2020钢结构第二章钢结构的材料摘要ppt课件

1、上节总结：上节总结：一、课程内容：钢构造是采用钢材制造而成的构造，是建筑一、课程内容：钢构造是采用钢材制造而成的构造，是建筑工程的主要构造方式之一。课程的主要内容包括资料、衔接、工程的主要构造方式之一。课程的主要内容包括资料、衔接、根本构件、典型建构造的设计四大部分。不同构造方式都是根本构件、典型建构造的设计四大部分。不同构造方式都是由根本构件连结而成，根本构件的中心问题是稳定问题。由根本构件连结而成，根本构件的中心问题是稳定问题。二、钢构造的特点二、钢构造的特点 ：可靠性高、资料的强度高，钢构造自：可靠性高、资料的强度高，钢构造自重轻，钢材的塑性和韧性好，钢构造制造简便，施工工期短重轻，钢材

2、的塑性和韧性好，钢构造制造简便，施工工期短 ，钢构造密闭性好钢构造密闭性好,钢材的耐锈蚀性差钢材的耐锈蚀性差 ，钢构造耐热但不耐火，钢构造耐热但不耐火，钢材在低温时脆性增大钢材在低温时脆性增大 三、钢构造的运用：三、钢构造的运用：1.大跨度构造大跨度构造 2.高层建筑高层建筑3.工业建筑工业建筑 4.轻型构造轻型构造 5.挺拔构造挺拔构造 6.活动式构造活动式构造 7.可装配或挪动的构造可装配或挪动的构造 8.容器和大直径管道容器和大直径管道9.抗震要求高的构造抗震要求高的构造10.急需早日交付运用急需早日交付运用的工程或运输条件差的工程的工程或运输条件差的工程11特种构造特种构造12钢桥钢桥

3、13、住宅、住宅 水工：钢闸门、拦污栅、升船机、压力管水库、压力前水工：钢闸门、拦污栅、升船机、压力管水库、压力前池、调压室向水轮机保送。池、调压室向水轮机保送。 综上所述，钢构造是在各种工程中广泛运用的一种重要综上所述，钢构造是在各种工程中广泛运用的一种重要的构造方式。随着我国经济建立的开展和钢产量的提高，钢的构造方式。随着我国经济建立的开展和钢产量的提高，钢构造将会发扬日益重要的作用。构造将会发扬日益重要的作用。第二节第二节 钢构造的设计方法钢构造的设计方法 设计要求：设计要求：不适宜采用其他资料构造时采用。不适宜采用其他资料构造时采用。优先采用定型和规范化的构造构件和节点。优先采用定型和

4、规范化的构造构件和节点。研讨和完善构外型式时，应尽量做到构造简化和资料集中运研讨和完善构外型式时，应尽量做到构造简化和资料集中运用扩展构件。用扩展构件。可靠性保证可靠性保证运输、安装、运用过程运输、安装、运用过程合理选材、精心设计、保证耐久性合理选材、精心设计、保证耐久性尽能够先进设计方法、衔接方式、构造方式、资料减轻自重尽能够先进设计方法、衔接方式、构造方式、资料减轻自重节省钢材，受力明确，发扬钢材性能节省钢材，受力明确，发扬钢材性能防腐、防高温、低温防腐、防高温、低温外型美观外型美观一构造设计的目的一构造设计的目的 任何构造都是为了完成所要求的某些功能而设计的。工程任何构造都是为了完成所要

5、求的某些功能而设计的。工程构造必需具备以下功能：构造必需具备以下功能：1平安性：构造在正常施工和正常运用条件下，接受能够出现平安性：构造在正常施工和正常运用条件下，接受能够出现的各种作用的才干，以及在偶尔事件发生时和发生后，仍坚持的各种作用的才干，以及在偶尔事件发生时和发生后，仍坚持必要的整体稳定性的才干。必要的整体稳定性的才干。 2适用性：构造在正常运用的条件下，满足预定运用要求的才适用性：构造在正常运用的条件下，满足预定运用要求的才干干.3耐久性：构造在正常维护条件下，随时间变化而仍能满足预耐久性：构造在正常维护条件下，随时间变化而仍能满足预定功能要求的才干。定功能要求的才干。 构造的平安

6、性、适用性、耐久性总称为构造的可靠性。构构造的平安性、适用性、耐久性总称为构造的可靠性。构造设计计算的目的是在满足各种预定功能的前提下，做到造设计计算的目的是在满足各种预定功能的前提下，做到技术先进、平清闲用、经济合理和确保质量。要实现这一目的，技术先进、平清闲用、经济合理和确保质量。要实现这一目的，必需借助于合理的设计方法。必需借助于合理的设计方法。 二设计方法二设计方法1影响构造可靠性的要素影响构造可靠性的要素 对于普通的工程构造，影响构造可靠性的要素可以归对于普通的工程构造，影响构造可靠性的要素可以归并为荷载效应并为荷载效应S荷载作用引起的构造或构件的内力、变形荷载作用引起的构造或构件的

7、内力、变形等和构造抗力等和构造抗力R 构造或构件接受荷载效应的才干，如承构造或构件接受荷载效应的才干，如承载力、刚度等两个根本变量。载力、刚度等两个根本变量。Z = R- S 1- 1 Z构造完成预定功能形状的函数。构造完成预定功能形状的函数。 Z0构造处于可靠形状；构造处于可靠形状； Z0 构造处于失效形状；构造处于失效形状； Z0构造处于临界形状，一旦超越这一形状，构造将构造处于临界形状，一旦超越这一形状，构造将不再能满足设计要求。因此它也称为极限形状。不再能满足设计要求。因此它也称为极限形状。2概率极限形状设计法概率极限形状设计法1)构造设计应思索以下两种极限形状：构造设计应思索以下两种

8、极限形状：1承载才干极限形状：构造或构件到达最大承载才干，或承载才干极限形状：构造或构件到达最大承载才干，或到达不适于继续承载的变形的极限形状。到达不适于继续承载的变形的极限形状。2正常运用极限形状：构造或构件到达运用功能上允许的正常运用极限形状：构造或构件到达运用功能上允许的某一限值的极限形状。某一限值的极限形状。2)构造可靠度：构造在规定的时间内，在规定的条件下，完构造可靠度：构造在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率成预定功能的概率(Pr ) 。 Pf =P (z0) Pr = P (z0) =1- Pf 二设计方法二设计方法设计运用年限分类设计运用年限分类类别类别设计使用年

