建筑材料-钢材.ppt

1、第二章 建筑钢材,2 建筑钢材,这章节重点理解和掌握建筑钢材主要力学性能和工艺性能的基础上，结合现场教学、试验，达到可运用建筑钢材的性能特点和规范规定的技术标准，正确选择并合理的应用建筑钢材的目的,本 章 内 容,2.1钢材的化学成分和分类 2.2钢材的主要技术性能 2.3钢的组成和加工方法对钢材性能的影响 2.4建筑用钢 2.5钢材的防护,2-1 钢材的化学成分和分类,定义：钢是一种以铁为主要元素、含碳量一般在2%以下，并含有少量其他元素(磷、硫、氧、氮、硅和锰)的金属材料。,钢的冶炼实质：就是将熔融的生铁进行氧化，使碳的含量降低到规定范围，其他杂质含量也降低到允许范围之内。,炼铁,一、钢铁

2、的冶炼,炼钢,根据炼钢设备所用炉种不同，炼钢方法主要可分为平炉炼钢、氧气转炉炼钢、电炉炼钢三种。,(1)平炉炼钢 它以熔融状或固体状生铁、铁矿石或废钢铁为原料，以煤气或重油为燃料。利用铁矿石中的氧或鼓入空气中的氧使杂质氧化。可用于炼制优质碳素钢和合金钢等。,(2)氧气转炉炼钢 以熔融的铁水为原料，由转炉顶部吹入高纯度氧气，能有效地去除有害杂质，并且冶炼时间短(2040min)，生产效率高，所以氧气转炉钢质量好，成本低，应用广泛。 (3)电炉炼钢 用电热进行高温冶炼而得到的钢； 一般用高压电弧作为热源，故熔炼的温度高，且温度可以自由调节，清除杂质则容易得多，故电炉钢的质量最好。,表炉型的影响,冶

3、炼后的钢水中含有以FeO形式存在的氧，FeO与碳作用生成CO气泡，并使某些元素产生偏析(分布不均匀)，影响钢的质量。所以必须进行脱氧处理，方法是在钢水中加入锰铁、硅铁或铝等脱氧剂。 根据脱氧程度的不同，钢可分为沸腾钢、镇静钢和半镇静钢三种。,分类,(1) 按脱氧的方式,沸腾钢 F,镇静钢 Z,半镇静钢 b,表脱氧程度及钢材质量,(A)沸腾钢(B)镇静钢,图为沸腾钢(图A)与镇静钢(图B)两钢锭的纵剖面，请观察其结构差别，讨论其性能差异。,(2) 按化学成分,钢结构屋架坍塌 某厂的钢结构屋架用中碳钢焊接而成，使用一段时间后，屋架坍塌，请分析事故原因。,(3) 按质量分类,(4) 按用途分类,普通

4、钢：P0.045%； S0.050%,优质钢：P0.035%； S0.035%,高级优质钢：P0.025%； S0.025%,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,(6) 土木工程用钢,型材 梁、柱等承重构件 板材 房屋等建筑的钢板 线材 钢筋、钢丝、钢绞线 管材 钢网架、钢桁架,2-2 技术性质,一、抗拉性能,拉伸性能是建筑钢材最重要的性能。通过对钢材进行抗拉试验所测的的弹性模量、屈服强度、抗拉强度和伸长率是钢材的四个重要技术性质指标。,应力应变图,拉伸试验,低碳钢单轴拉伸应力应变示意图,条 件 屈 服 强 度 示 意 图

5、,(1) 弹性模量 刚度,(2) 屈服强度s 设计依据,E =/,定义：钢材开始丧失对变形的抵抗能力，并开始产生大量变形。 意义 ：是弹性变形转变为塑性的转折点。当外力超过屈服点时，产生不可恢复的变形。,(4) 伸长率 塑性,(3) 抗拉强度b 屈强比 s / b 安全性、利用率,(1) 若对于变形要求严格的构件，、两种低碳钢选用谁者更合适。,(2) 使用、两种钢材，哪一个安全性较高。,请观察图中、两低合金钢曲线，若在东北地区，应选用何种钢更有利？,图 两种低合金钢冲击值-温度曲线,1980年3月27日，北海爱科菲斯科油田的A.L.基儿兰德号平台突然从水下深部传来一次震动，紧接着一声巨响，平台

6、立即倾斜，短时间内翻于海中，致使23人丧生，造成巨大的经济损失。,现代海洋钢结构在恶劣的海洋环境中受风浪和海流的长期反复作用和冲击振动；在严寒海域长期受冰载及流水随海潮对平台的冲击碰撞；突出问题就是海洋钢结构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20分钟内全部倾覆。,五 冷弯性能,定义 指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。 指标 弯曲角度a，弯心直径d/钢板厚度或直径(d/a)。 试验 以规定的a和d/a进行弯曲。 检查受弯部位。 如无裂纹、不起层或断裂

