第五章建筑鋼材

1、1第5章 建筑鋼材 建筑鋼材建筑鋼材是建筑工程中所用各種鋼材的總稱。包括鋼結(jié)構(gòu)所用的各種型鋼、鋼板、鋼筋、鋼絲和鋼絞線 鋼材具有強度高，有一定塑性和韌性，能承受沖擊和振動荷載，可以焊接或鉚接，便于裝配等優(yōu)點優(yōu)點；其缺點缺點主要是易銹蝕，維護費用大，耐火性差，生產(chǎn)能耗大。 在建筑工程中鋼材被大量用作結(jié)構(gòu)材料，并被列為建筑工程的三大重要材料之一(鋼筋、水泥、砂) 。 某鋼結(jié)構(gòu)廠房鋼結(jié)構(gòu)別墅工程施工現(xiàn)場鋼筋綁扎某房屋建筑柱子鋼筋工程本章內(nèi)容 1 鋼材的基本知識鋼材的基本知識2 常用建筑鋼材常用建筑鋼材3工程中常用型鋼工程中常用型鋼4 鋼材的檢驗鋼材的檢驗1.1.1 鋼的冶煉和分類一、鐵和鋼的冶煉一、

2、鐵和鋼的冶煉1 1、鐵的冶煉及性能、鐵的冶煉及性能鐵鐵俗稱俗稱生鐵生鐵，由鐵、碳合金組成，其中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，由鐵、碳合金組成，其中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.11%2.11%。來源來源：鐵由：鐵由鐵礦石鐵礦石、焦炭焦炭和和助熔劑助熔劑在高溫爐中經(jīng)在高溫爐中經(jīng)高溫高溫冶冶煉，從礦石中還原出來的煉，從礦石中還原出來的用于煉鐵的礦石分為四種：用于煉鐵的礦石分為四種：赤鐵礦赤鐵礦(Fe(Fe2 2O O3 3) )、磁鐵礦磁鐵礦(Fe(Fe3 3O O4 4) )、菱鐵礦菱鐵礦(FeCO(FeCO3 3) )和和褐鐵礦褐鐵礦(Fe(Fe2 2O O3 3nHnH2 2O)O) 鐵通常用于鑄造成形，故稱之為鑄鐵第一

3、節(jié)第一節(jié) 鋼材的基本知識鋼材的基本知識 2 2、鋼的冶煉、鋼的冶煉電爐電爐 煉鋼煉鋼 鋼是將煉鋼生鐵在1700左右的煉鋼爐中冶煉，把生鐵中的雜質(zhì)氧化，將含碳量降到2.06%以下，并將其他元素調(diào)整到規(guī)定范圍 鋼的冶煉方法根據(jù)煉鋼設(shè)備的不同主要分為平爐、轉(zhuǎn)爐和電爐三類。建筑鋼多是平爐鋼、頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐鋼和側(cè)吹堿性轉(zhuǎn)爐鋼平爐煉鋼法：煉鋼過程分為裝料、熔化、精煉、脫氧出鋼四個過程特點：鋼材性能均質(zhì)，冶煉時間長，成本高，燃料效率低，多用于煉制優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金鋼和專用鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼法特點特點：能有效的除掉雜質(zhì)，鋼材性能好，冶煉時間短，成本較低。多用于煉制碳素鋼和低合金鋼電爐煉鋼法：用電加熱進行高溫冶煉特點特點：

4、加溫速度快且溫度易調(diào)節(jié)，鋼質(zhì)好、產(chǎn)量低、成本高。一般用于煉制特殊合金鋼及高、中合金鋼2 2、鋼的澆注、鋼的澆注 冶煉生產(chǎn)的鋼，除極少量直接用作鋼鑄件外，絕大部分都是先澆注成鋼錠，然后再加工制成各種鋼材 澆注方法為鋼錠模澆注和連續(xù)鋼錠澆注兩種 煉鋼需要足夠的氧，但如果鋼材中殘存了氧，會使鋼質(zhì)變差。因此，必須在冶煉后期脫氧。根據(jù)脫氧程度所表現(xiàn)的狀態(tài)，分為鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、特殊鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼四類沸騰鋼沸騰鋼(F)：在鋼爐內(nèi)加入錳鐵進行部分脫氧，而殘存的化合物與碳化合生成CO氣體，氣泡逸出，在鋼水表面形成沸騰現(xiàn)象，故稱之為沸騰鋼特點：冷脆性和實效敏感性高，可焊性差，沸騰鋼的質(zhì)量只能達到一般要求鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)

