FeO和C作用所生成的CO气体不能充分逸出而滞留在钢锭那形成的微小空洞。,5.分层 浇铸时的非金属夹杂在轧制后可能造成钢材的分层。,2.4 各种因素对钢材的

24、影响,2.4.3 钢材的硬化,冷作硬化在冷加工或一次加载使钢材产生较大的塑性变形的情况下，卸载后再重新加载，钢材的屈服点提高，塑性和韧性降低的现象 。,时效硬化随着时间的增加，纯铁体中有一些数量极少的碳和氮的固熔物质析出，使钢材的屈服点和抗拉强度提高，塑性和韧性下降的现象 。 在交变荷载、重复荷载和温度变化等情况下，会加速时效硬化的发展。,应变时效硬化钢材产生一定数量的塑性变形后，铁素体晶体中的固溶碳和氮更容易析出，从而使已经冷作硬化的钢材又发生时效硬化现象。,在高温作用下会快速发展（人工时效）,2.4 各种因素对钢材的影响,2.4.4 应力集中的影响,在钢结构构件中不可避免的存在着孔洞、槽口

25、、凹角、裂缝、厚度变化、形状变化和内部缺陷等，引起截面中的应力分布不均匀，出现局部高峰应力的现象。应力集中现象。,应力集中现象,有应力集中的钢材，材性变脆。 应力集中处常产生三向的同号拉应力，易使钢材开裂时也没有明显的塑性变形。,2.4 各种因素对钢材的影响,不同槽口试件静力拉伸试验的应力应变曲线,应力集中对-曲线关系的影响,可以看出截面槽口改变愈急剧，应力集中现象愈厉害，其抗拉强度愈高，但塑性愈差，破坏的脆性倾向愈大。,2.4 各种因素对钢材的影响,2.4.5 荷载类型的影响,荷载可分为静力和动力两大类,1.加荷速度的影响 这是加载过程中出现的问题。加荷速度过快，构件来不及变形，得到的屈服点

26、也高，且呈脆性。特别在低温时对钢材性能的影响要比常温下大得多。 因此，试验时需规定加载速度；静力加载试验一般应加载5分钟后再读数据。,2.循环荷载的影响 钢材在连续交变荷载作用下，会逐渐累积损伤，产生裂纹及裂纹逐渐扩展，直到最后破坏（疲劳破坏）。,2.4 各种因素对钢材的影响,2.4.6 温度的影响,正温范围：T升高 （1）温度在150以内，钢材材质变化很小，钢结构可用于温度不高于150的场合。 （2）温度在250左右的区间内，fu 有局部性提高，冲击韧性降低，出现蓝脆现象。 （3）当温度达到600时，钢材进入热塑性状态，强度下降严重，将丧失承载能力。,2.4 各种因素对钢材的影响,（1）冲击

27、功曲线的反弯点T0称为临界温度。界限温度T1和T2分别为脆性转变温度和全塑性转变温度。,（2）钢材由塑性破坏转变为脆性破坏是在温度区间T1 T2内完成的，此温度区间称为钢材的脆性转变温度区。,（3）在脆性转变温度以下，钢材表现为完全的脆性破坏；而在全塑性转变温度以上，钢材则表现为完全的塑性破坏。,（4）不同牌号和等级的钢材具有不同的转变温度区和转变温度，均应通过试验来确定。在钢结构设计中，为了防止脆性破坏，选用钢材时应使其工作温度大于T1,接近T0。,2.4 各种因素对钢材的影响,负温范围：T下降，随着温度的降低，钢材的强度提高，而塑性和韧性降低，逐渐变脆，称为钢材的低温冷脆。钢材的冲击韧性对

28、温度的降低十分敏感。,2.5 钢材的种类、规格和选用,2.5.1 钢的种类,2.6 建筑用钢种类、规格和选用,中碳钢(C%=0.25%0.6% ),高碳钢(C%0.6% ),普通钢（S0.050%，P0.045%）,优质钢（S0.035%，P0.035%）,高级优质钢（S0.020%，P0.030%）,低碳钢（C%0.25%）,结构钢（工程构件、机器零件）,工具钢（刃具、量具、模具）,特殊钢（耐热、耐磨、耐蚀钢）,钢的种类,2.6 建筑用钢种类、规格和选用,1、碳素结构钢 Q195Q275 分5级 2、优质碳素结构钢 20、45、50Mn 3、碳素工具钢 T8、T10A 4、铸造碳钢 ZG23

29、0-450,碳素结构钢,1、质量等级：A、B、C、D 提高; S0.05%、P0.045%; 2、热轧状态供货，一般不热处理； 3、分级: 按屈服强度可分为五级：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275；（20进制，C%依次升高） 4、应用：主要用于建筑、桥梁、船舶、车辆等部门做金属结构,1、碳素结构钢 Q195Q275 分5级 2、优质碳素结构钢 20、45、50Mn 3、碳素工具钢 T8、T10A 4、铸造碳钢 ZG230-450,优质碳素结构钢(机械零件用钢),注意： 不是合金钢,牌号：用两位数字表示。 这两位数字表示钢平均含碳量的万分之几。 如45钢平均含碳量为万分之四十五（即