7、，则为合格。,钢材的冷弯性能与其内部组织的关系 A、B两种钢材,A钢材5及10均略大于B钢材。但从图所知，A钢材的冷弯性能却不如B钢材。请分析原因，及A与B两种钢材内部组织的差异。,认识建筑钢材,钢板（板）,认识建筑钢材,钢管（管）,认识建筑钢材,型钢（型）,第二章 建筑钢材,2.2 建筑钢材的主要技术性能 2.2.1力学性能,2.2.1.1、拉伸性能：是最主要的技术性能,钢材拉伸性能,低碳钢的拉伸性能,通过拉伸变形曲线来分析低碳钢的拉伸性能:,为便于理解暂且把横坐标看作钢材的伸长量，把纵坐标看作拉力。,0,钢材拉伸过程的-图,OA弹性阶段,AB屈服阶段,BC强化阶段,CD颈缩阶段,A,B,0

8、,上屈服点,以下屈服点的应力作为钢材的屈服强度。,（1）拉伸试验过程,钢材拉伸性能,低碳钢的拉伸性能,从曲线可以看出: OA是一条直线，应力-应变成正比，钢材表现的是完全弹性，A点是一个转折点，是应力-应变成正比的顶点，对应弹性的极限，所以A,点所对应的应力称为弹性极限，用 p 表示。,OA越陡，钢材越不容易变形，我们用弹性模量来表示变形的难易，弹性模量就是应力与应变的比值，用 E 来表示。E反映了钢材的刚度。,这是第一阶段，称为弹性阶段。,0,钢材拉伸弹性阶段示意图,A,0,弹性阶段,p弹性极限，MPa。,p,弹性模量E=/ ,钢材拉伸性能,低碳钢的拉伸性能,AB阶段，曲线波动，表现出“屈服

9、”现象，我们把曲线回落的最低点对应的应力，称为屈服强度，也叫屈服点，用s表示。,应力超过屈服点后，变形迅速发展，尽管没有破坏，但变形已不能满足使用要求。故结构设计时，一般取屈服点s作为钢材的设计强度。 中碳钢和高碳钢没有明显的“屈服”，通常取0.2作为设计强度。 这是第二阶段，叫屈服阶段。,0,钢材拉伸屈服阶段示意图,A,0,放大后,S,S 屈服点。,钢材拉伸性能,低碳钢的拉伸性能,B阶段，曲线停止波动，又开始上升，我们把曲线上升的最高点对应的应力，称为抗拉极限，也叫抗拉强度，用b表示。,这是第三阶段，叫强化阶段。 屈服强度和抗拉强度是钢材的两个重要的强度指标。 显然，抗拉强度比屈服强度高，是

10、不是高得越多越好呢？ 不是。高得越多，虽然越安全,但钢材的利用率就越低，浪费！ 那是不是高得越少越好呢？ 也不是。两者太接近了，利用率虽高，但安全可靠性低！,0,钢材拉伸强化阶段示意图,A,0,b 极限抗拉强度。,钢材拉伸性能,低碳钢的拉伸性能,这就要求钢材应有一个合理的“屈强比”。 屈强比即屈服强度与抗拉强度的比值（ s /b），合理的屈强比一般在0.60-0.75之间。,钢材拉伸性能,低碳钢的拉伸性能,D阶段，曲线下降，试件塑性变形迅速增大，出现“颈缩”现象，随即断裂。 这是第四阶段，叫颈缩阶段。,0,钢材拉伸颈缩阶段示意图,A,0,CD颈缩阶段,（2）拉伸过程的参数,强度指标 屈强比：

11、屈强比反映钢材可靠性和利用率。屈强比小时，钢材的可靠性大，结构安全。应选用合理的屈强比。 塑性指标 伸长率： 伸长率是反映钢材可塑性的指标，伸长率大表明钢材的塑性好。塑性良好的钢材，当偶尔超载时产生塑性变形，可使钢材内部应力重新分布，不致由于应力集中断裂。,钢材拉伸性能,低碳钢的拉伸性能,人们不希望钢材发生变形就立即破坏，这就要求钢材有较好的塑性变形能力，钢材的塑性指标有两个： 一、伸长率：标距伸长与原始标距的百分比。,二、断面收缩率 ：端面处横截面积缩减量与原始横截面积的百分比。,2.中碳钢和高碳钢的抗拉性能,硬钢强度高，塑性差，拉伸过程无明显屈服阶段，无法直接测定屈服强度。用条件屈服强度0

