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文档简介
1、第七章.建筑钢材一.定义 土木工程中使用的各种钢材及制品。 钢结构用型钢、钢板 包括 钢筋混凝土结构用各种钢筋、钢丝和钢绞线 围护结构和装修工程用深加工钢板和复合板 优点强度高、塑性韧性好、能承受冲击和振动荷载、易于加工二.特点 和装配 缺点易生锈、耐火性差、维护费用大 第一节.钢的冶炼与分类一.钢和铁的定义 钢和铁主要是Fe C合金,另有少量的杂质(Si,Mn,S,P,) 含碳量大于2.06%的Fe C合金,称为(生)铁; 含碳量小于2.06%的Fe C合金,称为钢; 氧气转炉法钢质好、冶炼速度快、成本低二.钢的冶炼方法 平炉法钢质好、冶炼速度慢、成本低 电炉法钢质好、能耗高、成本高三.钢的
2、分类 按化学成分 分类 按有害杂质 普通钢、优质钢、高级优质钢等 按用途 结构钢、工具钢、特殊钢等 定义脱氧不彻底(充分),钢水浇入锭模时,会有大量的CO气 沸腾钢 F 体从钢水中溢出,引起钢水呈沸腾状,故名沸腾钢. 特性组织不够致密,成分不太均匀,S、P等杂质偏析较严 重,冲击韧性和可焊性差。但成本低、产量高。 镇静钢Z 定义脱氧彻底(充分),钢水浇入锭模时,平静的冷却凝固 特性钢质均匀密实,品质好,可用于冲击荷载的重要 结构但成本高。 半镇静钢 b 介于二者之间碳素钢 低碳钢、中碳钢、高碳钢合金钢 低合金钢、中合金钢、高合金钢沸腾钢 F半镇静钢 b镇静钢Z特殊镇静钢TZ按脱氧程度第二节.钢
3、材的技术性能钢材性能 软钢-曲线bs 0b0.2 0 硬钢-曲线强度塑性冲击韧性硬度冷弯性能焊接性能(可焊性)冷加工热处理一.力学性能 (机械性能)二.工艺性能一.力学性能(一).强度 屈服强度(屈服点) s 结构设计中,钢材强度取值依据1.软钢 抗拉强度 b 钢材强度极限值 屈强比 s/b 能反映结构安全可靠程度及钢材利用率 s/b小钢材利用率低,但结构安全可靠程度高;s/b大,则相反。2.硬钢 条件(名义)屈服点0.2产生0.2%l0残余(永久、塑性)变形时应力 抗拉强度 b(二).塑性 1.指标 伸长率 2. 5、10表示 l0 = 5d、10d 时的伸长率 5 与 10之间的关系为5(
4、、=)10(三).冲击韧性 钢材抵抗冲击荷载的能力 指标冲击韧性 ak (四).硬度钢材表面局部体积内抵抗外物压入产生塑性变形的能力 指标布氏硬度 HB 二.工艺性能(一).冷弯性能 1.定义钢材在常温下承受弯曲变形的能力 2.指标弯曲角度(),弯心直径(d= na) 3.合格标志弯曲处无裂纹、断裂及起层现象 4.冷弯性能与伸长率一样,也是反映钢材在静荷载作用下的塑性性能 但:伸长率反映钢材在均匀变形下的塑性性能 冷弯性能反映钢材在不利变形条件下的塑性性能 5.冷弯试验的作用 揭露钢材内在缺陷, 评定塑性好坏 评定焊接接头质量(二).焊接性能(可焊性) 钢材在一定焊接工艺条件下,在焊接及其附近
5、过热区是否产生裂缝及脆 硬倾向,焊接后焊缝处性质应尽可能与母材相同。(三).冷加工处理1.冷加工强化 定义钢材在常温下进行冷拉、冷拔和冷轧, 使其产生塑性变形,提高屈服强度的过程。 作用s明显提高,b不变;而塑性、韧性 及弹性模量明显降低。2.(冷加工)时效处理(强化) 定义 将经过冷加工的钢筋,于常温下存放1520d(自然时效);或加热到 100 200并保持一定时间(人工时效),此过程称为时效处理(强化)。 作用s进一步提高,b略有提高;塑性、韧性进一步降低;弹性模量得以恢复3.冷加工与时效处理的目的 提高钢筋的屈服强度,节约钢材(四).热处理1.定义将钢材在固态范围内进行加热、保温和冷却
