建筑金屬材料課件

倫敦千年穹頂

用鋼量：4000噸千年穹頂?shù)脑煨秃芷嫣?-它由12根穿出屋面、高達100米的鋼桅桿支撐，屋頂采用膜材料覆蓋成圓球形，而膜面則支撐在72根輻射狀的鋼索上，遠遠望去像一個白色的大帳篷。倫敦千年穹頂

1

吉隆坡國家石油雙塔大廈

用鋼量：7500噸高452米的吉隆坡國家石油雙塔大廈號稱目前世界上最高的純鋼結(jié)構(gòu)建筑(外層材料為不銹鋼和玻璃)。雙塔大廈在41層和42層之間還有一座用輕型鋼建造的“空中天橋”連接兩塔，“橋”長58米、高9米，總重750噸

吉隆坡國家石油雙塔大廈

2日本明石海峽大橋

用鋼量：30萬噸這座目前世界上主跨最長的懸橋(全長3911米，主跨長1991米)，將日本的本州、九州、北海道和四國島連在了一起。該橋可承受里氏8.5級的強烈地震和80米/秒的暴風。日本明石海峽大橋

3建筑金屬材料課件4建筑金屬材料課件5第二章建筑金屬材料第二章建筑金屬材料6C≤2.11％冶煉生鐵鋼水生鐵中的碳氧化，降低含C量，除去雜質(zhì)元素，降低其含量鑄錠鋼鋼材熱加工C≤2.11％冶煉生鐵鋼水生鐵中的碳氧化，降低72.1鋼的分類一.鋼的化學成分及其對性能的影響

二.鋼的微觀結(jié)構(gòu)及其對性能的影響（自學）

2.1鋼的分類一.鋼的化學成分及其對性能的影響二.鋼的微觀結(jié)8三鋼的分類1.按化學成分分：2.1鋼的分類三鋼的分類2.1鋼的分類9三鋼的分類2.按脫氧程度分：3.按質(zhì)量等級分:普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼、特級優(yōu)質(zhì)鋼2.1鋼的分類三鋼的分類2.1鋼的分類10鋼材的脫氧程度對鋼材質(zhì)量的影響(A)沸騰鋼(B)鎮(zhèn)靜鋼

鋼材的脫氧程度對鋼材質(zhì)量的影響(A)沸騰鋼112.2建筑用鋼的技術性質(zhì)2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)12一.鋼材的力學性能（一）抗拉性能2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)一.鋼材的力學性能2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)13建筑金屬材料課件14一.鋼材的力學性能（一）抗拉性能2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)一.鋼材的力學性能2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)151.彈性階段一.鋼材的力學性能（一）抗拉性能2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)1.彈性階段一.鋼材的力學性能2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)16一.鋼材的力學性能（一）抗拉性能2.屈服階段2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)一.鋼材的力學性能2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)17一.鋼材的力學性能（一）抗拉性能3.強化階段2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)一.鋼材的力學性能2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)18一.鋼材的力學性能（一）抗拉性能4.頸縮階段2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)一.鋼材的力學性能2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)19建筑金屬材料課件20建筑金屬材料課件21一.鋼材的力學性能（二）塑性1.伸長率2.斷面收縮率

2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)一.鋼材的力學性能2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)22一.鋼材的力學性能（三）沖擊韌性

擺錘試件H0H12.2建筑用鋼的技術性質(zhì)一.鋼材的力學性能擺錘試件H0H12.2建筑用鋼的技術性23一.鋼材的力學性能（三）沖擊韌性

2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)一.鋼材的力學性能2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)24一.鋼材的力學性能（四）硬度

布氏硬度測定示意圖2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)一.鋼材的力學性能布氏硬度測定示意圖2.2建筑用鋼的技25一.鋼材的力學性能（五）耐疲勞性疲勞破壞：

在交變應力（動荷載）作用下，鋼材在應力低于其屈服強度的情況下突然發(fā)生脆性斷裂的現(xiàn)象。疲勞強度：鋼材在交變荷載反復作用下，在規(guī)定的周期基數(shù)內(nèi)（一般取107次），不發(fā)生斷裂所能承受的最大應力.