5、靜鋼(Z)：加入錳、鐵、鋁，使鋼完全脫氧。因脫氧過程中鋼水表面平靜，無沸騰現(xiàn)象，故稱之為鎮(zhèn)靜鋼特點：冷脆性和實效敏感性低，疲勞強度高，可焊性好。適用于承受沖擊荷載的重要結(jié)構(gòu)特殊鎮(zhèn)靜鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼(TZ)：脫氧徹底，性能更優(yōu)于鎮(zhèn)靜鋼，但在工程上很少用3 3、鋼材的加工、鋼材的加工加加 熱熱11501300進行進行熱軋熱軋 將鋼錠加熱到11501300后進行熱軋(鍛造、熱壓、軋制)，所得的形狀尺寸符合要求的鋼材為熱軋鋼材熱軋鋼材；將鋼錠先熱軋，經(jīng)冷卻至室溫后再進行冷軋的產(chǎn)品為冷軋冷軋鋼材鋼材 一般建筑鋼材以熱軋為主以熱軋為主。鋼管是用鋼板加工焊制而成的。無縫鋼管是對實心鋼坯進行穿孔，經(jīng)熱軋、擠壓、冷

6、軋、冷拔等工藝而制得 熱軋的次數(shù)越多，強度提高的程度越大熱軋的次數(shù)越多，強度提高的程度越大 碳素鋼碳素鋼 二、鋼材的分類二、鋼材的分類合金鋼合金鋼 沸騰鋼沸騰鋼半鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼 鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼按脫氧程度分按脫氧程度分按化學(xué)成分分按化學(xué)成分分特級優(yōu)質(zhì)鋼特級優(yōu)質(zhì)鋼 優(yōu)質(zhì)鋼優(yōu)質(zhì)鋼 普通鋼普通鋼 高級優(yōu)質(zhì)鋼高級優(yōu)質(zhì)鋼按有害雜質(zhì)含量分按有害雜質(zhì)含量分 結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼 特殊鋼特殊鋼 工具鋼工具鋼按用途分按用途分按化學(xué)成分分類（1）碳素鋼碳素鋼根據(jù)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可分為：低碳鋼(碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.25%)；中碳鋼(碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.25%0.6%)；高碳鋼(碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.6%)；（2）合金鋼合金

7、鋼根據(jù)摻入合金元素的總量分為：低合金鋼(合金元素總含量5%)；中合金鋼(合金元素總含量為5%10%)低合金鋼(合金元素總含量10%)按有害雜質(zhì)含量分類按鋼中有害雜質(zhì)磷（P）和硫（S）含量的多少，鋼材可分為以下四類：(1)普通鋼普通鋼。磷含量不大于0.045%；硫含量不大于0.055%。(2)優(yōu)質(zhì)鋼優(yōu)質(zhì)鋼。磷含量不大于0.035%；硫含量不大于0.030%。(3)高級優(yōu)質(zhì)鋼高級優(yōu)質(zhì)鋼。磷含量不大于0.030%；硫含量不大于0.025%。(4)特級優(yōu)質(zhì)鋼特級優(yōu)質(zhì)鋼。磷含量不大于0.025%；硫含量不大于0.020%。 按用途分類(1)結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼。主要用作工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件及機械零件的鋼。(2)工具鋼工

8、具鋼。主要用于各種刀具、量具及模具的鋼。(3)特殊鋼特殊鋼。具有特殊物理、化學(xué)或機械性能的鋼，如不銹鋼、耐熱鋼、耐酸鋼、耐磨鋼、磁性鋼等。建筑鋼材的產(chǎn)品一般分為型材、板材、線材和管材等幾類。型材型材包括鋼結(jié)構(gòu)用的角鋼、工字鋼、槽鋼、方鋼、軌道鋼等。線材線材包括鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土用的鋼筋、鋼絲和鋼鉸線等。板材板材包括用于水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)、房屋、橋梁及建筑機械的中厚鋼板；用于屋面、墻面、樓板等的薄鋼板。管材管材主要用于鋼桁架和供水、供氣（汽）管線等1.1.2 建筑鋼材的力學(xué)與工藝性能 建筑鋼材為主要的受力結(jié)構(gòu)材料。鋼材的技術(shù)性能包括力學(xué)性能和工藝性能兩個方面 力學(xué)性能力學(xué)性能是指在外力作

9、用外力作用下表現(xiàn)出來的性能。主要包括拉伸性能、沖擊韌性、疲勞強度、硬度等； 工藝性能工藝性能是鋼材在加工制造過程加工制造過程中所表現(xiàn)的特性，包括冷彎性能、焊接性能、熱處理性能等 建筑鋼材的技術(shù)性能建筑鋼材的技術(shù)性能力學(xué)性能力學(xué)性能工藝性能工藝性能化學(xué)性能化學(xué)性能抗拉性能抗拉性能沖擊韌性沖擊韌性疲勞強度疲勞強度硬硬 度度冷彎性能冷彎性能焊接性能焊接性能1、拉伸性能 力學(xué)性能有拉伸試驗拉伸試驗來測定，拉伸試驗是工程上最重要、應(yīng)用最廣泛的材料試驗 鋼材的拉伸性能，典型地反映在廣泛使用的軟鋼（低碳鋼）拉伸試驗時得到的應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系上，因此一般以低碳鋼的拉伸試驗為研究鋼材抗拉性能的典型例證 拉伸試件分

