钢结构第2章ppt课件.ppt

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1、钢结构基础陈绍蕃2014年4月辅导材料钢结构上册（钢结构基本原理）第2章钢结构的材料钢材是钢结构的原料，对钢结构的服役性能起决定性作用。要建成性能优良的钢结构，从业人员必须对钢材有深入了解。不仅了解钢材的原始性能，还要了解它在各种荷载和环境条件下的响应。2.1对钢结构用材的要求较高的强度强度高则结构耗钢量低，自重减轻，还可能降低造价。强度指标——屈服强度和抗拉强度。足够的变形能力静载下的变形能力：塑性(延性)避免脆性断裂的危险；能调节应力分布，使局部应力高峰渐趋平缓；使塑性设计成为可能。动载下的变形能力：韧性破坏时吸收较多能量，也降低脆性断裂的危险；对地震区结构特别重要。良好的加工性能适合

2、冷、热加工和焊接。性价比高拉伸试验提供的性能比例极限fp弹性终止点。屈服点fy一时丧失继续承担更大荷载的能力(ε=0.15%~0.5%)；通常作为材料的强度指标；没有明显屈服平台的钢材以σ0.2作为屈服强度。2.2钢材的主要性能及其鉴定抗拉强度fu最终的强度，额外的安全储备；应力塑性重分布的保证，要求。伸长率或变形能力的指标。，和是结构用材必须满足的基本指标。冷弯性能属于材料的工艺性能。由冷弯试验提供。冷弯试验合格的钢材能够经受结构制作过程中的冷加工。冲击性能用夏比V形缺口试件测定断裂时消耗的功Akv或Cv。缺口反映构件的内在缺陷，冲击反映荷载的动力作用。承受动力荷载的结构和抗震设防的结构

3、应有合格Akv。低温地区的上述结构应在相应的温度下进行试验。钢材质量等级和冲击韧性试验的温度直接联系。2.2钢材的主要性能及其鉴定可焊性采用普通焊接工艺就可得到合格焊缝的性能。衡量可焊性的指标是材料的碳当量CEV≤0.38%，钢材的可焊性很好，只需采用一般焊接工艺。0.38%0.45%，需采用较高的预热温度和严格的工艺措施。确定预热温度还和钢材厚度及构件变形受到的约束程度有关。可焊性还可以用焊接裂纹敏感性指数来衡量。2.2钢材的主要性能及其鉴定钢材性能的鉴定钢结构工程必须使用质量合格的钢材。保证质量的途径有：按照质量合格证明

4、文件进行验收，质量合格包括化学成分和力学（工艺）性能。在fy，fu和δ5，冷弯试验和Akv五项指标中，前三项是必须保证的，后二项视结构的具体情况提出。进行抽样复验。国外进口钢材、混批钢材、质量有疑义的钢材、安全等级为一级的大跨度结构用材等。复验应按有关的国家标准进行，不仅试验过程符合国家标准的规定，试件取样也应符合相关标准，如热轧H型钢力学性能的试件应该从翼缘切取。2.2钢材的主要性能及其鉴定影响钢材性能的内在因素：一是化学成分，二是金相组织和晶粒度。前者由钢材冶炼过程决定，后者除冶炼过程外，还受到轧制及其后的热处理的影响。化学成分碳、锰、硅、硫、磷（C、Mn、Si、S、P）是碳素结构钢在

5、铁元素之外的五大元素。碳是形成钢材强度的主要成分，显然不可或缺。锰和硅也是钢材的有益元素，锰还以合金元素的身份出现在低合金高强度结构钢中。然而这三种元素都对钢材的可焊性不利。因而对其含量要加以限制。硫、磷都是有害元素，分别使钢材热脆或冷脆，其含量更需要加以限制。对钢材性能要求越高，限制越严格。钒、铌、钛(V、Nb、Ti)和铝、铬、镍(Al、Cr、Ni)都是锰以外的合金元素，具有提高强度、细化晶粒的功能。根据强度等级和质量等级适量采用。2.3影响钢材性能的因素成材过程的影响冶炼形成钢的化学成分，并在很大程度上决定钢的金相组织。浇铸过去用钢模铸锭，区分为沸腾钢和镇静钢；现在采用连续浇铸，沸腾钢

6、不复存在。轧制可使晶粒变细，改善钢材的力学性能。薄板因辊轧次数多，强度比厚板略高。停轧温度也影响钢材的性能。控制停轧温度的生产方式称为控轧。既控制轧制温度，又控制轧制挤压量并在轧毕后加速冷却，是一项新技术，称为热机械轧制（TMCP），也称为“温度—形变控轧控冷”。所生产的钢材具有多方面的优点（强度性能、变形性能和可焊性），适合于高性能钢材的生产。含有非金属夹杂物多的钢，轧制后出现分层。2.3影响钢材性能的因素热处理部分高强度钢材需要在轧制后进行热处理，通过改变钢材的组织来改善其塑性和韧性。正火：加热至850-900℃，保持一段时间后自然冷却。淬火：加热至900℃，保持一段时间后放入水或油中

7、快速冷却。回火：加热至650℃，保持一段时间后自然冷却。调质热处理=淬火加回火。高强度螺栓的材料都要通过调质处理。2.3影响钢材性能的因素应对措施：重要结构在冲孔后扩孔，剪切后刨边。冷弯型钢在一定条件下可以利用的提高。影响钢材性能的其他因素冷加工硬化和时效硬化2.3影响钢材性能的因素冷弯、冲孔和机械剪切都产生冷加工硬化。加载至B点后，卸载遵循BC线。提高到,下降。过一段时间后还会产生时效硬化，升到。低温影响钢材在负温度范