9、限设计使用年限示例示例1 15 5临时性结构临时性结构2 22525易于替换的结构构件易于替换的结构构件3 35050普通房屋和构筑物普通房屋和构筑物4 4100100纪念性建筑和特别重要的结构纪念性建筑和特别重要的结构3钢构造设计规范钢构造设计规范(GB50017)设计方法设计方法对于承载才干极限形状采用应力表达式对于承载才干极限形状采用应力表达式正常运用极限形状正常运用极限形状4现行水工、桥梁钢构造专门规范的设计方法现行水工、桥梁钢构造专门规范的设计方法允许应力法允许应力法如水利水电工程钢闸门设计规范如水利水电工程钢闸门设计规范SL74-95fQiKQiniciKQQGKG)(211021

10、WWWWWQiKniciKQGK/)/(321Kfkkkfkk第三节第三节 钢构造的开展钢构造的开展 一、钢构造快速开展的条件一、钢构造快速开展的条件 我国的钢产量从我国的钢产量从2019年起年产已突破年起年产已突破1亿吨亿吨,2019年年1.57 亿吨，亿吨，2019年达年达1.8亿吨。钢产量的提高为开展钢构造提供了主要的亿吨。钢产量的提高为开展钢构造提供了主要的物质根底。物质根底。一系列的规范和规程的颁发及计算机技术的运用、资料、设一系列的规范和规程的颁发及计算机技术的运用、资料、设计方法、构造体系的开展，使我国的钢构造开展具备了必要计方法、构造体系的开展，使我国的钢构造开展具备了必要的技

11、术根底。的技术根底。2019年年 2019年中详细地提出了开年中详细地提出了开展钢构造的要求，这是几十年来第一次国家明确提出的政策展钢构造的要求，这是几十年来第一次国家明确提出的政策支持。这些将会促进钢构造运用的进一步开展，必将对钢构支持。这些将会促进钢构造运用的进一步开展，必将对钢构造提出更多更高的要求。造提出更多更高的要求。钢构造是环保型的、易于产业化的和可再次利用的或者说可钢构造是环保型的、易于产业化的和可再次利用的或者说可继续开展的构造，应积极合理地扩展在工程中的运用。继续开展的构造，应积极合理地扩展在工程中的运用。二、钢构造开展的几个方面二、钢构造开展的几个方面1.设计方法和计算实际

12、的改良设计方法和计算实际的改良1水工、桥梁钢构造应早日采用概率极限形状设计法。水工、桥梁钢构造应早日采用概率极限形状设计法。 2(GB50017) 向采用更为先进合理的全概率极限形状设计法向采用更为先进合理的全概率极限形状设计法的方向努力。的方向努力。3设计由构件或某一截面的可靠度，向以整个构造体系可靠设计由构件或某一截面的可靠度，向以整个构造体系可靠度分析为目的的构造设计开展。度分析为目的的构造设计开展。4) 钢构造的计算实际，如稳定计算、塑性设计、优化设计以及钢构造的计算实际，如稳定计算、塑性设计、优化设计以及在动力荷载作用下的性能等，都需求进一步深化研讨。在动力荷载作用下的性能等，都需求

13、进一步深化研讨。 二、钢构造开展的几个方面二、钢构造开展的几个方面 2. 优质钢材的运用优质钢材的运用采用高强度钢材采用高强度钢材:可以用较少的资料做成效果较高的构造，对可以用较少的资料做成效果较高的构造，对于跨度大、荷载大的构造和挪动式构造极为有利。国外已把于跨度大、荷载大的构造和挪动式构造极为有利。国外已把屈服强度为屈服强度为700800N/mm2或更高强度的低合金构造钢列入或更高强度的低合金构造钢列入设计规范。研讨强度更高的钢材及其合理运用将是重要的课设计规范。研讨强度更高的钢材及其合理运用将是重要的课题。题。消费和推行运用经济断面钢材：如轧制消费和推行运用经济断面钢材：如轧制H型钢、型

14、钢、T型钢、冷弯型钢、冷弯薄壁型钢、彩色涂层压型钢板等。薄壁型钢、彩色涂层压型钢板等。研制和运用高功能构造钢：研制和运用高功能构造钢：1耐火钢：我国已消费出了耐耐火钢：我国已消费出了耐火耐候钢，并用于工程建立。火耐候钢，并用于工程建立。2耐大气腐蚀钢耐候钢：耐大气腐蚀钢耐候钢：研讨消费新的高性能耐候钢和耐火耐候钢及涂料依然是今后研讨消费新的高性能耐候钢和耐火耐候钢及涂料依然是今后研讨的重点。研讨的重点。123低屈强比耐震构造钢：钢材的屈强比越低屈强比耐震构造钢：钢材的屈强比越低，资料破断前产生稳定塑性变形的才干越高，吸震性能越低，资料破断前产生稳定塑性变形的才干越高，吸震性能越好。好。二、钢构

15、造开展的几个方面二、钢构造开展的几个方面 3.构外型式的革新构外型式的革新 新型构造：如网架和网壳构造、薄壁型钢构造、悬挂构造、新型构造：如网架和网壳构造、薄壁型钢构造、悬挂构造、索膜构造、索网构造和其它杂交构造。索膜构造、索网构造和其它杂交构造。 预应力构造、预应力构造、钢钢混凝土组合构造、钢混凝土组合构造、钢混凝土混合构造、混凝土混合构造、4.制造工业程度的提高制造工业程度的提高 改良钢构造制造的工艺和进展设备更新，提高机械化和自动改良钢构造制造的工艺和进展设备更新，提高机械化和自动化程度。应促进一些构造构成系列化、规范化、产品化，实化程度。应促进一些构造构成系列化、规范化、产品化，实现工

