哈工大土木工程专业考研专业课钢结构讲义2.ppt

第 二 章 建 筑 钢 材 及 性 能 §2.1 建筑钢材在单轴应力下的工作性能 在+20℃的条件下做拉 伸试验，缓慢加载， 得到应力应变曲线。 工作特性分为 四个阶段： ① 弹性阶段：0 ～ fp (比例极限)， σ～ε线性关系，变形小，卸载后变形恢复。 ② 弹塑性阶段： fp～fy(屈服点)， 弹性变形 塑性变形—不可恢复的残余变形 弹性模量E由2.06×105 0 ③ 塑性阶段（又称塑流阶段）： B～C 屈服平台， σ不变，ε不断增长。 ④ 强化阶段（又称自强阶段）： 钢材恢复承载能力，当σ fu（抗拉强度) 时， 发生颈缩现象而破坏， 变形很大，是在材料达到 fu以后发生的，变形 大且时间长，易发现。 断口与作用力方向成 45°角，常在钢材表面出 现相互垂直的锈迹剥落线。 塑性变形很小，甚至没有，应力低于fu 甚至可 能低于fy ，破坏是突然的。 断口齐平，破坏前无预兆。 通过单向拉伸试验，得到三个机械性能指标 fu、fy、δ δ（伸长率） ：衡量塑性变形能力的指标。 l0 ：试件的标距长度 l1 ：拉断时的标距长度 分为δ5和δ10 ， δ10 意为标距长度/直径（宽度）＝10 fu (抗拉强度) ：衡量经巨量变形后的抗拉能力； fy（屈服点） ：衡量结构承载能力的指标； 均为钢材的静力强度指标。 注意：fy 是材料的标准强度，非设计强度， 式中： ：材料抗力分项系数 1.087（Q235钢） 1.111（Q345、Q390、Q420） 通过分析，得出2点结论： ① 由于残余应力的存在， fp≈0.8 fy ，以 fy 作弹性、塑 性工作的分界点，将σ～ε曲线简化 为两段直线组成的理想弹性—塑性体， 如此就可用弹性理论进行强度计算。 ② 以 fy 作弹性设计时的强度指标 依据：a. 以 fy作弹性、塑性工作的分界点，屈服后， ε＝（2～3）％，易察觉；若ε过大，产生 的变形过大，不允许。 b. 从 fy ～ fu ，塑性工作区很大，有足够的变形 保证截面上的应力不超过 fu ， fy ～ fu 作为强 度储备。 fy / fu ：屈强比 受压、受剪、受弯时的σ～ε关系如何？？？ 受压、受剪、受弯时的σ～ε关系基本同受拉， 受压、受弯的强度指标取受拉时的数值， 受剪的强度指标 fyv(或τy)=0.58 fy (后面讲原因) 钢材屈服点 fy 的高低和钢材晶粒的粗细有关，轧制次 数多，钢材就薄，晶粒细，材质好，屈服点就高。 由此可以得出，相同种类不同厚度的钢材，设计强 度