30、0.45%）的优质碳素结构钢。,钢带,*说明： 含碳量：0.15-0.60%，含Mn量为0.71.0% 含碳量：大于0.60%，含Mn量为0.71.2%时，在两位数字后加元素符号“Mn”，如40Mn。, 对于沸腾钢和半镇静钢, 在钢号后分别加字母F和b，如08F、10b。 高级优质钢在钢号后加字母A，如20A。,1、碳素结构钢 Q195Q275 分5级 表5-2 2、优质碳素结构钢 20、45、50Mn 表5-3 3、碳素工具钢 T8、T10A 表5-4 4、铸造碳钢 ZG230-450 表5-5,按用途分为: 刃具钢 模具钢 量具钢,工具钢,编号： T + 数字 T表示“碳素工具钢” ； 数

31、字表示平均含碳量的千分之几. 如T8其平均含碳量为千分之八(0.8%C)。 *说明：碳素工具钢都是优质以上质量的。高级优质钢在钢号后加“A”，如T8A。,丝锥,锉刀,碳素工具钢(优质钢),1、碳素结构钢 Q195Q275 分5级 表5-2 2、优质碳素结构钢 20、45、50Mn 表5-3 3、碳素工具钢 T8、T10A 表5-4 4、铸造碳钢 ZG230-450 表5-5,铸钢,牌号: ZG 270500,ZG35、ZG45是旧牌号标准,1、性能的要求 1）对使用性能的要求：较高的s 300MPa，较小的缺口敏感性和冷脆倾向，耐大气、海水腐蚀。 2）对工艺性的要求：好的冷变形性及焊接性。,2

32、、成分 高强度低合金钢 (HSLA, high strength Low alloy stee1) 碳素结构钢 (C0.2%) + 合金元素(2%3%） 主加元素: Mn1.8%，固溶强化; 辅加元素: Nb、 V、Ti，析出强化，细晶强化； Cr 、 Au 、 P增加抗大气腐蚀性； Re增加耐磨性,3、普通低合金结构钢牌号 Q300：12Mn、09MnNb Q350：16Mn、12MnPRe Q400：16MnNb、10MnPNbRe Q450：14MnVTiRe、15MnVN,Nb细化晶粒 NbC析出强化,稀土元素Re增加耐磨性 P增加抗大气腐蚀性,稀土元素Re增加耐磨性 P增加抗大气腐蚀

33、性,16Mn是二十世纪三十年代发展起来的世界上第一种低合金高强度钢 它是目前我国用量最多，产量最大的一种高强度低合金钢,Q350钢的16Mn合金钢综合性能好，代替Q235碳素钢，可节约钢材20%30%。 50年代武汉长江大桥: Q235,128m； 60年代南京长江大桥:Q350的16Mn, 160m; 90年代九江长江大桥:Q420的16MnNb, 216m;,南京长江大桥,4、应用 取代普碳钢制造各种结构件。因强度高，减小构件截面，节约钢材。 5、热处理特点 工程构件用钢一般以热轧态或正火态供用，一般不进行专门热处理（大型型材）。,屈服等级,牌号: Q 350 C,Q300、Q350、Q4

34、00、Q450、Q500、Q650,合金结构钢表示方法,万分,合金工具钢,千分,大于1%时不标注,2.5.2 钢材的规格,（1）热轧钢板,a) 分为厚钢板、薄钢板和扁钢。,b) 表示方法：在符号“-”后加“宽度厚度长度”,c) 供应规格 （单位：mm）,2.6 建筑用钢种类、规格和选用,（2）热轧型钢,等边角钢,不等边角钢,角钢规格 (单位mm),2.6 建筑用钢种类、规格和选用,工字钢规格,槽钢规格,2.6 建筑用钢种类、规格和选用,H型钢规格,2.6 建筑用钢种类、规格和选用,T型钢规格,钢管规格,2.6 建筑用钢种类、规格和选用,（3）冷弯薄壁型钢和压型钢板,冷弯薄壁型钢（壁厚1.5-6

35、mm）和压型钢板（壁厚0.4-1.6mm），截面形式和尺寸均可按受力特点合理设计，能充分利用钢材的强度，达到节约钢材的目的。在国内外轻钢建筑结构中被广泛应用。,冷弯薄壁型钢,压型钢板,2.6 建筑用钢种类、规格和选用,2.5.3 钢材的选择,选择钢材的原则： 安全可靠，满足使用要求，经济合理。,为了保证承重结构的承载能力，防止出现脆性破坏，在选择钢材时应具体考虑以下因素： 结构或构件的重要性、荷载特征、连接方式、工作环境、结构的应力状态、钢材的厚度。,2.6 建筑用钢种类、规格和选用,考虑结构特点,2.6 建筑用钢种类、规格和选用,2.5.4 钢材选择的建议,1）承重结构的钢材宜采用Q235钢、