6、,从而改变其金相组织和显微结 构组织,获得需要性能的一种综合工艺。2.方法退火、正火、淬火及回火等第三节.钢的组织与化学成分一.钢的晶体组织 1.钢是以铁为主的Fe C合金,其中Fe和C有以下三种结合形式 固溶体铁(Fe)中固溶着微量的碳(C)化合物铁和碳结合成化合物Fe3C 机械混合物固溶体和化合物的混合物。 2.钢的组织 以上三种形式的Fe C合金于一定条件下形成具有一定形态的聚合体 钢的基本组织及性能二.钢的化学成分 钢的化学成分对钢材性能的影响组织名称 铁素体 奥氏体 渗碳体 珠光体含碳量(%) 0.02 0.8 6.67 0.8结构特征 固溶体 固溶体 化合物 机械混合物 性能强度、
7、硬度低,塑性、韧性很好强度、硬度不高,塑性大抗拉强度低,硬脆,耐磨,塑性几乎为零强度高,塑性和韧性介于铁素体和渗碳体化学成分 C Si Mn S P O N H 影 响随C,强度硬度,塑性韧性 强度强度热脆性冷脆性强度 塑性韧性 备 注 有益元素 有害元素第四节.建筑用钢材的品种一.碳素结构钢 1.牌号 依据屈服强度划分为五牌号,即Q195、Q215、Q235、Q255、Q275 2.质量等级 依据冲击韧性(即S、P含量)划分四级,即A、B、C、D 3.脱氧程度 F、b、Z、TZ(特殊镇静钢), 注:Z、TZ通常省略 4.牌号表示方法: 例如:Q235 - BF表示屈服强度为 235 MPa
8、的 B 级沸腾钢 5.特性:碳素结构钢(尤其是Q235)既有较高的强度,又有良好的塑性和 韧性,可焊性也好,适宜于各种加工,广泛用于制作钢结构用 钢、钢筋和钢板等。二.优质碳素结构钢 1.牌号 共31个牌号 2.特性:对S、P含量控制更严格,质量稳定,综合性能好,但成本较高。屈服点代号Q屈服点数值/MPa质量等级脱氧程度三.低合金高强度结构钢 1.定义 是一种在碳素结构钢基础上添加了不大于5%合金元素的钢材。 2.牌号 依据屈服强度划分为五牌号,即Q295、Q345、Q390、Q420、Q460 3.质量等级 依据冲击韧性(即S、P含量)划分五级,即A、B、C、D、E 4.牌号表示方法: 例如
9、:Q345 D 表示屈服强度为 345 MPa 的 D 级低合金结构钢 5.特性:与碳素结构钢相比,低合金结构钢(Q345)具有高的强度,又有 较好的塑性、低温冲击韧性、可焊性、耐腐蚀性及冷加工性,是 一种综合性能较为理想的建筑钢材。广泛应用于钢结构和钢筋混 凝土结构中,尤其是大型结构、重型结构、大跨度结构、高层建 筑、桥梁工程、承受动荷载和冲击荷载的结构。四. 钢材的选用原则 荷载类型 静荷载、动荷载 依据 连接方式 焊接、铆接、螺栓连接 环境温度 常温、低温(尤其是负温下:如 -20、-30)屈服点代号Q屈服点数值/MPa质量等级第五节.钢结构用钢材 钢结构用钢材主要是热轧成型的钢板和型钢
