建筑结构PPT0004范例幻灯片

1、 2.1.1 2.1.1 建筑钢材的品种和规格建筑钢材的品种和规格 1.1.混凝土结构对钢筋的要求混凝土结构对钢筋的要求 应具有较高的强度和良好的塑性；应具有较高的强度和良好的塑性； 便于加工和焊接；便于加工和焊接； 并应与混凝土之间具有足够的粘接力。并应与混凝土之间具有足够的粘接力。 2.1 建筑钢材建筑钢材 热轧钢筋热轧钢筋 冷拉钢筋冷拉钢筋 热处理钢筋热处理钢筋 冷轧钢筋（冷轧带肋钢筋、冷轧扭钢筋）冷轧钢筋（冷轧带肋钢筋、冷轧扭钢筋） 冷拔低碳冷拔低碳 消除应力钢丝消除应力钢丝 钢绞线钢绞线 钢筋按加工钢筋按加工 方法不同分类方法不同分类 （2 2）钢筋的种类）钢筋的种类 钢筋按在结构中

2、是钢筋按在结构中是 否施加预应力分类否施加预应力分类 普通钢筋普通钢筋 钢丝钢丝 钢筋按外形分类钢筋按外形分类 光面钢筋光面钢筋 变形钢筋变形钢筋 1 1）普通钢筋）普通钢筋 普通钢筋指用于钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混普通钢筋指用于钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混 凝土结构中的非预应力钢筋。凝土结构中的非预应力钢筋。 用于钢筋混凝土结构的热轧钢筋分为用于钢筋混凝土结构的热轧钢筋分为HPB235、 HRB335、HRB400和和RRB400四个四个 级别。级别。 混凝土规范混凝土规范规定，普通钢筋规定，普通钢筋宜采用宜采用HRB400级和级和 HRB335级钢筋。级钢筋。 HPB235级钢筋

3、：光圆钢筋，公称直径范围为级钢筋：光圆钢筋，公称直径范围为8 20mm，推荐直径为，推荐直径为8、10、12、16、20mm。实际工程。实际工程 中只用作板、基础和荷载不大的梁、柱的受力主筋、箍筋中只用作板、基础和荷载不大的梁、柱的受力主筋、箍筋 以及其他构造钢筋。以及其他构造钢筋。 HRB335级钢筋：月牙纹钢筋，公称直径范围为级钢筋：月牙纹钢筋，公称直径范围为6 50mm，推荐直径为，推荐直径为6、8、10、12、16、20、25、32、 40和和50mm。是混凝土结构的辅助钢筋，实际工程中也主。是混凝土结构的辅助钢筋，实际工程中也主 要用作结构构件中的受力主筋。要用作结构构件中的受力主筋

4、。 HRB400级钢筋：月牙纹钢筋，公称直径范围和推荐直级钢筋：月牙纹钢筋，公称直径范围和推荐直 径同径同HRB335钢筋。是混凝土结构的主导钢筋，实际工程钢筋。是混凝土结构的主导钢筋，实际工程 中主要用作结构构件中的受力主筋。中主要用作结构构件中的受力主筋。 RRB400级钢筋：月牙纹钢筋，公称直径范围为级钢筋：月牙纹钢筋，公称直径范围为8 40mm，推荐直径为，推荐直径为8、10、12、16、20、25、32和和 40mm。强度虽高，但疲劳性能、冷弯性能以及可焊性均。强度虽高，但疲劳性能、冷弯性能以及可焊性均 较差，其应用受到一定限制。较差，其应用受到一定限制。 2 2）预应力钢筋）预应力