12、.2来代替屈服强度。 条件屈服点0.2 ：使硬钢产生0.2%塑性变形时的应力。见左图。,0,oa总变形。 ba弹性变形99.8%。 ob塑性变形0.2%。,钢材拉伸性能,例题： 某种直径为16mm的钢筋做拉伸试验，采用10倍直径为标距，拉断后测得标距部分长189mm，问该钢筋的伸长率为多少？ 解：试件原始标距mm 标距伸长值 mm 该钢筋的伸长率.,钢材拉伸性能,小节: 1、低碳钢的拉伸变形可以分为四个阶段： 弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段 2、钢材拉伸试验可以得到指标 弹性极限 ：超过此极限，钢材开始发生塑性变形 弹性模量 E：衡量材料弹性变形难易程度 屈服强度s：钢材结构设计的取值

13、 抗拉极限b：钢材破坏时应力 伸长率与断面收缩率：是钢材的两个塑性指标 屈强比：是反映钢材利用率和安全可靠程度的指标,钢材拉伸性能,思考题： 1、钢筋是纯弹性材料吗？ 不是 2、钢材拉伸过程中，要注意什么安全问题？ 用电安全、防止钢筋断裂时回弹伤人 3、钢筋混凝土梁主要利用钢筋的什么强度？ 拉伸强度 作业：钢材拉伸变形一般经历哪几个阶段？ 可以得到哪些指标？每个指标有何实际意 义？,1.钢材的冲击韧性 定义及指标 指钢材抵抗冲击荷载作用的能力。其大小用冲击韧性值k表示。k 越大，则冲击韧性越好。 k是以试件冲击破坏时缺口处单位面积上所消耗的功（J/cm2）。,2.2.1.2、钢材的冲击韧性,影

14、响因素 化学成分、冶金质量、环境温度、冷加工时效等影响因素，其中环境温度对钢材性能的影响最为明显。硫、磷含量高，存在化学偏析，含非金属夹杂物，焊接形成裂纹，温度降低等，均会降低冲击韧性。 对于承受冲击荷载和振动荷载部位的钢材，必须考虑冲击韧性。,温度对低合金钢冲击韧性的影响,冷脆性,2.2.1.3.钢材的耐疲劳性,在多次反复交变荷载的作用下为产生疲劳时的最大应力称为疲劳强度。它是表明钢材耐疲劳性的指标。 当交变应力降至一定值时，钢材可经受无数次的应力循环变化而不发生疲劳破坏。 钢材疲劳强度的高低与其内部组织状态、成分偏析、杂质含量及各种缺陷有关，钢材的表面光洁程度及受腐蚀状况等都会影响它的耐疲

15、劳性能。,2.2.1.4、硬度软硬程度,硬度是指钢材抵抗较硬物体压入产生局部变形的能力。测定钢材硬度常用布氏法。 布氏法是用一直径为D的硬质钢球，在荷载P(N)的作用下压入试件表面，经规定的时间后卸去荷载，用读数放大镜测出压痕直径d，以压痕表面积(mm2)除荷载P，即为布氏硬度值HB。HB值越大，表示钢材越硬。 HB175时， b=0.36HB 175HB450， b=0.35HB,图 布氏硬度测定示意图,2.2.2工艺性能,2.2.2.1冷弯性能 2.2.2.2焊接性能,2.2.2.1.钢材的冷弯性能 指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。 冷弯试验的指标：弯心直径d与试件厚度（直径）a的比值d

16、/a；弯曲角度（90或180）；试样弯曲外表面无肉眼可见裂纹则冷弯合格。 弯曲角度越大，弯心直径对试件厚度（直径）比值越小，则表示钢材的冷弯性能越好。,2.2.2.2焊接性能 定义： 常规工艺条件下获得良好焊接接头的性能。 焊接要求： 焊接处（焊缝及其附近过热区）不产生裂缝及硬脆倾向。 焊接处与母材一致，即拉伸试验，强度不低于原钢材强度。 不同钢材的焊接性能： 低碳钢 高碳钢,某运输廊倒塌分析 某烧结矿仓库运输廊道于1965年1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0.230.25，含硫0.06，焊接质量差。请分析事故原因。,2-3 钢材的组成和加工

17、方法对钢材性能的影响,2.3.1.2、金属的晶体结构,结晶: 原子规则排列 晶格和晶胞 导电、导热性； 强度和塑性,金属晶体,晶体结构分类：,钢晶格的两种构架,体心立方的强度较高； 密排六方的塑性稍差,结晶过程：晶核形成和长大,晶 粒,晶 界,细化晶粒提高强度、硬度、塑性和韧性,1 纯铁的同素异构晶体转变,二、钢材的晶体组织,1535,1394,912,2 合金,(1) 固溶体：金属溶剂；共溶其他溶质,(2) 化合物：晶格改变；结构复杂,(3) 机械混合物：两种组织机械混合,3 钢的晶体组织,(1) 奥氏体：碳溶于-Fe中的间隙固溶体,显微结构,(2) 铁素体：碳溶于-Fe中的间隙固溶体,(3

