《土木工程材料》 课件 汪振双 6. 建筑钢材、7. 墙体材料、8. 木材

第6章建筑钢材前言钢结构网架槽钢工字钢角钢H型钢钢管前言前言带肋钢筋冷轧带肋钢筋钢绞线前言前言广州六榕塔初建于明朝，又名千佛塔。建于公元1705年的四川大渡河的泸定铁索桥，主跨达103m，是当时世界跨度最大的悬索桥。前言世界第一座铸铁拱桥是1779年英国的科尔布鲁克代尔桥。桥跨约30.5m，矢高13.7m，由五片半圆形拱肋组成。该桥曾使用170多年，现作为文物保存。前言1851年伦敦国际博览会建造的水晶宫（CrystalPalace)前言1889年，埃菲尔铁塔（法国）前言纽约世界贸易中心由两座塔式摩天楼组成。1969～1973年建造。两座塔楼均为110层，地下六层，北楼高417m，南楼高415m，全钢结构。前言1937年。金门大桥颜色为桔红色，主跨为1280m，坐落于旧金山海湾入口处。前言

上海杨浦大桥，1993年建成。跨径602m，双塔双索面，主塔高144m，钻石形塔身，为当时世界最大跨径的斜拉桥。前言

港珠澳大桥，2018年10月建成通车。港珠澳大桥东起香港国际机场附近的香港口岸人工岛，向西横跨南海伶仃洋水域接珠海和澳门人工岛，止于珠海洪湾立交；桥隧全长55千米，其中主桥29.6千米、香港口岸至珠澳口岸41.6千米；桥面为双向六车道高速公路，设计速度100千米/小时；工程项目总投资额1269亿元。前言全国钢材产量：

1949年，10万吨

1990年，8000万吨

1998年，10000万吨

2002年，17000万吨

2005年，3.5亿吨

2019年，12亿吨2020年，13.2亿吨国家建设技术政策：

1990年代中期以前，“限制使用钢结构”

1990年代中期以来，“积极发展钢结构”钢结构工程技术人员：需求上升钢结构市场容量：快速增长

内容钢材力学性能及工艺性能二钢材化学成分及强化方法三钢材技术标准及选用四钢材冶炼及分类一钢材的腐蚀及防护五自修复混凝土六一钢材冶炼及分类1、钢材的冶炼

熟铁：含碳量低于0.02%的铁。

生铁：含碳量在2.06%以上的铁。将生铁中的碳含量降至2.0%以下，使硫、磷等杂质含量降至一定范围内即成为钢。一钢材冶炼及分类2、钢材的分类按化学成分分类碳素钢：低碳钢（含碳量≤0.25%）中碳钢（含碳量为0.25%～0.60%）高碳钢（含碳量≥0.60%）合金钢：是指在炼钢过程中，有意识地加入一种或多种能改善钢材性能的合金元素而制得的钢种。常用合金元素有：硅、锰、钛、钒、铌、铬等。按合金元素总含量的不同，合金钢可分为：低合金钢（合金元素总含量≤５%）中合金钢（合金元素总含量为５%～10%）高合金钢（合金元素总含量≥10%）一钢材冶炼及分类按杂质含量（S、P）分类普通碳素钢（硫含量≤0.05%，磷含量≤0.045%）优质碳素钢（硫含量≤0.035%，磷含量≤0.035%）高级碳素钢（硫含量≤0.025%，磷含量≤0.025%）特级优质碳素钢（硫含量≤0.015%，磷含量≤0.025%）按冶炼方式分类平炉钢；氧气转炉钢；电炉钢一钢材冶炼及分类按冶炼时脱氧程度分类镇静钢（Z）：炼钢时采用锰铁、硅铁和铝锭等作脱氧剂，脱氧完全，且同时能起去硫作用。这种钢水铸锭时能平静地充满锭模并冷却凝固，故称镇静钢，代号为“Ｚ”。镇静钢虽成本较高，但其组织致密，成分均匀，性能稳定，故质量好。适用于预应力混凝土等重要的结构工程。沸腾钢(F)

炼钢时仅加入锰铁进行脱氧，则脱氧不完全。这种钢水浇入锭模时，会有大量的CO气体从钢水中外逸，引起钢水呈沸腾状，故称沸腾钢。沸腾钢组织不够致密，成分不太均匀，硫、磷等杂质偏析较严重，故质量较差。但因其成本低、产量高，故被广泛用于一般建筑工程。一钢材冶炼及分类特殊镇静钢（TZ）比镇静钢脱氧程度还要充分彻底的钢，故其质量最好，适用于特别重要的结构工程。半镇静钢（b）脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间。按用途分类结构钢：碳素结构钢、合金结构钢工具钢：碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢特殊钢：桥钢、钢轨钢等。土木工程中常用钢材主要是普通碳素钢中的低碳钢和合金钢中的低合金钢。

一钢材冶炼及分类3、钢材的优点、缺点优点：质量均匀，性能可靠；能接受冲击和振动荷载；抗拉强度高、塑性和韧性好；易于加工成板材、型材和线材；良好的焊接和铆接性能缺点：易锈蚀；维护费用高；耐火性差；消费耗能大二钢材力学性能及工艺性能特征断口后果