16、厂化批量消费，作为产品投放市场，降低造价。现工厂化批量消费，作为产品投放市场，降低造价。 5、最优化原理的运用、最优化原理的运用构造优化设计包括确定优化的构造方式和确定优化的截面尺构造优化设计包括确定优化的构造方式和确定优化的截面尺寸。由于电子计算机的逐渐普及，促使构造优化设计得到相寸。由于电子计算机的逐渐普及，促使构造优化设计得到相应的开展。我国编制的钢吊车梁规范图集，就是根据耗钢量应的开展。我国编制的钢吊车梁规范图集，就是根据耗钢量最小的条件写出目的函数，把强度、稳定、刚度等一系列设最小的条件写出目的函数，把强度、稳定、刚度等一系列设计要求作为约束条件，用计算机解得优化的截面尺寸，比过计要

17、求作为约束条件，用计算机解得优化的截面尺寸，比过去的规范设计节省钢材去的规范设计节省钢材510。优化设计已逐渐推行到。优化设计已逐渐推行到塔桅构造、网架构造设计等各个方面。塔桅构造、网架构造设计等各个方面。设计参考资料设计参考资料20191991201920192019练习练习大跨度构造应优先选用钢材，其主要缘由是。大跨度构造应优先选用钢材，其主要缘由是。A 钢构造具有良好的装配性钢构造具有良好的装配性 B 钢材的韧性好钢材的韧性好 C 钢材接近均质等向体，力学计算结果与实践结果最符钢材接近均质等向体，力学计算结果与实践结果最符合合 D 钢材的分量与强度之比小于混凝土等其他资料钢材的分量与强度

18、之比小于混凝土等其他资料上节总结：上节总结：一、课程内容：钢构造是采用钢材制造而成的构造，是建筑一、课程内容：钢构造是采用钢材制造而成的构造，是建筑工程的主要构造方式之一。课程的主要内容包括资料、衔接、工程的主要构造方式之一。课程的主要内容包括资料、衔接、根本构件、典型建构造的设计四大部分。不同构造方式都是根本构件、典型建构造的设计四大部分。不同构造方式都是由根本构件连结而成，根本构件的中心问题是稳定问题。由根本构件连结而成，根本构件的中心问题是稳定问题。二、钢构造的特点二、钢构造的特点 ：可靠性高、资料的强度高，钢构造自：可靠性高、资料的强度高，钢构造自重轻，钢材的塑性和韧性好，钢构造制造简

19、便，施工工期短重轻，钢材的塑性和韧性好，钢构造制造简便，施工工期短 ，钢构造密闭性好钢构造密闭性好,钢材的耐锈蚀性差钢材的耐锈蚀性差 ，钢构造耐热但不耐火，钢构造耐热但不耐火，钢材在低温时脆性增大钢材在低温时脆性增大 三、钢构造的运用：三、钢构造的运用：1.大跨度构造大跨度构造 2.高层建筑高层建筑3.工业建筑工业建筑 4.轻型构造轻型构造 5.挺拔构造挺拔构造 6.活动式构造活动式构造 7.可装配或挪动的构造可装配或挪动的构造 8.容器和大直径管道容器和大直径管道9.抗震要求高的构造抗震要求高的构造10.急需早日交付运用急需早日交付运用的工程或运输条件差的工程的工程或运输条件差的工程11特种

20、构造特种构造12钢桥钢桥13、住宅、住宅 水工：钢闸门、拦污栅、升船机、压力管水库、压力前水工：钢闸门、拦污栅、升船机、压力管水库、压力前池、调压室向水轮机保送。池、调压室向水轮机保送。 综上所述，钢构造是在各种工程中广泛运用的一种重要综上所述，钢构造是在各种工程中广泛运用的一种重要的构造方式。随着我国经济建立的开展和钢产量的提高，钢的构造方式。随着我国经济建立的开展和钢产量的提高，钢构造将会发扬日益重要的作用。构造将会发扬日益重要的作用。第二节第二节 钢构造的设计方法钢构造的设计方法 设计要求：设计要求：不适宜采用其他资料构造时采用。不适宜采用其他资料构造时采用。优先采用定型和规范化的构造构

21、件和节点。优先采用定型和规范化的构造构件和节点。研讨和完善构外型式时，应尽量做到构造简化和资料集中运研讨和完善构外型式时，应尽量做到构造简化和资料集中运用扩展构件。用扩展构件。可靠性保证可靠性保证运输、安装、运用过程运输、安装、运用过程合理选材、精心设计、保证耐久性合理选材、精心设计、保证耐久性尽能够先进设计方法、衔接方式、构造方式、资料减轻自重尽能够先进设计方法、衔接方式、构造方式、资料减轻自重节省钢材，受力明确，发扬钢材性能节省钢材，受力明确，发扬钢材性能防腐、防高温、低温防腐、防高温、低温外型美观外型美观一构造设计的目的一构造设计的目的 任何构造都是为了完成所要求的某些功能而设计的。工程

22、任何构造都是为了完成所要求的某些功能而设计的。工程构造必需具备以下功能：构造必需具备以下功能：1平安性：构造在正常施工和正常运用条件下，接受能够出现平安性：构造在正常施工和正常运用条件下，接受能够出现的各种作用的才干，以及在偶尔事件发生时和发生后，仍坚持的各种作用的才干，以及在偶尔事件发生时和发生后，仍坚持必要的整体稳定性的才干。必要的整体稳定性的才干。 2适用性：构造在正常运用的条件下，满足预定运用要求的才适用性：构造在正常运用的条件下，满足预定运用要求的才干干.3耐久性：构造在正常维护条件下，随时间变化而仍能满足预耐久性：构造在正常维护条件下，随时间变化而仍能满足预定功能要求的才干。定功能

23、要求的才干。 构造的平安性、适用性、耐久性总称为构造的可靠性。构构造的平安性、适用性、耐久性总称为构造的可靠性。构造设计计算的目的是在满足各种预定功能的前提下，做到造设计计算的目的是在满足各种预定功能的前提下，做到技术先进、平清闲用、经济合理和确保质量。要实现这一目的，技术先进、平清闲用、经济合理和确保质量。要实现这一目的，必需借助于合理的设计方法。必需借助于合理的设计方法。 二设计方法二设计方法1影响构造可靠性的要素影响构造可靠性的要素 对于普通的工程构造，影响构造可靠性的要素可以归对于普通的工程构造，影响构造可靠性的要素可以归并为荷载效应并为荷载效应S荷载作用引起的构造或构件的内力、变形荷