疲勞破壞過程：疲勞裂縫產(chǎn)生→擴展→突然斷裂。主要影響因素有：1.內(nèi)部缺陷（晶界、微孔、夾雜物等）；2.成分偏析；3.過大的內(nèi)應力，截面沿縱向的突變；4.表面狀態(tài)；5.受力的種類、應力循環(huán)特征值、循環(huán)次數(shù)等。2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)一.鋼材的力學性能疲勞破壞過程：疲勞裂縫產(chǎn)生→擴展→突然斷裂261980年3月27日，北海愛科菲斯科油田的A.L.基兒蘭德號平臺突然從水下深部傳來一次震動，緊接著一聲巨響，平臺立即傾斜，短時間內(nèi)翻于海中，致使23人喪生，造成巨大的經(jīng)濟損失。

某鋼廠原料跨吊車任務繁重，而冷軋跨吊車不太繁忙。兩者互按同一標準設計，后者吊車梁使用40多年未發(fā)現(xiàn)裂縫，而前者因產(chǎn)生較多裂縫已更換。請分析裂縫的成因。

工程案例1980年3月27日，北海愛科菲斯科油田的A.L.基兒蘭德號27二.建筑用鋼的工藝性能（一）冷彎性能指標彎曲角度α彎心直徑與試件厚度的比值d/a結(jié)論α增大d/a增大，表示對鋼材冷彎性能要求越高2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)二.建筑用鋼的工藝性能指標彎曲角度α結(jié)論α增大d/a增28二.建筑用鋼的工藝性能（二）焊接性能影響因素：

化學成分（含碳量、S、P和氣體雜質(zhì)）；冶煉質(zhì)量（鎮(zhèn)靜鋼）冷加工等。

焊接點斷裂點斷裂點2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)二.建筑用鋼的工藝性能影響因素：焊接點斷裂點斷裂點2.229某燒結(jié)礦倉庫運輸廊道于1965年1月發(fā)生倒塌。事故發(fā)生時室外氣溫為36℃左右。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查及取樣試驗可知所用的沸騰鋼含碳0.23％～0.25％，含硫0.06％，焊接質(zhì)量差。請分析事故原因。

原因之一是所使用的鋼材不符合標準要求，發(fā)生脆性斷裂。所用鋼材含碳量及含硫量均超過用于焊接結(jié)構(gòu)鋼材要求，即含碳不超過0.22％，含硫量不超過0.055％。硫的析出集中點正是弦桿鋼發(fā)生脆性破壞部位。

原因之二是斷裂處焊縫低劣，以及焊接結(jié)構(gòu)處有應力集中現(xiàn)象，助長了此衍架的斷裂破壞。經(jīng)檢查，多處焊縫明顯未焊透，有焊瘤，夾雜缺陷，焊接質(zhì)量差。某燒結(jié)礦倉庫運輸廊道于1965年1月發(fā)生倒塌。事故發(fā)生時室外302.3鋼材的組成結(jié)構(gòu)及其對性能的影響2.3鋼材的組成結(jié)構(gòu)及其對性能的影響31建筑金屬材料課件32

加工硬化的效果：屈服強度提高塑性和韌性降低可焊形變壞硬脆傾向增加等。

0σ

p

e

0’2.4.1.鋼材的冷加工強化加工硬化的效果：0σpe0’2.4.1.鋼33

冷拉冷拔冷軋

第四節(jié)鋼材的冷加工強化和熱處理2.4.1.鋼材的冷加工強化冷拉第四節(jié)鋼材的冷加工強化和熱處理2.4.134建筑金屬材料課件35建筑金屬材料課件36建筑金屬材料課件37問題：

直接承受動荷載作用的焊接鋼結(jié)構(gòu)是否能使用經(jīng)冷加工的鋼材嗎？為什么？

答：不能。因為冷加工后鋼材的塑性和韌性大大降低，可焊性變差，增加了焊接后的硬脆傾向，為了防止鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生突然的脆性斷裂，所以不能采用。問題：