5、钢筋 预应力钢筋应预应力钢筋应优先采用钢绞线和钢丝优先采用钢绞线和钢丝，也可采用热处，也可采用热处 理钢筋。理钢筋。 钢绞线：由多根高强钢丝绞织在一起而形成的，有钢绞线：由多根高强钢丝绞织在一起而形成的，有3 3股和股和 7 7股两种，股两种， 多用于后张法大型构件。多用于后张法大型构件。 预应力钢丝：主要是消除应力钢丝，其外形有光面、螺预应力钢丝：主要是消除应力钢丝，其外形有光面、螺 旋肋、三面刻痕三种。旋肋、三面刻痕三种。 热处理钢筋：包括热处理钢筋：包括40Si2Mn40Si2Mn、48Si2Mn48Si2Mn及及45Si2Cr45Si2Cr几种牌号，几种牌号， 它们都以盘条形式供应，无

6、需焊接、冷拉，施工方便。它们都以盘条形式供应，无需焊接、冷拉，施工方便。 2.2.钢结构用钢材钢结构用钢材 （1 1）钢种和钢号）钢种和钢号 建筑工程常用碳素结构钢和低合金高强度结构钢建筑工程常用碳素结构钢和低合金高强度结构钢 1 1）碳素结构钢）碳素结构钢 碳素结构钢的牌号：碳素结构钢的牌号： 质量等级代号：质量等级代号：A、B、C、D 屈服点数值（屈服点数值（N/mm2）：）： 195、215、235、255、275 钢材屈服点代号：钢材屈服点代号：Q 脱氧程度代号：脱氧程度代号：F、b、Z、TZ，其中，其中Z、TZ可以省略可以省略 碳素结构钢牌号举例：碳素结构钢牌号举例：Q235A 2

7、2）低合金高强度结构钢）低合金高强度结构钢 低合金高强度结构钢的牌号：低合金高强度结构钢的牌号： 质量等级代号：质量等级代号：A、B、C、D、E 屈服点数值（屈服点数值（N/mm2）：）：295、345、390、420、460 钢材屈服点代号：钢材屈服点代号：Q 注：低合金高强度结构钢的注：低合金高强度结构钢的A、B级属于镇静钢，级属于镇静钢， C、D、E级属于特殊镇静钢。级属于特殊镇静钢。 3 3）钢材的选用）钢材的选用 钢结构规范钢结构规范规定，承重结构的钢材宜采用规定，承重结构的钢材宜采用Q235钢、钢、 Q345钢、钢、Q390钢和钢和Q420钢。钢。 承重结构采用的钢材应具有抗拉强度

8、、伸长率、屈服承重结构采用的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服 强度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含强度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含 量的合格保证。量的合格保证。 焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构采用的钢材焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构采用的钢材 还应具有冷弯试验的合格保证。还应具有冷弯试验的合格保证。 （2 2）品种及规格）品种及规格 1 1）热轧钢板）热轧钢板 热轧钢板热轧钢板 厚度为厚度为4.560 mm，宽，宽0.73m，长，长412m。 广泛用来组成焊接构件和连接钢板。广泛用来组成焊接构件和连接钢板。 厚度为厚度为0.354 mm，宽，宽0.5

9、1.5m，长，长0.54m。 薄钢板是冷弯薄壁型钢的原料薄钢板是冷弯薄壁型钢的原料 厚度为厚度为460mm，宽度为，宽度为30200mm，长，长39m。 钢板用符号钢板用符号“-”后加后加“厚厚宽宽长长（单位为（单位为mm）”的方法的方法 表示，如表示，如-128002100。 薄板薄板 厚板厚板 扁钢扁钢 2 2）热轧型钢（图）热轧型钢（图2.1.22.1.2） 角钢角钢 有等边和不等边两种。有等边和不等边两种。 等边角钢：等边角钢：“L”后加后加“边宽边宽厚度厚度”（单位为（单位为mm），）， 如如L10010。 不等边角钢：不等边角钢：“L”后加后加“长边宽长边宽短边宽短边宽厚度厚度”，