塑性破坏（延性破坏）构件应力超过屈服点，并且达到抗拉极限强度后，构件产生明显的变形并断”裂。常为杯形，呈纤维状，色泽发暗。在破坏前有很明显的变形，并有较长的变形持续时间，便于发现和补救。

脆性破坏在破坏前无明显变形，平均应力也小（一般都小于屈服点），没有任何预兆。平直和呈有光泽的晶粒。突然发生的，危险性大，应尽量避免。1、钢材的力学性能钢材的常见破坏形式二钢材力学性能及工艺性能荷载形式拉伸压缩弯曲剪切扭转钢材的力学性能：即是指钢材在外力（载荷）作用时表现出来的性能，包括：强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。二钢材力学性能及工艺性能αOAACDBB上B下

钢材的强度指标和塑性指标由单向拉伸试验确定。L0=5~10d;荷载分级逐次增加，直至时间破坏；试验温度在20℃左右。l0

A0d0l头部头部工作段二钢材力学性能及工艺性能弹性阶段：OB上，OA纯弹性阶段σ=Eε，A点对应的应力σp，AB段有一定的塑性变形，但整个OB段卸载时，ε=0。屈服阶段：B上B下B，应力与应变不再成正比关系，应变增加很快，应力-应变曲线呈锯齿形波动，出现应力不增加而应变仍然在继续发展。塑性变形：卸载后试件不能完全恢复原长。不能恢复的这一部分变形称为塑性变形。屈服点（屈服强度）：屈服段曲线波动部分的最低值。

流幅：从屈服阶段的开始到曲线再度上升的应变幅度称为流幅。强化阶段：BC段，随荷载的增加σ缓慢增大,但ε增加较快抗拉强度（极限强度）σb

试件所能承受的最大拉应力颈缩阶段：CD段，截面出现了横向收缩，截面面积开始显著缩小，塑性变形迅速增大，应力不断降低，变形却延续发展，直至D点试件断裂。

二钢材力学性能及工艺性能三个重要的指标屈服强度σs：

结构设计中钢材强度取值的依据。应力应变曲线开始产生塑性流动时对应的应力（取屈服阶段波动部分的应力最低值），它是衡量钢材的承载能力和确定钢材强度设计值的重要指标。抗拉强度σb：应力应变曲线最高点对应的应力，它是钢材破坏前所能承受的最大应力。

屈强比

屈强比，利用率，安全可靠程度二钢材力学性能及工艺性能伸长率δ通常以δ5（L0=5d0）和δ10（L0=10d0）为基准，对不同钢材进行比较。衡量钢材塑性的指标，越大说明钢材的塑性越好二钢材力学性能及工艺性能中碳钢、高碳钢的应力－应变图规定：产生残余变形为原始标距的0.2%时所对应的应力值，作为硬钢的屈服强度，称为条件屈服强度，用σ0.2表示。二钢材力学性能及工艺性能硬度定义：是指其表面局部体积内抵抗外物压入产生塑性变形的能力。常用的测定硬度的方法有布氏法和洛氏法。测试方法：布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。二钢材力学性能及工艺性能冲击韧性：是指钢材抵抗冲击荷载的能力指标：以摆锤打击试件，于刻槽处将其打断，试件单位截面积上所消耗的功，即为钢材的冲击韧性指标，用冲击韧性ak（Ｊ/cm2）表示。ak值愈大，冲击韧性愈好。二钢材力学性能及工艺性能冷脆性：钢材的化学成分、组织状态、内在缺陷及环境温度都会影响钢材的冲击韧性。试验表明，冲击韧性随温度的降低而下降，其规律是开始下降缓和，当达到一定温度范围时，突然下降很多而呈脆性，这种脆性称为钢材的冷脆性。发生冷脆时的温度称为临界温度，其数值愈低，说明钢材的低温冲击性能愈好。所以在负温下使用的结构，应当选用脆性临界温度较工作温度为低的钢材。二钢材力学性能及工艺性能

随时间的延长而表现出强度提高，塑性和冲击韧性下降的现象称为时效。完成时效变化的过程可达数十年，但是钢材如经受冷加工变形，或使用中经受震动和反复荷载的影响，时效可迅速发展。因时效而导致性能改变的程度称为时效敏感性，对于承受动荷载的结构应该选用时效敏感性小的钢材。二钢材力学性能及工艺性能耐疲劳性定义：钢材在交变荷载反复多次作用下，可在最大应力远低于屈服强度的情况下突然破坏，这种破坏称为疲劳破坏。若σmax越大，则次数N越小。疲劳强度：钢材在交变荷载反复作用下，不发生疲劳破坏的最大应力值。测定：钢材在荷载交变107次时不发生疲劳破坏的最大应力值作为钢材的疲劳强度。成因：钢材的疲劳破坏是拉应力引起的，首先在局部开始形成微细裂纹，其后由于裂纹尖端处产生应力集中而使裂纹逐渐扩展直至疲劳断裂。钢材内部的晶体结构、成分偏析以及最大应力处的表面光洁程度等因素均会明显影响疲劳强度。二钢材力学性能及工艺性能2、工艺性能冷弯性能指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。冷弯性能与伸长率的异同相同点：都是对钢材塑性的检验,都暴露内部缺陷。不同点：伸长率是在试件轴向均匀变形条件下测定的；冷弯性能则是在不均匀变形条件下测定的钢材局部变形的能力，比伸长率更有助于暴露钢材内部缺陷。工程中，可以利用冷弯的方法，使焊口处受到不均匀变形，来检验各种焊接接头的焊接质量。冷弯试验二钢材力学性能及工艺性能冷弯性能试验二钢材力学性能及工艺性能可焊性可焊性是指在一定焊接工艺条件下，在焊缝及其附近过热区是否产生裂缝及脆硬影响，焊接后接头强度是否与母体相近的性能。可焊性受化学成分及含量的影响。含碳量高、含硫量高、合金元素含量高等，均会降低可焊性。含碳量小于0.25%的非合金钢具有良好的可焊性。焊接结构应选择含碳量较低的氧气转炉或平炉的镇静钢。当采用高碳钢及合金钢时，为了改善焊接后的硬脆性，焊接时一般要采用焊前预热及焊后热处理等措施。三钢材化学成分及强化方法1、化学成分对钢材性能的影响

