7建筑钢材ppt-第七章建筑钢材

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第七章.建筑钢材,一.定义 土木工程中使用的各种钢材及制品。,钢结构用型钢、钢板,钢筋混凝土结构用各种钢筋、钢丝和钢绞线,围护结构和装修工程用深加工钢板和复合板,优点强度高、塑性韧性好、能承受冲击和振动荷载、易于加工,二.特点,缺点易生锈、耐火性差、维护费用大,第一节.钢的冶炼与分类,一.钢和铁的定义 钢和铁主要是Fe C合金，另有少量的杂质(Si,Mn,S,P,),含碳量大于2.06%的Fe C合金，称为（生）铁；,含碳量小于2.06%的Fe C合金，称为钢；,氧气转炉法钢质好、冶炼速度快、本钱低,二.钢的冶炼方法 平炉法钢质好、冶炼速度慢、本钱低,电炉法钢质好、能耗高、本钱高,1,三.钢的分类,按化学成分,分类,按有害杂质 普通钢、优质钢、高级优质钢等,按用途 结构钢、工具钢、特殊钢等,定义脱氧不彻底(充分)，钢水浇入锭模时,会有大量的CO气,沸腾钢 F 体从钢水中溢出,引起钢水呈沸腾状,故名沸腾钢.,特性组织不够致密，成分不太均匀，S、P等杂质偏析较严,重，冲击韧性和可焊性差。但本钱低、产量高。,镇静钢Z 定义脱氧彻底(充分)，钢水浇入锭模时,平静的冷却凝固,特性钢质均匀密实，品质好，可用于冲击荷载的重要,结构但本钱高。,半镇静钢 b 介于二者之间,碳素钢 低碳钢、中碳钢、高碳钢,合金钢 低合金钢、中合金钢、高合金钢,沸腾钢 F,半镇静钢 b,镇静钢Z,特殊镇静钢TZ,按脱氧程度,2,第二节.钢材的技术性能,钢材性能,软钢,-曲线,b,s,0,b,0.2,0,硬钢,-曲线,强度,塑性,冲击韧性,硬度,冷弯性能,焊接性能（可焊性）,冷加工,热处理,一.力学性能,(,机械性能,),二.工艺性能,3,一.力学性能,(一).强度,屈服强度(屈服点)s 结构设计中,钢材强度取值依据,1.软钢 抗拉强度 b 钢材强度极限值,屈强比 s/b 能反映结构平安可靠程度及钢材利用率,s/b小钢材利用率低，但结构平安可靠程度高；s/b大，则相反。,2.硬钢 条件(名义)屈服点0.2产生0.2%l0剩余(永久、塑性)变形时应力,抗拉强度 b,(二).塑性,1.指标 伸长率,2.5、10表示 l0=5d、10d 时的伸长率,5 与 10之间的关系为5(、=)10,(三).冲击韧性 钢材抵抗冲击荷载的能力,指标冲击韧性 ak,(四).硬度钢材外表局部体积内抵抗外物压入产生塑性变形的能力,指标布氏硬度 HB,4,二.工艺性能,(一).冷弯性能,1.,定义钢材在常温下承受弯曲变形的能力,2.,指标弯曲角度(,)，,弯心直径(,d=na),3.,合格标志弯曲处无裂纹、断裂及起层现象,4.冷弯性能与伸长率一样，也是反映钢材在静荷载作用下的塑性性能,但,：伸长率反映钢材在均匀变形下的塑性性能,冷弯性能反映钢材在不利变形条件下的塑性性能,5.,冷弯试验的作用,揭露钢材内在缺陷，,评定塑性好坏,评定焊接接头质量,(二).焊接性能(可焊性）,钢材在一定焊接工艺条件下，在焊接及其附近过热区是否产生裂缝及脆,硬倾向，焊接后焊缝处性质应尽可能与母材相同。,5,(三).冷加工处理,1.冷加工强化,定义,钢材在常温下进行冷拉、冷拔和冷轧，,使其产生塑性变形，提高屈服强度的过程。,作用,s,明显提高，,b,不变；而塑性、韧性,及弹性模量明显降低。,2.(冷加工)时效处理(强化,),定义,将经过冷加工的钢筋，于常温下存放1520d(自然时效)；或加热到,100 200并保持一定时间(人工时效)，此过程称为时效处理(强化,),。,作用,s,进一步提高,b,略有提高；塑性、韧性进一步降低；弹性模量得以恢复,3.冷加工与时效处理的目的,提高钢筋的屈服强度，节约钢材,(四).热处理,1.定义,将钢材在固态范围内进行加热、保温和冷却，从而改变其金相组织和显微结,构组织，获得需要性能的一种综合工艺。,2.方法,退火、正火、淬火及回火等,6,第三节.钢的组织与化学成分,一.钢的晶体组织,1.钢是以铁为主的Fe C合金，其中Fe和C有以下三种结合形式,固溶体铁(Fe)中固溶着微量的碳(C)化合物铁和碳结合成化合物Fe3C,机械混合物固溶体和化合物的混合物。,2.钢的组织 以上三种形式的Fe C合金于一定条件下形成具有一定形态的聚合体,钢的根本组织及性能,二.钢的化学成分,钢的化学成分对钢材性能的影响,组织名称,铁素体,奥氏体,渗碳体,珠光体,含碳量(%),0.02,0.8,6.67,0.8,结构特征,固溶体,固溶体,化合物,机械,混合物,性能,强度、硬度低，塑性、韧性很好,强度、硬度不高，塑性大,抗拉强度低，硬脆，耐磨，塑性几乎为零,强度高，塑性和韧性介于铁素体和渗碳体,化学成分,C,Si,Mn,S,P,O,N,H,影 响,随C,强度硬度,塑性韧性,强度,强度,热脆性,冷脆性,强度,塑性韧性,备 注,有益元素,有害元素,7,第四节.