建筑材料霍軼珍第七章建筑鋼材課件

第七章建筑鋼材

教學(xué)目標(biāo)1、重點(diǎn)掌握建筑結(jié)構(gòu)用鋼材的主要力學(xué)性能，建筑鋼材的分類、選擇使用。2、理解施工中能鋼材的加工及防腐處理。

第六章金屬材料概述：

一、金屬材料類型：1、黑色金屬：是以鐵元素為主要成分的金屬及其合金，常用的主要有鋼和鐵，鋼應(yīng)用最廣。2、有色金屬：是除黑色以外的其他金屬，其中鋁是一種重要的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)和裝飾材料。

一、鋼及其特性鋼理論上，凡是把含碳量小于2%，含雜質(zhì)比較少的鐵碳合金稱為鋼。含碳量超過2%，稱為生鐵；含碳量小于0.08%，稱為工業(yè)純鐵。鋼的特點(diǎn)具有強(qiáng)度高，塑性好，具有良好的韌性；工藝性能良好，易于加工；但是，鋼材易銹蝕、耐火性差。二、建筑鋼材的主要品種1.型鋼簡單截面型鋼：圓鋼、方鋼、六角鋼、八角鋼等；復(fù)雜截面型鋼：工字鋼、角鋼、槽鋼、鋼軌等。2.線材如鋼筋、鋼絲等。二、建筑鋼材的主要品種4.板材光面鋼板、花紋鋼板、彩色涂層鋼板等。三、鋼的冶煉方法簡介按照煉鋼爐的種類，煉鋼方法可分為：1.空氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法一般煉制普通碳素鋼。2.氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法煉制優(yōu)質(zhì)碳素鋼和合金鋼。3.平爐煉鋼法用來煉制優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金鋼或有特殊要求的專用鋼。4.電爐煉鋼法液態(tài)生鐵白口鐵吹入空氣或氧氣鋼澆注成鋼錠脫氧熔融四、鋼的分類1.按冶煉方法分2.按質(zhì)量分按S和P元素含量，分為普通質(zhì)量鋼、優(yōu)質(zhì)鋼和特殊質(zhì)量鋼。轉(zhuǎn)爐鋼電爐鋼平爐鋼鋼按冶煉方法分按脫氧程度分沸騰鋼半鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼按爐襯材料分為酸性鋼和堿性鋼五建筑鋼材的主要性能標(biāo)準(zhǔn)試件按照一定的要求，對表面進(jìn)行車削加工后的試件。l0

A0d0l非標(biāo)準(zhǔn)試件不經(jīng)過加工，直接在線材上切取的試件。頭部頭部工作段（一）、拉伸性能1.低碳鋼的拉伸性能σε0鋼材拉伸過程的σ-ε圖OB—彈性階段BC—屈服階段CD—強(qiáng)化階段DE—頸縮階段A0BCB0DCEDFEC上上屈服點(diǎn)C下下屈服點(diǎn)以下屈服點(diǎn)的應(yīng)力作為鋼材的屈服強(qiáng)度。（1）拉伸試驗過程σε0