直接承受動荷載作用的焊接鋼結(jié)構(gòu)是否能使用經(jīng)冷加工的鋼382.4.2.鋼材的熱處理溫度727C等溫處理回火淬火正火退火時間2.4.2.鋼材的熱處理溫度727C等溫處理回火淬火正火退39建筑金屬材料課件402.5建筑鋼材的性質(zhì)及應用2.5.1建筑常用鋼種2.5.2鋼結(jié)構(gòu)用鋼2.5.3鋼筋混凝土用鋼2.5建筑鋼材的性質(zhì)及應用2.5.1建筑常用鋼種41碳素結(jié)構(gòu)鋼低合金高強度合金鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼2.5.1建筑常用鋼種碳素結(jié)構(gòu)鋼2.5.1建筑常用鋼種422.5.1.1碳素結(jié)構(gòu)鋼2.5.1.1碳素結(jié)構(gòu)鋼432.5.1.1碳素結(jié)構(gòu)鋼2.5.1.1碳素結(jié)構(gòu)鋼44表2-2碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號、等級和化學成分牌號等級化學成分/%脫氧方法CMnSiSP不大于Q195—0.06～0.0120.25～0.500.300.0500.045F、b、ZQ215A0.09～0.150.05～0.550.300.0500.045F、b、ZB0.045Q235A0.14～0.220.30～0.650.0350.0500.045F、b、ZB0.12～0.200.30～0.700.045C≤0.180.35～0.800.0400.040ZD≤0.170.035TZQ255A0.18～0.280.40～0.700.300.0500.045F、b、ZB0.045Q275—0.28～0.380.50～0.800.350.0500.045b、Z表2-2碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號、等級和化學成分等級化學成分/%脫45牌號等級拉伸試驗屈服點/(N/mm2)抗拉強度(N/mm2)伸長率/%鋼材厚度(直徑)/mm鋼材厚度(直徑)/mm≤16>16～40>40～60>60～100>100～150>150≤1616～4040～6060～100100～150>150不小于不小于Q195-195185————315～4303332————Q215A

B215205195185175165335～450313029282726Q235A

B

C

D235225215205195185375～500262524232221Q255A

B255245235225215205410～550242322212019Q275—275265255245235225490～630201918171615牌號等級拉伸試驗屈服點/(N/mm2)抗拉強度(N/mm2)46選用原則：

應根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的工作條件、荷載類型、連接方式、環(huán)境溫度與介質(zhì)的腐蝕情況等綜合因素選用。

Q195和Q215號鋼強度較低，塑性和韌性較大，易彎加工，可用于鋼釘、螺栓等。Q235A使用于承受靜載作用的鋼結(jié)構(gòu)；Q235B可用于承受動載焊接的普通鋼結(jié)構(gòu)；Q235C可用于承受動載焊接的重要鋼結(jié)構(gòu)；Q235D可用于低溫承受動荷載焊接的鋼結(jié)構(gòu)。Q255和Q275強度較高，塑性和韌性較差，主要用于機械零件等2.5.1.1碳素結(jié)構(gòu)鋼2.5.1.1碳素結(jié)構(gòu)鋼472.5.1.1碳素結(jié)構(gòu)鋼2.5.1.1碳素結(jié)構(gòu)鋼482.5.1.2低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼2.5.1.2低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼492.5.1.2低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼2.5.1.2低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼50牌號：Q295Q345Q390Q420Q4602.5.1.2低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼特性：強度和硬度高有害雜質(zhì)少質(zhì)量高且穩(wěn)定良好的塑性和韌性適當?shù)目珊感詰茫禾貏e適合于大跨度結(jié)構(gòu)高層建筑橋梁牌號：2.5.1.2低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼特性：應用：512.5.1.3優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼2.5.1.3優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼5230~45號鋼，用于重要結(jié)構(gòu)的鋼鑄件和高強度螺栓；65~80號鋼，常用于制作碳素鋼絲、刻痕鋼絲和鋼絞線等。2.5.1.3優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼30~45號鋼，用于重要結(jié)構(gòu)的鋼鑄件和高強度螺栓；2.5.153建筑金屬材料課件54建筑金屬材料課件55建筑金屬材料課件56建筑金屬材料課件572.5.2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼2.5.2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼582.5.2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼2.5.2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼592.5.2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼2.5.2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼60（一）.熱軋鋼筋

