钢 结 构课件第三讲.ppt

大纲要求: 1.了解钢结构的两种破坏形式； §2.1 钢结构对材料的要求 国民经济各部门几乎都需要钢材，但由于各自用途的不同，所需钢材性能各异。如有的机器零件需要钢材有较高的强度、耐磨性和中等的韧性；有的石油化工设备需要钢材具有耐高温性能；机械加工的切削工具，需要钢材有很高的强度和硬度等等。因此，虽然碳素钢有一百多种，合金钢有三百多种，符合钢结构性能要求的钢材只有碳素钢及合金钢中的少数几种。 用作钢结构的钢材必须具有下列性能:： 1.较高的抗拉强度fu和屈服点fy； 2.较好的塑性、韧性； 3.良好的工艺性能（冷、热加工，可焊性）； 4.对环境的良好适应性。 特殊要求 《建筑抗震设计规范》GB50011-2001第3.9.2-3）要求： 1）钢材的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小与1.2。 2）钢材应有明显的屈服平台，且伸长率应大于20%； 3）钢材应有良好的可焊性能和合格的冲击韧性。 现行规范（GBJ50017－02）推荐承重结构的钢材采用碳素结构钢中的Q235钢，及低合金高强结构钢中的Q345、Q390及Q420钢较好的满足了以上要求。选用规范还未推荐的钢材时，需有可靠依据。以确保钢结构的质量。 一、塑性破坏 破坏前有明显的塑性变形，破坏过程长，断口发暗，可以采取补救措施。 二、脆性破坏 坏前没有明显的变形和征兆，破坏时的变形远比材料应有的变形能力小，破坏突然，断口平直、发亮呈晶粒状，无机会补救。 避免脆性破坏的方法 合理的设计 正确制造 正确使用 一、受拉、受压、受弯及受剪时的性能 （一）一次拉伸时的性能 1.条件：标准试件（GB228—63），常温（20℃） 下缓慢加载，一次完成。含碳量为0.1%－0.3%。 标准试件：lo/d=5、10；lo-标距； d --直径 （4）强化阶段(DE段) B.对无明显屈服点的钢材 3.应力应变曲线的简化 1)fy与fp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。 （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。 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。 同单向拉伸时的性能，屈服点也相差不多。 二、冷弯性能 冷弯试验的意义 检验钢材能否适应构件加工制作过程中的冷作工艺。 可以暴露材料内部缺陷（如颗粒结晶及非金属夹杂分布甚至在一定程度包含可焊性）。 三、冲击韧性 衡量钢材在动力（冲击）荷载、复杂应力作用下抗脆性破坏能力的指标，用断裂时吸收的总能量（弹性和非弹性能）来表示。 (a)梅氏U型缺口 (b)夏比V型缺口 由试件断裂吸收的能量AKV来衡钢材的冲击韧性， 单位：J。 冲击韧性试验装置 冲击韧性的影响因素 冲击韧性值受温度影响较大，温度低于某值时急剧降低，所以，当处于低温环境的重要构件（如吊车梁）承受动力荷载作用时，规范规定，不但常温（205℃）冲击韧性要有保证，还要有负温（－20℃或－40℃）冲击韧性的保证。设计时，可按具体作用要求来提出相应的冲击韧性指标的要求。 五、 钢材性能的鉴定 屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯性能及冲击韧性。此外，钢材的工艺性能和化学成分也是反映钢材性能的重要内容。 根据《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)的规定，对进入钢结构工程实施现场的主要材料需进行进场验收．即检查钢材的质量合格证明文件、中文标识及检验报告，确认钢材的品种、规格、性能是否符合现行国家标准和设计要求。对属于下列情况之一的钢材，应进行抽样复验，其复验结果应符合现行国家产品标准和要求。 1)国外进口钢材； 2)钢材混批； 3)板厚等于或大于40mm，且设计有Z向性能要求的厚板； 4)建筑结构安全等级为一级，大跨度钢结构中主要受力构件所采用的钢材； 5)设计有复验要求的钢材； 6)对质量有疑义的钢材。 钢材的机械性能指标 1、屈服点fy； 2、伸长率δ； 3、抗拉强度fu； 4、冷弯试验； 5、冲击韧性AKV (包括常温冲击韧性、 0度时冲击韧性 负温冲击韧性）。 小 结 * * 2.掌握结构用钢材的主要性能及其机械性能指 标； 3.掌握影响钢材性能的主要因素特别是导致钢材变脆的主要因素； 4.了解结构用钢材的种类、牌号、规格； 5.了解钢材选择的依据，做到正确选择钢材； 6.掌握钢材疲劳的概念和疲劳计算方法。 §2.2 建筑钢材的两种破坏形式 §2.3 钢材的主要性能 d