哈工大土木工程专业考研专业课钢结构讲义资料.ppt

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1、第二章建筑钢材及性能1§2.1建筑钢材在单轴应力下的工作性能在+20℃的条件下做拉伸试验，缓慢加载，得到应力应变曲线。工作特性分为四个阶段：①弹性阶段：0～fp(比例极限)，σ～ε线性关系，变形小，卸载后变形恢复。塑性σfp弹性fyBCε(0.1~0.2)%(2~3)%20%弹性模量l0按GB将钢材加工成标准试件，2②弹塑性阶段：fp～fy(屈服点)，弹性变形塑性变形—不可恢复的残余变形弹性模量E由2.06×1050③塑性阶段（又称塑流阶段）：B～C屈服平台，σ不变，ε不断增长。④强化阶段（又称自强阶段）：

2、钢材恢复承载能力，当σfu（抗拉强度)时，发生颈缩现象而破坏，变形塑性σfp弹性fyBCε(0.1~0.2)%(2~3)%20%为塑性破坏。3变形很大，是在材料达到fu以后发生的，变形大且时间长，易发现。断口与作用力方向成45°角，常在钢材表面出现相互垂直的锈迹剥落线。塑性变形很小，甚至没有，应力低于fu甚至可能低于fy，破坏是突然的。断口齐平，破坏前无预兆。通过单向拉伸试验，得到三个机械性能指标fu、fy、δδ（伸长率）：衡量塑性变形能力的指标。l0：试件的标距长度l1：拉断时的标距长度分为δ5和δ10，

3、δ10意为标距长度/直径（宽度）＝10塑性破坏：脆性破坏：l04fu(抗拉强度)：衡量经巨量变形后的抗拉能力；fy（屈服点）：衡量结构承载能力的指标；均为钢材的静力强度指标。注意：fy是材料的标准强度，非设计强度，式中：：材料抗力分项系数1.087（Q235钢）1.111（Q345、Q390、Q420）通过分析，得出2点结论：①由于残余应力的存在，fp≈0.8fy，以fy作弹性、塑性工作的分界点，将σ～ε曲线简化为两段直线组成的理想弹性—塑性体，如此就可用弹性理论进行强度计算。设计强度为：5②以fy作弹性设

4、计时的强度指标依据：a.以fy作弹性、塑性工作的分界点，屈服后，ε＝（2～3）％，易察觉；若ε过大，产生的变形过大，不允许。b.从fy～fu，塑性工作区很大，有足够的变形保证截面上的应力不超过fu，fy～fu作为强度储备。fy/fu：屈强比受压、受剪、受弯时的σ～ε关系如何？？？受压、受剪、受弯时的σ～ε关系基本同受拉，受压、受弯的强度指标取受拉时的数值，受剪的强度指标fyv(或τy)=0.58fy(后面讲原因)钢材屈服点fy的高低和钢材晶粒的粗细有关，轧制次数多，钢材就薄，晶粒细，材质好，屈服点就高。6由

5、此可以得出，相同种类不同厚度的钢材，设计强度是不一样的。据此，«规范»将不同厚度的钢材分组，不同组取不同的强度设计值。钢材强度设计值N/mm2碳素结构钢低合金高强度结构钢有屈服点的钢材含碳量小于2.06％，建筑用钢含C量小于0.25％加入少于5％的合金元素牌号厚度或直径/mm抗拉、抗压和抗弯f抗剪fv端面承压（刨平顶紧fceQ235≤16215125325>16~40205120>40~60200115>60~1001901107无屈服点的钢材，如热处理低合金钢，如何确定屈服点？？？以卸载后残余应变为0.2

6、％时所对应的应力为屈服点。以σ0.2表示，又称为条件屈服点。冷弯性能：更严格的衡量塑性变形能力的指标，通过冷弯试验确定。冷弯试验是按材料的原有厚度经表面加工成板状，作180°冷弯，以弯曲处的外面、侧面不起层、不开裂为合格。不同厚度的钢材，d不同。注意：焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构采用的钢材必须具有冷弯性能的合格保证。8厚度方向断面收缩率（又称Z向收缩率）：厚度40mm以上钢板，受力时可能会发生层状撕裂，故应满足Z向收缩率要求。量大，质量好，不易出现层状撕裂，故无此要求。Z向收缩率用ψZ表示A0：原横

7、截面面积A1：拉断时，断口处横截面面积Z15相应的ψZ＝15％Z15钢Z25相应的ψZ＝25％Z25钢Z35相应的ψZ＝35％Z35钢薄钢板轧制时，压缩分为三个质量等级9钢材受动荷时的韧性指标：衡量钢材承受动荷作用时抵抗脆性破坏的指标就是冲击韧性。韧性是钢材在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力，吸收能量多，韧性好。确定冲击韧性的方法就是冲击试验，试验采用夏比V型缺口试件。Q235钢AKV≥27J(20℃、0℃、-20℃)Q345钢AKV≥34J(20℃、0℃、-20℃)Q390钢AKV≥27J(-40℃)实

8、际结构中，脆断总是发生在缺陷应力集中处，因为该处存在同号拉应力场，使塑性变形受到限制。10§2.2建筑钢材在多轴应力下的工作性能双向、三向受力时，不能以单向受力时的fy为屈服点，采用第四强度理论较为合适。单向拉伸达塑性状态时，积聚于单位体积中的形状改变能为：三向主应力作用下，单位体积形状改变能为：式中：ν：泊桑比11能量理论认为：Uφ=[Uφ]时，多向应力状态下的钢材进入塑性。即由弹性转为塑性状态的工作条件为：当