1、牌號：HPB235HRB335HRB400HRB5002、性能與用途：Ⅰ級鋼筋用作普通鋼筋混凝土的受力筋或構(gòu)造筋；冷加工鋼筋原材料。Ⅱ、Ⅲ級用于大中型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力筋。Ⅳ級可用作預應力鋼筋。

2.5.2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼（一）.熱軋鋼筋1、牌號：2.5.2鋼筋混凝土結(jié)61（二）.冷軋帶肋鋼筋

1、牌號：CRB550、CRB650、CRB800、CRB970、和CRB1170公稱直徑４—１２mm2、特性：具有較高的強度和較大的伸長率，且錨固性好。3、用途：可用于沒有振動荷載和重復荷載的工業(yè)與民用建筑物的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

CRB550宜作受力主筋、架立筋、箍筋和構(gòu)造鋼筋；

CRB650、CRB800宜作預應力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力主筋。這些鋼筋不宜在－30°C以下的環(huán)境使用。

2.5.2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼（二）.冷軋帶肋鋼筋2.5.2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼62（三）.預應力混凝土用鋼絲

1.冷拉鋼絲（L）矯直回火鋼絲（J）刻痕鋼絲（JK）2.公稱直徑３、４㎜、５㎜3.σb達1500MPa以上σ0.2可達1100MPa以上。2.5.2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼（三）.預應力混凝土用鋼絲1.冷拉鋼絲（L）2.5.263（四）鋼絞線

1.由７根直徑為2.5～5.0㎜的高強度鋼絲，鉸捻后經(jīng)一定熱處理清除內(nèi)應力而制成。直徑有9.0㎜、12.0㎜和15.0㎜，整根破壞負荷可達220kN，屈服負荷可達187kN。2、特性：強度高、柔性好、無接頭，質(zhì)量穩(wěn)定，不需焊接。3、用途：大跨度橋梁、屋架、吊車梁、電桿、軌枕等預應力鋼筋。

2.5.2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼（四）鋼絞線2.5.2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼64

1×7鋼絞線截面圖

1×3鋼絞線截面圖

1×7鋼絞線截面圖

1×3鋼絞線截面圖652.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼2.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼662.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼2.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼672.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼2.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼681.熱軋型鋼２.冷彎薄壁型鋼３.棒材、鋼管和板材2.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼1.熱軋型鋼2.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼692.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼2.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼702.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼2.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼712.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼2.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼722.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼2.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼732.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼2.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼742.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼2.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼752.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼2.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼762.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼2.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼77建筑金屬材料課件782.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼2.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼792.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼2.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼80建筑金屬材料課件81建筑金屬材料課件82建筑金屬材料課件832.6鋼的腐蝕與防銹

2.6鋼的腐蝕與防銹841、化學腐蝕

由非電解質(zhì)溶液或各種干燥氣體（O2、CO2、SO3、Cl2、H2S）等所引起的純化學腐蝕，多數(shù)是氧化作用，在鋼材表面產(chǎn)生疏松的氧化物膜層。2、電化學腐蝕

鋼材與電解質(zhì)溶液接觸后，由于發(fā)生電化學作用而引起的腐蝕。2.6.1鋼的腐蝕1、化學腐蝕2.6.1鋼的腐蝕85電化學腐蝕過程陽極反應:Fe→Fe2＋+2e(1)陰極反應:O2+2H2O+4e-→4OH－(吸氧)(2)2H＋+2e→H2(放氫)(3)在介質(zhì)水中：Fe2＋+2OH-→Fe(OH)2(4)進一步氧化：4Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3(5)氫氧化鐵部分脫水成為鐵銹:2Fe(OH)3－H2O→Fe2O3·H2O(6)或Fe(OH)3－H2O→FeOOH(7)結(jié)論：混凝土有利于鋼筋的防銹堿性環(huán)境對鋼材銹蝕有何影響？電化學腐蝕過程陽極反應:Fe→Fe2＋+2e86華南地區(qū)某海港油氣碼頭引橋使用僅8年，л型板梁底出現(xiàn)明顯裂縫及鋼筋銹蝕。而л型板卻基本完好請討論其原因。

