最新第二章-钢结构的材料资料教学讲义PPT.ppt

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1、第二章-钢结构的材料资料目录第一节钢结构对所用材料的要求第二节钢材的主要机械性能第三节影响钢材性能的主要因素第四节钢材的延性破坏和非延性破坏、循环加载和快速加载的效应第五节钢材的类别及钢材的选择第六节国外钢材品种和钢号简介第一节钢结构对所用材料的要求国民经济各部门几乎都需要钢材，但由于各自用途的不同，所需钢材性能各异。如有的机器零件需要钢材有较高的强度、耐磨性和中等的韧性；有的石油化工设备需要钢材具有耐高温性能；机械加工的切削工具，需要钢材有很高的强度和硬度等等。因此，虽然碳素钢有一百多种，合金钢有三百多种，符合钢结构性能要求的钢材只有碳素钢及合金钢中的少数

2、几种。用作钢结构的钢材必须具有下列性能：一、单向拉伸时的性能（单向拉伸试验）强度强度体现了材料的承载能力，主要指标有屈服点fy和抗拉强度fu，通过静力拉伸试验得到。屈服点为设计时钢材可达到的最大应力。抗拉强度fu是钢材破坏前能够承受的最大应力。钢材达到fu时，已产生很大塑性变形而失去使用性能，但fu高则可以增加结构的安全保障，故fu/fy的值可看作钢材强度储备系数。塑性钢材的塑性为当应力超过屈服点后，能产生显著的残余变形（塑性变形）而不立即断裂的性质。塑性好坏可用伸长率和断面收缩率表示。通过静力拉伸试验得到。单向拉伸试验钢材的应力σ～应变ε曲线如图所示>

3、>（1）弹性阶段σ与ε呈线性关系（2）弹塑性阶段σ与ε呈非线性关系（3）塑性阶段,也称屈服阶段取fy作为强度极限承载力的标志（4）强化阶段fu为钢材的抗拉强度,为材料的强度储备（5）颈缩破坏阶段（6）可把钢材视为理想弹塑性体钢材的应力σ～应变ε曲线伸长率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。fy、fu和δ是承重钢结构对钢材要求所必须的三项基本机械性能指标。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

4、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；结构或构件在受力时（尤其承受动力荷载时）材料塑性好坏往往决定了结构是否安全可靠，因此钢材塑性指标比强度指标更为重要。二、冷弯性能冷弯性能是指钢材在冷加工（常温下加工）产生塑性变形时，对产生裂缝的抵抗能力。冷弯性能用试验方法来检验钢材承受规定弯曲程度的弯曲变形性能，检查试件弯曲部分的外面、里面和侧面是否有裂纹、裂断和分层。试件弯成180°的角度，若试件外表面不出现裂纹和分层，即为合格。综合反映钢材的塑性性能和冶金质量。重要结构中需要有良好的冷热加工性能时，应有冷弯合格保证。三、

5、冲击韧性钢材的韧性是钢材在塑性变形和断裂的过程中吸收能量的能力，也是表示钢材抵抗冲击荷载的能力，它是强度与塑性的综合表现。指标：采用有V形缺口的标准试件，在要求温度时在冲击试验机上用击断试样所需的冲击功Akw表示,单位为J。式中：ak——冲击韧性值；Ak——冲击功；An——试件缺口处的净截面积。冲击韧性与温度有关，当温度低于某一负温值时，冲击韧性值将急剧降低。因此在寒冷地区建造的直接承受动力荷载的钢结构，除应有常温冲击韧性的保证外，尚应依钢材的类别，使其具有-20℃或-40℃的冲击韧性保证，应Akw≥27J。四、可焊性钢材的可焊性是指在一定工艺和结构条件下，

6、钢材经过焊接能够获得良好的焊接接头的性能。可焊性分为施工上的可焊性和使用性能上的可焊性。施工上的可焊性指对产生裂纹的敏感性，使用性能上的可焊性是指焊接构件在焊接后的力学性能是否低于母材。五、钢材受压和受剪时的性能钢材在单向受压（短试件）时，受力性能基本上与单向受拉相同。受剪的情况也相似，但屈服点τy及抗剪强度τu均于fy和fu；剪变模量G也低于弹性模量E。六、其他机械性能耐久性耐久性需要考虑的有：耐腐蚀性、“时效”现象、疲劳现象等。时效：随着时间的增长，钢材的力学性能有所改变。疲劳：多次反复荷载作用下，钢材低于屈服点fy发生的破坏。Z向伸缩率当钢材较厚时，或

7、承受沿厚度方向的拉力时，要求钢材具有板厚方向的收缩率要求，以防厚度方向的分层、撕裂。七、钢材性能的鉴定由前可知，反映钢材质量的主要力学指标有：屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯性能及冲击韧性。此外，钢材的工艺性能和化学成分也是反映钢材性能的重要内容。根据《钢结构工程施工质量验收规范》(CB50205—2001)的规定，对进入钢结构工程实施现场的主要材料需进行进场验收，即检查钢材的质量合格证明文件、中文标识及检验报告，确认钢材的品种、规格、性能是否符合现行国家标准和设计要求。对属于下列情况之一的钢材，应进行抽样复验，其复验结果应符合现行国家产品标准和要求。1）国

8、外进口钢材；2）钢材混批；3）板厚等于或大于40mm