10、等;薄壁轻型钢结构中主要采用薄壁型钢、圆钢和小角钢等;钢材所用母材主要是碳素结构钢和低合金高强度结构钢一.热轧型钢 主要有:工字钢、H型钢、T型钢、槽钢、等边角钢、不等边角钢等类型。二.冷弯薄壁型钢 主要有:结构用空心冷弯型钢、通用冷弯开口型钢等两大类。三.棒材 主要有:热轧六角钢和八角钢、热轧扁钢、热轧圆钢和方钢等三大类。四.钢管 主要有:结构用无缝管、焊接钢管等两大类。五.板材 主要有:(厚、薄)钢板、 花纹钢板、建筑用压型钢板、彩色涂层钢板等 四大类。第六节.钢筋混凝土用钢材 砼抗压强度高,但抗拉强度很低;而钢筋抗拉和抗压强度均很高;将二者复合成钢筋砼,可以充分发挥各自的特长。此外砼的碱
11、性环境保护钢筋不锈蚀。一.热轧钢筋 热轧钢筋是经热轧成型并自然冷却的成品钢筋,其外形分光圆和带肋两种。 热轧钢筋等级、性能和用途 注:H(热轧)、P(光圆)、R(带肋)、B(钢筋)二.冷轧带肋钢筋 定义采用普通低碳钢或低合金钢热轧的圆盘条,经冷轧或冷拔减径后在其表 面冷轧成两面或三面有肋的钢筋。 牌号按抗拉强度最小值分为CRB550、CRB650、CRB800、CRB970、CRB1170 五个牌号。C、R、B分别代表冷轧、带肋、钢筋。钢筋级别强度等级代号 外 形钢 种分级依据 用 途 HPB235 光 圆低碳钢 s b 冷弯非预应力筋 HRB335带肋月牙肋低碳低合金钢非预应力筋 预应力筋
12、HRB400 HRB500等高肋中碳低合金钢 预应力筋三.预应力砼用热处理钢筋 四.预应力砼用钢丝和钢绞线 五.钢筋的选用 普通受力钢筋宜采用HB235、HRB335、HRB400级热轧钢筋和CRB550级冷轧带肋钢筋。 预应力钢筋宜采用预应力混凝土用钢丝、钢绞线和热处理钢筋。 六.例题 直径为16mm的热轧钢筋,取样作拉伸实验,达到屈服点的荷载为72.2KN,极限时的荷载为104.5KN,试件标距长度为80mm,拉断后的长度为94.4mm。 问:该钢筋属哪级? 该钢筋的屈强比是多少? 解:由题知,A = 82 s = F/A = 72.2103/ 82 = 359.1 Mpa b = F/A
13、 = 104.5103/ 82 = 519.74 Mpa = (l1-l0)/l0100% = (94.4-80)/80100% = 18% 查表知该钢筋属热轧级钢筋(即HRB335) 屈强比s/b = 359.1/519.74 = 0.69 树立质量法制观念、提高全员质量意识。8月-228月-22Tuesday, August 9, 2022人生得意须尽欢,莫使金樽空对月。21:53:4821:53:4821:538/9/2022 9:53:48 PM安全象只弓,不拉它就松,要想保安全,常把弓弦绷。8月-2221:53:4821:53Aug-2209-Aug-22加强交通建设管理,确保工程建设质量。21:53:4821:53:4821:53Tuesday, August 9, 2022安全在于心细,事故出在麻痹。8月-228月-2221:53:4821:53:48August 9, 2022踏实肯干,努力奋斗。2022年8月9日9:53 下午8月-228月-22追求至善凭技术开拓市场,凭管理增创效益,凭服务树立形象。09 八月 20229:53:48 下午21:53:488月-22严格把控质量关,让生产更加有保障。八月 229:53 下午8月-2221:53August 9, 2022作业标准记得牢,驾轻就熟除烦恼。2022/8/9 21:53:4821:53:480
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