钢材的化学成分主要是指碳、硅、锰、硫、磷等，在不同情况下往往还需考虑氧、氮及各种合金元素。

碳：土木工程用钢材含碳量不大于0.8％。在此范围内，随着钢中碳含量的提高，强度和硬度相应提高，而塑性和韧性则相应降低，碳还可显著降低钢材的可焊性，增加钢的冷脆性和时效敏感性，降低抗大气锈蚀性。

硅：当硅在钢中的含量较低（小于1%）时，可提高钢材的强度，而对塑性和韧性影响不明显。三钢材化学成分及强化方法

锰：锰是我国低合金钢的主加合金元素，锰含量一般在1%～２%范围内，它的作用主要是使强度提高，锰还能消减硫和氧引起的热脆性，使钢材的热加工性质改善。

硫：是有害元素。呈非金属硫化物夹杂物存在于钢中，具有强烈的偏析作用，降低各种机械性能。硫化物造成的低熔点使钢在焊接时易于产生热裂纹，导致热脆性，显著降低可焊性。

磷：为有害元素，含量提高，钢材的强度提高，塑性和韧性显著下降，特别是温度愈低，对韧性和塑性的影响愈大，磷在钢中的偏析作用强烈，使钢材冷脆性增大，并显著降低钢材的可焊性。三钢材化学成分及强化方法

氧：为有害元素。主要存在于非金属夹杂物内，可降低钢的机械性能，特别是韧性，氧有促进时效倾向的作用，氧化物造成的低熔点亦使钢的可焊形变差。

氮：氮对钢材性质的影响与碳、磷相似，使钢材的强度提高，塑性特别是韧性显著下降。氮可加剧钢材的时效敏感性和冷脆性，降低可焊性。

钛：钛是强脱氧剂。它能显著提高强度，改善韧性和可焊性，减少时效倾向，是常用的合金元素。

钒：钒是强的碳化物和氮化物形成元素。能有效提高强度，并能减少时效倾向，但增加焊接时的淬硬倾向。三钢材化学成分及强化方法2、钢材强化方法

冷加工的方法冷加工：钢材在常温下进行冷加工（如冷拉、冷拔、冷扭、刻痕等），超过弹性极限后，产生塑性变形，可以提高屈服强度，这个过程——冷加工强化处理。（1）冷拉是将热轧钢筋用冷拉设备加力进行张拉,使之伸长。结果：屈服强度提高20-35%，可节约钢材10-20%；塑性大大降低，弹性、韧性也下降。三钢材化学成分及强化方法（2）冷拔

将光面圆钢筋通过硬质合金拔丝模孔强行拉拔。结果：屈服强度提高40-60%；塑性大大降低，弹性、韧性也下降。（3）冷轧将圆钢在冷轧机上轧成断面形状规则的钢筋，可提高其强度及砼的粘接力。三钢材化学成分及强化方法时效处理：将经过冷拉的钢筋于常温下存放15～20ｄ，或加热到100～200度并保持一段时间，这个过程称为时效处理。前者称为自然时效，适合强度较低的钢筋，后者称为人工时效，适合强度较高的钢筋。钢筋经冷拉时效后应力-应变图的变化

三钢材化学成分及强化方法

钢筋热处理

按照一定的制度，将钢材加热到一定的温度，在此温度下保持一定的时间，再以一定的速度和方式进行冷却，以使钢材内部晶体组织和显微结构按要求进行改变，或者消除钢中的内应力，从而获得人们所需求的机械力学性能，这一过程就称为钢材的热处理。三钢材化学成分及强化方法

(１)淬火。将钢材加热至723℃（相变温度）以上某一温度，并保持一定时间后，迅速置于水中或机油中冷却，这个过程称钢材的淬火处理。钢材经淬火后，强度和硬度提高，脆性增大，塑性和韧性明显降低。

(２)回火。将淬火后的钢材重新加热到723℃以下某一温度范围，保温一定时间后再缓慢地或较快地冷却至室温，这一过程称为回火处理。回火可消除钢材淬火时产生的内应力，使其硬度降低，恢复塑性和韧性。回火温度愈高，钢材硬度下降愈多，塑性和韧性等性能均得以改善。若钢材淬火后随即进行高温回火处理，则称调质处理，其目的是使钢材的强度、塑性、韧性等性能均得以改善。三钢材化学成分及强化方法