10、 如如L100808。 槽钢槽钢 热轧普通槽钢与热轧轻型槽钢。热轧普通槽钢与热轧轻型槽钢。 普通槽钢：普通槽钢：“”后加截面高度（单位为后加截面高度（单位为cm），并以），并以a、 b、c区分同一截面高度中的不同腹板厚度，区分同一截面高度中的不同腹板厚度，30a。 轻型槽钢：轻型槽钢：“Q”后加截面高度（单位为后加截面高度（单位为cm） 工字钢工字钢 分普通工字钢和轻型工字钢。分普通工字钢和轻型工字钢。 普通工字钢：普通工字钢：“I”后加截面高度后加截面高度（单位为（单位为cm。20号以号以 上的工字钢，同一截面高度有上的工字钢，同一截面高度有3种腹板厚度，以种腹板厚度，以a、b、c 区分区分

11、 （其中（其中a类腹板最薄），如类腹板最薄），如I30b。 轻型工字钢：轻型工字钢：“QI”后加截面高度后加截面高度（单位为（单位为cm），如），如 Q I 25。 H H型钢型钢 热轧热轧H H型钢分为宽翼缘型钢分为宽翼缘H H型钢、中翼缘型钢、中翼缘H H型钢和窄翼缘型钢和窄翼缘 H H型钢三类，此外还有型钢三类，此外还有H H型钢柱，其代号分别为型钢柱，其代号分别为HWHW、HMHM、HNHN、 HPHP。 表示方法：代号后加表示方法：代号后加“高度高度宽度宽度腹板厚度腹板厚度翼翼 缘厚度缘厚度”( (单位为单位为mm)mm)， 如如HW340HW3402502509 91414。 剖分

12、剖分T T型钢型钢 代号与代号与H型钢相对应，采用型钢相对应，采用TW、TM、TN分别表示宽分别表示宽 翼缘翼缘T型钢、中翼缘型钢、中翼缘T型钢和窄翼缘型钢和窄翼缘T型钢，其表示方法亦型钢，其表示方法亦 与与H型钢相同，如型钢相同，如TN22520012。 钢管钢管 分为无缝钢管和焊接钢管。分为无缝钢管和焊接钢管。 表示方法：表示方法：“”“”后加后加“外径外径厚度厚度” （单位为（单位为mm） 3 3）冷弯薄壁型材（图冷弯薄壁型材（图2.1.32.1.3） 冷弯薄壁型钢：由冷弯薄壁型钢：由26mm的薄钢板经冷弯或模压而成的薄钢板经冷弯或模压而成 型的高效经济的截面；缺点是因为壁薄，对锈蚀影响

13、较为型的高效经济的截面；缺点是因为壁薄，对锈蚀影响较为 敏感，故多于跨度小，荷载轻的轻型钢结构中。敏感，故多于跨度小，荷载轻的轻型钢结构中。 压型钢板：所用钢板厚度为压型钢板：所用钢板厚度为0.42mm。其优缺点同冷。其优缺点同冷 弯薄壁型钢，主要用于围护结构、屋面、楼板等。弯薄壁型钢，主要用于围护结构、屋面、楼板等。 2.1.2 2.1.2 建筑钢材的力学性能建筑钢材的力学性能 1.1.影响钢材力学性能的主要因素影响钢材力学性能的主要因素 影响钢材力学性能的因素有很多，本节主要讨论化学影响钢材力学性能的因素有很多，本节主要讨论化学 成分、冶金缺陷、钢材硬化、应力集中、残余应力、温度成分、冶金

14、缺陷、钢材硬化、应力集中、残余应力、温度 变化及疲劳对钢材性能的影响。变化及疲劳对钢材性能的影响。 （1 1）化学成分）化学成分 碳：形成钢材强度的主要成分。碳含量提高，则碳：形成钢材强度的主要成分。碳含量提高，则钢钢 材强度提高材强度提高，但同时钢材的塑性、韧性、冷弯性能、可焊，但同时钢材的塑性、韧性、冷弯性能、可焊 性及抗锈蚀能力下降，性及抗锈蚀能力下降，尤其是低温下的冲击韧性也会降低尤其是低温下的冲击韧性也会降低。 锰和硅：锰和硅：钢中的有益元素钢中的有益元素，都是脱氧剂，可提高强，都是脱氧剂，可提高强 度，又不会过多降低塑性和冲击韧性度，又不会过多降低塑性和冲击韧性。 钒、铌、钛：钒、