18、) 渗碳体：复杂晶格的金属化合物 Fe3C C%可高达6.69%,(4) 珠光体：铁素体和渗碳体的机械混合物,固溶物,铁素体,塑性好， 强度、硬度低,强度高， 塑性差，质硬,强度较高， 塑性较好。,渗碳体,珠光体,化合物,机械混合物,常温下的晶体组织及性能,2.3.1.1、钢的化学成分对钢性能的影响(1) 碳是决定钢材性能的主要元素。,强度和硬度提高， 塑性、韧性降低。 1%脆性、硬度增加， 另外，冷脆性和时效敏感性 增大，耐大气锈蚀性降低， 3%可焊性明显降低 一般工程所用碳素钢均为低碳钢，即含碳量小于0.25%；工程所用低合金钢，其含碳量小于0.52%。,(2) 硅、锰 加入硅和锰可以与钢

19、中有害成分FeO和 FeS分别形成SiO2、MnO和MnS而进入钢渣排出，起到脱氧、降硫的作用。 硅 提高钢的强度、硬度、耐蚀性和抗氧化性； 对钢的塑性和冲击韧性无明显影响。 锰 显著提高强度、硬度， 1%降低塑性和韧性。,磷冷脆性，强度、硬度、耐蚀性，塑性、韧性硫热脆性，韧性耐、疲劳性、耐蚀性等机械性能,(3) 硫、磷（有害杂质）,氧强度、塑性、韧性氮强度，塑性韧性，冷脆、时效,(4) 氮、氧（有害杂质）,(5) 钛、钒、铌 是钢的强脱氧剂和合金元素。能改善钢的组织、细化晶粒、改善韧性，并显著提高强度。,2.3.2 冷加工、时效及热处理,一、冷加工 冷加工：将钢材在常温下进行冷拉、冷拔、冷轧

20、或冷扭等加工 强化：钢材经冷加工，提高拉了其屈服强度 效果： s；E 钢材的冷加工方式有冷拉、冷拔和冷轧。 钢筋冷拉后屈服强度可提高20%25%，冷拔后 屈服强度可提高40%90%。,钢材冷拉时效强化示意图,将试件拉至超过屈服极限的某一点K，然后卸去荷载，由于试件已产生塑性变形，故曲线沿KO下降，KO大致与BO平行。如重新拉伸，则新的屈服点将高于原来的B点达到的点。可见钢材经冷拉后屈服点将有所提高。,二、时效处理 时效：钢材随着时间的延长，强度和硬度高，而塑 性、韧性下降的现象；在冷加工状态下，时效性特 别明显。 时效处理：自然时效 人工时效 冷加工、时效强化的应用： 钢筋冷拔屈服强度钢筋用量

21、,常温1520d,100200一定时间,时效敏感系数： 式中 ak-钢材时效处理前的冲击吸收功，J； aks-钢材时效处理后的冲击吸收功，J。 C钢筋时效敏感性 动荷载及中温条件下的结构用钢，应选用 时效敏感性小的。,2.2.3.2、热加工对钢性能的影响,热处理：是指将钢在固态下按一定规则加热、保温和冷却，以改变其组织结构(或消除由于冷加工产生的内应力)，获得所需要性能的一种工艺。,(1) 退火。将钢材加热至723以上某一温度，保持相当时间后，在退火炉中缓慢冷却。退火能消除钢材中的内应力，细化晶粒，均匀组织，使钢材硬度降低，塑性和韧性提高。,(2)正火。将钢材加热到723以上某一温度，并保持相

22、当长时间，在空气中缓慢冷却，则可得到均匀细小的显微组织。钢材正火后强度和硬度提高，塑性较退火为小。,(4) 回火。将淬火后的钢材重新加热到723以下某一温度范围，保温一定时间后再缓慢地或较快地冷却至室温。可消除钢材淬火时产生的内应力，使其硬度降低，恢复塑性和韧性。,(3) 淬火。将钢材加热至723以上某一温度，并保持一定时间后，迅速置于水中或机油中冷却，这个过程称钢材的淬火处理。钢材经淬火后，强度和硬度提高，脆性增大，塑性和韧性明显降低。,2.4建筑用钢,2.4.1土木工程常用钢种 2.4.2混凝土结构用钢材 2.4.3钢结构用钢材 2.4.4钢纤维混凝土用钢材,2.4.1土木工程常用钢种,2

23、.4.1.1.碳素结构钢 （1）牌号 碳素结构钢的牌号及其表示方法： 根据国家标准碳素结构钢（GB70088）规定，我国碳素结构钢分为五个牌号， 即Q195、Q215、Q235、Q255和Q275。各牌号钢又按硫、磷含量的大小分为A、B、C、D四个质量等级。碳素结构钢的牌号表示方法为：按照顺序由代表屈服点的字母（Q）、屈服点数值（N/mm2）、质量等级符号（A、B、C、D）、脱氧程度符号（F、b、Z、TZ）等四部分组成。比如Q235一A、F，它表示；屈服点为235N/mm2的平炉或氧气转炉冶炼的A级沸腾碳素结构钢。 （2）碳素结构钢的化学成分要求 见表2.2.,（3）碳素结构钢的力学性能要求