（３）退火。退火是指将钢材加热至723℃以上某一温度，保持相当时间后，在退火炉中缓慢冷却。退火能消除钢材中的内应力，细化晶粒，均匀组织，使钢材硬度降低，塑性和韧性提高。（４）正火。是将钢材加热到723℃以上某一温度，并保持相当长时间，然后在空气中缓慢冷却，则可得到均匀细小的显微组织。钢材正火后强度和硬度提高，塑性较退火为小。四钢材技术标准及选用1、技术标准

建筑钢材的常用钢种主要是碳素钢和低合金钢碳素结构钢

各类牌号钢材的性能和用途Q195、Q215：强度低、塑性和韧性好，易于冷加工――常用作钢钉、铆钉、螺栓、铁丝等。Q215－－也可冷加工后代替Q235号使用。Q235：具较高的强度，良好的塑性、韧性，可焊性也好，即其综合性能好，能满足一般钢结构、钢筋砼用钢要求，且成本低――工程中应用最广泛。Q235-A：一般用于只承受静荷载作用的钢结构；Q235-B：适合用于承受动荷载焊接的普通钢结构；Q235-C：适合用于承受动荷载焊接的重要钢结构；Q235-D：适合用于低温环境承受动荷载焊接重要钢结构四钢材技术标准及选用优质碳素结构钢按含锰量不同分为普通含锰量钢（含锰量小于0.80％）和较高含锰量钢（含锰量为0.7％～1.2％）。优质碳素结构钢的钢号用两位数字表示，它表示钢中平均含碳量的万分数。若数字后有“锰”字或“Mn”,则表示属于较高含锰量钢，否则为普通含锰量钢。若是沸腾钢或半镇静钢，还应在钢号后面加写“沸”（或F）或“半”（或b）。四钢材技术标准及选用牌号：优质碳素结构钢共有31个牌号，表示方法以平均含碳量（以0.01%为单位）、含锰量，脱氧程度代号组合而成。如：10F的优质碳素结构钢表示平均含碳量为0.1%的沸腾钢。应用：在建筑工程中，30~45号钢主要用于重要的结构的钢铸件和高强度螺栓，45号钢用做预应力混凝土的锚具，65~80号钢用于生产预应力混凝土用钢丝和钢铰线。四钢材技术标准及选用（三）低合金高强度结构钢是在碳素钢的基础上，添加少量的一种或几种合金元素（总含量<5%）的一种结构钢，均为镇静钢。牌号表示方法四钢材技术标准及选用技术要求

各牌号钢的化学成分、力学性能、冷弯性能应符合GB规定应用

广泛应用于钢结构和钢筋砼结构中，特别是大型结构、重型结构、大跨度结构、高层结构、桥梁结构、以及承受动力荷载和冲击荷载的结构等重要工程。四钢材技术标准及选用四钢材技术标准及选用土木工程常用钢材

钢结构用钢、钢筋混凝土和预应力砼中使用的钢筋、钢丝及钢绞线。

混凝土结构用钢主要由碳素结构钢和优质碳素结构钢制成。热轧钢筋

建筑工程中用量最大的钢材品种之一，主要用于混凝土和预应力混凝土的配筋。（1）牌号HPB――热轧光圆钢筋HRB――热轧带肋钢筋四钢材技术标准及选用热轧光圆钢筋采用碳素结构钢HPB235及HPB300轧制而成。特点强度较低，塑性及焊接性较好。应用广泛应用于中、小型钢筋混凝土结构的主要受力钢筋；可作为冷轧钢筋的原材料，盘条还可作为冷拔低碳钢丝的原材料。热轧带肋钢筋

HRB335和HRB400用低合镇静钢和半镇静钢轧制，其强度高，塑性和可焊性好。主要用于大中型钢筋混凝土结构的受力钢筋，经冷拉处理后可以预应力钢筋。四钢材技术标准及选用

HRB500用中碳低合金镇静钢轧制而成，除以硅锰主为主要合金元素以外，还加钒钛作为固熔弥散强化元素，使之在提高强度的同时，保证塑性和韧性。主要用于工程中的预应力钢筋。冷轧扭钢筋以低碳热轧圆盘条为母材，经专用钢筋冷轧扭机调直，冷轧并冷扭一次成型，具有规定截面形状和节距的连续螺旋状钢筋。强度等级：CTB550、CTB650特点：刚度大，不易变形，与混凝土的握裹力大，无需加工，可直接用于混凝土工程。四钢材技术标准及选用冷轧带肋钢筋

冷轧带肋钢筋由热轧圆盘条经冷轧后，在其表面带有沿长度方向均匀分的三面或二面模肋的钢筋。分级特点：强度高、塑性好，与砼粘结牢固，质量稳定－－强度低，用于普通钢筋混凝土结构；－－其他强度高，用于预应力混凝土结构。牌号四钢材技术标准及选用