24、载作用引起的构造或构件的内力、变形等和构造抗力等和构造抗力R 构造或构件接受荷载效应的才干，如承构造或构件接受荷载效应的才干，如承载力、刚度等两个根本变量。载力、刚度等两个根本变量。Z = R- S 1- 1 Z构造完成预定功能形状的函数。构造完成预定功能形状的函数。 Z0构造处于可靠形状；构造处于可靠形状； Z0 构造处于失效形状；构造处于失效形状； Z0构造处于临界形状，一旦超越这一形状，构造将构造处于临界形状，一旦超越这一形状，构造将不再能满足设计要求。因此它也称为极限形状。不再能满足设计要求。因此它也称为极限形状。2概率极限形状设计法概率极限形状设计法1)构造设计应思索以下两种极限形状

25、：构造设计应思索以下两种极限形状：1承载才干极限形状：构造或构件到达最大承载才干，或承载才干极限形状：构造或构件到达最大承载才干，或到达不适于继续承载的变形的极限形状。到达不适于继续承载的变形的极限形状。2正常运用极限形状：构造或构件到达运用功能上允许的正常运用极限形状：构造或构件到达运用功能上允许的某一限值的极限形状。某一限值的极限形状。2)构造可靠度：构造在规定的时间内，在规定的条件下，完构造可靠度：构造在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率成预定功能的概率(Pr ) 。 Pf =P (z0) Pr = P (z0) =1- Pf 二设计方法二设计方法设计运用年限分类设计运用年

26、限分类类别类别设计使用年限设计使用年限示例示例1 15 5临时性结构临时性结构2 22525易于替换的结构构件易于替换的结构构件3 35050普通房屋和构筑物普通房屋和构筑物4 4100100纪念性建筑和特别重要的结构纪念性建筑和特别重要的结构3钢构造设计规范钢构造设计规范(GB50017)设计方法设计方法对于承载才干极限形状采用应力表达式对于承载才干极限形状采用应力表达式正常运用极限形状正常运用极限形状4现行水工、桥梁钢构造专门规范的设计方法现行水工、桥梁钢构造专门规范的设计方法允许应力法允许应力法如水利水电工程钢闸门设计规范如水利水电工程钢闸门设计规范SL74-95fQiKQiniciKQ

27、QGKG)(211021WWWWWQiKniciKQGK/)/(321Kfkkkfkk计算目的的规范值与设计值计算目的的规范值与设计值(1)规范值规范值 指某项计算目的在构造运用期间内在正常情况下的最不利指某项计算目的在构造运用期间内在正常情况下的最不利的能够值。由于各种变异要素，其能够值普通情况下是随机的能够值。由于各种变异要素，其能够值普通情况下是随机变量。为确保构造计算的可靠性要求，规范规定了各种计算变量。为确保构造计算的可靠性要求，规范规定了各种计算参数的规范值取值方法和取值规范。参数的规范值取值方法和取值规范。 例如，构造所接受的各种荷载的规范值应按现行国家规范例如，构造所接受的各种

28、荷载的规范值应按现行国家规范的规定采用。的规定采用。 钢材的强度规范值，按某钢材的强度规范值，按某种钢材在强度实验时的统计数据以概率统计保证率不低于种钢材在强度实验时的统计数据以概率统计保证率不低于95的上限值选取。的上限值选取。 (2)设计值设计值思索到设计计算时和施工中许多不可估计与不可防止要素呵斥的误差，思索到设计计算时和施工中许多不可估计与不可防止要素呵斥的误差，以及运用过程中各种偶尔要素对构造的影响，为保证构造的可靠度目以及运用过程中各种偶尔要素对构造的影响，为保证构造的可靠度目的符合规定要求，在按极限形状进展概率分析时，规定了各种计算参的符合规定要求，在按极限形状进展概率分析时，规

29、定了各种计算参量在设计计算中的取值要求，称为各目的的设计值。量在设计计算中的取值要求，称为各目的的设计值。 设计值普通按规范值乘以设计值普通按规范值乘以(或除以或除以)规定的荷载分项系数规定的荷载分项系数(或构造抗力系或构造抗力系数数)获得。获得。构造抗力目的构造抗力目的(强度、刚度等强度、刚度等)的设计值，通常可由规范提供的相关表格的设计值，通常可由规范提供的相关表格中直接查到。中直接查到。荷载分项系数按构造荷载规范选取。同时，我们把按各项计算参量的荷载分项系数按构造荷载规范选取。同时，我们把按各项计算参量的设计值要求，计算所得的某项功能目的，称为该目的的设计值。例如设计值要求，计算所得的某

30、项功能目的，称为该目的的设计值。例如荷载作用下杆件的弯矩设计值、轴力设计值等。荷载作用下杆件的弯矩设计值、轴力设计值等。 学习本章的主要目的是如何选择钢材。学习本章的主要目的是如何选择钢材。这就要求首先掌握钢材的性能，其中最重这就要求首先掌握钢材的性能，其中最重要的是脆断。要的是脆断。 第一节第一节 钢构造对所用资料的要求钢构造对所用资料的要求 1.塑性破坏：塑性破坏：钢材在产生很大的变形以后发生的断裂破坏称为塑性破坏，钢材在产生很大的变形以后发生的断裂破坏称为塑性破坏，也称为延性破坏。也称为延性破坏。塑性破坏是由于变形过大，超越了资料或构件能够的应变才塑性破坏是由于变形过大，超越了资料或构件

31、能够的应变才干而产生的，而且仅在构件的应力到达了钢材的抗拉强度后干而产生的，而且仅在构件的应力到达了钢材的抗拉强度后才发生。才发生。在塑性破坏前，由于总有较大的塑性变形发生，且变形继续在塑性破坏前，由于总有较大的塑性变形发生，且变形继续的时间较长，很容易及时发现而采取措施予以补救，不致引的时间较长，很容易及时发现而采取措施予以补救，不致引起严重后果。而且适度的塑性变形能起到调整构造内力分布起严重后果。而且适度的塑性变形能起到调整构造内力分布的作用，使原先构造应力不均匀的，部分顶峰的应力部分趋的作用，使原先构造应力不均匀的，部分顶峰的应力部分趋于均匀，从而提高构造的承载才干。于均匀，从而提高构造