24、碳结构钢在拉伸试验中得到的技术指标应满足表2.3的要求，工艺性能要求、弯曲试验结果要求必须符合表2.4中的技术要求。 随着钢号的增加，其含碳、含锰量亦增加，强度和硬度增加，而可塑性、冷弯性能降低。同一钢材的质量等级越高，含硫含磷量越低，钢材的质量越好。,（4）应用 Q195、Q215，含碳量低，强度低，塑性、韧性、加工性能和可焊性好，主要用于轧制薄板和盘条、制造铆钉、地脚螺栓等。 Q235，含碳适中，综合性能好，强度、塑性和焊接等性能得到很好配合，用途最广泛。常轧制成盘条或钢筋，以及圆钢、方钢、扁钢、角钢、工字钢、槽钢等型钢，广泛地应用于建筑工程中。 Q255、Q275，强度、硬度较高，耐磨性

25、较好，塑性和可焊性能有所降低。主要用作铆接与螺栓连接的结构及加工机械零件。,土木工程用钢的标准与选用,一、土木钢结构用钢 1、碳素结构钢 GB70088 (1) 牌号： Q屈服点等级质量等级 脱氧程度 Q195 A F Q215 B b Q235 C Z Q255 D TZ Q275,(2) 性能要求 化学组成： 碳、锰、硅、硫、磷含量的限制 机械性能： 屈服强度、抗拉强度 伸长率、冷弯性能 冲击韧性,3 选用： 钢材的质量、性能及相应标准； 工程使用对钢材性能的要求； 牌号越大C，强度硬度，塑性韧性 等级越高，质量越好DCBA TZ和Z钢质量好于b和F钢； 注意：沸腾钢不能用于承受动荷载的焊

26、接结构； 低于-20度的承受动载荷或重要焊接结构；低于-30 度的承重结构。,Q195、Q215号钢强度低，塑性和韧性较好，易于冷加工，常用于轧制薄板和盘条，制造钢钉、铆钉、螺栓及铁丝等。,Q255、Q275号钢强度较高，但塑性、韧性较差，可焊性也差，可用于轧制钢筋、作螺栓配件等，但更多用于机械零件和工具等。,常用牌号：Q235钢 特点： 强度适中，有良好的承载性， 具有较好的塑性和韧性， 可焊性和可加工性也好。 应用： 钢筋、型钢和钢板 用于建造房屋和桥梁等。 例如：Q235A静载 B普通动载焊接 C重要动载焊接 D低温动载焊接,2.4.1.2.低合金高强度结构钢,（1）牌号表示方法 由代表

27、屈服点的拼音字母（Q）、屈服点数值、质量等级符号（A、B、C、D、E）三部分按顺序组成。 如Q345A表示屈服点不小于345MPa的A级钢。 （2）牌号 共有Q295、Q345、Q390、Q420、Q460五个牌号。 （3）技术要求 其化学成分、力学性能、冷弯性能应符合表2.5和表2.6中的技术要求。,（4）应用 Q295，钢中只含有极少量合金元素，强度不高，但有良好的塑性、冷弯、焊接及耐蚀性能。主要用于建筑工程中对强度要求不高的一般工程结构。 Q345、Q390，综合力学性能好，焊接性能、冷热加工性能和耐蚀性能均好，C、D、E级钢具有良好的低温韧性。主要用于承受较高荷载的焊接结构。 Q420

28、、Q460，强度高，特别是在热处理后有较高的综合力学性能。主要用于大型工程结构及要求强度高、荷载大的轻型结构。,2.4.1.3优质碳素结构钢,优质碳素结构钢是含碳小于0.8%的碳素钢，这种钢中所含的硫、磷都低于0.035%及非金属夹杂物比碳素结构钢少，质量稳定，机械性能优于碳素结构钢,优质碳素结构钢的应用,优质碳素结构钢的硫磷含量低于0.035%，主要用来制造较为重要的机件。在工程中一般用于生产预应力砼用钢丝、钢绞线、锚具，以及高强度螺栓、重要结构的钢铸件等。依据GB/T 699-1999，优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，即是钢中平均含碳量的万分位数。例如，20号钢表示平均含碳量为0.20

29、%的优质碳素钢。对于沸腾钢则在尾部加上F，如10F、15F等。08、10、15、20、25等牌号属于低碳钢，其塑性好，易于拉拔、冲压、挤压、锻造和焊接。优质碳素结构钢中08、10、15、20、25等牌号属于低碳钢，其塑性好，易于拉拔、冲压、挤压、锻造和焊接。其中20钢用途最广，常用来制造螺钉、螺母、垫圈、小轴以及冲压件、焊接件，有时也用于制造渗碳件。30、35、40、45、50、55等牌号属于中碳钢，因钢中珠光体含量增多，其强度和硬度较前提高，淬火后的硬度可显著增加。其中，以45钢最为典型，它不仅强度、硬度较高，且兼有较好的塑性和韧性，即综合性能优良。45钢在机械结构中用途最广，常用来制造轴、