15、铌、钛：钢中的合金元素钢中的合金元素，既可以提高钢材强度，既可以提高钢材强度， 又可保持良好的塑性、韧性。又可保持良好的塑性、韧性。 铝：铝：强脱氧剂强脱氧剂，用铝进行补充脱氧，能进一步减少钢，用铝进行补充脱氧，能进一步减少钢 中的有害氧化物。中的有害氧化物。 铬和镍：铬和镍：提高钢材强度的合金元素。提高钢材强度的合金元素。 硫和磷：冶炼过程中留在钢中的杂质，有害元素。它硫和磷：冶炼过程中留在钢中的杂质，有害元素。它 们们降低降低钢材的塑性、韧性、可焊性和疲劳强度。钢材的塑性、韧性、可焊性和疲劳强度。硫能使钢硫能使钢 材材 “热脆热脆”，磷使钢材，磷使钢材“冷脆冷脆”。 “热脆热脆”：硫能生成

16、易于熔化的硫化铁，当热加工及：硫能生成易于熔化的硫化铁，当热加工及 焊接使温度达焊接使温度达8001000时，使钢材出现裂纹、变脆的时，使钢材出现裂纹、变脆的 现象。现象。 “冷脆冷脆”：在低温时，磷使钢材的冲击韧性大幅度下：在低温时，磷使钢材的冲击韧性大幅度下 降的现象。降的现象。 氧和氮：钢中的有害杂质。氧和氮：钢中的有害杂质。氧能使钢热脆，氮能使钢氧能使钢热脆，氮能使钢 冷脆。冷脆。 （2 2）冶金缺陷的影响）冶金缺陷的影响 常见的冶金缺陷有偏析、非金属夹杂、气孔、裂纹、常见的冶金缺陷有偏析、非金属夹杂、气孔、裂纹、 分层等，都会使钢材性能变差。分层等，都会使钢材性能变差。 （3 3）钢

17、材硬化）钢材硬化 冷拉、冷弯、冲孔、机械剪切等冷加工使钢材产生很冷拉、冷弯、冲孔、机械剪切等冷加工使钢材产生很 大塑性变形，从而提高了钢的屈服点，同时降低了钢的塑大塑性变形，从而提高了钢的屈服点，同时降低了钢的塑 性和韧性，这种现象称为性和韧性，这种现象称为冷作硬化或应变硬化。冷作硬化或应变硬化。 （4 4） 温度影响温度影响 钢材对温度相当敏感，温度升高与降低都使钢材性能钢材对温度相当敏感，温度升高与降低都使钢材性能 发生变化。发生变化。相比之下，钢材的低温性能更重要。相比之下，钢材的低温性能更重要。 在正温范围，总的趋势是随着温度的升高，钢材强在正温范围，总的趋势是随着温度的升高，钢材强

18、度降低，变形增大。约在度降低，变形增大。约在200以内钢材性能没有很大变以内钢材性能没有很大变 化，化，430540之间则强度（屈服强度和抗拉强度之间则强度（屈服强度和抗拉强度 ）急）急 剧下降；到剧下降；到600时强度很低不能承担荷载。此外，时强度很低不能承担荷载。此外， 250附近有附近有蓝脆现象蓝脆现象，约，约260320时有时有徐变现象徐变现象。 （5 5） 应力集中（图应力集中（图2.1.42.1.4） 应力集中系数愈大，应力集中系数愈大， 变脆的倾向愈变脆的倾向愈 严重。严重。 在负温下或动力在负温下或动力 荷载作用下工作的结荷载作用下工作的结 构，应力集中的不利构，应力集中的不利