10、為兩種：細(xì)長試件：L0=10d0 L為標(biāo)距長度，d為試件直徑粗短試件：L0=5d0試驗過程試驗過程：將試件放在試驗機夾具上，在試件兩端加一對緩慢增加的拉伸荷載，觀察試件的受力與變形過程直到被拉斷 在加載過程中，為了使拉伸試驗不受不同試件尺寸的影響，更好的反映鋼材的力學(xué)性能，采用應(yīng)力應(yīng)力- -延伸延伸率曲線率曲線 不同材料的拉伸試驗所得到的應(yīng)力-延伸率曲線有很大差異 低碳鋼的受拉過程分為四個階段AFABCD彈性階段彈性階段OAOA強化階段強化階段BCBC頸縮階段頸縮階段CDCD屈服階段屈服階段ABABOB上B下第一階段：彈性階段彈性階段()OA段 一條通過原點的直線，應(yīng)力與應(yīng)變成正比。試件的特點

11、試件的特點：圖形的特點：圖形的特點：彈性變形計算的指標(biāo)：計算的指標(biāo)：彈性模量EE E值的大小反映了鋼材抵抗彈性變形值的大小反映了鋼材抵抗彈性變形的能力。的能力。彈性極限彈性極限A點對應(yīng)的應(yīng)力值 第二階段：屈服階段屈服階段()AB段圖形的特點：圖形的特點： 一條波動的曲線，應(yīng)力增加很小，而應(yīng)變增加很大材料在此階段暫時失去了抵抗變形的能材料在此階段暫時失去了抵抗變形的能力，稱為材料的屈服力，稱為材料的屈服試件的特點：試件的特點：計算的指標(biāo)：計算的指標(biāo)：屈服強度屈服強度(也叫屈服點) ： eLR B下點對應(yīng)的應(yīng)力AFRSeL一般以屈服強度作為鋼材強度取值的依據(jù)一般以屈服強度作為鋼材強度取值的依據(jù)第三

12、階段：強化階段強化階段()BC段圖形的特點：圖形的特點： 一段上升的曲線試件的特點試件的特點： 應(yīng)力隨應(yīng)變的增大而增大材料恢復(fù)了對變形的抵抗能力，要增加變形就必須增大拉力，稱之為材料的強強化化計算的指標(biāo)：計算的指標(biāo)：極限強度極限強度( (抗拉強度抗拉強度) )最高點C點對應(yīng)的應(yīng)力值mRAFRcm屈強比meLRR評價鋼材的受力特征，值越小，材料的安全性和可靠性越高，不易發(fā)生脆裂破壞第四階段：頸縮階段頸縮階段()CD段圖形的特點：圖形的特點：一段下降的曲線試件的特點試件的特點：變形迅速增長，應(yīng)力下降材料抵抗變形的能力明顯下降，在試件最薄弱處截面迅速縮小截面迅速縮小，產(chǎn)生頸縮現(xiàn)象產(chǎn)生頸縮現(xiàn)象并斷裂并

13、斷裂計算的指標(biāo)：計算的指標(biāo)：斷后伸長率斷后伸長率A%10000LLLAuLuL0A A值越大，說明材料的塑性越好，在值越大，說明材料的塑性越好，在鋼材破壞前會有較大的塑性變形，可鋼材破壞前會有較大的塑性變形，可防止突發(fā)性的破壞防止突發(fā)性的破壞2、沖擊韌性 沖擊韌性沖擊韌性是指鋼材抵抗沖擊荷載而不被破壞的能力 對于重要結(jié)構(gòu)的鋼材，特別是承受沖擊振動荷載的結(jié)構(gòu)所使用的鋼材，必須保證沖擊韌性。定義定義 沖擊韌性通過沖擊試驗確定，用試驗機擺錘沖擊帶有V型缺口標(biāo)準(zhǔn)試件的背面，試件缺口沖斷處單位面積單位面積上所消耗的功上所消耗的功即為沖擊韌性。)(hHFAKAhHFaK)(沖擊功(J)沖擊韌性越大，材料斷