30、丝杠、齿轮、连杆、套筒、键、重要螺钉和螺母等。60、65、70、75等牌号属于高碳钢。它们经过淬火、回火后不仅强度、硬度提高，且弹性优良，常用来制造小弹簧、发条、钢丝绳、轧辊等。,2.4.2、混凝土结构用钢材,按加工工艺的不同有钢筋混凝土用热轧钢筋、冷拉钢筋及冷轧带肋钢筋等，还有冷拔低碳钢筋。,（1） 热轧钢筋： 分类：根据其表面特征分为：光圆钢筋和带肋钢筋，带肋钢筋又分为：月牙肋和等高肋两种。 按照机械性能分成四个等级。热轧光圆钢筋为I级，强度等级代号为R235。热轧带肋钢筋分为HRB335、HRB400、HRB500三个牌号。 （2） 冷拉钢筋：为了提高钢筋的强度及节约钢筋，常对热轧钢筋进

31、行冷拉，冷拉钢筋分为I、II、III、IV四个级别。 （3） 冷拔低碳钢丝：将直径为658mm的Q235热轧盘条钢筋经过冷拔加工而制成冷拔低碳钢丝。分为：甲、乙两级。,1.钢筋混凝土用热轧钢筋,生产： 热轧钢筋采用碳素结构钢或低合金结构钢的钢坯经加热轧制自然冷却而成。按其表面的形状分为光圆钢筋和带肋钢筋两种。 牌号： 热轧光滑钢筋由碳素结构钢轧制，其牌号为HPB235，H、P、B分别为热轧（Hotrolled）、光圆（Plain）、钢筋（Bars）三个词英文首位字母。 热轧带肋钢筋的牌号由HRB和钢筋的屈服点最小值构成，H、R、B分别为热轧（Hotrolled）、带肋（Ribbed）、钢筋（B

32、ars）三个词英文首位字母。热轧带肋钢筋分为HRB335、HRB400、HRB500三个牌号。,技术要求： 四种热轧钢筋的力学性能和工艺性能要求见表2.9。 应用： HPB235级钢筋的强度较低，但塑性及焊接性较好，便于各种冷加工，一般多用于中小型构件受力部分和其他结构中的构造钢筋。HBR335和HBR400级钢筋的强度、塑性及焊接的综合性能较好，可用于大、中型构件中。HRB500钢筋强度高，但塑性和焊接性能较差，多用作预应力钢筋。,2.4.2.2.预应力混凝土用热处理钢筋,采用热轧带肋钢筋经淬火和回火等调质热处理而成，代号为RB150.其力学性能应符合表2.11的要求。 优点：强度高，可代替

33、高强钢筋使用；锚固性好，预应力值稳定。主要用于预应力钢筋混凝土轨枕，也用于预应力梁、板结构及吊车等。,3.钢筋混凝土用冷拉钢筋,冷拉钢筋是热轧钢筋经冷拉后而成，其目的是提高钢筋的强度及节约钢筋，一般由施工单位在现场进行。,4.冷轧带肋钢筋,（1）生产 冷轧带肋钢筋由热轧圆盘条经冷轧或冷拔减径后，在表面冷轧成两面或三面有肋的钢筋。钢筋冷轧后允许进行低温回火处理。 （2）牌号 由CRB和钢筋的抗拉强度构成。CRB分别为冷轧（Cold rolled）带肋（Ribbed）、钢筋（Bars）三个词英文首位字母。按抗拉强度分为CRB550、CRB650、CRB800、CRB970、CRB1170共五个牌号

34、。,（3）技术要求： 制造钢筋的盘条牌号及化学成分参考表7-11，钢筋的力学性能和工艺性能应符合表7-12的规定。CBR钢筋的公称直径范围为4-12 mm；CBR650以上牌号钢筋的公称直径为4mm、5mm、6mm。 （4）应用 冷轧带肋钢筋用于非预应力构件，与热轧圆盘条相比，强度提高17%左右，可节约钢材30%左右； 用于预应力构件，与低碳冷拔丝比，伸长率高，钢筋与混凝土之间的粘结力较大，适用于中、小预应力混凝土结构构件，也适用于焊接钢筋网。 其中CBR550级钢筋作为钢筋混凝土结构构件的受力主筋、架力筋和构造钢筋最适宜。,5.冷拔低碳钢丝,用直径为6.5-8mm的碳素结构钢的盘条为原料，经

