1.钢结构基本知识.ppt

2010: 远大6天建好15层长沙新方舟宾馆 2011: 远大15天30层楼T30酒店 未来: 远大J220-天空城市 静力拉伸标准试件 （3） 冷弯性能 　　 冷弯性能是指钢材在冷加工时（即常温下加工），对产生裂缝的抵抗能力。 　　 冷弯试验方法是在材料试验机上，通过冷弯冲头加压，将厚度为a、宽度为b的板材按规定的弯心直径d弯曲180°，以弯曲处无裂纹、不起层为合格。同时又可检查钢材的内部缺陷（颗粒组织、结晶情况、杂质分布等），鉴定钢材的可焊性，因此冷弯性能是衡量钢材质量的综合性指标。 冷弯试验示意图 （4） 冲击韧性 　　钢材的韧性是钢材在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力，也是钢材在动力荷载作用下，抵抗脆性破坏的能力。 　　冲击韧性指标由冲击试验获得，叫做冲击值。在冲击试验时，采用截面为10mm×10mm，长度为55mm，中间开有小槽的长方形试件，放在摆锤式冲击试验机上冲断，可从试验机刻度盘上读出冲击功Ak(单位J)。 冲击韧性试验及试件缺口形式 （a） 试验示意图；(b) 梅氏U形缺口；(c) 夏比氏V形缺口（标准） 　　钢材的化学成分直接影响钢的组织构造和机械性能。 　　 钢的基本元素是铁（Fe），它在碳素结构钢中含量约占99%，其余是碳（C）、锰（Mn）、硅（Si）以及冶炼中不易除净的有害元素硫（S）、磷（P）、氧（O）、氮（N）等。 　　 在低合金结构钢中，适当增加锰、硅含量，可改善钢材的机械性能。若增加少量的钒、钛、铌、铜等元素，则对某些性能的改善更显著。 　　 钢结构所用各类钢材的化学成分应当符合相应的要求。 3.2 钢材料的化学成分 Q235钢的化学成分（%） Q345和Q390钢的化学成分（%） Q420钢的化学成分（%） 3.3 其他因素对钢材性能的影响 　　钢按冶炼方式可分为平炉钢与顶吹氧气转炉钢两种，两者在化学成分、机械性能和工艺性能上基本一致，而转炉钢成本较低，宜优先采用。 　　 钢按脱氧情况的不同，可分为沸腾钢、镇静钢、半镇静钢。 　　 钢锭是在1200~1300℃高温下，经多次热轧而成材的。热轧改善钢锭的铸造组织，使结晶致密，消除部分缺陷，提高了力学性能。钢锭厚度与型钢或钢板厚度之比称为压缩比，压缩比愈大，质量愈好。 （1） 冶炼和轧制过程 　　钢材在弹塑性或塑性阶段卸荷后再重新加荷，其屈服点将提高，弹性工作范围加大，而塑性和韧性却降低，这种现象叫做应变硬化或冷作硬化。 钢材随时间的增长，其强度提高而塑性、韧性下降的现象叫时效硬化。 　　所谓人工时效是使钢材先发生10%左右的塑性变形，再加热至250℃保持1h，然后在空气中冷却，则时效可在几小时内完成。 　　应变硬化+时效硬化=应变时效。 （2） 钢材的硬化 　 钢在250℃左右时，抗拉强度有所提高而塑性、韧性下降，这种现象叫蓝脆（因表面氧化膜呈蓝色）。应避免在蓝脆温度范围内进行热加工，否则易出现裂纹。 　　 当温度从常温下降时，强度略有提高，但塑性和韧性则降低而变脆，当温度下降到某一区间时，冲击韧性急剧下降，破坏特征明显地转变为脆性破坏，这就是低温冷脆。 （3） 温度的影响　 （4） 复杂应力作用下的工作　 复杂应力状态 单向拉伸：应力达到屈服点时，钢材即进入塑性状态。 复杂应力状态：如平面或立体应力作用下，钢材由弹性状态转入塑性状态的条件是按能量强度理论计算的折算应力与单向应力下的屈服点比较来判断： 当 ＜ 时，为弹性状态； ≥ 时为塑性状态。 同号应力场，材料不易进入塑性，易产生脆性破坏 三向应力有一向应力很小(如厚度较小，厚度方向的应力可忽略不计)或为零时，则属于平面应力状态： 在一般的梁中，只存在正应力和剪应力，则： 当只有剪应力时， 得： 因此，钢材抗剪设计强度为抗拉设计强度的0.58倍。 　　由于截面几何形状的突变，造成应力线密集曲折，从而在孔洞边缘、缺口尖端出现局部高峰应力，而其他部位应力降低，形成所谓的应力集中现象。 　　 由图可以看到，应力集中的程度取决于构件形状的变化，变化剧烈，高峰应力则大。 　　 应力集中形成同号应力场，易产生脆性破坏。 从不同槽口试件拉伸时的应力－应变图，表明形状变化愈剧烈的试件，应力集中愈严重，抗拉强度愈高，而脆性破