钢结构用钢

钢结构用钢材主要是热轧成型的钢板和型钢等；薄壁轻型钢结构中主要采用薄壁型钢、圆钢和小角钢；钢材所用的母材主要是普通碳素结构钢和低合金高强度结构钢。热轧型钢钢结构常用型钢有工字钢、H型钢、T型钢、Z型钢、槽钢、等边角钢和不等边角钢等。型钢由于截面形式合理，材料在截面上分布对受力最为有利，且构件间连接方便，所以它是钢结构中采用的主要钢材。(a)工字钢(b)槽钢(c)等边角钢(d)不等边角钢四钢材技术标准及选用

钢结构用钢的钢种和钢号，主要根据结构与构件的重要性、荷载的性质(静载或动载)、连接方法(焊接、铆接或螺栓连接)、工作条件(环境温度及介质)等因素来选择。我国建筑用热轧型钢主要采用碳素结构钢和低合金钢，其中应用最多是碳素钢Q235-A，低合金钢Q345(16Mn)及Q390(15MnV)，前者适用于一般钢结构工程，后者可用于大跨度、承受动荷载的钢结构工程。工字钢广泛应用于各种建筑结构和桥梁，主要用于承受横向弯曲(腹板平面内受弯)的杆件，但不宜单独用作轴心受压构件或双向弯曲的构件。与工字钢相比，H型钢优化了截面的分布，有翼缘宽，侧向刚度大，抗弯能力强，翼缘两表面相互平行、连接构造方便、省劳力，重量轻、节省钢材等优点。常用于承载力大、截面稳定性好的大型建筑，其中宽翼缘和中翼缘H型钢适用于钢柱等轴心受压构件，窄翼缘H型钢适用于钢梁等受弯构件。四钢材技术标准及选用

槽钢可用做承受轴向力的杆件、承受横向弯曲的梁以及联系杆件，主要用于建筑结构、车辆制造等。

角钢主要用做承受轴向力的杆件和支撑杆件，也可作为受力构件之间的连接零件。

冷弯薄壁型钢通常用2mm～6mm薄钢板冷弯或模压而成，有角钢、槽钢等开口薄壁型钢及方形、矩形等空心薄壁型钢。可用于轻型钢结构。钢板钢板有热轧钢板和冷扎钢板之分，按厚度可分为厚板(厚度>4mm)和薄板(厚度≤4mm)两种。厚板用热轧方式生产，材质按使用要求相应选取；薄板用热轧或冷扎方式均可生产，冷扎钢板一般质量较好，性能优良，但其成本高，土木工程中使用的薄钢板多为热轧型。钢板的钢种主要是碳素钢，某些重型结构、大跨度桥梁等也采用低合金钢。厚板主要用于结构，薄板主要用于屋面板、楼板和墙板等。在钢结构中，单块钢板不能独立工作，必须用几块板组合成工字形、箱形等结构来承受荷载。四钢材技术标准及选用钢管按照生产工艺，钢结构所用钢管分为热轧无缝钢管和焊接钢管两大类。

热轧无缝钢管以优质碳素钢和低合金结构钢为原材料，多采用热轧—冷拔联合工艺生产，也可用冷扎方式生产，但后者成本高昂。主要用于压力管道和一些特定的钢结构。

焊接钢管采用优质或普通碳素钢钢板卷焊而成，表面镀锌或不镀锌(视使用而定)。按其焊缝形式有直缝电焊钢管和螺旋焊钢管，适用于各种结构、输送管道等用途。焊接钢管成本较低，容易加工，但多数情况下抗压性能较差。在土木工程中，钢管多用于制作桁架、塔桅、钢管混凝土等，广泛应用于高层建筑、厂房柱、塔柱、压力管道等工程中。四钢材技术标准及选用2、钢材的选择

（1）选择钢材的原则：安全可靠，经济合理为了保证承重结构的承载能力，防止出现脆性破坏，在选择钢材时应具体考虑以下因素：结构或构件的重要性对于重要的结构或构件（框架的横梁，桁架，屋面楼面的大梁等）应采用质量较高的钢材。荷载特征静力荷载作用下可选择经济性较好的Q235钢材；动力荷载作用下应选择综合性能较好的钢材。连接方式焊接结构对材质的要求严格，应严格控制C、S、P的极限含量；非焊接结构对C的要求可降低一些。工作环境处于低温下工作的结构，应选择抗脆性破坏能力强的钢材，防止钢材的冷脆硬化导致的脆性破坏。结构的应力状态当选用的型材或板材的厚度较大时，应该采用质量较高的钢材，以防止钢材中较大的残余拉应力和缺陷等与外力共同作用形成三向拉应力，引起材料的脆性破坏。钢材的厚度钢材越厚其强度越低，选用厚度较大时应采用质量较高的钢材。四钢材技术标准及选用国内外钢材牌号对应关系中国美国日本欧盟英国俄罗斯澳大利亚Q235A36SS400SM400SN400Fe36040C235250C250Q355A242A441A572-50A588SM490SN490Fe510FeE35550B、C、DC345350C350Q39050FC390400Hd400Q420A572-60SA440BSA440CC440四钢材技术标准及选用2、钢材的选择