鋼材拉伸屈服階段示意圖AB0C下C上CBC下C上C屈服階段放大后σε0

鋼材拉伸強(qiáng)化階段示意圖AB0C下C上CDDDDD強(qiáng)化階段σbσb——抗拉強(qiáng)度或強(qiáng)度極限。DCσε0E鋼材拉伸頸縮階段示意圖AB0C下C上CDDE——頸縮階段2.硬鋼（高碳鋼）的拉伸性能硬鋼強(qiáng)度高，塑性差，拉伸過程無明顯屈服階段，無法直接測定屈服強(qiáng)度。用條件屈服強(qiáng)度σ0.2來代替屈服強(qiáng)度。條件屈服點(diǎn)σ0.2：使硬鋼產(chǎn)生0.2%塑性變形時的應(yīng)力。見左圖。σε0A0.2%aboa——總變形。ba——彈性變形99.8%。ob——塑性變形0.2%。（二）、沖擊韌性定義及指標(biāo)指鋼材抵抗沖擊荷載而不被破壞的能力。其大小用沖擊韌性值αk表示。αk越大，則沖擊韌性越好。αk是以試件沖擊破壞時缺口處單位面積上所消耗的功（J/cm2）。影響因素硫、磷含量高，存在化學(xué)偏析，含非金屬夾雜物，焊接形成裂紋，溫度降低等，均會降低沖擊韌性。對于承受沖擊荷載和振動荷載部位的鋼材，必須考慮沖擊韌性。（三）、工藝性能1.冷彎性能指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力。冷彎試驗的指標(biāo)：彎心直徑d與試件厚度（直徑）a的比值d/a；彎曲角度（90°或180°）；試樣彎曲外表面無肉眼可見裂紋則冷彎合格。通過冷彎試驗，更有助于暴露鋼材的某些內(nèi)在缺陷，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。（四）、鋼材的冷加工強(qiáng)化和時效1.冷加工強(qiáng)化冷加工強(qiáng)化是鋼材在常溫下，以超過其屈服點(diǎn)但不超過抗拉強(qiáng)度的應(yīng)力對其進(jìn)行的加工。建筑鋼材常用的冷加工有冷拉、冷拔、冷軋、刻痕等。對鋼材進(jìn)行冷加工的目的，主要是利用時效提高強(qiáng)度，利用塑性節(jié)約鋼材，同時也達(dá)到調(diào)直和除銹的目的。（四）、鋼材的冷加工強(qiáng)化和時效2.時效鋼材隨時間的延長，其強(qiáng)度、硬度提高，而塑性、沖擊韌性降低的現(xiàn)象稱為時效。時效分為自然時效和人工時效兩種。自然時效是將其冷加工后，在常溫下放置15～20d；人工時效是將冷加工后的鋼材加熱至100～200℃保持2h以上。經(jīng)過時效處理后的鋼材，其屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度及硬度都將提高，而塑性和韌性降低。（五）建筑鋼材的鋼種及牌號