35、多次用强拉力拉拔，使其直径缩减为3-5mm的钢丝。冷拔后，钢丝的强度大大提高，但塑性随之大幅度下降。 冷拔钢筋分为甲、乙两类，力学性能要求见表7-13. 甲类钢丝适用于中、小型预应力构件中作预应力钢筋，乙类主要用作焊接骨架、焊接网、箍筋和构造筋。,1 下列有关钢材的知识，正确的是()。 A钢与生铁的区别在于钢的含碳量值小于2.0 B钢材的耐火性好 C低碳钢为含碳量小于0.60的碳素钢 D沸腾钢的冲击韧性和可焊性较镇静钢好,2我国常用的碳素结构钢的牌号是()。 AbBp CsD0.2,3钢材的屈强比(s/b)是用来评价()。 A钢材的韧性和塑性B钢材的利用率 C钢材的强度和硬度D钢材安全工作程度

36、 E钢材的冷弯性能,1 既能揭示钢材内部组织缺陷又能反映钢材在静载的塑性的试验（）。 A拉伸试验 B冷弯试验 C冲击韧性试验 2 碳素结构钢在验收时，应检测的五个化学元素应是（ ）。 AC、Si、Mn、P、S BC、P、S、O、N CC、P、Mn、V、N DC、Si、Mn、V、S,3 钢材冷拉、冷拔、冷扎等冷加工后，性能会发生显著改变。以下表现何者不正确（）。 A强度提高 B塑性增大 C变硬 D变脆,4 在钢的分类方法中，沸腾钢、镇静钢、半镇静钢质量排的高低序正确的是： A沸腾钢镇静钢半镇静钢 B镇静钢半镇静钢沸腾钢 C半镇静钢沸腾钢镇静钢 D沸腾钢半镇静钢镇静钢,6 冷弯薄壁型钢的标示方法与

37、热轧型钢()。 A相同B可能不同 C肯定不同D不能确定,A,5 钢材的伸长率5表示( )。 A 直径5mm钢材伸长率 B 为5mm的伸长率 C 标距了l0=5d0时的伸长率,7 用光面轧辊轧制而成的扁平钢材，以平板状态供货的称()。 A钢筋B钢条 C钢板D钢带,C,8 建筑用钢板及钢带的钢种主要是( )。 A热处理钢B碳素结构钢 C低碳钢D低合金钢,B,9 热轧钢板中的薄板厚度约为( )mm. A0.354.5B0.254 C0.354D0.254.5,C,10钢结构所用钢材主要是( )。 A钢筋B钢带 C型钢D钢板 E钢轨,CD,11 下列选项属于常用热轧型钢的是( )。 A角钢B工字钢 C

38、槽钢DL型钢 E薄壁钢,ABCD,12 压型钢板主要用于( )。 A围护结构B楼梯 C柱子D楼板 E屋面,ADE,1 钢材抵抗冲击荷载的能力称为。A 塑性 B 冲击韧性 C 弹性 D 硬度2 钢的含碳量为。A 3.0% C 2.06% 3屈强比愈小，钢材受力超过屈服点工作时的可靠性愈大，结构的安全性愈高。4一般来说，钢材硬度愈高，强度也愈大。5 钢材是各向异性材料。 6低碳钢拉伸处于_时，其应力与应变成正比。 A.弹性阶段 B.屈服阶段 C.强化阶段 D.颈缩阶段,7 碳素钢牌号Q235Ab，Q表示_，b表示_8 钢材伸长率是衡量钢材塑性的一个标准，其值越小，表明钢材的塑性越好。 9 中碳钢的

39、焊接性能优于低碳钢。 10 建筑钢材的含碳量增大，珠光体增加，铁素体减少，强度、塑性和韧性均提高。,10 碳素钢结构钢牌号增大，有求_ A s 、b增大， 减小； B s 及b减小， 增大 C s 、b、及 增大,概况：某厂的钢结构屋架是用中碳钢焊接而成的，使用一段时间后，屋架坍塌，请分析事故原因。,分析讨论： 首先是因为钢材的选用不当，中碳钢的塑性和韧性比低碳钢差；且其焊接性能较差，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。 建筑上常用的主要钢种是普通碳素钢中的低碳钢和合金钢中的低合金高强度结构钢。,钢支架的钢材选用华北某厂需焊接一座露天需承受动荷载的钢支架，

40、该厂已有三种碳素结构钢，厚度均为80 mm，Q235抗拉强度已可满足设计要求。三种钢材的价格是。请选用。 、Q235AF 、Q235Ab 、Q235C,2 优质碳素结构钢 优质结构碳素钢GB69999 普通含锰量钢(0.8%) ； 钢号：含碳量万分数 含锰情况 脱氧程度 例：45、45Mn、15F 应用：预应力钢丝、钢绞线、高强螺栓,3 低合金结构钢 GB1591-94 普通碳素结构纲 + 小于5%的合金元素 常用合金元素：Si、Mn、Ti、Nb和V等 牌号：Q屈服点数值质量等级 Q345B,质量等级,A,B,C,D,E,温度，,-,20,0,-20,-40,冲击功，,J,-,27,34,低合

