钢结构-钢结构的材料与制造

第五章钢结构的材料与制造第一节建筑钢材在单轴应力作用下的工作性能把钢材按规定加工成标准试件，在+200C的条件下做拉伸试验，得到钢材的应力一应变关系曲线，如图1所示。低碳钢一次拉伸时的工作可分为四个阶段：弹性阶段：应力由0到比例极限f;p弹塑性阶段：由比例极限到屈服点f;y塑性阶段：应力不变，应变不断增大；强化阶段：应力达到抗拉强度fu时，试件发生颈缩现象而发生破坏。建筑钢材的三个机械性能指标：抗拉强度f，伸长率e或e，屈服点fy。钢U 10 5材性能还包括冷弯要求，它较为严格的表示钢材塑性变形能力的综合指标。抗拉强度fu是衡量钢材经过巨量变形后的抗拉能力，直接反映钢材的内部组织的优劣；屈服点fy衡量结构承载能力的指标。伸长率式反映钢材在荷载作用下的塑性变形能力。高强度钢材没有明显的屈服点，可取相当于残余应变为0.2%时的应力为假想屈服点注意，在设计钢结构时，引入抗力分项系麴，得到钢材抗拉、抗压和抗弯R的设计强度f：f=fIyJ第二节建筑钢材在多轴应力作用下的工作性能钢材在多轴应力作用的的屈服条件需要用强度理论来解决。能量强度理论认为材料由弹性状态转入塑性状态时，材料的综合性强度指标要用变形时单位体积中积聚的能量来衡量。

由材料力学可知，钢材单向拉伸达到塑性状态时，积聚于单位体积中的形状改变能为：["]=1±^f24 3Ey当钢材单元体处于三向主应力.1、七、.3的作用而进入塑性状态时，材料单位体积的形状改变能为：u=1±^[。2+b2+b2一(bb+bb+bb)]TOC\o"1-5"\h\z4 3E 1 2 3 12 23 31则:由能量理论知：u4=[u4]则:b称折算应力。b=\，'b2+b2+b2一(bb +bb+bb)=fb称折算应力。z\'1 2 3 12 23 31y或者：b=-b2+b2+b2一(bb+bb+bb)+3(T2+T2+T2)=fz」xyz xyyzzx xyyzzx y当纯剪时，bf安=f，抗剪屈服点fy=j3/3fq0.58f抗剪设计强度f总0.58f，若f=215N/哑2，则fv=125N/哑2。第三节各种因素对钢材性能的影响化学性能碳的含量直接影响钢材的强度、塑性和韧性。随着含碳量的增加，钢材的强度逐渐提高，而塑性和韧性下降，可焊性和抗锈蚀性等也变劣。一般含碳量不超过0.22%。硫、磷、氮、氧的含量提高，一般均使钢材变脆，应不超过0.04%~0.05%。锰、硅、帆在合理的含量内可提高钢材强度。如：15MnV钢。冶金缺陷常见的冶金缺陷有偏析、非金属央杂、裂纹和起层。构造缺陷一应力集中现象应力集中是造成构件脆性破坏的主要原因之一。加荷速度随着加荷速度的提高，钢材的屈服点提高，脆性增加。钢材的硬化钢材在弹塑性变形阶段，多次间歇重复加荷使弹性变形区域扩大，提高了钢材的屈服点，而使钢材变脆，这种现象称钢材的冷硬现象。随着时间的增长，钢材的强度提高，塑性减小的现象叫时效硬化。温度影响随着温度的升高，总的趋势是强度降低、塑性增大。温度达到6000C时，钢材的强度几乎降为0，因此钢材可以说不耐高温，一般需要在钢构件外表上涂上防火层。第四节钢材和连接的强度设计值、钢材的强度设计值（N/mm2）钢材抗拉、抗压和抗弯f抗剪fv端面承压（刨平顶紧）fce钢号厚度或直径（mm）Q235钢<16215125320>16〜40200115320>40〜6019011032016Mn钢<1631518544516Mnq>16〜25300175425钢>25〜3629017041015MnV<16350205450钢>16〜2533519543515MnVq>25〜36320185415钢

二、焊缝的强度设计值（N/mm2）焊接方构件钢材对接焊缝角焊缝法和焊抗拉和弯曲抗抗拉、条型号钢号厚度或抗压拉y当焊缝质抗剪抗压直径量级别为f^和抗（mm）~、二三级剪级ff自动焊、Q235<16215215185125160半自动钢>16〜200200170115160焊、40190190160110160E43型焊>40〜条手工60焊自动焊、16Mn<16315315270185200半自动钢>16〜300300255175200焊、16Mnq25290290245170200E50型焊钢>25〜条手工36焊自动焊、15MnV<16350350300205220半自动钢>16〜335335285195220焊、15MnVq25320320270185220

E55型焊条手工焊钢>25〜36三、螺栓连接的强度设计值（N/mm2）螺栓的钢号（或性构件钢材普通螺栓锚栓承压型高强度螺栓C级螺栓A、B级螺栓能等级）厚度抗抗承抗抗剪承压抗抗承和构件的(mm拉•、f£男压拉(I类(I类拉、P£剪压钢号)ffff孔）f孔）ffff普通螺栓Q235钢—170130-170170----锚Q235—一一一一一一14一一栓钢16Mn钢—一一一一一一0180一一承压型8.8级——一一一一一一一一一一一一一一250一一

高强度螺栓10.9级31Q235—一一30一一400一一46构钢55件16Mn<16一一42一一550一一64钢>16~一一0一一530一一016Mn25一一40一一510一一61q钢>25~053638595015Mn<16一一43一一570一一66V钢>16~一一5一一550一一515Mn25一一42一一530一一64Vq钢>25~0036406105四、钢材和强度设计值的折减1.单面连接的单角钢按轴力构件计算强度和连接时取折减系数为0.85；按轴压构件计算稳定性时，等边角钢取0.6+0.0015人,取30.63;短边相连的不等边角钢，取0.5+0.0025"取30。55；长边相连的不等边角钢，取0.70；其中：人为长细比，对中间无连系的单角钢压杆，应按最小回转半径计算。2.施工条件较差的高空安装焊缝连接，取0.90。第五节钢材种类与规格一、钢材规格(1)热轧钢板厚钢板：厚度4.5〜60mm；宽度600〜3000mm；长度4〜12m薄钢板：厚度0.35〜4mm；宽度500〜1500mm；长度0.5〜4m扁钢：厚度4〜60mm；宽度12〜200mm；长度3〜9m花纹钢板：厚度2.5〜8mm；宽度600〜1800mm；长度0.6〜12m(2)热轧型钢热轧等边、不等边角钢Lnn热轧普通工字钢Inn热轧轻型工字钢IQnn热轧普通槽钢Cnn热轧轻型槽钢CQnn热轧宽翼缘H型钢HKnn热轧宽翼缘H型钢HWnn热轧中翼缘H型钢HMnn热轧窄翼缘H型钢HNnn热轧窄翼缘H型钢HZnnL20*3L20*4L25*3L20*3L20*4L25*3L25*4L30*3L30*4L36*3L36*5L40*3L40*4L40*5L45*3L45*4L45*5L50*3L50*4L50*5L50*6L56*3L56*4L56*5L63*4L63*5L63*6L63*8L63*10L70*4L70*5L70*7L70*8L75*5L75*6L75*7L75*8L75*10L80*6L80*7L80*8L80*10L90*6L90*7L90*8（一）、L系列一一热轧等边、不等边角钢L36*4L45*6L56*6L70*6L80*5L90*10L100*14L125*8L140*14L180*12第五章钢结构的材料与制造焊接H型钢 HAnn轻型焊接H型钢 HAQnn焊接T型钢 Tnn组合截面有：两热轧等边角钢组合截面 2Enn@a两热轧不等边角钢长边相连组合截面2Lnn@a两热轧不等边角钢短边相连组合截面2Snn@a两槽钢组合截面 2Cnn@a两等边角钢十字截面 XLnn@a四等边角钢十字截面 4Lnn@a热轧或焊接圆管 Dd*t二、截面型号一览表L90*12 L100*6 L100*7 L100*8 L100*10 L100*12L100*16 L110*7 L110*8 L110*10 L110*12 L110*14L125*10 L125*12 L125*14 L140*10 L140*12L140*16 L160*10 L160*12 L160*14 L160*16L180*14L200*20L180*16L200*24L180*18L200*14L200*16L200*18L25*16*3L25*16*4L32*20*3L32*20*4L40*25*3L40*25*4L45*28*3L45*28*4L50*32*3L50*32*4L56*36*3L56*36*4L56*36*5L63*40*4L63*40*5L63*40*6L63*40*7L70*45*4L70*45*5L70*45*6L70*45*7L75*50*5L75*50*6L75*50*8L75*50*10L80*50*5L80*50*6L80*50*7L80*50*8L90*56*5L90*56*6L90*56*7L90*56*8L100*63*6L100*63*7L100*63*8L100*63*9L110*70*6L125*80*8L140*90*12L160*100*16L100*63*9L110*70*6L125*80*8L140*90*12L160*100*16L200*125*12L100*80*6L110*70*7L125*80*10L140*90*14L180*110*10L200*125*14L100*80*7L110*70*8L125*80*12L160*100*10L180*110*12L200*125*16L100*80*8L110*70*10L140*90*8L160*100*12L180*110*14L200*125*18L100*80*10L125*80*7L140*90*10L160*100*14L180*110*16（二）、I系列一一热轧普通工字钢:I10I12.6I14I16 I18I20aI20bI22aI22bI25aI25bI28aI28bI32aI32bI32cI36aI36bI36cI40aI40bI40cI45aI45bI45cI50aI50bI50cI56aI56bI56cI63aI63bI63c（三）、IQ系列一一热轧轻型工字钢IQ10IQ12IQ14IQ16IQ18IQ18aIQ20IQ20aIQ22

IQ22aIQ45IQ24 IQ24a IQ27 IQ27a IQ30 IQ30aIQ33 IQ36IQ40IQ45IQ50 IQ55 IQ60 IQ65 IQ70 IQ70aIQ70bC5C6.3C8C10C12.6C14aC14bC16aC16bC18bC20aC20bC22aC22bC25aC25bC25cC28bC28cC32aC32bC32cC36aC36bC36c（四）、C系列一一热轧普通槽钢C18aC28aC40aC40bC40c（五）、CQ系列一一热轧轻型槽钢CQ18aCQ30CQ18aCQ30CQ20CQ20aCQ22CQ22aCQ24CQ24aCQ27CQ33CQ36CQ40HK100aHK100bHK100cHK120aHK120bHK120cHK140bHK140cHK160aHK160bHK160cHK180aHK180bHK180cHK200bHK200cHK220aHK220bHK220cHK240aHK240bHK240cHK260bHK260cHK280aHK280bHK280cHK300aHK300bHK300c（六）、HK系列一一热轧宽翼缘H型钢HK140aHK200aHK260aHK300d

HK320aHK320bHK320CHK320dHK320eHK320fHK320gHK340aHK340bHK340CHK360aHK360bHK360CHK360dHK360eHK360fHK360gHK360kHK400aHK400bHK400cHK400dHK400eHK430aHK430bHK430CHK430dHK450aHK450bHK450CHK500aHK500bHK500CHK550aHK550bHK550CHK600aHK600bHK600cHK650aHK650bHK650CHK700aHK700bHK700CHK800aHK800bHK800cHK900aHK900bHK900c（七）、系列一一热轧窄翼缘H型钢HZ80HZ100HZ120HZ140HZ160HZ180HZ200HZ220HZ240HZ270HZ300HZ330HZ360HZ400HZ450HZ500HZ550HZ600（八）、T系列一一焊接T型钢T87.5*175T100*100T97*150T100*200T100*204T125*125T122*175T125*250T122*252T125*255T150*150T147*200T150*300T150*305T175*175T170*250T175*350T200*200T195*300T200*400T207*405T214*407T229*471T249*432T194*402T197*405T200*408T223*199T225*200T220*300T250*200

T294*300T297*302T241*300T244*300T300*200T291*300T294*300T297*302（^一）、HN系列一一热轧窄翼缘H型钢HN100*50HN125*60HN150*75HN175*90（^一）、HN系列一一热轧窄翼缘H型钢HN100*50HN125*60HN150*75HN175*90HN250*125aHN350*175bHN450*200aHN500*200cHN700*300bHN900*300cHN250*125bHN400*150HN450*200bHN600*200aHN800*300aHN300*150aHN400*200aHN500*150HN600*200bHN800*300bHN200*100aHN300*150bHN400*200bHN500*200aHN600*200cHN900*300aHN200*100bHN350*175aHN450*150HN500*200bHN700*300aHN900*300b（九）、HW系列一一热轧宽翼缘H型钢HW100*100HW125*125HW150*150HW175*175HW200*200aHW200*200bHW250*250aHW250*250bHW300*300aHW300*300bHW300*300cHW350*350aHW350*350bHW400*400aHW400*400bHW400*400cHW400*400dHW400*400eHW400*400fHW400*400gHW400*400k（十）、HM系列一一热轧中翼缘H型钢HM150*100HM200*150HM250*175HM300*200HM350*250HM400*300HM450*300HM500*300aHM500*300bHM600*300aHM600*300bHM600*300c（十二）、IQ系列一一热轧轻型工字钢IQ10IQ12IQ14IQ16IQ18IQ18a IQ20 IQ20a IQ22IQ22aIQ24 IQ24a IQ27 IQ27aIQ30IQ30aIQ33IQ36 IQ40 IQ45IQ50IQ55IQ60IQ65IQ70（十三IQ50IQ55IQ60IQ65IQ70（十三）、CQ系列 热轧轻型槽钢CQ10CQ12CQ14CQ14aCQ20CQ20aCQ22CQ22aCQ24CQ36CQ40IQ70aIQ70bCQ16CQ16aCQ18CQ18aCQ24aCQ27CQ30CQ33（十四）、HA系列一一焊接H型钢HA300*200aHA300*300aHA350*200aHA350*250bHA350*350bHA300*200aHA300*300aHA350*200aHA350*250bHA350*350bHA400*200dHA400*300aHA300*200bHA300*300bHA350*200bHA350*250cHA350*350cHA400*250aHA400*300bHA300*200cHA300*300cHA350*200cHA350*300aHA400*200aHA400*250bHA400*300cHA300*250aHA350*175aHA350*200dHA350*300bHA400*200bHA400*250cHA400*400aHA300*250bHA350*175bHA350*250aHA350*350aHA400*200cHA400*250dHA400*400bHA400*400c HA400*400d HA400*400e HA400*400f HA392*400HA410*400HA424*400HA440*400HA450*250a HA450*250b HA450*250c HA450*300a HA450*300bHA450*300c HA450*300d HA450*400a HA450*400b HA450*400cHA500*250aHA500*300cHA600*300bHA600*400dHA700*350bHA800*300aHA800*350cHA900*350aHA900*400bHA500*250bHA500*400aHA600*300cHA700*300aHA700*350cHA800*300bHA800*400aHA900*350bHA900*400cHA500*250cHA500*400bHA600*400aHA700*300bHA700*400aHA800*300cHA800*400bHA500*250aHA500*300cHA600*300bHA600*400dHA700*350bHA800*300aHA800*350cHA900*350aHA900*400bHA500*250bHA500*400aHA600*300cHA700*300aHA700*350cHA800*300bHA800*400aHA900*350bHA900*400cHA500*250cHA500*400bHA600*400aHA700*300bHA700*400aHA800*300cHA800*400bHA900*350cHA900*400dHA500*300aHA500*400cHA600*400bHA700*300cHA700*400bHA800*350aHA800*400cHA900*350dHA900*450aHA500*300bHA600*300aHA600*400cHA700*350aHA700*400cHA800*350bHA800*400dHA900*400aHA900*450bHA900*450cHA900*450dHA1000*400aHA1000*400bHA1000*400cHA1000*400dHA1000*500aHA1100*400bHA1200*400bHA1200*500aHA1000*450aHA1000*500bHA1100*400cHA1200*400cHA1200*500bHA1000*450bHA1000*500cHA1100*500aHA1200*400dHA1200*500cHA1000*450cHA1000*500dHA1100*500bHA1200*450aHA1200*600aHA1000*450dHA1100*400aHA1200*400aHA1200*450bHA1200*600bHA1200*600c（十五）HAQ系列一一轻型焊接H型钢HAQ250*125HAQ250*150 HAQ250*200 HAQ252*250 HAQ300*150HAQ300*200HAQ302*250 HAQ304*300 HAQ350*200HAQ350*250HAQ350*300HAQ400*200 HAQ400*250HAQ404*300HAQ450*200HAQ454*250 HAQ454*300（十六）、HQ系列高频焊接轻型H型钢HQ100*50*2.3*3.2 HQ100*50*3.2*4.5 HQ100*100*4.5*6.0HQ100*100*6.0*8.0HQ120*120*3.2*4.5HQ120*120*4.5*6.0HQ150*75*3.2*4.5HQ150*100*4.5*6.0HQ200*100*3.0*3.0HQ200*100*6.0*8.0HQ200*150*4.5*6.0HQ250*125*3.2*4.5HQ250*125*3.0*3.0HQ250*150*4.5*8.0HQ300*150*3.2*4.5HQ300*200*6.0*8.0HQ300*150*6.0*8.0HQ350*175*4.5*8.0HQ400*150*4.5*8.0HQ150*75*4.5*6.0HQ150*150*4.5*6.0HQ200*100*3.2*4.5HQ200*150*3.2*4.5HQ200*150*6.0*8.0HQ250*125*4.5*6.0HQ250*150*3.2*4.5HQ250*150*6.0*8.0HQ300*150*4.5*6.0HQ350*150*3.2*4.5HQ350*150*6.0*8.0HQ350*175*6.0*8.0HQ400*200*6.0*8.0HQ150*100*3.2*4.5HQ150*150*6.0*8.0HQ200*100*4.5*6.0HQ200*150*4.5*6.0HQ200*200*6.0*8.0HQ250*125*6.0*8.0HQ250*150*4.5*6.0HQ250*200*6.0*8.0HQ300*150*4.5*8.0HQ350*150*4.5*6.0HQ350*175*4.5*6.0HQ350*200*6.0*8.0HQ400*200*4.5*9.0（十七）、CA系列一一卷边槽形冷弯薄壁型钢（A）CA40*40*9*2.5CA60*30*15*2.5CA80*40*15*3.0CA100*50*20*2.5CA100*60*20*3.0CA120*60*20*2.5CA140*50*20*3.0CA60*30*10*2.5CA60*30*15*3.0CA80*50*25*2.5CA100*50*20*3.0CA120*50*20*2.5CA120*60*20*3.0CA140*60*20*2.5CA60*30*10*3.0CA80*40*15*2.5CA80*50*25*3.0CA100*60*20*2.5CA120*50*20*3.0CA140*50*20*2.5CA140*60*20*3.0CA160*60*20*3.0CA160*70*20*3.0CA180*60*20*3.0CA180*70*20*3.0CA200*60*20*3.0CA200*70*20*3.0CA250*40*15*3.0CA300*40*15*3.0CA400*50*15*3.0（十八）、CB系列一一卷边槽形冷弯薄壁型钢（B）CB80*40*15*2.0CB100*50*15*2.5CB120*50*20*2.5CB120*60*20*3.0CB140*60*20*3.0CB160*70*20*3.0（十九）、CC系列一一卷边槽形冷弯薄壁型钢（C）CC140*50*20*2.0CC140*50*20*2.2CC140*50*20*2.5CC160*60*20*2.0CC160*60*20*2.2CC160*60*20*2.5CC180*70*20*2.0CC180*70*20*2.2CC180*70*20*2.5CC200*70*20*2.0CC200*70*20*2.2CC200*70*20*2.5CC220*75*20*2.0CC220*75*20*2.2CC220*75*20*2.5（二十）、ZZ系列一一直卷边Z形冷弯薄壁型钢ZZ100*40*20*2.0ZZ100*40*20*2.5ZZ120*50*20*2.0ZZ120*50*20*2.5ZZ120*50*20*3.0ZZ140*50*20*2.5ZZ140*50*20*3.0ZZ160*60*20*2.5ZZ160*60*20*3.0ZZ160*70*20*2.5ZZ160*70*20*3.0ZZ1800*70*20*2.5ZZ180*70*20*3.0（二^一）、XZ系列一一斜卷边Z形冷弯薄壁型钢XZ140*50*20*2.5XZ140*50*20*2.0 XZ140*50*20*2.2XZ140*50*20*2.5XZ160*60*20*2.0XZ180*70*20*2.0XZ200*70*20*2.0XZ220*75*20*2.0XZ160*60*20*2.2XZ180*70*20*2.2XZ200*70*20*2.2XZ220*75*20*2.2XZ160*60*20*2.5XZ180*70*20*2.5XZ200*70*20*2.5XZ220*75*20*2.5三、热轧H型钢的优点翼缘宽，侧向刚度大，抗弯能力强；平行翼缘便于机械加工和安装，大大加快工程施工进度；热轧H型钢代替焊接H型钢，在提高强度、节省时间的同时，可节约费用30%左右；在承受相同载荷条件下，采用H型钢可使钢结构总体重量减轻15%〜30%；可回收再生，减少环境污染，是绿色环保建材；热轧H型钢外形美观，现代感强，不进行装饰可直接使用；根据使用承载的特点，又可大体分为梁、柱、桩三种系列的H型钢。四、建筑钢结构行业指导价序号类别价格（元）序号类别价格（元）1檩条529212高层建筑钢结构（箱形柱）56482天窗505813高层建筑钢结构（管形柱）79753托梁551514高层建筑钢结构（H5394

型钢柱）4型钢梁505415高层建筑钢结构（桁架）57255空腹梁538816网架结构（焊接球）78586直扶梯528917网架结构（螺栓球）81767斜扶梯541218网架结构（板接点）63888栏杆590919塔桅结构（型钢杆件）56619平台（花纹钢）579920塔桅结构（钢管杆件）831310平台（平钢板）529021轻钢结构573711高层建筑钢结构（梁）5718五、新日本毂^株式会社研制的特殊钢（一）、TMCP极厚钢板（490N钢）使用部位、特点（1） 使用在需要大厚度和大型钢架材料的高层建筑的柱、梁、柱间支撑上;（2） 在板厚超过40mm的极厚领域，也能确保建筑用钢材所需要的强度、屈