（2）钢材选择的建议承重结构的钢材宜采用Q235钢、Q345钢、Q390钢和Q420钢，其质量应分别符合国家标准《碳素结构钢》GB/T700和《低合金高强度结构钢》GB/T1591的规定。当采用其他牌号的钢材时，应符合相应有关标准的规定和要求。承重结构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，对焊接结构尚具有含碳量的合格保证。对于需要验算疲劳的焊接结构和非焊接结构，应具有冲击韧性的合格保证。重要的受拉或受弯的焊接构件中，厚度大于等于16mm的钢材应具有常温冲击韧性合格的保证。当焊接结构为防止钢材的层状撕裂而采用Z向钢时，其材质应符合现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB/T5313的规定。

对于外露环境，且对大气腐蚀有特殊要求的或在腐蚀性气态和固态介质作用下的承重结构，宜采用耐候钢，其质量要求应符合现行国家标准《焊接耐候钢》GB/T4172的规定。五钢材的腐蚀及防护

混凝土具有较高的抗压强度，但抗拉强度很低。用钢筋增强混凝土，可大大扩展混凝土的应用范围，而混凝土又对钢筋起保护作用。普通混凝土制作的钢筋混凝土有时也发生钢筋锈蚀现象。五钢材的腐蚀及防护五钢材的腐蚀及防护(1)钢材锈蚀机理

钢材的锈蚀是指钢材表面与周围介质发生作用而引起破坏的现象。根据钢材与环境介质作用的机理，腐蚀可分为化学锈蚀和电化学锈蚀。化学锈蚀化学锈蚀是指钢材与周围介质(如氧气、二氧化碳、二氧化硫和水等)发生化学反应，生成疏松的氧化物而产生的锈蚀。一般情况下，是钢材表面FeO保护膜被氧化成黑色的Fe2O3。在常温下，钢材表面能形成FeO保护膜，可以防止钢材进一步锈蚀。所以，在干燥环境中化学锈蚀速度缓慢，但在温度和湿度较大的情况下，这种锈蚀进展加快。五钢材的腐蚀及防护

电化学锈蚀

电化学锈蚀是指钢材与电解溶液接触而产生电流，形成原电池而引起的锈蚀。电化学锈蚀过程如下：阳极：Fe=Fe2++2e

阴极：H2O+1/2O2=2OH--2e

总反应式：Fe2++2OH-=Fe(OH)2Fe(OH)2不溶于水，但易被氧化：2Fe(OH)2+H2O+1/2O2=2Fe(OH)3(红棕色铁锈)，该氧化过程会发生体积膨胀。由此可知，钢材发生电化学锈蚀的必要条件是水和氧气的存在。五钢材的腐蚀及防护（2）钢筋混凝土中钢筋锈蚀

普通混凝土制作的钢筋混凝土有时也发生钢筋锈蚀现象。主要原因有：混凝土不密实，环境中的水和空气能进入混凝土内部；混凝土保护层厚度小或发生了严重的碳化，使混凝土失去了碱性保护作用；混凝土内Cl－含量过大，使钢筋表面的保护膜被氧化；预应力钢筋存在微裂缝等缺陷，引起应力锈蚀。五钢材的腐蚀及防护（3）钢筋混凝土中钢筋锈蚀防护防护措施混凝土表面处理阻锈剂钢筋涂层电化学保护法

普通水泥砂浆层

聚合物改性水泥砂浆

表面渗透型防水涂层

表面涂层（沥青、煤焦油类）

油漆类

防水涂料

树脂类涂料

阳极型阻锈剂

阴极型阻锈剂

综合型阻锈剂环氧树脂涂层钢筋阴极保护法（牺牲阳极法）五钢材的腐蚀及防护（4）钢材的防火（防护）

钢材是不燃性材料，但这并不表明钢材能够抵抗火灾。耐火试验与火灾案例表明：以失去支持能力为标准，无保护层时钢柱和钢屋架的耐火极限只有0.25h，而裸露钢梁的耐火极限为0.15h。温度在200℃以内，可以认为钢材的性能基本不变；超过300℃以后，弹性模量、屈服点和极限强度均开始显著下降，应变急剧增大；至达600℃时已经失去承载能力。所以，没有防火保护层的钢结构是不耐火的。

钢结构防火保护的基本原理是采用绝热或吸热材料，阻隔火焰和热量，推迟钢结构的升温速率。防火方法以包覆法为主，即以防火涂料、不燃性板材或混凝土和砂浆将钢构件包裹起来。谢谢！墙体材料砖蒸压制品墙体材料砌筑石材其他类型的墙体材料【课程思政】