32、的承载才干。2.脆性破坏：脆性破坏：钢材在变形很小的情况下忽然发生断裂破坏。分为普通脆性钢材在变形很小的情况下忽然发生断裂破坏。分为普通脆性破坏和疲劳破坏破坏和疲劳破坏应力集中动力荷载、同号复杂应力、本身质量问题低应力集中动力荷载、同号复杂应力、本身质量问题低温冶金和机械加工过程中产生的缺陷，特别是缺口和裂纹，温冶金和机械加工过程中产生的缺陷，特别是缺口和裂纹，常是断裂的发源地，元素含量、夹杂物、晶粒较粗、低温、常是断裂的发源地，元素含量、夹杂物、晶粒较粗、低温、钢板厚度主应力控制，易于脆性断裂钢板厚度主应力控制，易于脆性断裂由于脆性破坏具有忽然性，无法预测，而且个别构件的断裂由于脆性破坏具有

33、忽然性，无法预测，而且个别构件的断裂常引起整个构造塌毁，危及生命财富的平安，后果严重。故常引起整个构造塌毁，危及生命财富的平安，后果严重。故比塑性破坏要危险得多，在钢构造工程设计、施工与安装中比塑性破坏要危险得多，在钢构造工程设计、施工与安装中应采取适当措施尽力防止应采取适当措施尽力防止选好材、减少应力集中、设计选好材、减少应力集中、设计构件选用较薄钢板构件选用较薄钢板一、钢材的破坏方式一、钢材的破坏方式 钢构造的原资料是钢，钢的种类繁多，性能差别很大，适用钢构造的原资料是钢，钢的种类繁多，性能差别很大，适用于钢构造的钢只是其中的一小部分。用作钢构造的钢必需符于钢构造的钢只是其中的一小部分。用

34、作钢构造的钢必需符合以下要求：合以下要求： 1、强度、强度fy 、fu高：高： 2、塑性、韧性、耐久性好：可防止脆性破坏，抗动力荷载好，、塑性、韧性、耐久性好：可防止脆性破坏，抗动力荷载好，耐疲劳。耐疲劳。 3、良好的加工性能：冷、热加工和可焊性好、良好的加工性能：冷、热加工和可焊性好 4、耐腐性好、耐腐性好 5、价钱廉价、价钱廉价(易于施工、价钱合理易于施工、价钱合理) 有时还要求钢材具有顺应低温、高温等环境的才干。有时还要求钢材具有顺应低温、高温等环境的才干。二、钢构造对所用资料的要求二、钢构造对所用资料的要求 规范规定规范规定按以上要求，钢构造设计规范详细规定：按以上要求，钢构造设计规范

35、详细规定：承重构造采用的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和承重构造采用的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证硫、磷含量的合格保证对焊接构造尚应具有碳含量的合格保证。对焊接构造尚应具有碳含量的合格保证。焊接承重构造以及重要的非焊接承重构造采用的钢材还应具焊接承重构造以及重要的非焊接承重构造采用的钢材还应具有冷弯实验的合格保证。有冷弯实验的合格保证。对需求验算疲劳强度的构造用钢材，根据详细情况该当具有对需求验算疲劳强度的构造用钢材，根据详细情况该当具有常温或负温冲击韧性的合格保证。常温或负温冲击韧性的合格保证。 二、钢构造对所用资料的要求二、钢构造对所用资料的要求引荐运用

36、：引荐运用：碳素构造钢中的碳素构造钢中的Q235钢、钢、低合金构造钢中的低合金构造钢中的Q345钢、钢、Q390钢、钢、Q420钢。钢。 随着研讨的深化，必将有一些满足要求的其它种类钢随着研讨的深化，必将有一些满足要求的其它种类钢材可供运用。假设选用钢构造设计规范还未引荐的钢材时，材可供运用。假设选用钢构造设计规范还未引荐的钢材时，需有可靠的根据，以确保钢构造的质量。需有可靠的根据，以确保钢构造的质量。公用钢构造用材见相关规范。公用钢构造用材见相关规范。第二节钢材的主要机械性能第二节钢材的主要机械性能 钢材的主要性能钢材的主要性能 钢材的主要性能包括钢材的力学性能、焊接性能与耐久性能。钢材的主

37、要性能包括钢材的力学性能、焊接性能与耐久性能。 钢材的机械性能力学性能钢材的机械性能力学性能 通常是指钢厂消费供应的钢材在规范条件下拉伸、冷弯通常是指钢厂消费供应的钢材在规范条件下拉伸、冷弯和冲击等单独作用下显示出的各种机械性能。它包括强度、和冲击等单独作用下显示出的各种机械性能。它包括强度、塑性、冷弯性能及韧度等。塑性、冷弯性能及韧度等。 它们由相应实验得到，实验采用试件的制造和实验方法它们由相应实验得到，实验采用试件的制造和实验方法都必需按照各相关国家规范规定进展。都必需按照各相关国家规范规定进展。一、单向拉伸时的性能一、单向拉伸时的性能 强度性能强度性能 钢材的强度性能可用几个有代表性的

38、强度目的来表述，它包钢材的强度性能可用几个有代表性的强度目的来表述，它包括资料的比例极限、弹性极限、屈服点与抗拉强度。用以下括资料的比例极限、弹性极限、屈服点与抗拉强度。用以下实验显示：实验显示：规范试件在室温规范试件在室温1035)、以满足静力加载的加载速度、以满足静力加载的加载速度一次加载所得钢材的应力一次加载所得钢材的应力应变曲线显示的钢材机械性能应变曲线显示的钢材机械性能如下：如下： (1)弹性阶段：弹性阶段： fp，与与呈线性关系，称该直线的斜率呈线性关系，称该直线的斜率E为钢材的弹性模量。在钢为钢材的弹性模量。在钢构造设计中，对一切钢材一致取构造设计中，对一切钢材一致取E =2.0

39、6105 N/mm2。比例极限比例极限fp：这是应力一应变图中直线段的最大应力值。实践上，比比例极限略高处：这是应力一应变图中直线段的最大应力值。实践上，比比例极限略高处还存在弹性极限，但弹性极限与比例极限非常接近，所以通常略去弹性极限的点，还存在弹性极限，但弹性极限与比例极限非常接近，所以通常略去弹性极限的点，将比例极限看做是弹性极限。这样，当应力不超越比例极限时，应力与应变成正比，将比例极限看做是弹性极限。这样，当应力不超越比例极限时，应力与应变成正比，卸荷后变形完全恢复，符合虎克定律。这一阶段是弹性阶段卸荷后变形完全恢复，符合虎克定律。这一阶段是弹性阶段OA。(2)弹塑性阶段：弹塑性阶段