14、裂前所吸收的能量越多，鋼材的沖沖擊韌性越大，材料斷裂前所吸收的能量越多，鋼材的沖擊韌性越好擊韌性越好沖擊韌性(J/cm2)沖擊韌性的影響因素沖擊韌性的影響因素：鋼的化學(xué)成分、冶煉方法、溫度、加工等 鋼中有害元素如硫、磷含量較高時，鋼材的沖擊韌性顯著下降 鋼材在負(fù)溫條件下，沖擊韌性會顯著下降，鋼材有塑性狀態(tài)塑性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)脆性狀態(tài)，這一現(xiàn)象稱為鋼材的冷脆冷脆性性。因此，要求鋼材的脆性轉(zhuǎn)變溫度低于低于實際使用環(huán)境的最低溫度3、疲勞強度 定義定義鋼材在交變荷載反復(fù)多次作用下，可在最大應(yīng)變力鋼材在交變荷載反復(fù)多次作用下，可在最大應(yīng)變力遠(yuǎn)低于極限強度的情況下突然破壞，這種破壞稱為遠(yuǎn)低于極限強度的情

15、況下突然破壞，這種破壞稱為疲勞破壞疲勞破壞 定義定義 一般將鋼材承受變荷載達一般將鋼材承受變荷載達106107周次周次時不發(fā)生破環(huán)的最大應(yīng)力，定義為時不發(fā)生破環(huán)的最大應(yīng)力，定義為疲疲勞勞 強度強度 鋼材在交變荷載反復(fù)多次作用下，可在最大應(yīng)力遠(yuǎn)低于抗拉強度的情況下突然破壞，這種破壞稱為疲勞破疲勞破壞壞。鋼材的疲勞破壞指標(biāo)用疲勞強度疲勞強度（或稱疲勞極限）來表示，是鋼材在交變荷載的作用下，在規(guī)定的周期內(nèi)交變荷載的作用下，在規(guī)定的周期內(nèi)不發(fā)生斷裂所承受的最大應(yīng)力值不發(fā)生斷裂所承受的最大應(yīng)力值。 研究表明，鋼材的疲勞破壞是拉應(yīng)力拉應(yīng)力引起的，首先在局部開始形成微細(xì)裂縫局部開始形成微細(xì)裂縫，由于裂縫尖端

16、處產(chǎn)生應(yīng)力集中而使裂縫迅速擴展直至鋼材斷裂。因此，鋼材內(nèi)部成分的偏析和夾雜物的多少以及最大應(yīng)力處的表面光潔程度、加工損傷等，都是影響鋼材疲勞強度的因素。疲勞破壞常常是突然發(fā)生的，往往造成嚴(yán)重事故4、硬度 定義定義 硬度是指鋼材表面局硬度是指鋼材表面局部體積內(nèi)抵抗外物壓入部體積內(nèi)抵抗外物壓入產(chǎn)生塑性變形的能力。產(chǎn)生塑性變形的能力。 鋼材的硬度是以一定的靜荷載，把一定直徑的淬火鋼球壓入試件表面，然后測定壓痕的面積或深度來定的。測定鋼材硬度的方法有布氏硬度法、洛氏硬度法和維氏硬度法等，較常用的為布氏硬度法和洛氏硬度法。相應(yīng)的硬度試驗指標(biāo)稱布氏硬度(HBW)和洛氏硬度(HR) 布氏法是利用直徑為D(m

17、m)的淬火鋼球，以F(N)的荷載將其壓入試件表面，經(jīng)規(guī)定的持續(xù)時間后卸除荷載，以壓痕表面積壓痕表面積P(mm2)除以荷載F，所得的應(yīng)力值即為試件的布氏硬度值。鋼材的強度越高，塑性變形抵抗力越強，硬度值也越大。)(22dDDDP二、建筑鋼材的工藝性能（一）冷彎性能（一）冷彎性能冷彎性能冷彎性能是指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力建筑工程中常常需要將鋼材彎成要求的形狀，因此需要鋼材具有良好的冷彎性能冷彎性能的檢測步驟冷彎性能的檢測步驟：在室溫條件下，將試件按規(guī)定的彎曲程度和彎心直徑彎曲，檢查彎曲處的內(nèi)外表面是否有無裂紋、起層、磷落、斷裂等情況冷彎性能的表示方法冷彎性能的表示方法：彎曲角度彎曲角度、彎

18、心直徑與試件直彎心直徑與試件直 徑的比值徑的比值( (d/a) ) 彎曲角度越大，直徑之比值越小，表明鋼材的冷彎性彎曲角度越大，直徑之比值越小，表明鋼材的冷彎性能越好能越好 冷彎是鋼材處于不利變形條件下的塑性，而伸長率則是反映鋼材在均勻變形下的塑性。兩者都是鋼材塑性能力的反映 冷彎是對鋼材塑性更嚴(yán)格的檢驗，它能揭示鋼材是否存在內(nèi)部組織不均勻、內(nèi)應(yīng)力和夾雜物等缺陷。冷彎試驗對焊接質(zhì)量也是一種嚴(yán)格的檢驗，能揭示焊件在受彎表面存在未熔合、微裂紋及夾雜物等缺陷（二）焊接性能（二）焊接性能定定 義義 鋼的焊接性能是指在一定焊鋼的焊接性能是指在一定焊接工藝條件下，在焊接及附近過接工藝條件下，在焊接及附近過

