钢结构—2钢结构的材料

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1、第二章钢结构的材料2.钢结构的材料2.1对钢结构用材的要求2.2钢材的破坏形式2.3钢材的主要性能及其鉴定2.4影响钢材性能的因素2.6钢材的疲劳破坏和疲劳计算2.7钢材的种类、选用和型钢规格第二章钢结构的材料2.1对钢结构用材的要求较高的强度2.1对钢结构用材的要求足够的变形能力，塑性、韧性好具有良好的加工性能（包括冷加工、热加工和可焊性）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）规定：承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构

2、采用的钢材还应具有冷弯试验的合格保证。需要验算疲劳的焊接结构的钢材，应具有常温或负温冲击韧性的合格保证。对需要验算疲劳的非焊接结构的钢材应具有常温冲击韧性的合格保证。规范推荐的钢种为Q235、Q345、Q390、Q420第二章钢结构的材料2.2钢材的破坏形式塑性破坏：破坏前有明显的变形，破坏历时时间长，可以采取补救措施。2.2钢结构的破坏形式脆性破坏：破坏前没有明显的变形，破坏发生突然，没有机会补救。脆性破坏的原因：钢材内部缺陷，焊接缺陷、构造不合理、使用不当等。应尽量发挥材料的塑性避免一切脆性破坏的可能性第二章钢结构的材料2.2钢

3、材的主要性能及其鉴定1、单向拉伸时的工作性能2.3钢材的主要性能及其鉴定强度指标是由钢材的单向均匀受拉试验测得的强度指标：比例极限；屈服强度；极限强度试验条件：标准试件在常温（20℃）下缓慢加载，一次完成2.3.1、钢材的力学性能return第二章钢结构的材料2.2钢材的主要性能及其鉴定钢材在单向均匀受拉时工作性能表现为四个阶段弹性阶段:应力最高点对应比例极限弹性模量应力2.弹塑性阶段:应力介于和之间弹塑性模量是变数3.塑性阶段:应力达到屈服强度4.强化颈缩阶段:应力最高点对应抗拉极限第二章钢结构的材料2.2钢材的主要性能及其鉴定钢

4、材的工作性能可以看作理想弹性塑性体1.计算简便2.与相差不大3.虽然＞，但对应的应变非常大（不满足正常使用极限状态）4.以作为设计强度的依据，具有较大的强度储备，若出现偶然因素，使人们有机会补救屈强比：Q235钢为0.57，Q345钢为0.67第二章钢结构的材料2.2钢材的主要性能及其鉴定简化计算,采用理想弹塑性模型作为钢结构设计的最大应力作为钢材实际破坏强度第二章钢结构的材料2.2钢材的主要性能及其鉴定2、塑性性能塑性：在静力荷载作用下，钢材吸收变形能的能力衡量塑性性能的指标：伸长率第二章钢结构的材料2.2钢材的主要性能及其鉴定3

5、、冷弯性能冷弯性能是检验钢材适应冷加工（常温下加工）的能力和显示钢材内部缺陷状况的一项指标冷弯性能是考察钢材在复杂应力状态下发展塑性变形能力的指标冷弯性能由冷弯试验确定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return第二章钢结构的材料2.2钢材的主要性能及其鉴定4、冲击韧性冲击韧性：在动力荷载作用下，材料吸收能量的能力衡量冲击韧性的指标：冲击功韧性是钢材强度和塑性的综合指标梅氏U型缺口试件:冲击试验的标准试件型式：夏比V型缺口试件:我国采用夏比V型缺口试件冲击韧性受温度的影响return第二章钢结构的材料2.2钢材的主

6、要性能及其鉴定2.3.2、可焊性可焊性指采用一般焊接工艺就可完成合格的焊缝的性能可焊性受化学成分的影响比较大碳当量：衡量低合金钢的可焊性的计算<0.38焊接性能一般=0.38~0.45焊接性能较难>0.45焊接性能难第二章钢结构的材料2.2钢材的主要性能及其鉴定钢材物理性能指标弹性模量泊松比剪变模量线膨胀系数质量密度第二章钢结构的材料2.3影响钢材性能的因素2.4.1、化学成分2.4影响钢材性能的因素普通碳素钢中Fe占99%，其他杂质元素占1%普通低合金钢中有＜5%的合金元素碳（C）：钢材强度的主要来源，但是随其含量增加，强度增加，

7、塑性降低，可焊性降低，抗腐蚀性降低。一般控制在0.12％～0.2%，在0.2％以下时，可焊性良好硫（S）：热脆性，不得超过0.05%磷（P）：冷脆性。抗腐蚀能力略有提高，可焊性降低。不得超过0.045%第二章钢结构的材料2.3影响钢材性能的因素锰（Mn）：合金元素。弱脱氧剂。与S形成MnS，熔点为1600℃，可以消除一部分S的有害作用。硅（Si）：合金元素。强脱氧剂。氧（O）：有害杂质，效果同S。氮（N）：有害杂质，效果同P。第二章钢结构的材料2.4.2、冶金缺陷常见的冶金缺陷有偏析、非金属夹杂、气孔、裂纹等。偏析——化学成分分布的

8、不均匀程度。2.4.3、加荷速度1．材性试验要求缓慢加载2．要考虑动荷载对结构的不利影响加荷速度高，钢材屈服点提高，呈脆性。因此，2.3影响钢材性能的因素第二章钢结构的材料钢材硬化冷作硬化—当加载超过材料比例极限卸载后，出现残余变形，