钢结构上第二章建筑钢材

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1、钢结构主讲：陈建锋第2章钢结构的材料本章讲述钢结构用钢，简称结构钢（Q235、Q345、Q390及Q420）的主要机械性能及影响这些性能的主要因素；钢材受力的两种破坏形式及防止脆性破坏的措施；介绍我国目前生产的建筑钢材品种及规格。结构钢：用于建造钢结构的钢材。2.1建筑钢材的基本要求较高的强度较好的塑性及韧性良好的加工性能良好的可焊性较好的抗锈蚀能力价格便宜现行《钢结构设计规范》（GBJ50017）推荐承重结构的钢材宜采用碳素结构钢中的Q235，及低合金高强度结构钢中的Q345、Q390及Q420钢。2.2建筑钢材的两种

2、破坏形式塑性破坏：破坏前变形明显，破坏时应力达fy，有明显颈缩现象。塑性变形后出现内力重分布，应力趋于均匀。吸收很大的能量，延续时间长，有明显的塑性变形，断裂时断口呈纤维状，色泽发暗。易发现可补救。脆性破坏：破坏前变形很小，破坏时应力低于fy，突然断裂，危险性大。断裂时断口平齐，呈有光泽的晶粒状。脆性破坏危险性大。破坏突然无先兆无法采取补救措施。设计、施工中应防止出现脆性破坏钢材的断裂破坏通常是在受拉状态下发生，分为以下两种破坏方式：2.3建筑钢材的主要机械性能钢材的主要机械性能：也称钢材的力学性能，是钢厂生产供应的钢材

3、在标准条件下，拉伸、冷弯、冲击等单独作用下所显示出的各种机械性能。一．单向拉伸时的性能1．依据：《金属材料室温拉伸实验方法》GB/T228-2002。2．过程：结构钢标准试件在室温以满足静力加载的加载速度一次加载得到的应力应变曲线，屈服强度fy强度极限承载应力标准fy(4)强化阶段：抗拉强度fu，强度储备;强化模量Est(5)颈缩阶段应力达到抗拉强度fu后，承载力最弱截面急剧收缩，荷载下降直至拉断破坏。反应钢材塑性变形能力的指标：伸长率；截面收缩率。fy、fu、伸长率是钢结构对钢材要求所必需的三项基本机械性能指标。(1)

4、弹性阶段：E、fp、fe(2)弹塑性阶段：Et=dσ/dε(3)塑性阶段（屈服阶段）：上（下）屈服强度条件屈服强度σ0.2图2-1单轴应力ffpfyfu单轴拉伸试验——反应结构钢强度和塑性看静力拉伸试验动画看应力s—应变e曲线动画屈服强度(yieldstrength)fy抗拉强度(tensilestrength)fu伸长率(elongation)d弹性模量EE为常量，低碳钢有明显屈服点，fy作为破坏标志，fu/fy为强度储备，伸长率d表示塑性变形能力。图2-1单轴应力ffpfyfu指标:0fy图2-2为了简化计算

5、，将图2-1所示应力-应变关系简化为图2-2。实际设计中对s—e曲线的简化fy,完全塑性fu作为安全储备伸长率根据试件原标距长度l0与试件中间部分的直径d0的比值为10或5而分为10或5，为试件拉断时原标距间长度伸长值与原标距比值的百分率。式中：l1——为试件拉断后标距间长度。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百分率。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；1．依据：我国标准《金属材料弯曲试验方法》GB/T232-1999，由冷弯试

6、验来确定钢材的冷弯性能。2．过程：以规定的弯心直径在试验机上用冲头加压，使试件弯曲180度。3．作用：冷弯试验不仅反映材料的弯曲变形及塑性变形能力，同时也可反映金属的冶金质量，材质均匀性，加工性能。是反应钢材质量的一个综合指标。二、冷弯(coldbending)试验—冷弯角a4．指标：将根据试件厚度按规定的弯曲直径将试件弯曲180度，如表面无裂纹或分层则合格。看动画三、冲击韧性3．大小：钢材韧性通过冲击试验，测定冲击功(冲击韧性值Cv单位J或ak单位J/cm2)来表示。钢结构设计规范对钢材的冲击韧性Cv有常温和负温要求的

7、规定。选用钢材时，根据结构的使用情况和要求提出相应温度的冲击韧性指标要求。常温(20℃)和低温(0℃，-20℃，-40℃)试验.1．钢材的冲击韧性：钢材在冲击荷载作用下，在塑性变形和断裂的过程中吸收能量的能力。是衡量钢材抵抗可能因温度、应力集中、冲击荷载作用等而至脆性断裂能力的一项机械性能。它是强度与塑性的综合表现，表现材料动力性能。2．依据：缺口冲击试验测定冲击韧性依据《金属夏比缺口冲击试验方法》GB/T229-1994。用带缺口（V型或U型）的标准试件（下图）进行冲击试验，试件破坏时截面单位面积吸收的能量，称冲击韧性

8、。冲击韧性越好，表明钢材越不易脆断。(a)(b)冲击韧性试件P四、可焊性(weldability)②焊接接头和焊缝的冲击韧性及近缝区塑性不低于母材性能。(使用性能上的可焊性)（1）可焊性好意味着钢材施焊后能获得良好的焊接接头性能。（2）评定可焊性好的标志①在一定的焊接工艺条件下，焊缝和近缝区均不产生裂纹(施工上的可焊