碳素結(jié)構(gòu)鋼（非合金鋼）4.應(yīng)用Q195、Q215，含碳量低，強(qiáng)度低，塑性、韌性、加工性能和可焊性好，主要用于軋制薄板和盤條、制造鉚釘、地腳螺栓等。Q235，含碳適中，綜合性能好，強(qiáng)度、塑性和焊接等性能得到很好配合，用途最廣泛。常軋制成盤條或鋼筋，以及圓鋼、方鋼、扁鋼、角鋼、工字鋼、槽鋼等型鋼，廣泛地應(yīng)用于建筑工程中。Q255、Q275，強(qiáng)度、硬度較高，耐磨性較好，塑性和可焊性能有所降低。主要用作鉚接與螺栓連接的結(jié)構(gòu)及加工機(jī)械零件。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼1.牌號表示方法由代表屈服點(diǎn)的拼音字母（Q）、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級符號（A、B、C、D、E）三部分按順序組成。如Q345A表示屈服點(diǎn)不小于345MPa的A級鋼。2.牌號共有Q295、Q345、Q390、Q420、Q460五個牌號。3.技術(shù)要求其化學(xué)成分、力學(xué)性能、冷彎性能應(yīng)符合GB/T1591的規(guī)定低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼4.應(yīng)用Q295，鋼中只含有極少量合金元素，強(qiáng)度不高，但有良好的塑性、冷彎、焊接及耐蝕性能。主要用于建筑工程中對強(qiáng)度要求不高的一般工程結(jié)構(gòu)。Q345、Q390，綜合力學(xué)性能好，焊接性能、冷熱加工性能和耐蝕性能均好，C、D、E級鋼具有良好的低溫韌性。主要用于承受較高荷載的焊接結(jié)構(gòu)。Q420、Q460，強(qiáng)度高，特別是在熱處理后有較高的綜合力學(xué)性能。主要用于大型工程結(jié)構(gòu)及要求強(qiáng)度高、荷載大的輕型結(jié)構(gòu)。鋼筋（一）、熱軋鋼筋1.生產(chǎn)采用鋼錠經(jīng)加熱軋制自然冷卻而成。2.分類鋼筋混凝土用熱軋鋼筋分為光圓鋼筋和帶肋鋼筋兩種。3.牌號熱軋直條光圓鋼筋：HPB235熱軋帶肋鋼筋：HRB335、HRB400、HRB500H、R、B分別為熱軋（Hotrolled）、帶肋（Ribbed）、鋼筋（Bars）三個詞英文首位字母。推薦公稱尺寸：光圓：8、10、12、16、20；帶肋：6、8、10、12、16、20、25、32、40和50mm（一）、熱軋鋼筋4.熱軋鋼筋的力學(xué)性能、工藝性能應(yīng)符合下表的規(guī)定。表面形狀強(qiáng)度等級代號公稱直徑屈服點(diǎn)σs，MPa抗拉強(qiáng)度σb，MPa伸長率δ5，%冷彎d—彎心直徑a—鋼筋公稱直徑不小于光圓HPB2358～2023537025180°d=a月牙肋HRB3356～2528～5033549016180°d=3a180°d=4aHRB4006～2528～5040057014180°d=4a180°d=5aHRB5006～2528～5050063012180°d=6a180°d=7a（二）、低碳熱軋圓盤條1.概述低碳熱軋圓盤條的公稱直徑為5.5～30mm，大多通過卷線機(jī)成盤卷供應(yīng)，因此稱為盤條、盤圓或線材。2.分類按用途分為：供拉絲用盤條（代號L）、供建筑和其他一般用途用盤條（代號J）兩種。3.牌號低碳熱軋圓盤條的牌號表示方法由屈服點(diǎn)符號、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級符號、脫氧方法符號、用途類別符號等五個內(nèi)容表示。（二）、低碳熱軋圓盤條4.力學(xué)性能和工藝性能5.應(yīng)用大量用作建筑工程中鋼筋混凝土的配筋外，還適用于供拉絲、包裝及其它用途。牌號力學(xué)性能冷彎試驗180°d=彎心直徑a=試樣直徑屈服點(diǎn)σs，MPa抗拉強(qiáng)度σb，MPa伸長率δ5，%不小于Q21521537527d=0Q23523541023d=0.5a低碳熱軋圓盤條的力學(xué)性能和工藝性能（三）、冷軋帶肋鋼筋1.生產(chǎn)冷軋帶肋鋼筋由熱軋圓盤條經(jīng)冷軋或冷拔減徑后，在表面冷軋成兩面或三面有肋的鋼筋。鋼筋冷軋后允許進(jìn)行低溫回火處理。2.牌號按抗拉強(qiáng)度分為CRB550、CRB650、CRB800、CRB970、CRB1170共五個牌號。3.規(guī)格直徑范圍為4～12mm，推薦的公稱直徑為5、6、7、8、9、10mm（三）、冷軋帶肋鋼筋4.力學(xué)性能和工藝性能應(yīng)符合GB13788的相關(guān)規(guī)定。5.應(yīng)用冷軋帶肋鋼筋用于非預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，與熱軋圓盤條相比，強(qiáng)度提高17%左右，可節(jié)約鋼材30%左右；用于預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，與低碳冷拔絲比，伸長率高，鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力較大，適用于中、小預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，也適用于焊接鋼筋網(wǎng)。（四）、熱處理鋼筋1.概述熱處理鋼筋是經(jīng)過淬火和回火調(diào)質(zhì)處理的螺紋鋼筋。分有縱肋和無縱肋兩種，其外形分別見右圖。代號為RB150。2.規(guī)格公稱直徑6、8.2、10mm。3.牌號有40Si2Mn、48Si2Mn和45Si2Cr三個。有縱肋無縱肋（四）、熱處理鋼筋4.力學(xué)性能5.特點(diǎn)及應(yīng)用熱處理鋼筋具有很高的強(qiáng)度外，還具有較好的塑性和韌性，特別適合于預(yù)應(yīng)力構(gòu)件。但其對應(yīng)力腐蝕及缺陷敏感性強(qiáng)，應(yīng)防止產(chǎn)生銹蝕及刻痕等現(xiàn)象。熱處理鋼筋不適用于焊接和點(diǎn)焊的鋼筋。預(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋的力學(xué)性能公稱直徑mm牌號σ0.2σbδ10，%不小于MPa，不小于68.21040Si2Mn48Si2Mn45Si2Cr132514706一、鋼絲1.生產(chǎn)以優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼盤條為原料，經(jīng)淬火、酸洗、冷拉制成的用作預(yù)應(yīng)力混凝土骨架的鋼絲。2.分類按交貨狀態(tài)分為冷拉鋼絲和消除應(yīng)力鋼絲兩種；按外形分為光面鋼絲和刻痕鋼絲兩種。3.力學(xué)性能應(yīng)符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。鋼絲主要用作橋梁、吊車梁、電桿、樓板、大口徑管道等預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中的預(yù)應(yīng)力筋。七、建筑鋼材的銹蝕與防止一、鋼材的銹蝕1．化學(xué)銹蝕2．電化學(xué)銹蝕二、防止鋼材銹蝕的措施鋼結(jié)構(gòu)防止銹蝕的方法通常是采用表面刷漆?；炷僚浣畹姆冷P措施：保證混凝土的密實(shí)度、保證足夠的保護(hù)層厚度、限制氯鹽外加劑的摻加量和保證混凝土一定的堿度等。還可摻用阻銹劑。

第二節(jié)鋁合金（自學(xué)）重點(diǎn)提示：1