嵩岳寺塔是中国现存最早的砖塔，该塔建于北魏孝明帝正光元年(520年)，距今已有1500多年的历史。

整个塔室上下贯通，呈圆筒状。全塔刚劲雄伟，轻快秀丽，建筑工艺极为精巧。该塔虽高大挺拔，但却是用砖和黄泥粘砌而成，塔砖小而且薄，历经千余年风霜雨露侵蚀而依然坚固不坏，至今保存完好，充分证明我国古代建筑材料及工艺之高超。嵩岳寺塔无论在建筑艺术上还是在建筑材料及技术方面，都是中国和世界古代建筑史上的一件珍品。西安大雁塔，全称“慈恩寺大雁塔”，位于距西安市区4公里的慈恩寺内，始建于公元652年，是一座楼阁式砖塔，塔高64余米，塔基边长25米，共有七层，塔身呈方形锥体。全塔采用磨砖对缝，砖墙上显示出棱柱，可以明显分出墙壁开间，具有中国传统建筑艺术的风格。大雁塔烧结普通砖53115240外观指标大面条面顶面尺寸偏差，弯曲，裂纹、颜色、完整面、棱角以及表面突出高度欠火砖、过火砖?在烧砖时由于焙烧温度不均匀会出现欠火砖以及过火砖。欠货砖色浅、敲击声哑，孔隙多、强度低、耐久性差、不宜使用。过火砖的色深，声脆、强度高、耐久性好、但容易产生酥砖和罗纹砖，欠火砖、酥砖和罗纹砖不得作为合格品出厂.标号根据抗压强度分为MU30，MU25，MU20，MU15，MU10五个强度等级耐久性抗风化性能、泛霜程度和石灰爆裂情况。砖观察与讨论讨论烧结普通砖的盐析现象请观察右图，分析烧结普通砖表面产生白霜的原因及其后果。理解为何烧结普通砖的技术要求中规定优等品无泛霜，合格品不允许出现严重泛霜。普通砖表面的白霜砖砖耐久性指标当烧结砖的原料中含有有害杂质或因生产工艺不当时可造成烧结砖的质量缺陷而影响耐久性。抗风化性能泛霜石灰爆裂砖抗风化性能抗风化性能是指在干湿变化、温度变化、冻融变化等物理因素作用下，材料不破坏并长期保持原有性质的能力。抗风化性能主要受吸水率的影响。抗风化性能越强，耐久性越好。用于东北、内蒙古、新疆这些严重风化区的烧结普通砖，必须进行冻融试验。冻融试验后每块砖样不允许出现裂纹、分层、掉皮、缺棱、掉角等冻坏现象，且质量损失不得大于2%。烧结多孔砖定义：以粘土、页岩、粉煤灰、煤矸石等为主要原料，经混料、制坯、干燥、焙烧而制成的空洞率大于15％，而且孔洞数量多，尺寸小，可用于承重墙体的砖。外形规格：多孔砖的外形为直角六面体：长、宽、高分别可为：290mm，240mm;190mm，180mm，175mm，140mm，115mm；90mm。多孔砖圆孔洞的直径不大于22mm，孔洞分布均匀合理。强度较高，按抗压强度分为MU30、MU25、MU20、MU15、MU10五个强度等级。应用：节约粘土、降低生产能耗、提高生产效率，改善保温隔热性能。可用于工业与民用建筑的承重墙体。烧结制品墙体材料烧结空心砖规格：烧结空心砖的尺寸一般较大，外形为直角六面体，长、宽、高有以下几个系列：290mm，190(140)mm，90mm；240mm，180(175)mm，115mm。空洞平行于大面和条面。强度：烧结空心砖依据抗压强度可划分为ＭＵ5.0、ＭＵ3.0和ＭＵ2.0三个强度等级。根据密度划分为800、900、1100㎏/m3三个等级。每个密度级别根据外观质量、强度等级、尺寸偏差和物理性能，孔洞及其排数又分为优等品（Ａ）、一等品（Ｂ）与合格品（Ｃ）三个等级。应用：孔率大、重量轻、隔音、隔热、保温性能好。主要应用于非承重分隔墙及框架结构的填充墙等。烧结制品墙体材料烧结保温砖保温砌块定义：烧结保温砖和砌块是指以黏土、页岩或煤矸石、粉煤灰、淤泥等固体废弃物为主要原料制成的，或加入成孔材料制成的实心或多空薄壁经焙烧而成的，主要用于建筑围护结构的保温隔热的砖或砌块。分类：烧结保温砖和保温砌块按照主要原料，分为：①黏土烧结保温砖和保温砌块（NB）;②页岩烧结保温砖和保温砌块（YB）；③煤矸石烧结保温砖和保温砌块（MB）；④粉煤灰烧结保温砖和保温砌块（FB）；⑤淤泥烧结保温砖和保温砌块（YNB）；⑥其他固体废弃物烧结保温砖和保温砌块（QGB）；烧结制品墙体材料按烧结处理工艺和砌筑方法分为：①经精细工艺处理砌筑中采用薄灰缝、契合无灰缝的为A类；②未经精细工艺处理砌筑中采用普通灰缝的为B类。烧结保温砖保温砌块技术要求：烧结保温砖外形多为直角六面体。烧结保温砌块多直角六面体，也有各种异形，其主规格尺寸的长度、宽度或高度有一项或一项以上分别大于365mm、240mm或115mm，但高度不大于长度或宽度的六倍，长度不超过高度的三倍。烧结保温砖和保温砌块的强度分为MU15、MU10.0、MU7.5、MU5.0和MU3.5五个等级；烧结保温砖和保温砌块的密度分为700、800、900和1000四个等级；烧结保温砖和保温砌块的传热系数按K值分为2.00、1.50、1.35、1.00、0.90、0.80、0.70、0.60、0.50、0.40十个等级烧结保温砖和保温砌块产品的标记按产品名称、类别、规格、密度等级、强度等级、传热系数和标准编号顺序来编写。烧结制品墙体材料烧结空心砖空心砌块定义：烧结空心砖和空心砌块是以黏土、页岩、煤矸石、粉煤灰、淤泥(江、河、湖淤泥)及其他固体废弃物为主要原料，经焙烧而成。烧结空心砖和空心砌块的孔洞数量少、尺寸大的烧结砖，用于非承重墙和填充墙。烧结空心砖和空心砌块具有质轻、强度高、保温、隔音降噪性能好。环保、无污染,是框架结构建筑物的理想填充材料。烧结制品墙体材料烧结空心砖空心砌块技术要求：砖的外型为直角六面体，其长、宽、高应符合下列要求：390mm、290mm、240mm、190mm、180(175)mm、140mm、115mm、90mm。烧结空心砖和空心砌块体积密度分为800、900、1000、1100四个级别；烧结空心砖和空心砌块抗压强度分为MU10.0、MU7.5、MU5.0、MU3.5四个级别；烧结空心砖和空心砌块的孔洞一般位于砖的顶面或条面，单孔尺寸较大但数量较少，孔洞率高；孔洞方向与砖主要受力方向相垂直。孔洞对砖受力影响较大，因而烧结空心砖强度相对较低。烧结制品墙体材料蒸压制品墙体材料定义技术要求注意事项蒸压粉煤灰砖（AFB）蒸压粉煤灰砖是指以粉煤灰、生石灰为主要原料，掺加适量石膏和集料经混合料制备、压制成型、高压或常压养护或自然养护而成的粉煤灰砖。蒸压粉煤灰砖砖的外型为直角六面体。砖的公称尺寸为：长度240mm、宽度115mm、高度53mm。强度分为MU10、MU15、MU20、MU25、MU30五个等级。龄期不足10d的不得出厂；长期受热高于200℃，或受冷热交替作用，或有酸性侵蚀的建筑部位不得使用粉煤灰砖蒸压蒸压灰砂砖蒸压灰砂砖是以砂、石灰为主要原料，经坯料制备，压制成型、蒸压养护而成的实心砖，简称灰砂砖。根据灰砂砖的颜色分为彩色（Co）、本色（N）。灰砂砖的产品标记采用产品名称（LSB）、颜色、强度等级、产品等级、标准编号的顺序进行。蒸压灰砂砖不得用于长期受热200℃以上、受急冷急热或有酸性介质侵蚀的环境，也不宜用于受流水冲刷的部位。灰砂砖表面光滑平整，使用时注意提高砖与砂浆之间的黏结力。禁止使用干砖或含饱和水的砖砌筑墙体。不宜在雨天施工。蒸压加气混凝土砌块（ACB）蒸压加气混凝土砌块是以钙质材料和硅质材料以及加气剂，少量调节剂，经配料、搅拌、浇注成型、切割和蒸压养护而制成的，适用于民用和工业建筑物承重和非承重墙体及保温隔热的一种多孔轻质块体材料。抗压强度级别有A1.0、A2.0、A2.5、A3.5、A5.0、A7.5、A10.0七个级别；干密度有B03、B04、B05、B06、B07、B08六个级别；砌块按尺寸偏差和外观质量、干密度、抗压强度和抗冻性分为：优等品（A）、合格品（B）二个等级。蒸压加气混凝土板是生产用原材料，经配料、搅拌、浇注成型、切割和蒸压养护而制成的一种多孔轻质材料。蒸压加气混凝土板有A2.5、A3.5、A5.0、A7.5四个强度；按蒸压加气混凝土干密度有、B04、B05、B06、B07四个级别。由天然石材和砂浆砌筑而成的结构。如：挡土墙、承重墙或基础。石砌体莫干山皇后饭店石砌体石砌体

