第六章___建筑钢材_教学课件讲述.ppt

建筑钢材是建筑工程中所用各种钢材的总称。钢材具有强度高，有一定塑性和韧性，能承受冲击和振动荷载，可以焊接或铆接，便于装配等优点；其缺点主要是易锈蚀，维护费用大，耐火性差，生产能耗大。在建筑工程中钢材被大量用作结构材料，并被列为建筑工程的三大重要材料之一 . 本章内容 钢的冶炼 钢是将炼钢生铁在1700℃左右的炼钢炉中冶炼，把生铁中的杂质氧化，将含碳量降到2.06%以下，并将其他元素调整到规定范围。 钢的冶炼方法根据炼钢设备的不同主要分为平炉、转炉和电炉三类。建筑钢多是平炉钢、顶吹氧气转炉钢和侧吹碱性转炉钢。 炼钢需要足够的氧，但如果钢材中残存了氧，会使钢质变差。因此，必须在冶炼后期脱氧。根据脱氧程度所表现的状态，分为镇静钢、半镇静钢和沸腾钢三类。 钢材交货时，必须对所用炉种以规定的代号作出标志，脱氧状态也是钢质标志的内容。 按有害杂质含量分类 按钢中有害杂质磷（P）和硫（S）含量的多少，钢材可分为以下四类： (1)普通钢。磷含量不大于0.045%；硫含量不大于0.050%。 (2)优质钢。磷含量不大于0.035%；硫含量不大于0.035%。 (3)高级优质钢。磷含量不大于0.030%；硫含量不大于0.030%。 (4)特级优质钢。磷含量不大于0.025%；硫含量不大于0.020%。 按用途分类 (1)结构钢。主要用作工程结构构件及机械零件的钢。 (2)工具钢。主要用于各种刀具、量具及模具的钢。 (3)特殊钢。具有特殊物理、化学或机械性能的钢，如不锈钢、耐热钢、耐酸钢、耐磨钢、磁性钢等。 建筑钢材的产品一般分为型材、板材、线材和管材等几类。型材包括钢结构用的角钢、工字钢、槽钢、方钢、轨道钢等。线材包括钢筋混凝土和预应力混凝土用的钢筋、钢丝和钢铰线等。板材包括用于水利水电工程金属结构、房屋、桥梁及建筑机械的中厚钢板；用于屋面、墙面、楼板等的薄钢板。管材主要用于钢桁架和供水、供气（汽）管线等。 冶炼生产的钢，除极少量直接用作铸件外，绝大部分都是先浇铸成钢锭，然后再加工制成各种钢材。 将钢锭加热到1150～1300℃后进行热轧，所得的产品为热轧钢材。将钢锭先热轧，经冷却至室温后再进行冷轧的产品为冷轧钢材。一般建筑钢材以热轧为主。钢管是用钢板加工焊制而成的。无缝钢管是对实心钢坯进行穿孔，经热轧、挤压、冷轧、冷拔等工艺而制得。 第二节建筑钢材的主要技术性能 钢材的技术性能包括力学性能和工艺性能两个方面。力学性能主要包括拉伸性能、冲击韧性、疲劳强度、硬度等；工艺性能是钢材在加工制造过程中所表现的特性，包括冷弯性能、焊接性能、热处理性能等 一、拉伸性能 钢材的拉伸性能，典型地反映在广泛使用的软钢（低碳钢）拉伸试验时得到的应力σ与应变ε的关系上，如图6-1。钢材从拉伸到拉断，在外力作用下的变形可分为四个阶段，即弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段。 在拉伸的开始阶段，0A为直线，说明应力与应变成正比，即σ/ε=E 。A点对应的应力σp称为比例极限。当应力超过比例极限时，应力与应变开始失去比例关系，但仍保持弹性变形。所以，e点对应的应力σe称为弹性极限。Oe为弹性阶段。 低碳钢的受拉过程分为四个阶段 当荷载继续增大，线段呈曲线形,开始形成塑性变形。应力增加到B上点后，变形急剧增加，应力则在不大的范围(B上、B下、B)内波动，呈现锯齿状。把此时应力不增加，应变增加时的应力σs，定义为屈服极限强度。屈服点σs是热轧钢筋和冷拉钢筋的强度标准值确定的依据，也是工程设计中强度取值的依据。该阶段为屈服阶段。超过屈服点后，应力增加又产生应变，钢材进入强化阶段，C点所对应的应力，即试件拉断前的最大应力σb，称为抗拉强度。抗拉强度σb是钢丝、钢绞线和热处理钢筋强度标准值确定的依据。BC为强化阶段。超过C点后，塑性变形迅速增大，试件出现颈缩，应力随之下降，试件很快被拉断，CD为颈缩阶段。 图6-1 低碳钢受拉应力—应变图 6-2 试件拉伸前和断裂后标距长度 钢材的σe和σs越高，表示钢材对小量塑性变形的抵抗能力越大。因此，在不发生塑性变形的条件下，所能承受的应力就越大。σe与σb差值越大的钢，说明超过屈服点后的强度储备能力越大，结构的安全性高。 试件拉断后，将拉断后的两段试件拼对起来，量出拉断后的标距长，见图6-2。按下式计算伸长率： （6-1） 式中 δ——试件的伸长率，%； ——拉伸前的标距长度，mm； ——拉断后的标距长度，mm。 伸长率是衡量钢材塑性的重要指标，其值越大说明钢材的塑性越好。塑性变形能力强，可使应力重新分布，避免应力集中，结构的安全性