钢结构工程施工教学课件作者韩古月项目2.ppt

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1、项目2钢结构材料2.1钢材的主要性能2.2影响钢材性能的因素2.3钢材的种类及选用2.4钢材的检验及验收下一页返回2.1钢材的主要性能钢结构在使用过程中受到各种作用的相互影响，因此，在选用钢材时，需要充分考虑钢材抵抗各种作用的能力，包括强度、塑性、韧性、冷弯性能和可焊性等。２.１.１钢材的强度和塑性钢材标准试件在常温静荷载情况下，常用低碳钢在单向均匀受拉试验时的荷载变形曲线或应力应变曲线，如图２-１所示。其受拉过程大致可以分为以下几个阶段：（１）弹性阶段。（２）弹塑性阶段（３）屈服阶段（４）强化阶段（５）破坏阶段下一页返回2.1钢材的主要性能2.1.2钢材的冷弯性能冷弯性能是指钢材在

2、冷加工过程中，对产生的裂缝以及破坏的抵抗能力。钢材的冷弯性能是用冷弯试验来确定的(图2-3)，目的是检验钢材在承受规定弯曲时的变形能力。根据试样厚度，按规定的弯心直径将试样弯曲180，其表面及侧面无裂纹或分层则为“冷弯试验合格”。２.１.３　钢材的冲击韧性钢材的冲击韧性是衡量钢材断裂时所做功的指标，以及在低温、应力集中、冲击荷载等作用下，衡量抵抗脆性断裂的能力。钢材中含有非金属夹杂物或脱氧不良等，都将影响其冲击韧性。上一页下一页返回2.1钢材的主要性能为了保证钢结构建筑物的安全，防止低应力脆性断裂，建筑结构钢还必须具有良好的韧性。目前关于钢材脆性破坏的试验方法较多，冲击试验是最简便的

3、检验钢材缺口韧性的试验方法，也是建筑结构钢材的验收试验项目之一。钢材的冲击韧性采用Ｖ形缺口的标准试件，如图２-４所示。冲击韧性指标以冲击荷载使试件断裂时所吸收的冲击功犃ＫＶ表示，单位为Ｊ。２.１.４　钢材的可焊性钢材的可焊性是指在一定的焊接工艺条件下，获得良好性能的焊接接头。焊接过程中，焊缝及焊缝附近金属不产生裂纹或冷却收缩裂纹。在使用过程中，焊缝处的冲击韧性和热影响区塑性良好，不低于母材的力学性能。上一页返回2.2影响钢材性能的因素2.2.1钢材的化学成分对其性能的影响钢是含碳量小于2.11%的铁碳合金，除了含有铁和碳元素以外，还含有硅、锰、硫、磷、氮、氧、氢等元素。这些元素是原料

4、或冶炼过程中带入的，叫作常存元素。为了适应某些使用要求，特意提高硅、锰的含量或特意加进铬、镍、钨、钥、钒等元素。这些特意加进的或提高含量的元素叫作合金元素。建筑结构钢材中，各种化学成分对钢材性能的影响见表2-1.下一页返回2.2影响钢材性能的因素2.2.2钢材的硬化对其性能的影响常温下实行冷加工。冷拉、冷弯、冲孔、机械剪切等加工使钢材产生很大的塑性变形由于减小了塑性和韧性性能，普通钢结构中不利于用硬化现象所提高的强度，重要结构中还把钢板因剪切而硬化的边缘部分刨去。用作冷弯薄壁型钢结构的冷弯型钢，是由钢板或钢带经冷轧成型的，也有的是经压力机模压成型或在弯板机上弯曲成型的。由于这个原因，

5、薄壁型钢结构设计中允许利用因局部冷加工而提高的强度。此外，还有性质类似的时效硬化与应变硬化，如图2-5所示。时效硬化指钢材仅随时间的增长而转脆，应变时效指应变硬化加时效硬化。上一页下一页返回2.2影响钢材性能的因素2.2.3冶金和轧制对钢材性能的影响在冶炼、轧制过程中常常出现的缺陷有偏析、非金属夹杂、裂纹、夹层及气孔等。(1)偏析钢中化学成分有不一致和不均匀性，主要的偏析是硫、磷，将严重恶化钢材的性能，以及偏析区钢材的塑性、韧性及可焊性。(2)非金属夹杂钢材中存在非金属化合物(硫化物、氧化物)，会严重影响钢材的力学性能和工艺性能。(3)裂纹、分层在轧制中可能出现，这些缺陷会大大地降低

6、钢材的冷弯性能、冲击韧性、疲劳强度和抗脆性破坏能力。上一页下一页返回2.2影响钢材性能的因素2.2.4温度对钢材性能的影响钢材性能随温度变动而变化。总的趋势是:温度升高，钢材强度降低，应变增大;反之，钢材强度会略有增加，却会因塑性和韧性降低而变脆，见图2-6。温度升高，在20C以内钢材性能没有很大变化，430C-540强度急剧下降，600C时强度很低不能承担荷载。但在250C左右，钢材的强度反而略有提高，同时，塑性和韧性均下降，材料有转脆的倾向，钢材表面氧化膜呈现蓝色，这称为蓝脆现象。钢材应避免在蓝脆温度范围内进行热加工。当温度在260C一320C、应力持续不变的情况下，钢材以很缓慢

7、的速度继续变形，此种现象称为徐变现象。上一页下一页返回2.2影响钢材性能的因素当温度从常温开始下降，特别是在负温度范围内时，钢材强度虽有些提高，但其塑性和韧性降低，材料逐渐变脆，这种性质称为低温冷脆。图2-7是钢材冲击韧性与温度的关系曲线。2.2.5应力集中当截面完整性遭到破坏，如有裂纹(内部的或表面的)、孔洞、刻槽、凹角时，以及截面的厚度或宽度突然改变时，构件中的应力分布将变得很不均匀。在缺陷或截面变化处附近，应力线曲拆、密集、出现高峰应力的现象称为应力