40、：与与呈非线性关系，切线模量呈非线性关系，切线模量Etd/d, Et随应力增大而减小，当随应力增大而减小，当= fy 时，时，Et=0。应变超越比例极限之后不再与应力成正比，而是逐渐加大，应力一应变成曲线关系，应变超越比例极限之后不再与应力成正比，而是逐渐加大，应力一应变成曲线关系，不断到达屈服点。这一阶段是弹塑性阶段不断到达屈服点。这一阶段是弹塑性阶段AB，B点的应力为屈服点。这一阶段的变点的应力为屈服点。这一阶段的变形由弹性变形和塑性变形组成，其中弹性变形在卸载后恢复为零，而塑性变形不能形由弹性变形和塑性变形组成，其中弹性变形在卸载后恢复为零，而塑性变形不能恢复，成为剩余变形，或者叫永久变

41、形。恢复，成为剩余变形，或者叫永久变形。(3)塑性阶段，也称屈服阶段：塑性阶段，也称屈服阶段：= fy后钢材暂时不能接受更大的荷载，且伴随产生很大的变形，后钢材暂时不能接受更大的荷载，且伴随产生很大的变形，因此，钢构造设计取因此，钢构造设计取 fy作为强度极限承载力的标志作为强度极限承载力的标志当应力到达屈服强度后，应力坚持不变而应变继续开展，构成程度阶段，即屈服平台当应力到达屈服强度后，应力坚持不变而应变继续开展，构成程度阶段，即屈服平台BC。这时。这时犹如钢材屈服于所施加的荷载，故称为屈服阶段。实践上由于加载速度及试件情况等运用条件犹如钢材屈服于所施加的荷载，故称为屈服阶段。实践上由于加载

42、速度及试件情况等运用条件的不同，屈服开场时总是构成曲线上下动摇，动摇最高点称为上屈服点，最低点为下屈服点。的不同，屈服开场时总是构成曲线上下动摇，动摇最高点称为上屈服点，最低点为下屈服点。下屈服点的数值对实验条件不敏感，所以计算时取下屈服点作为钢材的屈服极限含碳量高的下屈服点的数值对实验条件不敏感，所以计算时取下屈服点作为钢材的屈服极限含碳量高的钢或高强度钢调质处置低合金钢，普通没有明显的屈服点，这时取对应于剩余应变钢或高强度钢调质处置低合金钢，普通没有明显的屈服点，这时取对应于剩余应变=02时的应力作为钢材的屈服点，称为条件屈服点或屈服强度。为简单划一，钢构造设计中常不时的应力作为钢材的屈服

43、点，称为条件屈服点或屈服强度。为简单划一，钢构造设计中常不区分钢材的屈服点或条件屈服点，而一致称作屈服强度。思索应力到达屈服强度后钢材暂时不区分钢材的屈服点或条件屈服点，而一致称作屈服强度。思索应力到达屈服强度后钢材暂时不能接受更大的荷载，且伴随产生很大的变形，因此钢构造设计取屈服强度作为钢材的强度承载能接受更大的荷载，且伴随产生很大的变形，因此钢构造设计取屈服强度作为钢材的强度承载力极限。力极限。 钢材强度规范值钢材强度规范值(4)强化阶段：试件能接受的最大拉应力强化阶段：试件能接受的最大拉应力fu为钢材的为钢材的抗拉强度。抗拉强度。fu作为资料的强度贮藏。作为资料的强度贮藏。钢材阅历了屈服

44、阶段较大的塑性变形后，金属内部钢材阅历了屈服阶段较大的塑性变形后，金属内部构造得到调整，出现应变硬化，产生了继续接受增长构造得到调整，出现应变硬化，产生了继续接受增长荷载的才干，应力一应变曲线又开场上升，不断到荷载的才干，应力一应变曲线又开场上升，不断到D点，应变到达点，应变到达20%甚至更大，称为钢材的强化阶段。甚至更大，称为钢材的强化阶段。试件能接受的最大拉应力，称为钢材的抗拉强度。在试件能接受的最大拉应力，称为钢材的抗拉强度。在这一阶段的变形模量称为强化模量，它比弹性模量低这一阶段的变形模量称为强化模量，它比弹性模量低得多。得多。 (5)颈缩破坏阶段颈缩破坏阶段 到达抗拉强度后，试件出现

45、部分横向收到达抗拉强度后，试件出现部分横向收缩变形，随后断裂。缩变形，随后断裂。由于到达屈服强度后，产生较大变形，由于到达屈服强度后，产生较大变形，所以取其为强度规范值，而到达所以取其为强度规范值，而到达D点后，点后，构件开场断裂，所以抗拉强度作为强度构件开场断裂，所以抗拉强度作为强度贮藏。屈强比表示强度贮藏大小贮藏。屈强比表示强度贮藏大小(6)可把钢材视为理想弹塑性体。可把钢材视为理想弹塑性体。二、塑性变形才干二、塑性变形才干 塑性是指钢材破坏前产生塑性变形的才干，其值可用由静力塑性是指钢材破坏前产生塑性变形的才干，其值可用由静力拉伸实验得到的力学性能目的伸长率拉伸实验得到的力学性能目的伸长

46、率 =(l1-l0)/ l0*100%与截与截面收缩率来衡量。值越大，阐明钢材塑性越好。面收缩率来衡量。值越大，阐明钢材塑性越好。截面收缩率还可反映钢材的颈缩部分在三向拉应力情况下的截面收缩率还可反映钢材的颈缩部分在三向拉应力情况下的最大塑性变形才干，这对于需思索厚度方向抗层状撕裂才干最大塑性变形才干，这对于需思索厚度方向抗层状撕裂才干的的z向钢板很重要。向钢板很重要。三、冷弯性能三、冷弯性能 将试件弯成将试件弯成180，假设试件外外表不，假设试件外外表不出现裂纹和分层，即为合格。出现裂纹和分层，即为合格。比单项拉伸实验更严厉，反响钢材的比单项拉伸实验更严厉，反响钢材的冷加工性能，而且还可暴露