案例分析華南地區(qū)某海港油氣碼頭引橋使用僅8年，л型板梁底出現(xiàn)明顯裂縫87碼頭л型板梁混凝土不同深度Cl-分布情況構(gòu)件名稱Cl-含量取樣標高/m0～2cm2～4cm4～6cm6～8cm人行橋和引橋2.91-3.060.34190.20830.16470.0946工作平臺2.91-3.060.42090.29930.16720.0969

案例分析Cl-會加劇鋼材的腐蝕碼頭л型板梁混凝土不同深度Cl-分布情況Cl-含量取樣標高/882.6.1鋼的腐蝕2.6.1鋼的腐蝕89

1、制成合金鋼2.金屬覆蓋

A.陰極覆蓋

B.陽極覆蓋

3、非金屬覆蓋4.混凝土中鋼筋的防銹2.6.2鋼材的防腐1、制成合金鋼2.6.2鋼材的防腐90建筑金屬材料課件91建筑金屬材料課件92建筑金屬材料課件93建筑金屬材料課件94建筑金屬材料課件95建筑金屬材料課件96建筑金屬材料課件97建筑金屬材料課件98鋼材性能力學性能工藝性能化學成分對性能的影響判斷標準牌號HPBHRBCRB選用砼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)防護2.7本章小結(jié)鋼性能力學性能工藝性能化學成分對性能的影響判斷標準牌號HPB99建筑金屬材料課件100倫敦千年穹頂

用鋼量：4000噸千年穹頂?shù)脑煨秃芷嫣?-它由12根穿出屋面、高達100米的鋼桅桿支撐，屋頂采用膜材料覆蓋成圓球形，而膜面則支撐在72根輻射狀的鋼索上，遠遠望去像一個白色的大帳篷。倫敦千年穹頂

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吉隆坡國家石油雙塔大廈

用鋼量：7500噸高452米的吉隆坡國家石油雙塔大廈號稱目前世界上最高的純鋼結(jié)構(gòu)建筑(外層材料為不銹鋼和玻璃)。雙塔大廈在41層和42層之間還有一座用輕型鋼建造的“空中天橋”連接兩塔，“橋”長58米、高9米，總重750噸

吉隆坡國家石油雙塔大廈

102日本明石海峽大橋

用鋼量：30萬噸這座目前世界上主跨最長的懸橋(全長3911米，主跨長1991米)，將日本的本州、九州、北海道和四國島連在了一起。該橋可承受里氏8.5級的強烈地震和80米/秒的暴風。日本明石海峽大橋

103建筑金屬材料課件104建筑金屬材料課件105第二章建筑金屬材料第二章建筑金屬材料106C≤2.11％冶煉生鐵鋼水生鐵中的碳氧化，降低含C量，除去雜質(zhì)元素，降低其含量鑄錠鋼鋼材熱加工C≤2.11％冶煉生鐵鋼水生鐵中的碳氧化，降低1072.1鋼的分類一.鋼的化學成分及其對性能的影響

二.鋼的微觀結(jié)構(gòu)及其對性能的影響（自學）

2.1鋼的分類一.鋼的化學成分及其對性能的影響二.鋼的微觀結(jié)108三鋼的分類1.按化學成分分：2.1鋼的分類三鋼的分類2.1鋼的分類109三鋼的分類2.按脫氧程度分：3.按質(zhì)量等級分:普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼、特級優(yōu)質(zhì)鋼2.1鋼的分類三鋼的分類2.1鋼的分類110鋼材的脫氧程度對鋼材質(zhì)量的影響(A)沸騰鋼(B)鎮(zhèn)靜鋼