19、熱區(qū)不產(chǎn)生裂縫及硬脆傾向，焊熱區(qū)不產(chǎn)生裂縫及硬脆傾向，焊縫處鋼材的力學(xué)性能，尤其是焊縫處鋼材的力學(xué)性能，尤其是焊接后的強度不得低于原有鋼材接后的強度不得低于原有鋼材 影響焊接性能的因素有化學(xué)成分、冶煉質(zhì)量及冷加工1.1.3 建筑鋼材的化學(xué)成分與熱處理一、鋼材的化學(xué)成分化學(xué)成分化學(xué)成分有益因素有益因素猛猛硅硅碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.8%時，隨著質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，鋼的強度和硬度提高，塑性和韌性下降在錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.8%1%時，能夠提高鋼的強度、硬度。提高熱加工能力含量小于1.5%時，可提高合金鋼的強度，但可焊性和冷加工性有所降低化學(xué)成分化學(xué)成分有害因素有害因素磷磷硫硫氧、氮、氫氧、氮、氫冷脆性冷脆性鋼

20、材在低溫條件下塑性和韌性顯著降低的性能熱脆性熱脆性鋼材熔點低，在焊接時容易產(chǎn)生裂紋在常溫下，提高鋼的強度和硬度，顯著降低其韌性和塑性；增加鋼液的流動性。冷脆性增強增強鋼的熱脆性，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)過高時，一定程度上降低鋼的韌性、耐疲勞性和耐蝕性明顯降低鋼的塑性和韌性二、鋼材的熱處理定義定義將鋼在固態(tài)范圍內(nèi)加熱到一定的溫度，并保持此狀態(tài)一定時間，然后以選定的溫度冷卻下來，改變鋼的內(nèi)部組織，從而獲得所需性能的一種工藝熱處理過程：加熱保溫冷卻根據(jù)熱處理的目的及加熱和冷卻的方法的不同分為：根據(jù)熱處理的目的及加熱和冷卻的方法的不同分為：和和普通熱普通熱處理處理退火退火 正火正火 淬火淬火 回火回火 將鋼加熱到某

21、一溫度，保持一定時間，然后緩慢冷卻將鋼加熱到某一溫度，保持一定時間，使鋼材達到完全均勻化，然后在自然流通的空氣中冷卻將鋼加熱到某一溫度，保持一定時間，然后急速冷卻將淬火后的鋼材再加熱到某一溫度，保持一定時間，然后以一定方式冷卻 對于一些鋼鐵構(gòu)件，由于荷載發(fā)生在表面，故表面層承受著比內(nèi)部高的應(yīng)力，而且在不斷被磨損。 所以應(yīng)對表面層加以強化，使表面具有較高的強度、硬度、耐磨性和耐磨性，而內(nèi)部仍保持足夠的塑性和韌性 鋼的表面淬火是一種不改變鋼件表面層化學(xué)成分，只改變表面層組織的局部熱處理方法。 根據(jù)加熱方法的不同，分為感應(yīng)加熱表面淬火和火焰加熱表面淬火前者是利用工件表面產(chǎn)生的感應(yīng)電流將表面迅速加熱后

22、者利用乙炔-氧混合氣體燃燒的火焰噴射到工件表面，使之快速加熱1.1.4 建筑鋼材的冷加工與強化 鋼筋的冷加工方式鋼筋的冷加工方式冷拉冷拉 冷拔冷拔冷軋冷軋冷加工(冷加工強化)是指鋼材在常溫下受到強力作用產(chǎn)生塑性變形，以提高屈服強度，降低塑性和韌性的現(xiàn)象一、鋼材的冷加工一、鋼材的冷加工鋼筋經(jīng)冷拉時效后應(yīng)力鋼筋經(jīng)冷拉時效后應(yīng)力- -應(yīng)變圖的變化應(yīng)變圖的變化二、鋼材的時效二、鋼材的時效鋼材在經(jīng)冷加工后，隨著時間的延長，其屈服極限屈服極限和強度極限逐漸提高而塑性和韌性逐漸降低的現(xiàn)象自然時效自然時效將鋼筋在常溫下存放1520d人工時效人工時效將鋼筋加熱到100200并保持一定時間時效過程普遍而長期，冷加

