第二章钢结构的材料

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第二章钢结构的材料§2.1建筑钢材的两种主要破坏形式塑性破坏——破坏前有明显的变形，破坏历时时间长，断口发暗，可以采取补救措施。脆性破坏——破坏前没有明显的变形和征兆，破坏时产生的变形远比材料应有的变形能力小，破坏发生突然，断口平齐、发亮，无机会补救。1972年廊坊因一个杆脆断屋架倒塌1979年吉林煤气罐大爆炸（12月中旬）1995年南朝鲜大桥倒塌1999年四川綦江大桥倒塌原因：钢材内部缺陷、焊接缺陷、构造不合理、使用不当等。原则：在制作和使用过程中，应充分考虑各方面因素，尽量发挥材料的塑性，避免一切脆性破坏的可能性。§2.2建筑钢材单轴应力作用下的工作性能一．一次拉伸条件：标准试件（GB228—63），常温（20℃）下缓慢加载，一次完成。含碳量为1%～3%。标准试件=5，10；——标距；d——直径。 标准拉伸曲线可以分为四个阶段：1．弹性段（）：材料处于纯弹性，，卸载时，=0；2．弹塑性段（）：呈非线性；3．塑性段（波动段，下屈服点稳定）：水平段；4．强化段从拉伸曲线可以得到以下指标：1）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。2）抗拉强度fu——应力应变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。3）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y和伸长率d表示，通过静力拉伸试验得到。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δ5和δ10表示。 断面收缩率y——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百分比。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y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。4）理想弹塑性模型通过对曲线的分析，假定钢材为理想的弹性塑性体。因为：1.计算简便；2.与相差不大3.虽然＞＞，但对应的应变非常大（第二极限状态不满足）；4.以作为设计强度的依据，具有较大的强度储备，出现偶然因素，使人们有机会补救。——屈强比。Q235为0.57，Q345为0.67一．冷弯性能冷弯性能是描述钢材在冷加工（常温下加工）产生塑性变形时，对发生裂缝的抵抗能力。 冷弯试验——常温下弯曲180°(按原有厚度)，检查外表面，不能有裂纹、起层（或分层）。这是衡量材料塑性及均匀程度的更加严格的要求。冷弯试验结果要求（GB/T700）牌号样式方向冷弯试验（B=2a1800）钢板厚度（直径）/mm<=60>60~100>=100~200弯心直径dQ215纵0.5a1.5a2a横a2a2.5aQ235纵a2a2.5a横1.5a2.5aaQ255-2a3a3.5aQ275-3a3a4.5a注：B为式样宽度，a为钢材厚度（直径）三．冲击韧性冲击韧性是钢材抵抗冲击荷载的能力，通过弯曲冲击韧性试验确定，是钢材在受动力荷载时的韧性指标。1.梅氏（Mesnager）试件与恰贝（Charpy）试件冲击韧性与试件刻槽（缺口）有关，常用缺口形式为恰贝V型，恰贝钥孔型和梅氏U型，我国国家标准规定：冲击试验缺口采用恰贝V型。 1.试验装置及原理2.符号及单位：，3.冲击韧性还与试验的温度有关。低温下，冲击韧性急剧下降，故应测其负温冲击韧性。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。GB/T700－88给出了钢材常温及负温冲击韧性指标。如Q235(A3)＋20℃：≥27J　0℃：≥27J－20℃：≥27J5.Z向收缩率钢板沿厚度方向的受力性能（主要为延性性能）称为Z 向性能Z向收缩率试验——试件采用圆柱体，可由整个板厚加工而成。试件直径d0=10mm(板厚＞25mm时)，长度l0≥1.5d0，并沿钢板轧制方向的任一端中部截取。试件拉断后，其断口处横截面面积A1比原横截面面积A0的缩减百分比值ψz，称为厚度方向（Z向）的断面收缩率。钢材的性能可以排列为：