47、钢材的内冷加工性能，而且还可暴露钢材的内部缺陷部缺陷综合反映钢材的塑性性能和冶金质量。综合反映钢材的塑性性能和冶金质量。重要构造中需求有良好的冷热加工性重要构造中需求有良好的冷热加工性能时，应有冷弯合格保证。能时，应有冷弯合格保证。三、冲击韧性三、冲击韧性 缺口韧性缺口韧性 韧性是钢材断裂吸收机械能才干的度量，应力应变曲线下面面积大小，不能用于实践任务中衡量应力集中韧性是钢材断裂吸收机械能才干的度量，应力应变曲线下面面积大小，不能用于实践任务中衡量应力集中和动荷载和动荷载冲击韧性值用击断带冲击韧性值用击断带V形缺口试样所需的冲击功形缺口试样所需的冲击功AkV表示表示,单位为单位为J。衡量抵抗脆

48、性破坏的才干。衡量抵抗脆性破坏的才干。冲击韧性与温度有关冲击韧性与温度有关当温度低于某一负温值时，冲击韧性值将急剧降低。当温度低于某一负温值时，冲击韧性值将急剧降低。因此在冰冷地域建造的直接接受动力荷载的钢构造，除应有常温冲击韧性的保证外，尚应依钢材的类别，使因此在冰冷地域建造的直接接受动力荷载的钢构造，除应有常温冲击韧性的保证外，尚应依钢材的类别，使其具有其具有-20 或或-40的冲击韧性保证，应的冲击韧性保证，应AkV 27J焦耳。焦耳。四、钢材受压和受剪时的性能四、钢材受压和受剪时的性能 钢材在单向受压短试件时，受力性能根本上与单向受拉钢材在单向受压短试件时，受力性能根本上与单向受拉一样

49、。一样。受剪的情况也类似，但受剪屈服强度受剪的情况也类似，但受剪屈服强度y及抗剪强度及抗剪强度u均低于均低于fy和和fu；剪变模量；剪变模量G也低于弹性模量也低于弹性模量E。五、钢材的焊接性能五、钢材的焊接性能钢材的焊接性是指在给定的构造方式和焊接工艺条件下获得符合质量钢材的焊接性是指在给定的构造方式和焊接工艺条件下获得符合质量要求的焊缝衔接的性能。要求的焊缝衔接的性能。焊接性能差的钢材在焊接的热影响区容易发生脆性裂痕焊接性能差的钢材在焊接的热影响区容易发生脆性裂痕(如热裂痕或冷如热裂痕或冷裂痕裂痕)，不易保证焊接质量，除非采用特定的复杂焊接工艺。，不易保证焊接质量，除非采用特定的复杂焊接工艺

50、。故对于重要的接受动力荷载的焊接构造，应对所用钢材进展焊接性能故对于重要的接受动力荷载的焊接构造，应对所用钢材进展焊接性能的鉴定。的鉴定。钢材的焊接性能可用实验焊缝的试件进展实验，以测定焊缝及其热影钢材的焊接性能可用实验焊缝的试件进展实验，以测定焊缝及其热影响区钢材的抗裂性、塑性和冲击韧性等。响区钢材的抗裂性、塑性和冲击韧性等。 钢材的焊接性能除了与钢的含碳量等化学成分亲密相关外，还与钢钢材的焊接性能除了与钢的含碳量等化学成分亲密相关外，还与钢的塑性及冲击韧性有亲密关系。普通来说冲击韧性合格的钢材，其焊的塑性及冲击韧性有亲密关系。普通来说冲击韧性合格的钢材，其焊接质量也容易保证接质量也容易保证

51、 焊接工艺评定报告焊接工艺评定报告六、钢材的耐久性能六、钢材的耐久性能钢材的耐久性主要表现为其抗腐蚀性能。对于长期暴露在空钢材的耐久性主要表现为其抗腐蚀性能。对于长期暴露在空气中或经常处于干湿交替环境下的钢构造，容易产生锈蚀破气中或经常处于干湿交替环境下的钢构造，容易产生锈蚀破坏。水工钢闸门，坏。水工钢闸门，15年承载才干下降年承载才干下降钢材腐蚀速度：普通碳钢每年的腐蚀速度经常能到达钢材腐蚀速度：普通碳钢每年的腐蚀速度经常能到达0.3-0.4毫米毫米/年，不锈钢腐蚀速率年，不锈钢腐蚀速率0.005mm/年年 。/单位时间单位面单位时间单位面积腐蚀减损的分量积腐蚀减损的分量腐蚀对钢构造的危害不

52、仅仅是对钢材有效截面的均匀减弱，腐蚀对钢构造的危害不仅仅是对钢材有效截面的均匀减弱，而且由此产生的部分锈坑会导致应力集中，从而降低构造的而且由此产生的部分锈坑会导致应力集中，从而降低构造的承载力，使其产生脆性破坏。故对钢材的防锈蚀问题及防腐承载力，使其产生脆性破坏。故对钢材的防锈蚀问题及防腐措施应特别注重。措施应特别注重。 防腐措施防腐措施1、涂料维护、涂料维护2、喷镀维护、喷镀维护3、电化学维护、电化学维护脆断事故脆断事故建筑资料中，钢材属弹塑性资料。但是，钢材脆性断裂、构件脆性破建筑资料中，钢材属弹塑性资料。但是，钢材脆性断裂、构件脆性破坏的工程事故仍时有发生。坏的工程事故仍时有发生。 1

53、不合格钢筋脆断不合格钢筋脆断 在工程现场，经常发现不合格钢筋被用于建筑工程。这些钢筋，一部在工程现场，经常发现不合格钢筋被用于建筑工程。这些钢筋，一部分是回炉热轧再生钢筋，一部分是乡镇小厂利用拆船钢或废旧钢材轧分是回炉热轧再生钢筋，一部分是乡镇小厂利用拆船钢或废旧钢材轧制。其外表质量差，外形很不规那么，甚至伴有竹笋状裂痕或纵向裂制。其外表质量差，外形很不规那么，甚至伴有竹笋状裂痕或纵向裂痕。这些钢筋力学性能变化幅度很大，有的强度相当高，抗拉实验曲痕。这些钢筋力学性能变化幅度很大，有的强度相当高，抗拉实验曲线没有屈服点，弯曲实验裂或断。这些不合格钢筋，许多被当作线没有屈服点，弯曲实验裂或断。这些