23、工僅僅加快了時效的發(fā)展。因時效而導(dǎo)致鋼材性質(zhì)改變的過程叫做時效敏感性時效敏感性。時效敏感性大的鋼材，經(jīng)時效后，其韌性、塑性改變較大三、鋼材的焊接三、鋼材的焊接鋼筋接頭、鋼筋網(wǎng)、鋼筋骨架和預(yù)埋件的連接及裝配式構(gòu)件的安裝都用到焊接焊接。焊接是鋼結(jié)構(gòu)的主要連接方式焊接特點焊接特點：短時間內(nèi)達到非常高的溫度，金屬融化體積小，冷卻速度快 對于重要的焊接件，應(yīng)進行拉伸、沖擊韌性及疲勞強度試驗，以檢驗焊接件的力學(xué)性能1.1.5 工程中常用的鋼材我國土木工程中常用的鋼材主要有碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼（一）碳素結(jié)構(gòu)鋼（一）碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號組成牌號組成代表屈代表屈服強度服強度的字母的字母Q屈服強度屈服強度數(shù)值

24、數(shù)值如：如：235質(zhì)量等級質(zhì)量等級符號符號如如：ABCD脫氧方法脫氧方法符號符號如：如：F、Z、TZ例如：Q275BZ表示屈服強度值為275MPa的B級鎮(zhèn)靜鋼碳素鋼按力學(xué)性能和化學(xué)成分可分為Q195、Q215、Q235、Q275四個牌號1 1、碳素結(jié)構(gòu)鋼的技術(shù)要求、碳素結(jié)構(gòu)鋼的技術(shù)要求 碳素結(jié)構(gòu)鋼隨著牌號的增大，其含碳量增加，強度提高，塑性和韌性降低，冷彎性能逐漸變差2 2、碳素結(jié)構(gòu)鋼的特性與選用、碳素結(jié)構(gòu)鋼的特性與選用工程中應(yīng)用最廣泛應(yīng)用最廣泛的碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號為Q235，其含碳量為0.14%0.22%，屬低碳鋼，由于該牌號鋼既具有較高的強度，又具有較好的塑性和韌性，可焊性也好，故能較好的滿足

25、一般鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的用鋼要求 Q195、Q215號鋼強度低，塑性和韌性較好，易于冷加工，常用作鋼釘、鉚釘、螺栓及鐵絲等。Q215號鋼經(jīng)冷加工后可代替Q235號鋼使用 Q255、Q275號鋼強度較高，但塑性、韌性和可焊性較差，不易焊接和冷加工，可用于軋制鋼筋、制作螺栓配件等（二）低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼（二）低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼牌號組成牌號組成屈服點屈服點字母字母Q屈服點屈服點數(shù)值數(shù)值質(zhì)量質(zhì)量等級等級(5個)(8個)例如：Q460C表示屈服強度為460MPa，質(zhì)量等級為C級的低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼 低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的技術(shù)性能與應(yīng)用低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的技術(shù)性能與應(yīng)用特點：特點：強度高、塑性、韌性、可

26、焊性能等綜合性能強度高、塑性、韌性、可焊性能等綜合性能好好應(yīng)用：高層建筑的鋼結(jié)構(gòu)、大跨度屋架、網(wǎng)架等其應(yīng)用：高層建筑的鋼結(jié)構(gòu)、大跨度屋架、網(wǎng)架等其他能承受較大荷載的構(gòu)件他能承受較大荷載的構(gòu)件1.2.1 鋼筋鋼筋普通混凝土機構(gòu)用鋼材主要有普通混凝土機構(gòu)用鋼材主要有熱軋鋼筋熱軋鋼筋和和冷軋鋼筋冷軋鋼筋一、工程上常用的鋼筋一、工程上常用的鋼筋第二節(jié)第二節(jié) 常用建筑鋼材常用建筑鋼材 光圓鋼筋光圓鋼筋 帶肋鋼筋帶肋鋼筋 （1 1）熱軋光圓鋼筋）熱軋光圓鋼筋牌號組成：牌號組成：HPB+屈服強度特征值特征特征：截面為圓形，表面光滑分類分類：按屈服強度分為235和和300 兩個牌號按形狀分為：盤卷盤卷(直徑1

