钢结构工程施工（第五版） 课件 2项目一 材料

第5讲钢材的机械性能（一）钢材1、钢材的机械性能（1）强度和塑性强度：抵抗破坏的能力塑性：抵抗变形的能力应力应变曲线第5讲钢材的机械性能试验过程第5讲钢材的机械性能受力的五个阶段：

①弹性阶段(曲线的OA段)。fe ②弹塑性阶段(曲线的AB段)。③屈服阶段(曲线的BC段)。fy④应变硬化阶段(曲线的CD段)。fu⑤颈缩阶段(曲线的DE段)力学指标：

屈服强度fy：可利用的强度指标，设计依据极限抗拉强度fu塑性指标：

伸长率：δ＝（L1-L0

）/L0×100%

断面收缩率：ψ=（A0－A1）/A0×100%

第5讲钢材的机械性能（2）冷弯试验性能钢材的冷弯性能是衡量钢材在常温下弯曲加工产生塑性变形时，对产生裂纹的抵抗能力的一项指标。第5讲钢材的机械性能（3）韧性 钢材的冲击韧度是衡量钢材在冲击荷载作用下，抵抗脆性断裂的能力的一项力学性能指标。第5讲钢材的机械性能（4）可焊性钢材的焊接性能是指在一定的焊接工艺条件下，获得性能良好的焊接接头。焊接过程中要求焊缝及焊缝附近金属不产生热裂纹或冷却收缩裂纹；在使用过程中焊缝处的冲击韧性和热影响区内塑性良好，不低于母材的力学性能。第5讲钢材的机械性能小结

本讲学习了钢材的力学性能，钢材受力的5个阶段，强度指标中只有屈服强度fy是可利用的强度指标，是设计依据。钢材的塑性指标有伸长率、断面收缩率、冷弯性能、冲击韧性、可焊性。第5讲钢材的机械性能第6讲影响钢材性能的因素2.影响钢材性能的因素(1)化学成分的影响碳素结构钢中铁含量占99％以上，其余是碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)及硫(S)、磷(P)、氧(O)、氮(N)等冶炼过程中留在钢中的杂质元素表2-1各种元素对钢材性能的影响。

第6讲影响钢材性能的因素(2)冶炼、浇注、轧制过程及热处理的影响

缺陷有偏析、夹层、裂纹

钢材分类：沸腾钢、镇静钢及特殊镇静钢（3）钢材的硬化的影响

时效硬化、冷作硬化（应变硬化）第6讲影响钢材性能的因素（4）复杂应力的影响钢材受同号复杂应力作用时，强度提高，塑性降低，性能变脆；钢材受异号复杂应力作用时，强度降低，塑性增加。第6讲影响钢材性能的因素（5）应力集中的影响

钢材中的应力在缺陷区域的某些部位将出现局部高峰应力。应力集中的部位，孔洞、缺口、凹槽，或采用变厚度、变宽度的截面。

第6讲影响钢材性能的因素（6）残余应力的影响残余应力是一种自相平衡的应力钢材中残余应力的特点是应力自相平衡且与外荷载无关。残余应力对构件强度极限状态承载力没有影响，但使构件刚度减小，使钢材抗冲击断裂能力及抗疲劳破坏能力降低。第6讲影响钢材性能的因素（7）温度的影响温度在200℃以上时总的趋势是强度降低，塑性增大；达600℃时，其承载能力几乎丧尽。负温度范围内，钢材的强度虽略有提高，但其塑性和韧性降低（变脆），

第6讲影响钢材性能的因素（8）重复荷载作用的影响（疲劳）

钢材承受重复变化的荷载作用时，材料强度降低，破坏提早，这种现象称为疲劳破坏。疲劳破坏的特点是强度降低，材料转为脆性，破坏突然。第6讲影响钢材性能的因素小结：

本讲学习了影响钢材性能的因素有化学成分、钢材制造过程、钢材硬化、复杂应力、应力集中、残余应力、温度变化及疲劳等，在钢材选用时应加以注意，发挥有利因素，避免不利因素，根据结构要求正确选用钢材。第6讲影响钢材性能的因素第7讲钢材的种类、连接材料3.钢结构用钢材的种类、规格与选用（1）建筑钢材的种类