鋼材的脫氧程度對鋼材質(zhì)量的影響(A)沸騰鋼1112.2建筑用鋼的技術性質(zhì)2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)112一.鋼材的力學性能（一）抗拉性能2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)一.鋼材的力學性能2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)113建筑金屬材料課件114一.鋼材的力學性能（一）抗拉性能2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)一.鋼材的力學性能2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)1151.彈性階段一.鋼材的力學性能（一）抗拉性能2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)1.彈性階段一.鋼材的力學性能2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)116一.鋼材的力學性能（一）抗拉性能2.屈服階段2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)一.鋼材的力學性能2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)117一.鋼材的力學性能（一）抗拉性能3.強化階段2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)一.鋼材的力學性能2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)118一.鋼材的力學性能（一）抗拉性能4.頸縮階段2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)一.鋼材的力學性能2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)119建筑金屬材料課件120建筑金屬材料課件121一.鋼材的力學性能（二）塑性1.伸長率2.斷面收縮率

2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)一.鋼材的力學性能2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)122一.鋼材的力學性能（三）沖擊韌性

擺錘試件H0H12.2建筑用鋼的技術性質(zhì)一.鋼材的力學性能擺錘試件H0H12.2建筑用鋼的技術性123一.鋼材的力學性能（三）沖擊韌性

2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)一.鋼材的力學性能2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)124一.鋼材的力學性能（四）硬度

布氏硬度測定示意圖2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)一.鋼材的力學性能布氏硬度測定示意圖2.2建筑用鋼的技125一.鋼材的力學性能（五）耐疲勞性疲勞破壞：

在交變應力（動荷載）作用下，鋼材在應力低于其屈服強度的情況下突然發(fā)生脆性斷裂的現(xiàn)象。疲勞強度：鋼材在交變荷載反復作用下，在規(guī)定的周期基數(shù)內(nèi)（一般取107次），不發(fā)生斷裂所能承受的最大應力.

疲勞破壞過程：疲勞裂縫產(chǎn)生→擴展→突然斷裂。主要影響因素有：1.內(nèi)部缺陷（晶界、微孔、夾雜物等）；2.成分偏析；3.過大的內(nèi)應力，截面沿縱向的突變；4.表面狀態(tài)；5.受力的種類、應力循環(huán)特征值、循環(huán)次數(shù)等。2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)一.鋼材的力學性能疲勞破壞過程：疲勞裂縫產(chǎn)生→擴展→突然斷裂1261980年3月27日，北海愛科菲斯科油田的A.L.基兒蘭德號平臺突然從水下深部傳來一次震動，緊接著一聲巨響，平臺立即傾斜，短時間內(nèi)翻于海中，致使23人喪生，造成巨大的經(jīng)濟損失。

某鋼廠原料跨吊車任務繁重，而冷軋跨吊車不太繁忙。兩者互按同一標準設計，后者吊車梁使用40多年未發(fā)現(xiàn)裂縫，而前者因產(chǎn)生較多裂縫已更換。請分析裂縫的成因。

工程案例1980年3月27日，北海愛科菲斯科油田的A.L.基兒蘭德號127二.建筑用鋼的工藝性能（一）冷彎性能指標彎曲角度α彎心直徑與試件厚度的比值d/a結(jié)論α增大d/a增大，表示對鋼材冷彎性能要求越高2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)二.建筑用鋼的工藝性能指標彎曲角度α結(jié)論α增大d/a增128二.建筑用鋼的工藝性能（二）焊接性能影響因素：

化學成分（含碳量、S、P和氣體雜質(zhì)）；冶煉質(zhì)量（鎮(zhèn)靜鋼）冷加工等。

焊接點斷裂點斷裂點2.2建筑用鋼的技術性質(zhì)二.建筑用鋼的工藝性能影響因素：焊接點斷裂點斷裂點2.2129某燒結(jié)礦倉庫運輸廊道于1965年1月發(fā)生倒塌。事故發(fā)生時室外氣溫為36℃左右。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查及取樣試驗可知所用的沸騰鋼含碳0.23％～0.25％，含硫0.06％，焊接質(zhì)量差。請分析事故原因。

原因之一是所使用的鋼材不符合標準要求，發(fā)生脆性斷裂。所用鋼材含碳量及含硫量均超過用于焊接結(jié)構(gòu)鋼材要求，即含碳不超過0.22％，含硫量不超過0.055％。硫的析出集中點正是弦桿鋼發(fā)生脆性破壞部位。