54、不合格钢筋，许多被当作HRB335钢筋用于主体工程，呵斥质量事故。如某电器厂房钢筋用于主体工程，呵斥质量事故。如某电器厂房880m2的楼的楼面因柱筋偏位，用钢筋扳手进展弯折纠偏，有部分柱筋稍加弯曲即断面因柱筋偏位，用钢筋扳手进展弯折纠偏，有部分柱筋稍加弯曲即断裂。经取样检验，发现该楼层钢筋抗拉强度有的高达裂。经取样检验，发现该楼层钢筋抗拉强度有的高达850950MPa、伸长率伸长率1左右、弯曲实验脆断。致该层楼盖撤除重做，损失宏大。左右、弯曲实验脆断。致该层楼盖撤除重做，损失宏大。 我国现行规范对钢材出厂合格证和现场取样检验都有严厉规我国现行规范对钢材出厂合格证和现场取样检验都有严厉规定，不合

55、格的钢材不准出厂、不准运用；定，不合格的钢材不准出厂、不准运用；并规定并规定“钢筋在加工过程中，如发现脆断、焊接性能不良或钢筋在加工过程中，如发现脆断、焊接性能不良或力学性能显著不正常等景象，尚应根据现行国家规范对该批力学性能显著不正常等景象，尚应根据现行国家规范对该批钢筋进展化学成分检验或其他专项检验，钢筋进展化学成分检验或其他专项检验，“当对钢材的质量有疑义时，应按国家现行规范进展抽样检当对钢材的质量有疑义时，应按国家现行规范进展抽样检验。验。 2钢筋弯曲直径过小脆断钢筋弯曲直径过小脆断 某电厂车间工地现浇平台钢筋隐蔽验收时发现，有部分钢某电厂车间工地现浇平台钢筋隐蔽验收时发现，有部分钢筋

56、在弯曲部位有裂纹，个别甚至已断开，梁筋锚固能够失效，筋在弯曲部位有裂纹，个别甚至已断开，梁筋锚固能够失效，当即停工检查缘由。经检查，该批钢筋是大厂家消费、有出当即停工检查缘由。经检查，该批钢筋是大厂家消费、有出厂合格证，工地取样送市检其力学性能合格；取样作化学分厂合格证，工地取样送市检其力学性能合格；取样作化学分析，也合格。再检查，原来是现场施工的弯曲机用直析，也合格。再检查，原来是现场施工的弯曲机用直50mm的弯心去弯曲钢筋的弯心去弯曲钢筋(按规范，直径应不小于按规范，直径应不小于130mm)，致使一，致使一部分钢筋在弯曲部位的外侧产生裂纹；另一部分钢筋那么因部分钢筋在弯曲部位的外侧产生裂纹

57、；另一部分钢筋那么因弯曲过了头，再将之回弯一些，在弯曲部位内侧产生裂纹。弯曲过了头，再将之回弯一些，在弯曲部位内侧产生裂纹。冷弯案例冷弯案例案例案例钢材原料质量控制钢材原料质量控制 1复印件作假、泛滥问题复印件作假、泛滥问题 许多单位工程中，钢材出厂质量证明书几乎全是建材公司提许多单位工程中，钢材出厂质量证明书几乎全是建材公司提供的复印件供的复印件(或施工单位的再复印件或施工单位的再复印件)，其真实性大有问题：，其真实性大有问题：(1)由于转手太多，复印件上的采购单位、运用单位往往与单由于转手太多，复印件上的采购单位、运用单位往往与单位工程无关。位工程无关。 (2)复印次数无限制，无复印次数无

58、限制，无“验收批可言，且验收批可言，且“张冠李戴。张冠李戴。 (3)力学性能复验结果，其屈服点、抗拉强度、伸长率等与复力学性能复验结果，其屈服点、抗拉强度、伸长率等与复印件的数据出入很大。鉴于当前复印件作假、泛滥情况，建印件的数据出入很大。鉴于当前复印件作假、泛滥情况，建议对仅持有复印件的钢材，均应按议对仅持有复印件的钢材，均应按(GB 50205-2019)的规定，视为的规定，视为“对质量有疑义的钢对质量有疑义的钢材，应经见证取样、送样进展复验。材，应经见证取样、送样进展复验。2伸长率缺乏问题伸长率缺乏问题原资料复验，有时会碰到钢材力学性能实验各项目的均正常，原资料复验，有时会碰到钢材力学性

59、能实验各项目的均正常，仅伸长率低于规范值问题，缺陷往往出在试件制造。钢材试仅伸长率低于规范值问题，缺陷往往出在试件制造。钢材试件普通先用氧乙炔粗切割，再上刨床件普通先用氧乙炔粗切割，再上刨床(或铣床或铣床)精加工成规范精加工成规范试件。假设粗切割预留量缺乏，试件周边受火焰切割热影响试件。假设粗切割预留量缺乏，试件周边受火焰切割热影响变脆，会降低钢材的伸长率。用烧割法取样胚，规范作法是，变脆，会降低钢材的伸长率。用烧割法取样胚，规范作法是，试件的每个边应至少预留试件的每个边应至少预留20vm，及不小于该钢材厚度的切削，及不小于该钢材厚度的切削加工余量；火焰切割后，试件应在空气中自然冷却加工余量；

60、火焰切割后，试件应在空气中自然冷却(不能用水不能用水冷却，雨天应在室内进展冷却，雨天应在室内进展)；试件加工不但几何尺寸要准确，；试件加工不但几何尺寸要准确，而且不能留有火焰切割的痕迹。而且不能留有火焰切割的痕迹。练习练习1、钢材在低温下，强度，塑性，冲击韧性。A提高B下降C不变D能够提高也能够下降2、钢材在构件发生断裂破坏前，有明显先兆的情况是的典型特征。A塑性破坏B脆性破坏C强度破坏D失稳破坏3、钢材的设计强度是根据确定的。A比例极限B弹性极限C屈服点D极限强度4、同类钢种的钢材，厚度越大，。A强度越低B塑性越好C韧性越好D内部构造缺陷越少练习练习1焊接承重构造的钢材应具有以下哪些力学性能