钢结构.ppt

钢 结 构 基 础 陈绍蕃 2014年4月 辅导材料 钢结构 上册 （钢结构基本原理） 第2章 钢结构的材料 　　钢材是钢结构的原料，对钢结构的服役性能起决定性作用。 　 要建成性能优良的钢结构，从业人员必须对钢材有深入了解。 不仅了解钢材的原始性能，还要了解它在各种荷载和环境条件下的响应。 2.1 对钢结构用材的要求 较高的强度 强度高则结构耗钢量低，自重减轻，还可能降低造价。 强度指标——屈服强度 和抗拉强度 。 足够的变形能力 静载下的变形能力：塑性(延性) 避免脆性断裂的危险； 能调节应力分布，使局部应力高峰渐趋平缓； 使塑性设计成为可能。 动载下的变形能力：韧性 破坏时吸收较多能量，也降低脆性断 裂的危险；对地震区结构特别重要。 良好的加工性能 适合冷、热加工和焊接。 性价比高 拉伸试验提供的性能 比例极限 fp 弹性终止点。 屈服点 fy 一时丧失继续承担更大荷载的能力 (ε=0.15%~0.5%)； 通常作为材料的强度指标； 没有明显屈服平台的钢材以 σ0.2 作为屈服强度。 2.2 钢材的主要性能及其鉴定 抗拉强度 fu 最终的强度，额外的安全储备； 应力塑性重分布的保证，要求 。 伸长率 或 变形能力的指标。 ， 和 是结构用材必须满足的基本指标。 冷弯性能 　属于材料的工艺性能。由冷弯试验提供。 冷弯试验合格的钢材能够经受结构制作过程中的冷加工。 冲击性能 用夏比V形缺口试件测定断裂时消耗的功Akv 或 Cv 。 　 缺口反映构件的内在缺陷，冲击反映荷载的动力作用。 　　 承受动力荷载的结构和抗震设防的结构应有合格Akv。 　　 低温地区的上述结构应在相应的温度下进行试验。 钢材质量等级和冲击韧性试验的温度直接联系。 2.2 钢材的主要性能及其鉴定 可焊性 　　 采用普通焊接工艺就可得到合格焊缝的性能。 衡量可焊性的指标是材料的碳当量 CEV≤0.38%，钢材的可焊性很好，只需采用一般焊接工艺。 　　 0.38%CEV≤0.45%，焊接时需要预热，并注意控制施焊工艺。 CEV0.45%，需采用较高的预热温度和严格的工艺措施。 　 确定预热温度还和钢材厚度及构件变形受到的约束程度有关。 可焊性还可以用焊接裂纹敏感性指数来衡量。 2.2 钢材的主要性能及其鉴定 钢材性能的鉴定 钢结构工程必须使用质量合格的钢材。保证质量的途径有： 　　 按照质量合格证明文件进行验收，质量合格包括化学成分和力学（工艺）性能。在 fy，fu和δ5，冷弯试验和Akv五项指标中，前三项是必须保证的，后二项视结构的具体情况提出。 　　 进行抽样复验。国外进口钢材、混批钢材、质量有疑义的钢材、安全等级为一级的大跨度结构用材等。 　　 复验应按有关的国家标准进行，不仅试验过程符合国家标准的规定，试件取样也应符合相关标准，如热轧H型钢力学性能的试件应该从翼缘切取。 2.2 钢材的主要性能及其鉴定 影响钢材性能的内在因素：一是化学成分，二是金相组织和晶粒度。 前者由钢材冶炼过程决定，后者除冶炼过程外，还受到轧制及其后的热处理的影响。 化学成分 碳、锰、硅、硫、磷（C、Mn、Si、S、P）是碳素结构钢在铁元素之外的五大元素。碳是形成钢材强度的主要成分，显然不可或缺。锰和硅也是钢材的有益元素，锰还以合金元素的身份出现在低合金高强度结构钢中。然而这三种元素都对钢材的可焊性不利。因而对其含量要加以限制。硫 、磷都是有害元素，分别使钢材热脆或冷脆，其含量更需要加以限制。对钢材性能要求越高，限制越严格。 钒、铌、钛(V、Nb、Ti)和铝、铬、镍(Al、Cr、Ni