41、金高强度结构钢,特点: (1)含碳量低；镇静钢； (2)强度高、塑性和冲击韧性好、耐锈蚀性能； (3)减自重、节约钢材;广泛用于型钢、钢板、钢管及钢筋；特别适用于高层建筑、大跨度建筑等。,二、型钢和钢板,1 热轧型钢 工字钢、H型钢、T型钢、L型钢、槽钢、角钢,不同建筑结构对材质的要求是： 重要结构 一般构件 受拉、受弯构件 受压构件 焊接结构 栓接、铆接结构 低温工作 常温工作 动力荷载 静力荷载 重级工作制 中、轻级工作制,(一) 热轧型钢 主要钢种：碳素钢，低合金高强度钢,角钢： 规格：边宽边宽厚度/长边宽短边宽厚度 应用: 做承受轴向力的杆件和支撑杆件,等边角钢,不等边角钢,普通槽钢,

42、等边槽钢,不等边槽钢,规格：腰高度腿宽度腹板厚度 应用: 做承受轴向力的杆件、承受横向弯曲的梁 及联系杆件。,工字钢： 规格：腹板高翼缘宽腹板宽 应用：承受横向弯曲的杆件,型钢： 规格：腹板高面板宽腹板厚面板厚,宽翼缘H,中翼缘HM,窄翼缘HN,型钢： 规格：腹板高翼缘宽腹板厚翼缘厚 应用：HK和HU做轴心受压构件； HN适用于受弯构件。,(二) 冷弯薄壁型钢 通常是用2 6mm薄钢板冷弯或模压而成，有： 1）角钢、槽钢等开口薄壁型钢。 2）方形、矩形等空心薄壁型钢 主要用于轻型钢结构。,结构用冷弯空心型钢,方形,矩形,通用冷弯开口型钢,等边角钢,不等边角钢,内卷边槽钢,外卷边槽钢,卷边Z型钢

43、,Z型钢,(三) 钢管 结构用无缝钢管 钢种：优质碳素钢和低合金结构钢 规格：外径*壁厚 焊缝钢管,2 板材 热轧钢板(薄板、中板、厚板) 冷轧钢板 花纹钢板 建筑用压型钢板 彩色涂层钢板,钢板 以平板状态供货钢板； 以卷状供货钢带 分热轧、冷轧两种 热轧分：厚板(厚度大于4mm) 薄板(0.354mm) 冷轧板只有薄板(厚度为0.2 4mm) 厚板用于焊接结构 薄板屋面或墙面等围护结构，或作为涂层钢 板的原料，如制作压型板等。,建筑用压型钢板 GB/T 12755-91 指薄钢板经辊压冷弯，其截面成v形、u形、梯形或类似这几种形状的波形，在建筑上用作屋面板、楼板、墙板及装饰板，也可被选为其他

44、用途的钢板。 1) 代号YX 2) 型号表示方法： 代号波高波距板宽 如：YX28200600,压型钢板,曲面型,平面型,压型钢板规格,YX28 200 600,YX51 250 750,内置绝热层的复合钢板,压型钢板组合楼板,花纹钢板GB/T 3277一91 指表面轧有防滑凸纹的钢板，主要用于平台、过道及楼梯等的铺板。花纹有菱形、扁豆形和圆豆形。,彩色涂层钢板(彩涂板),钢板涂层可分有机涂层、无机涂层和复合涂层三种，以有机涂层钢板发展最快。有机涂层可以配制各种不同色彩和花纹，故称之为彩色涂层钢板。,彩色涂层钢板,彩色不锈钢装饰制品,所谓龙骨是指罩面板装饰中的骨架材料。罩面板装饰包括室内厢墙、

45、厢断、吊顶。 龙骨按用途分为墙体龙骨(Q)及吊顶龙骨(D)。隔墙龙骨一般作为室内隔断墙骨架 。吊顶龙骨用作室内吊顶骨架。 它具有自重轻、刚度大、防火、抗震性能好、加工安装简便等特点，适用于工业与民用建筑等室内隔墙和吊顶所用的骨架。,建筑用轻钢龙骨,图 墙体龙骨安装示意图,图 吊顶龙骨示意图,三 钢筋混凝土用钢材,用途：在钢筋混凝土中承受拉应力 要求：s、b 、k 可焊性、冷弯性能,外形：光圆、带肋（螺纹等）,(一)热轧钢筋,性能：,应用 热轧光圆钢筋各种冷加工，普通钢筋混凝土构件的受力筋箍筋； HRB335和HRB400广泛用作大、中型钢筋混凝土结构的受力钢筋； HRB500可用作预应力钢筋。,(二) 冷轧带肋钢筋,表 冷轧带肋钢筋主要力学性能和工艺性能,适用于中、小型预应力混凝土结构构件