原因之二是斷裂處焊縫低劣，以及焊接結(jié)構(gòu)處有應力集中現(xiàn)象，助長了此衍架的斷裂破壞。經(jīng)檢查，多處焊縫明顯未焊透，有焊瘤，夾雜缺陷，焊接質(zhì)量差。某燒結(jié)礦倉庫運輸廊道于1965年1月發(fā)生倒塌。事故發(fā)生時室外1302.3鋼材的組成結(jié)構(gòu)及其對性能的影響2.3鋼材的組成結(jié)構(gòu)及其對性能的影響131建筑金屬材料課件132

加工硬化的效果：屈服強度提高塑性和韌性降低可焊形變壞硬脆傾向增加等。

0σ

p

e

0’2.4.1.鋼材的冷加工強化加工硬化的效果：0σpe0’2.4.1.鋼133

冷拉冷拔冷軋

第四節(jié)鋼材的冷加工強化和熱處理2.4.1.鋼材的冷加工強化冷拉第四節(jié)鋼材的冷加工強化和熱處理2.4.1134建筑金屬材料課件135建筑金屬材料課件136建筑金屬材料課件137問題：

直接承受動荷載作用的焊接鋼結(jié)構(gòu)是否能使用經(jīng)冷加工的鋼材嗎？為什么？

答：不能。因為冷加工后鋼材的塑性和韌性大大降低，可焊性變差，增加了焊接后的硬脆傾向，為了防止鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生突然的脆性斷裂，所以不能采用。問題：

直接承受動荷載作用的焊接鋼結(jié)構(gòu)是否能使用經(jīng)冷加工的鋼1382.4.2.鋼材的熱處理溫度727C等溫處理回火淬火正火退火時間2.4.2.鋼材的熱處理溫度727C等溫處理回火淬火正火退139建筑金屬材料課件1402.5建筑鋼材的性質(zhì)及應用2.5.1建筑常用鋼種2.5.2鋼結(jié)構(gòu)用鋼2.5.3鋼筋混凝土用鋼2.5建筑鋼材的性質(zhì)及應用2.5.1建筑常用鋼種141碳素結(jié)構(gòu)鋼低合金高強度合金鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼2.5.1建筑常用鋼種碳素結(jié)構(gòu)鋼2.5.1建筑常用鋼種1422.5.1.1碳素結(jié)構(gòu)鋼2.5.1.1碳素結(jié)構(gòu)鋼1432.5.1.1碳素結(jié)構(gòu)鋼2.5.1.1碳素結(jié)構(gòu)鋼144表2-2碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號、等級和化學成分牌號等級化學成分/%脫氧方法CMnSiSP不大于Q195—0.06～0.0120.25～0.500.300.0500.045F、b、ZQ215A0.09～0.150.05～0.550.300.0500.045F、b、ZB0.045Q235A0.14～0.220.30～0.650.0350.0500.045F、b、ZB0.12～0.200.30～0.700.045C≤0.180.35～0.800.0400.040ZD≤0.170.035TZQ255A0.18～0.280.40～0.700.300.0500.045F、b、ZB0.045Q275—0.28～0.380.50～0.800.350.0500.045b、Z表2-2碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號、等級和化學成分等級化學成分/%脫145牌號等級拉伸試驗屈服點/(N/mm2)抗拉強度(N/mm2)伸長率/%鋼材厚度(直徑)/mm鋼材厚度(直徑)/mm≤16>16～40>40～60>60～100>100～150>150≤1616～4040～6060～100100～150>150不小于不小于Q195-195185————315～4303332————Q215A

B215205195185175165335～450313029282726Q235A

B

C

D235225215205195185375～500262524232221Q255A

B255245235225215205410～550242322212019Q275—275265255245235225490～630201918171615牌號等級拉伸試驗屈服點/(N/mm2)抗拉強度(N/mm2)146選用原則：

應根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的工作條件、荷載類型、連接方式、環(huán)境溫度與介質(zhì)的腐蝕情況等綜合因素選用。