19、 影响将十分突出。影响将十分突出。 （6 6）反复荷载作用反复荷载作用 钢材在反复荷载作用下，结构的抗力及性能都会发生钢材在反复荷载作用下，结构的抗力及性能都会发生 重要变化，甚至发生疲劳破坏。重要变化，甚至发生疲劳破坏。 2.2.钢材的力学性能钢材的力学性能 建筑钢材的力学性能是衡量钢材质量的重要指标，建筑钢材的力学性能是衡量钢材质量的重要指标， 它包括它包括强度强度、塑性塑性、冷弯性能冷弯性能、冲击韧性。冲击韧性。 （1 1）强度强度 1 1）有明显屈服点的钢材有明显屈服点的钢材 s s e e 有明显屈服点的钢筋有明显屈服点的钢筋 a a b c d e fu a 为比例极限为比例极限

20、oa为弹性阶段为弹性阶段 de为强化阶段为强化阶段 b为屈服上限为屈服上限 c为屈服下限，即屈服强度为屈服下限，即屈服强度 fy cd为屈服台阶为屈服台阶 e为极限抗拉强度为极限抗拉强度 fu fy f ef为颈缩阶段为颈缩阶段 o 低碳钢和低合金钢（含碳量和低碳钢相同）低碳钢和低合金钢（含碳量和低碳钢相同） 一次拉伸时的应力一次拉伸时的应力-应变曲线见图应变曲线见图2.1.5。 把把y取为计算构件的强度标准，以取为计算构件的强度标准，以u作为材料的强度储备。作为材料的强度储备。 2 2）无明显屈服点的钢材无明显屈服点的钢材 没有明显的屈服点和屈服台阶钢材的应力没有明显的屈服点和屈服台阶钢材的

21、应力-应变曲线见图应变曲线见图2.16。 对于没有明显屈对于没有明显屈 服点的钢材，以残余变服点的钢材，以残余变 形为形为0.2%时的应力作时的应力作 为名义屈服点，其值约为名义屈服点，其值约 等于极限强度等于极限强度85%。 注意：钢材在一次压缩或剪切所表现出来的应力注意：钢材在一次压缩或剪切所表现出来的应力-应变应变 变化规律基本上与一次拉伸试验时相似，压缩时的各强度变化规律基本上与一次拉伸试验时相似，压缩时的各强度 指标也取用拉伸时的数据，只是剪切时的强度指标数值比指标也取用拉伸时的数据，只是剪切时的强度指标数值比 拉伸时的小。拉伸时的小。 钢筋冷拉试验钢筋冷拉试验 (点击播放视频点击播

22、放视频) （2 2）塑性性能塑性性能 断裂前试件的永久变形与原标定长度的百分比称为断裂前试件的永久变形与原标定长度的百分比称为 伸长率，它是衡量钢材塑性的重要指标。伸长率，它是衡量钢材塑性的重要指标。 屈服点屈服点、抗拉强度抗拉强度和和伸长率伸长率，是钢材的三个重要力学，是钢材的三个重要力学 性能指标。性能指标。 （3 3）冷弯性能冷弯性能 钢筋冷弯试验钢筋冷弯试验 （点击播放视频（点击播放视频） 冷弯性能合格是鉴定钢材在弯曲状态下的塑性应变能冷弯性能合格是鉴定钢材在弯曲状态下的塑性应变能 力和钢材质量的综合指标。力和钢材质量的综合指标。 冷弯试验不仅能直接检验钢材的弯曲变形能力或塑性冷弯试验不仅能直接检验钢材的弯曲变形能力或塑性 性能，还能暴露钢材内部的冶金缺陷，如硫、磷偏析和硫性能，还能暴露钢材内部的冶金缺陷，如硫、磷偏析和硫 化物与氧化物的掺杂情况，这些都将降低钢材的冷弯性能。化物与氧化物的掺杂情况，这些都将降低钢材的冷弯性能。 （4 4）冲击韧性冲击韧性 韧性是钢材抵抗冲击荷载的能力。韧性是钢材强度和韧性是钢材抵抗冲击荷载的能力。韧性是钢材强度和 塑性的综合指标。塑性的综合指标。 冲击韧性随温度的降低