建筑材料钢材课件

1、 单元一钢结构常用材料单元一 建筑钢材 单元概述：本单元讲述了钢结构所用材料的生产流程、品种、规格及基本性能。 学习目标：通过理论教学和技能实训，学生能够了解钢结构所用材料、品种、规格；熟悉钢材材料的力学性能、工艺性能。 课题建筑钢材的生产流程、主要力学性能课题 各种因素对钢材主要性能的影响课题钢材的种类、规格及选择单元一建筑钢材钢材的生产是一个复杂的冶炼过程，中间发生了复杂的化学、冶金反应过程。视频.钢铁是怎样练成的 上期所钢材期货介绍.flv思考:钢材的主要组成元素有哪些？课题1 建筑钢材的生产流程及主要力学性能 钢结构所采用的钢材在性能方面必须具有较高的强度、较好的塑性及韧性，以及良好的

2、加工性能。对于焊接结构还要求可焊性良好。在低温下工作的结构，要求钢材在低温下也能保持较好的韧性。在易受大气侵蚀的露天环境下工作的结构，或在有害介质侵蚀的环境下工作的结构，要求钢材具有较好的抗锈能力。 1.强度 材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力称为强度。强度可以通过比例极限、弹性极限、屈服极限、抗拉强度等指标来反映。通过轴心拉力实验获得。 2.塑性 塑性是指钢材在应力超过屈服点后，能产生显著的残余变形（塑性变形）而不立即断裂的性质。它是钢材的一个重要性能指标，用伸长率表示。 冲击试验试件的缺口形式 钢材冲击韧性的数值，随试件刻槽（缺口）的形式和试验机的种类不同而相差很大。以前我国规定采用梅氏

3、U型缺口的试件，现用夏氏V型缺口。 冷弯性能用试验方法来检验钢材承受规定弯曲程度（90o、180o)的弯曲变形性能，检查试件弯曲部分的外面、里面和侧面是否有裂纹、裂断和分层。 5.良好的工艺性能（包括冷加工、热加工和可焊性） 良好的工艺性能不但要易于加工成各种形式的结构，而且不致因加工而对结构的强度、塑性、韧性等造成较大的不利影响。 此外，根据结构的具体工作条件，有时还要求钢材具有适应低温、高温和腐蚀性环境的能力。课题2 各种因素对钢材主要性能的影响 1.化学成分的影响 2.轧制与冶金缺陷的影响 3. 钢材硬化的影响 4. 温度影响 5.应力集中的影响 6.反复荷载作用的影响 7.残余应力的影

4、响 1.化学成份的影响 基本成份为Fe，碳钢中含量占99，C、Si、Mn为杂质元素，S、P、N、O为冶炼过程中不易除尽的有害元素； C：含C使强度塑性、韧性、可焊性，应控制在0.22%，焊接结构应控制在0.20%； Si：含Si适量使强度 其它影响不大，有益，应控制0.10.3%； Mn：含Si适量使强度 降低S、O的热脆影响，改善热加工性能，对其它性能影响不大，有益； S：含量使强度塑性、韧性、性能冷弯、可焊性；高温时使钢材变脆热脆现象； P：低温时使钢材变脆冷脆现象；其它同S； O、N：O同S；N同P，控制含量0.008%。 2.轧制与冶金缺陷的影响 钢的轧制是在高温（12001300）和

5、压力作用下将钢锭热轧成钢板或型钢。它使钢锭中的小气孔、裂纹等焊合，金属组织致密，消除了显微组织缺陷，从而改善了钢材的力学性能。因此，轧制钢材的性能较铸造钢优越。 4. 温度影响 钢材性能随温度变化而变化。0以上，总的趋势是：温度升高，钢材强度降低，应变增大；钢结构是一种不耐火的结构，在高温下使用的钢结构要有可靠的隔热、防火措施，保证结构的使用安全。 反之，温度降低，钢材强度会略有增加，塑性和韧性却会降低而变脆。 低温冷脆现象:当温度从常温开始下降，特别是在负温度范围内时，钢材强度虽有提高，但其塑性和韧性降低，材料逐渐变脆，这种性质称为低温冷脆。 低温下工作的钢结构，要特别注意所选钢材在低温下冲

6、击韧性的保证 5.应力集中的影响 在钢结构构件中不可避免的存在着孔洞、槽口、凹角、截面突然改变以及钢材内部缺陷等。此时，构件中的应力分布将不再保持均匀，而是在某些区域产生局部高峰应力，在另外一些区域则应力降低，形成应力集中现象，促使钢材变脆。为了防止脆性破坏的发生，一般需要在设计、制造及使用中注意下列各点： （1）合理的设计： 应力求合理，使能均匀、连续的传递应力，避免构件截面剧烈变化。 （2) 正确的制造：应严格遵守设计对制造所提出的技术要求。 （3) 正确的使用。 7、残余应力的影响残余应力产生于钢材生产过程各部分冷却速度不一致、钢结构焊接过程中不均匀受热。残余应力导致构件的稳定承载力和抗

7、冲击断裂能力的降低。一般情况下，可以采用焊前和焊后热处理的方式来消除残余应力。常用型钢标注方法：1、角钢2、工字钢3、槽钢4、扁钢5、钢板H型钢是一种截面面积分配更加优化、强重比更加合理的经济断面高效型材，因其断面与英文字母“H”相同而得名。由于H型钢的各个部位均以直角排布，因此H型钢在各个方向上都具有抗弯能力强、施工简单、节约成本和结构重量轻等优点，已被广泛应用。按生产工艺分为热轧H型钢、焊接H型钢。 H型钢的表示方法高度H宽度B腹板厚度t1翼板厚度t2，如H型钢Q235、200200812表示为:高200mm,宽200mm,腹板厚度8mm，翼板厚度12mm的H型钢，其牌号为Q235 热轧H

8、型钢的表示方法。 H型钢分为宽翼缘H型钢（HK）、窄翼缘H型钢（HZ）和H型钢桩（HU）三类。其表示方法为：高度H宽度B腹板厚度t1翼板厚度t2，如H型钢Q235B、SS400 200200812表示为:高200mm, 宽200mm, 腹板厚度8mm，翼板厚度12mm的宽翼缘H型钢，其牌号为Q235B。 C8040 x202.5： 截面高度H=80mm； 截面宽度B=40mm； 卷边宽度C=20mm； 厚度t=2.5mm； 钢结构围护材料 钢结构墙面和屋面常用的围护材料为压型金属、保温夹芯板。具有施工方便、周期短、经济实用等特点。 压型钢板的型号的表示方法：YX-H-S-B,其中H标注压型钢板的波高，S表示压型钢板的波距，B表示压型钢板的有效覆盖宽度。如何选择合适钢材：技术经济两方面兼顾，具体考虑结构受力情况、构件的加工方法、连接具体情况、工作情况。钢结构工程常用辅材钢结构常用辅材：焊条、焊剂、防腐涂料、螺栓 。焊条(covered electrode)气焊或电焊时熔化填充在焊接工件的接合处的金属条。焊条的材料通常跟工件的材料相同。1、焊条类型焊条分为碳钢焊条：E43、E50系列，低合金钢焊条：E50、E55系列2、焊条符号的含义3、焊条的选择焊条类型选择综合考虑构件的使用环境、焊接材料的机械性能