27、2mm)直條直條(直徑12mm)（2 2）熱軋圓盤條鋼筋）熱軋圓盤條鋼筋牌號組成：牌號組成：HPB+屈服強度特征值分類：分類：Q195Q275四種，常用Q235公稱直徑：公稱直徑：612mm主要用途主要用途：箍筋、現(xiàn)場樓板鋼筋及制作冷拉鋼筋（3 3）熱軋帶肋鋼筋）熱軋帶肋鋼筋公稱直徑公稱直徑：650mm分類：普通型普通型(HRB+屈服強度特征值)細(xì)晶粒型細(xì)晶粒型(HRBF+特征值)按鋼筋屈服強度值分為335、400、500三個等級。分別記為3、4、5(普通型)和C3、C4、C5(細(xì)晶粒型) （4 4）冷軋帶肋鋼筋）冷軋帶肋鋼筋冷軋帶肋鋼筋冷軋帶肋鋼筋是用熱軋盤條經(jīng)多道冷軋減徑，一道壓肋并經(jīng)消除

28、內(nèi)應(yīng)力后形成的一種帶有二面或三面月牙形的鋼筋特點特點強度高、塑性好強度高、塑性好 提高構(gòu)件整體質(zhì)量提高構(gòu)件整體質(zhì)量 握裹力強握裹力強節(jié)約鋼材降低成本節(jié)約鋼材降低成本二、鋼筋的出廠檢驗二、鋼筋的出廠檢驗外觀檢驗外觀檢驗機械性能和機械性能和化學(xué)成分檢化學(xué)成分檢驗收批和驗驗收批和驗的判定的判定鋼筋尺寸及鋼筋尺寸及每米長質(zhì)每米長質(zhì)每捆掛有每捆掛有兩個標(biāo)牌兩個標(biāo)牌，并有，并有質(zhì)量證明書質(zhì)量證明書和和試驗報告書試驗報告書外觀檢驗外觀檢驗查對標(biāo)志查對標(biāo)志表面質(zhì)量表面質(zhì)量尺寸，外形尺寸，外形 鋼筋表面不得有裂縫、結(jié)疤和折疊不得有裂縫、結(jié)疤和折疊。鋼筋表面的凸塊和其他缺陷的深度或高度，不得超過所在部位尺寸的容許

29、偏差。帶肋鋼筋的凸塊凸塊，不得超過橫肋的高度不得超過橫肋的高度。 鋼筋的外形，光圓鋼筋的不圓度不得大于不圓度不得大于0.40mm0.40mm；帶肋鋼筋的各細(xì)部尺寸，如直徑、肋高、肋寬及肋間距等，按公稱直徑不同，應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)容許偏差的規(guī)定。 鋼筋每米彎曲度應(yīng)不大于應(yīng)不大于4mm4mm，總彎曲度不大于鋼筋總彎曲度不大于鋼筋總長度的總長度的0.4%0.4%。帶肋鋼筋表面應(yīng)軋有牌號(用1、2、3、4分別表示HPB235、HRB335、HRB400、HRB500)標(biāo)志，還可依次軋上廠名廠名或商標(biāo)商標(biāo)（用漢語拼音字頭表示）和直徑直徑（mm）數(shù)字。鋼筋應(yīng)有出廠證明書或試驗報告單 鋼筋的尺寸鋼筋的尺寸，主要

30、是公稱直徑和定尺長度公稱直徑和定尺長度，均不得均不得超過容許偏差超過容許偏差。熱軋帶肋鋼筋的公稱直徑是指與橫截面面積相等的圓的直徑，其范圍在850mm。熱軋光圓鋼筋的公稱直徑為820mm的范圍，容許偏差為0.4mm。光圓鋼筋和帶肋鋼筋公稱直徑的測量均精確到0.1mm。鋼筋按直條交貨時,其長度通常為3.512m，鋼筋按定尺長度交貨時，其長度容許偏差不得大于+50mm 測量鋼筋質(zhì)量偏差時,試樣數(shù)量不少于不少于10個，試樣總長度不小于60m。長度應(yīng)逐個測量，精確到10mm。試樣總質(zhì)量不大于100kg時，精確到0.5kg；試樣總質(zhì)量大于100kg時，精確到1kg。質(zhì)量檢查質(zhì)量檢查 試樣數(shù)量不少于試樣數(shù)

31、量不少于10根，試樣總長度不小于根，試樣總長度不小于60m 重量偏差重量偏差=試樣實際重量試樣實際重量-試樣總長度試樣總長度理論重量理論重量試樣總長度試樣總長度理論重量理論重量100%機械性能檢測機械性能檢測鋼材彎鋼材彎曲試驗曲試驗 鋼材拉鋼材拉伸試驗伸試驗鋼筋的鋼筋的屈服點、拉伸強度屈服點、拉伸強度和和伸長率伸長率的檢測按的檢測按GB228GB228金屬拉伸金屬拉伸試驗方法試驗方法的規(guī)定進行的規(guī)定進行 鋼筋檢驗以重量不大于重量不大于60t60t為一批為一批，每批鋼筋中任意抽出兩根兩根，每根鋼筋截取一套試件，每套試件每套試件為兩根為兩根。其中一根做拉伸試驗，測定其屈服點、抗拉強度和伸長率；另一