Q195和Q215號鋼強度較低，塑性和韌性較大，易彎加工，可用于鋼釘、螺栓等。Q235A使用于承受靜載作用的鋼結(jié)構(gòu)；Q235B可用于承受動載焊接的普通鋼結(jié)構(gòu)；Q235C可用于承受動載焊接的重要鋼結(jié)構(gòu)；Q235D可用于低溫承受動荷載焊接的鋼結(jié)構(gòu)。Q255和Q275強度較高，塑性和韌性較差，主要用于機械零件等2.5.1.1碳素結(jié)構(gòu)鋼2.5.1.1碳素結(jié)構(gòu)鋼1472.5.1.1碳素結(jié)構(gòu)鋼2.5.1.1碳素結(jié)構(gòu)鋼1482.5.1.2低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼2.5.1.2低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼1492.5.1.2低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼2.5.1.2低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼150牌號：Q295Q345Q390Q420Q4602.5.1.2低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼特性：強度和硬度高有害雜質(zhì)少質(zhì)量高且穩(wěn)定良好的塑性和韌性適當?shù)目珊感詰茫禾貏e適合于大跨度結(jié)構(gòu)高層建筑橋梁牌號：2.5.1.2低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼特性：應用：1512.5.1.3優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼2.5.1.3優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼15230~45號鋼，用于重要結(jié)構(gòu)的鋼鑄件和高強度螺栓；65~80號鋼，常用于制作碳素鋼絲、刻痕鋼絲和鋼絞線等。2.5.1.3優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼30~45號鋼，用于重要結(jié)構(gòu)的鋼鑄件和高強度螺栓；2.5.1153建筑金屬材料課件154建筑金屬材料課件155建筑金屬材料課件156建筑金屬材料課件1572.5.2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼2.5.2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼1582.5.2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼2.5.2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼1592.5.2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼2.5.2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼160（一）.熱軋鋼筋

1、牌號：HPB235HRB335HRB400HRB5002、性能與用途：Ⅰ級鋼筋用作普通鋼筋混凝土的受力筋或構(gòu)造筋；冷加工鋼筋原材料。Ⅱ、Ⅲ級用于大中型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力筋。Ⅳ級可用作預應力鋼筋。

2.5.2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼（一）.熱軋鋼筋1、牌號：2.5.2鋼筋混凝土結(jié)161（二）.冷軋帶肋鋼筋

1、牌號：CRB550、CRB650、CRB800、CRB970、和CRB1170公稱直徑４—１２mm2、特性：具有較高的強度和較大的伸長率，且錨固性好。3、用途：可用于沒有振動荷載和重復荷載的工業(yè)與民用建筑物的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

CRB550宜作受力主筋、架立筋、箍筋和構(gòu)造鋼筋；

CRB650、CRB800宜作預應力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力主筋。這些鋼筋不宜在－30°C以下的環(huán)境使用。

2.5.2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼（二）.冷軋帶肋鋼筋2.5.2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼162（三）.預應力混凝土用鋼絲

1.冷拉鋼絲（L）矯直回火鋼絲（J）刻痕鋼絲（JK）2.公稱直徑３、４㎜、５㎜3.σb達1500MPa以上σ0.2可達1100MPa以上。2.5.2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼（三）.預應力混凝土用鋼絲1.冷拉鋼絲（L）2.5.2163（四）鋼絞線

1.由７根直徑為2.5～5.0㎜的高強度鋼絲，鉸捻后經(jīng)一定熱處理清除內(nèi)應力而制成。直徑有9.0㎜、12.0㎜和15.0㎜，整根破壞負荷可達220kN，屈服負荷可達187kN。2、特性：強度高、柔性好、無接頭，質(zhì)量穩(wěn)定，不需焊接。3、用途：大跨度橋梁、屋架、吊車梁、電桿、軌枕等預應力鋼筋。

2.5.2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼（四）鋼絞線2.5.2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼164

1×7鋼絞線截面圖

1×3鋼絞線截面圖

1×7鋼絞線截面圖

1×3鋼絞線截面圖1652.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼2.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼1662.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼2.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼1672.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼2.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼1681.熱軋型鋼２.冷彎薄壁型鋼３.棒材、鋼管和板材2.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼1.熱軋型鋼2.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼1692.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼2.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼1702.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼2.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼1712.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼2.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼1722.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼2.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼1732.5.3鋼結(jié)構(gòu)用鋼2.5