建筑钢结构设计原理 第2版 第2章 钢结构材料.pptx

第二章：钢结构的材料建筑钢结构设计原理2.1钢材的破坏形式2.2钢材的生产2.3钢材的主要性能2.4影响钢材性能的主要因素2.5建筑用钢的种类、规格和选用第二章：钢结构的材料建筑钢结构设计原理钢结构用钢的要求钢材种类繁多，规格、用途也不相同，对建筑结构用钢来说，主要有三方面的要求。1、较高的强度：结构的承载力大，所需的截面小，结构的自重轻；2、较好的塑性及韧性：塑性好，不易发生脆性破坏；韧性好，利于承受动力荷载；3、良好的加工性能与耐久性：包括可焊性、冷弯性能以及耐腐性能据上要求,《钢结构设计规范》GB50017-2017推荐承重结构用钢宜采用：Q235钢、Q345钢、Q390钢、Q420钢、Q460、Q345GJ钢2.1钢材的破坏形式建筑钢结构设计原理破坏前，较大的塑性变形塑性破坏破坏时，持续时间长破坏后，断口呈纤维状，色泽发暗破坏前，塑性变形很小或没有脆性破坏破坏时，突然迅速断裂破坏后，断口平直，呈有光泽的粒状体PlP2.3钢材的主要性能建筑钢结构设计原理2.3.1钢材在单向一次拉伸下的工作性能?(N/mm2)ef流幅fubfycda极限强度屈服强度比例极限?o应力—应变曲线2.3.1钢材在单向一次拉伸下的工作性能建筑钢结构设计原理屈服强度fy1.强度强度设计标准值，设计依据；抗拉极限强度fu钢材的最大承载强度，安全储备。?根据钢材单向拉伸性能曲线，工程应用中，钢材的性能按理想弹塑性体考虑，fy定为钢材拉、压强度标准值。fy0?单选题2分钢结构设计中钢材的设计强度为。强度标准值fkA钢材屈服点fyB强度极限值fuC钢材的强度标准值除以抗力分项系数fy/rRD提交l12.3.1钢材在单向一次拉伸下的工作性能建筑钢结构设计原理l02.伸长率：2.3.2钢材的其他性能建筑钢结构设计原理1.冷弯性能aD弯心直径D冷弯试验t钢材厚度a冷弯角度冷弯性能：按规定弯曲，达到弯曲角度时，试件表面不出现裂纹和分层为合格。2.3.2钢材的其他性能建筑钢结构设计原理2.冲击韧性冲击试验冲击韧性ak：衡量钢材抗应力集中和动荷载的能力实验表明：冲击韧性值随温度的降低而降低。总结——钢材主要的机械性能建筑钢结构设计原理1.抗拉极限强度fu安全储备强度单向拉伸实验2.屈服强度fy设计依据3.伸长率：塑性4.冷弯性能：冷弯实验韧性5.冲击韧性：冲击实验2.3.2钢材在复杂应力状态下的屈服条件建筑钢结构设计原理三向应力方向相同，数值相近脆性破坏三向应力方向互反，数值相近提前进入塑性平面应力作用时，结论单向应力作用时，只有剪应力作用时，2.4影响钢材性能的主要因素建筑钢结构设计原理2.4.1化学成份的影响+基本成份：C碳Fe铁有利元素：SiMnV等合金元素有害元素：SPNOC：含量强度，塑性、韧性，抗锈性、可焊性，碳含量不超过0.22%Mn：弱脱氧剂，含量强度，塑性、韧性无显著降低，对焊接不利。2.4.1化学成份的影响建筑钢结构设计原理Si：强脱氧剂，细化晶粒，提高强度对塑性、韧性、可焊性、无显著不良影响钒、铌、钛：细化晶粒，提高强度和韧性，保持良好塑性S、O：热脆现象P、冷脆现象N：H:氢脆现象单选题2分钢中硫和氧的含量超过限量时，会使钢材。变软A热脆B冷脆C变硬D提交单选题2分在钢中适当增加（）元素，可提高钢材的强度和抗锈蚀能力。碳A硅B磷D硫C提交2.4.2钢材的焊接性能建筑钢结构设计原理钢材的焊接性能受到碳含量和合金元素含量的影响碳含量越高焊接性能越差，焊缝及其热影响区容易变脆推荐使用碳当量衡量低合金的焊接性。?钢材焊接性良好?钢材呈现脆硬倾向，控制焊接工艺?需严格控制焊接工艺?2.4.3钢材的硬化建筑钢结构设计原理钢材常温下冷轧、冷弯、冲孔、机械剪切等冷加工使钢材强度提高，塑性韧性降低，称为冷加工硬化设计要求对直接承受动力荷载的钢结构应消去冷加工硬化的影响刨边扩钻刨边或扩钻钢材中的C、N，随着时间的增长和温度的变化，而形成碳化物和氮化物，使钢材变脆的“老化”现象称之为时效硬化。2.4.4应力集中的影响建筑钢结构设计原理设计要求P避免截面突变同号应力钢材变脆P2.4.5加载速度的影响建筑钢结构设计原理加荷速率越高，缺口试件断裂时吸收的能量越低，变得越脆。因此在钢结构防止低温脆性破坏设计中，应考虑加荷速率的影响。不同应变速率下钢材断裂吸收能量随温度的变化2.4.6温度的影响建筑钢结构设计原理正温影响（t0℃）t200℃，钢材的性能变化不大t在250℃左右，塑性、韧性下降，破坏常呈脆性破坏状态隔热t=（260~320）℃，钢材有徐变现象t400℃，钢材的强度和E急剧下降防火t600℃时，钢材的承载力几乎丧失2.4.6温度的影响建筑钢结构设计原理负温影响（t0℃）随着温度的降