32、根做冷彎試驗。 鋼絲的檢驗以3t3t為一批為一批，每批中要取10% 盤(并不少于6盤)，從每盤鋼絲兩端截取試件一套，每套兩根，分別進行拉伸和冷彎試驗1.2.2 鋼絲鋼絲（1 1）預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲）預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲 預(yù)應(yīng)力高強度鋼絲是用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼盤條，經(jīng)酸洗、冷拉或再經(jīng)回火處理等工藝制成，專用于預(yù)應(yīng)力混凝土消除應(yīng)力鋼絲消除應(yīng)力鋼絲按松弛性能又分為低松弛級鋼絲(WLR)和普通松弛級鋼絲(WNR)。預(yù)應(yīng)力鋼絲按外形分為光圓(P)、螺旋肋(H)和刻痕(I)三種冷拉鋼絲冷拉鋼絲（用盤條通過拔絲?；蜍堓伣?jīng)冷加工而成）：代號“WCD”第二節(jié)第二節(jié) 常用建筑鋼材常用建筑鋼材 預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲每盤應(yīng)由

33、一根鋼絲組成每盤應(yīng)由一根鋼絲組成，其盤盤重不小于重不小于500kg500kg，允許有10%的盤數(shù)小于500kg但不小于100kg。鋼絲表面不得有裂紋和油污，也不允許有影響使用的拉痕、機械損傷等 預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲具有強度高強度高、柔性好柔性好、無接頭無接頭等優(yōu)點優(yōu)點。施工方便施工方便，不需冷拉不需冷拉、焊接接頭等加工，而且質(zhì)量穩(wěn)定質(zhì)量穩(wěn)定、安全可靠安全可靠。主要應(yīng)用于大跨度屋架及薄腹梁、大跨度吊車梁、橋梁、電桿、枕軌或曲線配筋的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件?？毯垆摻z刻痕鋼絲由于屈服強度高且與混凝土的握裹力大，主要用于預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)以減少混凝土裂縫（2 2）冷拔低碳鋼絲）冷拔低碳鋼絲冷拔低碳鋼絲冷拔低

34、碳鋼絲是用普通低碳鋼的光圓盤條鋼筋經(jīng)冷拔冷拔制作而成影響因素影響因素：光圓盤條鋼筋強度光圓盤條鋼筋強度和冷拔后的壓縮率冷拔后的壓縮率分類分類：甲級甲級和乙級乙級甲級鋼絲主要應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力筋乙級鋼絲主要應(yīng)用于焊接網(wǎng)、焊接骨架、箍筋和構(gòu)造鋼筋 其技術(shù)性能指標(biāo)見表5-111.2.3 鋼絞線鋼絞線預(yù)應(yīng)力鋼絞線預(yù)應(yīng)力鋼絞線是用數(shù)根（兩或三、或七根）鋼絲在絞線機上捻制后，再經(jīng)低溫回火熱處理和消除應(yīng)力等工序制成 鋼鉸線的捻向一般為左（左（S S）捻）捻根據(jù)捻制結(jié)構(gòu)分為5類：12；13；13()； 17； 17（C）第二節(jié)第二節(jié) 常用建筑鋼材常用建筑鋼材 鋼絞線具有強度高強度高、與混凝土粘結(jié)性能好混凝土粘結(jié)性能

35、好、斷面面斷面面積大積大、使用根數(shù)少使用根數(shù)少、柔性好柔性好、易于在混凝土結(jié)構(gòu)中排列布置、易于錨固易于錨固等優(yōu)點優(yōu)點，主要用于大跨度大跨度、重荷載的后重荷載的后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中1.2.4 型鋼型鋼型鋼是長度和截面周長之比相當(dāng)大的直條鋼材的統(tǒng)稱。型鋼按截面形狀分為簡單截面和復(fù)雜截面（異型）兩大類第二節(jié)第二節(jié) 常用建筑鋼材常用建筑鋼材（1）熱軋型鋼熱軋型鋼主要有角鋼角鋼、工字鋼工字鋼、槽鋼槽鋼、T T型鋼型鋼、H H型鋼型鋼和Z Z型鋼型鋼。角鋼、工字鋼和槽鋼應(yīng)用最廣泛角鋼角鋼：角鋼俗稱角鐵、是兩邊互相垂直兩邊互相垂直成角形的長條鋼材。分為等邊角鋼和不等邊角鋼表示符號表示符號：邊長厚度邊長厚度或者長邊短邊厚度長邊短邊厚度單位：mm工字鋼工字鋼：工字鋼也稱為鋼梁，是截面為工字形狀截面為工字形狀的長條鋼材工字鋼主要分為：普通工字