建筑用钢材的品种,一.碳素结构钢,1.牌号 依据屈服强度划分为五牌号，即Q195、Q215、Q235、Q255、Q275,2.质量等级 依据冲击韧性（即S、P含量）划分四级，即A、B、C、D,3.脱氧程度 F、b、Z、TZ(特殊镇静钢)，注：Z、TZ通常省略,4.牌号表示方法：,例如：Q235-BF表示屈服强度为 235 MPa 的 B 级沸腾钢,5.特性：碳素结构钢（尤其是Q235）既有较高的强度，又有良好的塑性和,韧性，可焊性也好，适宜于各种加工，广泛用于制作钢结构用,钢、钢筋和钢板等。,二.优质碳素结构钢,1.牌号 共31个牌号,2.特性：对S、P含量控制更严格，质量稳定，综合性能好，但本钱较高。,屈服点代号,Q,屈服点数值/MPa,质量等级,脱氧程度,8,三.低合金高强度结构钢,1.定义,是一种在碳素结构钢基础上添加了不大于5%合金元素的钢材。,2.牌号,依据屈服强度划分为五牌号，即,Q,295、,Q,345、,Q,390、,Q,420、,Q,460,3.质量等级,依据冲击韧性（即S、P含量）划分五级，即A、B、C、D、E,4.牌号表示方法：,例如：,Q345 D,表示,屈服强度为 345 MPa 的 D 级低合金结构钢,5.特性：,与碳素结构钢相比，低合金结构钢（,Q,345）具有,高,的强度，又有,较好,的塑性、低温冲击韧性、可焊性、耐腐蚀性及冷加工性，是,一种综合性能较为理想的建筑钢材。广泛应用于钢结构和钢筋混,凝土结构中，尤其是大型结构、重型结构、大跨度结构、高层建,筑、桥梁工程、承受动荷载和冲击荷载的结构。,四.钢材的选用原则,荷载类型,静荷载、动荷载,依据,连接方式,焊接、铆接、螺栓连接,环境温度,常温、低温（尤其是负温下：如-20、-30）,屈服点代号,Q,屈服点数值/MPa,质量等级,9,第五节.钢结构用钢材,钢结构用钢材主要是热轧成型的钢板和型钢等；薄壁轻型钢结构中主要采,用薄壁型钢、圆钢和小角钢等；钢材所用母材主要是,碳素结构钢和低合金高强,度结构钢,一.热轧型钢,主要有：工字钢、H型钢、T型钢、槽钢、等边角,钢、不,等边角,钢等类型。,二.冷弯薄壁型钢,主要有：,结构,用空心冷弯型钢、通用冷弯开口型钢,等,两大类。,三.棒材,主要有：热轧,六,角钢和八角钢、热轧扁钢、热轧圆钢和方钢,等,三大类。,四.钢管,主要有：,结构,用,无缝管,、焊接钢,管等,两大类。,五.板材,主要有：,（,厚、薄）,钢板,、,花纹,钢板、建筑,用,压,型,钢板、彩色涂层钢板等,四大类。,10,第六节.钢筋混凝土用钢材,砼抗压强度高，但抗拉强度很低；而钢筋抗拉和抗压强度均很高；将二者复合成钢,筋砼，可以充分发挥各自的特长。此外砼的碱性环境保护钢筋不锈蚀。,一.热轧钢筋,热轧钢筋是经热轧,成型并自然冷却的成品,钢筋，其外形分光圆和带肋两种。,热轧钢筋等级、性能和用途,注：H(热轧)、P(光圆)、R(带肋)、B(钢筋),二.冷轧带肋钢筋,定义,采用普通低碳钢或低合金钢热轧的圆盘条，经冷轧或冷拔减径后在其表,面冷轧成两面或三面有肋的钢筋。,牌号,按,抗拉强度最小值分为CRB550、CRB650、CRB800、CRB970、CRB1170,五个牌号。C、R、B分别代表,冷轧、带肋、钢筋。,钢筋级别,强度等级代号,外 形,钢 种,分级依据,用 途,HPB235,光 圆,低碳钢,s,b,冷弯,非预应力筋,HRB335,带,肋,月牙肋,低碳低合金钢,非预应力筋,预应力筋,HRB400,HRB500,等高肋,中碳低合金钢,预应力筋,11,12,三.预应力砼用热处理钢筋,四.预应力砼用钢丝和钢绞线,五.钢筋的选用,普通受力钢筋宜采用HB235、HRB335、HRB400级热轧钢筋和CRB550级冷轧,带肋钢筋。,预应力钢筋宜采用预应力混凝土用钢丝、钢绞线和热处理钢筋。,六.例题,直径为16mm的热轧钢筋，取样作拉伸实验，到达屈服点的荷载为72.2KN，,极限时的荷载为104.5KN，试件标距长度为80mm，拉断后的长度为94.4mm。,问：该钢筋属哪级？该钢筋的屈强比是多少？,解：由题知，A=82,s=F/A=72.2103/82=359.1 Mpa,b=F/A=104.5103/82=519.74 Mpa,=(l1-l0)/l0100%=(94.4-80)/80100%=18%,查表知该钢筋属热轧级钢筋（即HRB335）,屈强比s/b=359.1/519.74=0.69,13,