2016年电大本科钢结构考试小抄【完整版】.doc

第二章 钢结构的材料 2.1 对建筑用钢材的性能要求 §较高的强度：抗拉强度fu和屈服强度fy §足够的变形能力：塑性和韧性 §良好的加工性能：冷加工、热加工、可焊性 2.2 钢材的主要性能及其鉴定 1、单轴拉伸时的工作性能 条件：标准试件，常温（20℃）下缓慢加载，直到拉断破坏，一次完成。 标准试件l0 / d =5，10；l0—标距； d—直径 Ⅰ弹性阶段：E为常量Ⅱ弹塑性阶段：E为变量Ⅲ塑性阶段：E为零，失去承载的能力。Ⅳ应变硬化阶段：又恢复承载的能力，但很快被拉断。 一次拉伸试验中重要指标： §屈服强度fy：材料强度标准值，当结构或构件截面(≥ fy时，认为结构或构件丧失了继续承载的能力。 fy= (0.2（名义屈服点）。 §抗拉强度fu：构件的最大承载力，直接反映钢材的内部组织的优劣， fu愈高，强度储备愈高。 fu/ fy——强屈比，钢材塑性设计的一个重要条件。 §伸长率 § 衡量钢材塑性的主要指标。 冷弯性能 在冷弯试验中表现的性能，既能看出钢材塑性变形的能力，又可看出钢材的冶金质量。 冲击韧性 n钢材抵抗冲击作用的能力。 n用冲击韧性值ak表示： ak值大，韧性好。 nak值的测定：通过试验： （1）梅式U型缺口： ak值 （2）夏比V型缺口：CV 可焊性 n钢材采用一定的焊接方法、焊接材料、焊接工艺参数及一定的结构形式等条件下，获得合格焊缝的难易程度。 n与含C量和合金元素有关。 2.3 影响钢材性能的因素 1、化学成分： nC（碳）：形成钢材强度的主要成分。 nMn（锰）:弱脱氧剂。 nSi（硅）:强脱氧剂 nV(钒）、Nb（铌）、Ti（钛）：合金元素 nAl（铝）、Cr（铬）、Ni（镍）： Al是强脱氧剂，用于补充脱氧。 Cr、Ni为合金元素。 有害元素： nS（硫）：热脆 nP（磷）：冷脆 nO（氧）、N（氮）： 2、成材过程的影响 n冶炼：平炉、转炉 n浇铸：钢水—钢锭—初轧—成材（传统工艺） 钢水—连铸机—钢坯—成材（新工艺） n轧制：改善内部组织结构 n热处理：显著提高强度 3、其它因素 n冷加工硬化：强度提高，塑性、韧性降低。 n温度：正温、负温 n应力集中：易发生脆性破坏。 2.4 钢材延性破坏和非延性破坏、 循环加载和快速加载的效应 1、延性破坏和非延性破坏（塑性破坏和脆性破坏） 破坏特点： 塑性破坏（延性破坏）：有屈服现象，破坏前有较大的塑性变形； 脆性破坏（非延性破坏）：无屈服现象，破坏前没有塑性变形或只有很小的塑性变形。 将结构或构件设计成延性结构是我们设计的目的。但并非所有的塑性材料都发生塑性破坏。 2、循环荷载的效应（又称重复荷载） 土木工程中，承受重复荷载作用的结构或构件有： n吊车梁：吊车 n桥梁：车辆 n容器：内部液体 n海洋平台：海水 n建筑物：地震作用 以上这些重复荷载都是可变荷载，这些重复荷载的作用使构件的钢材易发生疲劳断裂。 （1）疲劳断裂 n概念：微观裂缝在连续重复荷载作用下不断扩展直至断裂的脆性破坏。 n特点：截面应力很小，小于抗拉强度，甚至是屈服强度；断裂时无明显的变形；裂缝起始点在构件表面处。 n发生的原因：在连续重复荷载作用下，在钢材表面的缺陷处，产生应力集中现象，形成二向或三向拉应力场。在应力高峰处，裂缝逐渐开展，使截面的有效面积逐渐减少而应力集中更加严重，塑性变形受到限制，直到断裂时，变形都很小。 n影响的因素：钢材的质量（C、S、P含量）、构件的几何尺寸（不能有突变）和冶金缺陷等有关；重复荷载作用下构件截面的应力变化幅度（((=(max-(min)有关；重复荷载的循环次数n有关。 ((—n曲线 n图2-11是根据试验数据经统计而得的。 n式2-1是只考虑了均值，不完善。 n式2-2是考虑了均值和方差后的方程，能真实反映试验数据的准确性。 n式2-6是构件截面进行疲劳验算的计算公式，C、β是参数，与构件和连接有关。 注意： [((]主要取决于应力循环次数n 、构件和连接的具体细部构造和应力集中程度，与钢材强度无关。 并不是所有的承受动力荷载重复作用的构件和连接都进行疲劳验算。 n规范规定：直接承受动力荷载重复作用的构件，当应力变化的循环次数n＞5×104次时，对应力循环中出现拉应力的部位进行疲劳验算。 n疲劳计算的方法按“容许应力法”计算，即：Δσ≤[Δσ] 计算时应注意：1、荷载为可变荷载，且为标准值； 2、动力荷载不乘以动力系数； 3、按弹性方法计算截面应力σ。 2.5 建筑钢材的类别及钢材的选用 建筑钢材的类别： 1、碳素结构钢：Q235 2、低合金高强度结构钢：Q345、 Q390、