钢结构设计原理绪论-材料.ppt

（2）弹塑性阶段（BC) 该段很短,表现出钢材的非弹性性质; σB—屈服上限; σC—屈服下限(屈服点) （3）塑性阶段（CD) 该段σ基本 保持不变（水 平), ε急剧 增大,称为屈 服台阶或流 幅段,变形模 量 E = 0 O B C D A E （4）强化阶段(DE段) 随荷载的增加σ缓慢增大,但ε增加较快 （5）颈缩阶段(EF段) 极限抗拉强度fu O B C D A E B.对无明显屈服点的钢材 该种钢材在拉伸过程中没有屈服阶段，塑性变 形小，破坏突然。 设计时取相当于 残余变形为0.2% 时所对应的应力 作为屈服点—‘条 件屈服点’ fy=f0.2 0.2% fu εp 3.应力应变曲线的简化 （1）钢材可以简化为理想弹塑性体 1)fy与fb相差很小； 2)超过 fy到屈服台阶终止的变形约为2.5%--3%，足以满足考虑结构的塑性变形发展的要求。 ε 2.5%--3% fy ε0 0.15% ε （2）钢材在静载作用下： 强度计算以fy为依据;fu为结构的安全储备。 （3）断裂时变形约为弹性变形的200倍，在破坏前 产生明显可见的塑性 变形， 可及时补救， 故几乎不可能发生。 O 0.15% 22% fu-fy fy fu 4.单向拉伸时钢材的机械性能指标 （1）屈服点fy--应力应变曲线开始产生塑性流动时对应的应力，它是衡量钢材的承载能力和确定钢材强度设计值的重要指标。 （2）抗拉强度fu--应力应变曲线最高点对应的应力，它是钢材最大的抗拉强度。 （3）伸长率 当l0/d=5时，用δ5表示，当l0/d=10时，用δ10表示。 它是衡量钢材塑性应变能力的重要指标。 断面收缩率 A0 A1 §2.3 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。 §2.4 冲击韧性 钢材抵抗冲击作用的能力。 用冲击韧性值ak表示： ak值大，韧性好。 ak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 §2.5 影响钢材性能的因素 2.5.1 化学成分： C（碳）：形成钢材强度的主要成分。 Mn（锰）：弱脱氧剂。 Si（硅）：强脱氧剂 V(钒）、Nb（铌）、Ti（钛）：合金元素 Al（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： S（硫）：热脆;P（磷）：冷脆;O（氧）、N（氮） 2.5.2 冶金过程 冶炼：平炉、转炉 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） 轧制：改善内部组织结构 热处理：显著提高强度 2.5.3 钢材硬化 冷加工硬化：强度提高，塑性、韧性降低。 自然时效、人工时效 应变时效 2.5.4 温度 正温 在200℃以内钢材性能没有很大变化， 430～540℃强度急剧下降。 负温 钢材强度有一定提高，但塑性和韧性 降低，称为低温冷脆 材性好，可靠性高 钢材由钢厂生产，质量控制严格，材质均匀性好，且有良好的塑性和韧性，比较符合理想的各向同性弹塑性材料，因此目前采用的计算理论能够较好地反映钢结构的实际工作性能，可靠性高。 钢结构的特点之三： 工业化程度高，工期短 钢结构都为工厂制作，具备成批大件生产和成品精度高等特点；采用工厂制造、工地安装的施工方法，有效地缩短工期，为降低造价、发挥投资的经济效益创造条件。 钢结构的特点之四： 超高层建筑技术经济指标比较 钢结构 组合结构 砼结构 自重 1 1.23 1.72 结构面积 0.28 0.37 1 施工周期 1 1.33 1.60 耗钢量 1.45 1.23 1 施工中的钢结构车间 密封性好 钢结构采用焊接连接后可以做到安全密封，能够满足一些要求气密性和水密性好的高压容器、大型油库、气柜油罐和管道等的要求。 钢结构的特点之五： 耐锈蚀性差 全世界因锈蚀每年损失的钢材大约为当年钢产量的10% 新建造的钢结构一般隔一定时间都要重新刷涂料，维护费用较高。目前国内外正在发展各种高性能的涂料和不易锈蚀的耐候钢，钢结构耐锈蚀性差的问题有望得到解决。 钢结构的特点之六： 云南宣威发电厂扩建工程干煤棚(2X300MW) 干煤棚因锈蚀倒塌 因锈蚀引起钢结构的事故 节点锈蚀情况 耐热性较好，耐火性差 温度在200℃以内，钢材的主要性能变化很小，温度超过200℃后，材质变化较大，强度降低并出现兰脆和徐变现象。600℃时，强度几乎为零。在火灾中，未加防护的钢结构一般只能维持20分钟左右。因此，