建筑结构用钢主要是碳素结构钢和低合金钢两种。

碳素结构钢：只使用低碳钢，含碳量不大于0.25％。

《碳素结构钢》标准中钢材牌号表示方法由字母Q、屈服点数值(N／mm2)、质量等级代号(A、B、C、D)及脱氧方法代号(F、Z、TZ)四个部分组成。Q是“屈”字汉语拼音的首位字母，质量等级中以A级最差、D级最优，F、Z、TZ则分别是“沸”、“镇”及“特镇”汉语拼音的首位字母，分别代表沸腾钢、镇静钢及特殊镇静钢，其中代号Z、TZ可以省略。

第7讲钢材的种类、连接材料

国家标准《碳素结构钢》（GB700）将碳素结构钢按屈服点数值分为5个牌号：Q195、Q215、Q235、Q255及Q275，钢结构设计标准(GBJ50017—2017)中所推荐的碳素结构钢是Q235钢。

钢号的代表意义：

例Q235—A，代表屈服点为235N／mm2的A级镇静碳素结构钢；

Q235—BF：代表屈服点为235N／mm2的B级沸腾碳素结构钢。第7讲钢材的种类、连接材料

低合金钢：是在冶炼碳素结构钢时增加一些合金元素炼成的钢，目的是提高钢材的强度、冲击韧性、耐腐蚀性等，而不太降低其塑性。

《低合金高强度结构钢》标准中钢材全部为镇静钢或特殊镇静钢，所以它的牌号就只由Q、屈服点数值及质量等级三个部分组成，其中质量等级有A～E五个级别。

《低合金高强度结构钢》（GB／T1591）将低合金高强度结构钢按屈服点数值分为5个牌号：Q295、Q345、Q390、Q420及Q460，所推荐的低合金高强度结构钢是Q345、Q390及Q420钢。第7讲钢材的种类、连接材料

特种钢：桥梁用结构钢、耐候钢、高层建筑结构用钢《桥梁用结构钢》(GB／T714--2000)中的Q235q、Q345q、Q390q和Q420q（字母q表示“桥”）等；《焊接结构用耐候钢》(GB／T4172—2000)中的Q235NH(原16CuCr)、Q345NH(原15MnCuCr)（字母NH表示“耐候”）等；《高层建筑结构用钢板》(YB4104—2000)中的Q235GJ、Q345GJ和Q235GJZ、Q345GJZ(字母GJ表示“高层建筑”、字母Z表示“Z向钢板”)等钢号，由于其机械性能优于一般钢种，故也适用于钢结构。第7讲钢材的种类、连接材料（2）钢材的选用 选用原则：保证结构安全可靠，同时要经济合理，节约钢材。考虑因素：结构的重要性、荷载特性、连接方式、结构的工作环境温度、钢材厚度。（3）钢材的规格①热轧钢板第7讲钢材的种类、连接材料②型钢第7讲钢材的种类、连接材料第7讲钢材的种类、连接材料③冷弯薄壁型钢④压型钢板第7讲钢材的种类、连接材料第7讲钢材的种类、连接材料第7讲钢材的种类、连接材料（二）连接材料

1.焊材

（1）手工焊接用焊条 焊条由字母E表示。 建筑钢结构中用手工焊时，

碳钢焊条有E43、E50系列，

低合金钢焊条有E50、E55等系列。（2）焊丝（3）焊剂第7讲钢材的种类、连接材料2.螺栓（1）普通螺栓

普通螺栓的材料用Q235，分为A、B和C三级。（2）高强度螺栓

高强度螺栓采用的钢材性能等级按其热处理后强度划分为10.9S和8.8S级第7讲钢材的种类、连接材料（三）油漆、防腐／火涂料

1.油漆

钢结构的容易锈蚀，影响使用与安全，为了减轻或防止钢结构的锈蚀，目前国内外基本采用油漆涂装方法进行防护。

油漆防护是利用油漆涂层使被涂物与环境隔离，从而达到防锈蚀的目的，延长被涂物件的使用寿命。第7讲钢材的种类、连接材料2.防腐涂料防腐涂料都具有良好的绝缘性，能阻止铁离子的运动，故使腐蚀电流不易产生，起到保护钢材的作用。3防火涂料钢结构防火涂料分为薄涂型和厚涂型两类，选用时应遵照以下原则：

第7讲钢材的种类、连接材料

对室内裸露钢结构、轻型屋盖钢结构及有装饰要求的钢结构，当规定