表观密度天然石材按表观密度大小分为：轻质石材、重质石材吸水性低吸水性岩石、中吸水性岩石、高吸水性岩石。耐水性高耐水性石材、中耐水性石材、低耐水性石材一般软化系数低于0.6的石材，不允许用于重要建筑。抗冻性石材的抗冻性是用冻融循环次数来表示。石材的抗冻标号分为D5、D10、D15、D25、D50、D100、D200等。天然石材的性能抗压强度天然石材强度等级分为MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20等7个等级。冲击韧性硬度石材的工艺性质指开采及加工的适应性，包括加工性、磨光性和抗钻性。天然石材的性能天然石材选用原则适用性经济性安全性天然石材的性能观察与讨论讨论大理石腐蚀

请观察右图，分析大理石表面腐蚀的原因。大理石腐蚀混凝土小型空心砌块是以水泥、矿物掺合料、砂、石、水等为原材料，经搅拌、振动成型、养护等工艺制成的小型砌块，包括空心砌块和实心砌块。其他类型的墙体材料混凝土小型空心砌块砌块主规格尺寸为390mm×190mm×190mm，最小外壁厚不应小于30mm，最小肋厚不应小于25mm，空心率不应小于25%。按抗压强度分为MU5.0、MU7.5、MU10、MU15、MU20、MU25、MU30、MU35、MU40九个等级。砌块按空心率分为空心砌块(空心率不小于25%,代号:H)和实心砌块(空心率小于25%,代号: