鋼結構-鋼結構的材料與制造

第五章鋼結構的材料與制造第一節(jié)建筑鋼材在單軸應力作用下的工作性能把鋼材按規(guī)定加工成標準試件，在+200C的條件下做拉伸試驗，得到鋼材的應力一應變關系曲線，如圖1所示。低碳鋼一次拉伸時的工作可分為四個階段：彈性階段：應力由0到比例極限f;p彈塑性階段：由比例極限到屈服點f;y塑性階段：應力不變，應變不斷增大；強化階段：應力達到抗拉強度fu時，試件發(fā)生頸縮現(xiàn)象而發(fā)生破壞。建筑鋼材的三個機械性能指標：抗拉強度f，伸長率e或e，屈服點fy。鋼U 10 5材性能還包括冷彎要求，它較為嚴格的表示鋼材塑性變形能力的綜合指標?？估瓘姸萬u是衡量鋼材經(jīng)過巨量變形后的抗拉能力，直接反映鋼材的內部組織的優(yōu)劣；屈服點fy衡量結構承載能力的指標。伸長率式反映鋼材在荷載作用下的塑性變形能力。高強度鋼材沒有明顯的屈服點，可取相當于殘余應變?yōu)?.2%時的應力為假想屈服點注意，在設計鋼結構時，引入抗力分項系麴，得到鋼材抗拉、抗壓和抗彎R的設計強度f：f=fIyJ第二節(jié)建筑鋼材在多軸應力作用下的工作性能鋼材在多軸應力作用的的屈服條件需要用強度理論來解決。能量強度理論認為材料由彈性狀態(tài)轉入塑性狀態(tài)時，材料的綜合性強度指標要用變形時單位體積中積聚的能量來衡量。

由材料力學可知，鋼材單向拉伸達到塑性狀態(tài)時，積聚于單位體積中的形狀改變能為：["]=1±^f24 3Ey當鋼材單元體處于三向主應力.1、七、.3的作用而進入塑性狀態(tài)時，材料單位體積的形狀改變能為：u=1±^[。2+b2+b2一(bb+bb+bb)]TOC\o"1-5"\h\z4 3E 1 2 3 12 23 31則:由能量理論知：u4=[u4]則:b稱折算應力。b=\，'b2+b2+b2一(bb +bb+bb)=fb稱折算應力。z\'1 2 3 12 23 31y或者：b=-b2+b2+b2一(bb+bb+bb)+3(T2+T2+T2)=fz」xyz xyyzzx xyyzzx y當純剪時，bf安=f，抗剪屈服點fy=j3/3fq0.58f抗剪設計強度f總0.58f，若f=215N/啞2，則fv=125N/啞2。第三節(jié)各種因素對鋼材性能的影響化學性能碳的含量直接影響鋼材的強度、塑性和韌性。隨著含碳量的增加，鋼材的強度逐漸提高，而塑性和韌性下降，可焊性和抗銹蝕性等也變劣。一般含碳量不超過0.22%。硫、磷、氮、氧的含量提高，一般均使鋼材變脆，應不超過0.04%~0.05%。錳、硅、帆在合理的含量內可提高鋼材強度。如：15MnV鋼。冶金缺陷常見的冶金缺陷有偏析、非金屬央雜、裂紋和起層。構造缺陷一應力集中現(xiàn)象應力集中是造成構件脆性破壞的主要原因之一。加荷速度隨著加荷速度的提高，鋼材的屈服點提高，脆性增加。鋼材的硬化鋼材在彈塑性變形階段，多次間歇重復加荷使彈性變形區(qū)域擴大，提高了鋼材的屈服點，而使鋼材變脆，這種現(xiàn)象稱鋼材的冷硬現(xiàn)象。隨著時間的增長，鋼材的強度提高，塑性減小的現(xiàn)象叫時效硬化。溫度影響隨著溫度的升高，總的趨勢是強度降低、塑性增大。溫度達到6000C時，鋼材的強度幾乎降為0，因此鋼材可以說不耐高溫，一般需要在鋼構件外表上涂上防火層。第四節(jié)鋼材和連接的強度設計值、鋼材的強度設計值（N/mm2）鋼材抗拉、抗壓和抗彎f抗剪fv端面承壓（刨平頂緊）fce鋼號厚度或直徑（mm）Q235鋼<16215125320>16?40200115320>40?6019011032016Mn鋼<1631518544516Mnq>16?25300175425鋼>25?3629017041015MnV<16350205450鋼>16?2533519543515MnVq>25?36320185415鋼

二、焊縫的強度設計值（N/mm2）焊接方構件鋼材對接焊縫角焊縫法和焊抗拉和彎曲抗抗拉、條型號鋼號厚度或抗壓拉y當焊縫質抗剪抗壓直徑量級別為f^和抗（mm）~、二三級剪級ff自動焊、Q235<16215215185125160半自動鋼>16?200200170115160焊、40190190160110160E43型焊>40?條手工60焊自動焊、16Mn<16315315270185200半自動鋼>16?300300255175200焊、16Mnq25290290245170200E50型焊鋼>25?條手工36焊自動焊、15MnV<16350350300205220半自動鋼>16?335335285195220焊、15MnVq25320320270185220

E55型焊條手工焊鋼>25?36三、螺栓連接的強度設計值（N/mm2）螺栓的鋼號（或性構件鋼材普通螺栓錨栓承壓型高強度螺栓C級螺栓A、B級螺栓能等級）厚度抗抗承抗抗剪承壓抗抗承和構件的(mm拉?、f￡男壓拉(I類(I類拉、P￡剪壓鋼號)ffff孔）f孔）ffff普通螺栓Q235鋼—170130-170170----錨Q235—一一一一一一14一一栓鋼16Mn鋼—一一一一一一0180一一承壓型8.8級——一一一一一一一一一一一一一一250一一

高強度螺栓10.9級31Q235—一一30一一400一一46構鋼55件16Mn<16一一42一一550一一64鋼>16~一一0一一530一一016Mn25一一40一一510一一61q鋼>25~053638595015Mn<16一一43一一570一一66V鋼>16~一一5一一550一一515Mn25一一42一一530一一64Vq鋼>25~0036406105四、鋼材和強度設計值的折減1.單面連接的單角鋼按軸力構件計算強度和連接時取折減系數(shù)為0.85；按軸壓構件計算穩(wěn)定性時，等邊角鋼取0.6+0.0015人,取30.63;短邊相連的不等邊角鋼，取0.5+0.0025"取30。55；長邊相連的不等邊角鋼，取0.70；其中：人為長細比，對中間無連系的單角鋼壓桿，應按最小回轉半徑計算。2.施工條件較差的高空安裝焊縫連接，取0.90。第五節(jié)鋼材種類與規(guī)格一、鋼材規(guī)格(1)熱軋鋼板厚鋼板：厚度4.5?60mm；寬度600?3000mm；長度4?12m薄鋼板：厚度0.35?4mm；寬度500?1500mm；長度0.5?4m扁鋼：厚度4?60mm；寬度12?200mm；長度3?9m花紋鋼板：厚度2.5?8mm；寬度600?1800mm；長度0.6?12m(2)熱軋型鋼熱軋等邊、不等邊角鋼Lnn熱軋普通工字鋼Inn熱軋輕型工字鋼IQnn熱軋普通槽鋼Cnn熱軋輕型槽鋼CQnn熱軋寬翼緣H型鋼HKnn熱軋寬翼緣H型鋼HWnn熱軋中翼緣H型鋼HMnn熱軋窄翼緣H型鋼HNnn熱軋窄翼緣H型鋼HZnnL20*3L20*4L25*3L20*3L20*4L25*3L25*4L30*3L30*4L36*3L36*5L40*3L40*4L40*5L45*3L45*4L45*5L50*3L50*4L50*5L50*6L56*3L56*4L56*5L63*4L63*5L63*6L63*8L63*10L70*4L70*5L70*7L70*8L75*5L75*6L75*7L75*8L75*10L80*6L80*7L80*8L80*10L90*6L90*7L90*8（一）、L系列一一熱軋等邊、不等邊角鋼L36*4L45*6L56*6L70*6L80*5L90*10L100*14L125*8L140*14L180*12第五章鋼結構的材料與制造焊接H型鋼 HAnn輕型焊接H型鋼 HAQnn焊接T型鋼 Tnn組合截面有：兩熱軋等邊角鋼組合截面 2Enn@a兩熱軋不等邊角鋼長邊相連組合截面2Lnn@a兩熱軋不等邊角鋼短邊相連組合截面2Snn@a兩槽鋼組合截面 2Cnn@a兩等邊角鋼十字截面 XLnn@a四等邊角鋼十字截面 4Lnn@a熱軋或焊接圓管 Dd*t二、截面型號一覽表L90*12 L100*6 L100*7 L100*8 L100*10 L100*12L100*16 L110*7 L110*8 L110*10 L110*12 L110*14L125*10 L125*12 L125*14 L140*10 L140*12L140*16 L160*10 L160*12 L160*14 L160*16L180*14L200*20L180*16L200*24L180*18L200*14L200*16L200*18L25*16*3L25*16*4L32*20*3L32*20*4L40*25*3L40*25*4L45*28*3L45*28*4L50*32*3L50*32*4L56*36*3L56*36*4L56*36*5L63*40*4L63*40*5L63*40*6L63*40*7L70*45*4L70*45*5L70*45*6L70*45*7L75*50*5L75*50*6L75*50*8L75*50*10L80*50*5L80*50*6L80*50*7L80*50*8L90*56*5L90*56*6L90*56*7L90*56*8L100*63*6L100*63*7L100*63*8L100*63*9L110*70*6L125*80*8L140*90*12L160*100*16L100*63*9L110*70*6L125*80*8L140*90*12L160*100*16L200*125*12L100*80*6L110*70*7L125*80*10L140*90*14L180*110*10L200*125*14L100*80*7L110*70*8L125*80*12L160*100*10L180*110*12L200*125*16L100*80*8L110*70*10L140*90*8L160*100*12L180*110*14L200*125*18L100*80*10L125*80*7L140*90*10L160*100*14L180*110*16（二）、I系列一一熱軋普通工字鋼:I10I12.6I14I16 I18I20aI20bI22aI22bI25aI25bI28aI28bI32aI32bI32cI36aI36bI36cI40aI40bI40cI45aI45bI45cI50aI50bI50cI56aI56bI56cI63aI63bI63c（三）、IQ系列一一熱軋輕型工字鋼IQ10IQ12IQ14IQ16IQ18IQ18aIQ20IQ20aIQ22

IQ22aIQ45IQ24 IQ24a IQ27 IQ27a IQ30 IQ30aIQ33 IQ36IQ40IQ45IQ50 IQ55 IQ60 IQ65 IQ70 IQ70aIQ70bC5C6.3C8C10C12.6C14aC14bC16aC16bC18bC20aC20bC22aC22bC25aC25bC25cC28bC28cC32aC32bC32cC36aC36bC36c（四）、C系列一一熱軋普通槽鋼C18aC28aC40aC40bC40c（五）、CQ系列一一熱軋輕型槽鋼CQ18aCQ30CQ18aCQ30CQ20CQ20aCQ22CQ22aCQ24CQ24aCQ27CQ33CQ36CQ40HK100aHK100bHK100cHK120aHK120bHK120cHK140bHK140cHK160aHK160bHK160cHK180aHK180bHK180cHK200bHK200cHK220aHK220bHK220cHK240aHK240bHK240cHK260bHK260cHK280aHK280bHK280cHK300aHK300bHK300c（六）、HK系列一一熱軋寬翼緣H型鋼HK140aHK200aHK260aHK300d

HK320aHK320bHK320CHK320dHK320eHK320fHK320gHK340aHK340bHK340CHK360aHK360bHK360CHK360dHK360eHK360fHK360gHK360kHK400aHK400bHK400cHK400dHK400eHK430aHK430bHK430CHK430dHK450aHK450bHK450CHK500aHK500bHK500CHK550aHK550bHK550CHK600aHK600bHK600cHK650aHK650bHK650CHK700aHK700bHK700CHK800aHK800bHK800cHK900aHK900bHK900c（七）、系列一一熱軋窄翼緣H型鋼HZ80HZ100HZ120HZ140HZ160HZ180HZ200HZ220HZ240HZ270HZ300HZ330HZ360HZ400HZ450HZ500HZ550HZ600（八）、T系列一一焊接T型鋼T87.5*175T100*100T97*150T100*200T100*204T125*125T122*175T125*250T122*252T125*255T150*150T147*200T150*300T150*305T175*175T170*250T175*350T200*200T195*300T200*400T207*405T214*407T229*471T249*432T194*402T197*405T200*408T223*199T225*200T220*300T250*200

T294*300T297*302T241*300T244*300T300*200T291*300T294*300T297*302（^一）、HN系列一一熱軋窄翼緣H型鋼HN100*50HN125*60HN150*75HN175*90（^一）、HN系列一一熱軋窄翼緣H型鋼HN100*50HN125*60HN150*75HN175*90HN250*125aHN350*175bHN450*200aHN500*200cHN700*300bHN900*300cHN250*125bHN400*150HN450*200bHN600*200aHN800*300aHN300*150aHN400*200aHN500*150HN600*200bHN800*300bHN200*100aHN300*150bHN400*200bHN500*200aHN600*200cHN900*300aHN200*100bHN350*175aHN450*150HN500*200bHN700*300aHN900*300b（九）、HW系列一一熱軋寬翼緣H型鋼HW100*100HW125*125HW150*150HW175*175HW200*200aHW200*200bHW250*250aHW250*250bHW300*300aHW300*300bHW300*300cHW350*350aHW350*350bHW400*400aHW400*400bHW400*400cHW400*400dHW400*400eHW400*400fHW400*400gHW400*400k（十）、HM系列一一熱軋中翼緣H型鋼HM150*100HM200*150HM250*175HM300*200HM350*250HM400*300HM450*300HM500*300aHM500*300bHM600*300aHM600*300bHM600*300c（十二）、IQ系列一一熱軋輕型工字鋼IQ10IQ12IQ14IQ16IQ18IQ18a IQ20 IQ20a IQ22IQ22aIQ24 IQ24a IQ27 IQ27aIQ30IQ30aIQ33IQ36 IQ40 IQ45IQ50IQ55IQ60IQ65IQ70（十三IQ50IQ55IQ60IQ65IQ70（十三）、CQ系列 熱軋輕型槽鋼CQ10CQ12CQ14CQ14aCQ20CQ20aCQ22CQ22aCQ24CQ36CQ40IQ70aIQ70bCQ16CQ16aCQ18CQ18aCQ24aCQ27CQ30CQ33（十四）、HA系列一一焊接H型鋼HA300*200aHA300*300aHA350*200aHA350*250bHA350*350bHA300*200aHA300*300aHA350*200aHA350*250bHA350*350bHA400*200dHA400*300aHA300*200bHA300*300bHA350*200bHA350*250cHA350*350cHA400*250aHA400*300bHA300*200cHA300*300cHA350*200cHA350*300aHA400*200aHA400*250bHA400*300cHA300*250aHA350*175aHA350*200dHA350*300bHA400*200bHA400*250cHA400*400aHA300*250bHA350*175bHA350*250aHA350*350aHA400*200cHA400*250dHA400*400bHA400*400c HA400*400d HA400*400e HA400*400f HA392*400HA410*400HA424*400HA440*400HA450*250a HA450*250b HA450*250c HA450*300a HA450*300bHA450*300c HA450*300d HA450*400a HA450*400b HA450*400cHA500*250aHA500*300cHA600*300bHA600*400dHA700*350bHA800*300aHA800*350cHA900*350aHA900*400bHA500*250bHA500*400aHA600*300cHA700*300aHA700*350cHA800*300bHA800*400aHA900*350bHA900*400cHA500*250cHA500*400bHA600*400aHA700*300bHA700*400aHA800*300cHA800*400bHA500*250aHA500*300cHA600*300bHA600*400dHA700*350bHA800*300aHA800*350cHA900*350aHA900*400bHA500*250bHA500*400aHA600*300cHA700*300aHA700*350cHA800*300bHA800*400aHA900*350bHA900*400cHA500*250cHA500*400bHA600*400aHA700*300bHA700*400aHA800*300cHA800*400bHA900*350cHA900*400dHA500*300aHA500*400cHA600*400bHA700*300cHA700*400bHA800*350aHA800*400cHA900*350dHA900*450aHA500*300bHA600*300aHA600*400cHA700*350aHA700*400cHA800*350bHA800*400dHA900*400aHA900*450bHA900*450cHA900*450dHA1000*400aHA1000*400bHA1000*400cHA1000*400dHA1000*500aHA1100*400bHA1200*400bHA1200*500aHA1000*450aHA1000*500bHA1100*400cHA1200*400cHA1200*500bHA1000*450bHA1000*500cHA1100*500aHA1200*400dHA1200*500cHA1000*450cHA1000*500dHA1100*500bHA1200*450aHA1200*600aHA1000*450dHA1100*400aHA1200*400aHA1200*450bHA1200*600bHA1200*600c（十五）HAQ系列一一輕型焊接H型鋼HAQ250*125HAQ250*150 HAQ250*200 HAQ252*250 HAQ300*150HAQ300*200HAQ302*250 HAQ304*300 HAQ350*200HAQ350*250HAQ350*300HAQ400*200 HAQ400*250HAQ404*300HAQ450*200HAQ454*250 HAQ454*300（十六）、HQ系列高頻焊接輕型H型鋼HQ100*50*2.3*3.2 HQ100*50*3.2*4.5 HQ100*100*4.5*6.0HQ100*100*6.0*8.0HQ120*120*3.2*4.5HQ120*120*4.5*6.0HQ150*75*3.2*4.5HQ150*100*4.5*6.0HQ200*100*3.0*3.0HQ200*100*6.0*8.0HQ200*150*4.5*6.0HQ250*125*3.2*4.5HQ250*125*3.0*3.0HQ250*150*4.5*8.0HQ300*150*3.2*4.5HQ300*200*6.0*8.0HQ300*150*6.0*8.0HQ350*175*4.5*8.0HQ400*150*4.5*8.0HQ150*75*4.5*6.0HQ150*150*4.5*6.0HQ200*100*3.2*4.5HQ200*150*3.2*4.5HQ200*150*6.0*8.0HQ250*125*4.5*6.0HQ250*150*3.2*4.5HQ250*150*6.0*8.0HQ300*150*4.5*6.0HQ350*150*3.2*4.5HQ350*150*6.0*8.0HQ350*175*6.0*8.0HQ400*200*6.0*8.0HQ150*100*3.2*4.5HQ150*150*6.0*8.0HQ200*100*4.5*6.0HQ200*150*4.5*6.0HQ200*200*6.0*8.0HQ250*125*6.0*8.0HQ250*150*4.5*6.0HQ250*200*6.0*8.0HQ300*150*4.5*8.0HQ350*150*4.5*6.0HQ350*175*4.5*6.0HQ350*200*6.0*8.0HQ400*200*4.5*9.0（十七）、CA系列一一卷邊槽形冷彎薄壁型鋼（A）CA40*40*9*2.5CA60*30*15*2.5CA80*40*15*3.0CA100*50*20*2.5CA100*60*20*3.0CA120*60*20*2.5CA140*50*20*3.0CA60*30*10*2.5CA60*30*15*3.0CA80*50*25*2.5CA100*50*20*3.0CA120*50*20*2.5CA120*60*20*3.0CA140*60*20*2.5CA60*30*10*3.0CA80*40*15*2.5CA80*50*25*3.0CA100*60*20*2.5CA120*50*20*3.0CA140*50*20*2.5CA140*60*20*3.0CA160*60*20*3.0CA160*70*20*3.0CA180*60*20*3.0CA180*70*20*3.0CA200*60*20*3.0CA200*70*20*3.0CA250*40*15*3.0CA300*40*15*3.0CA400*50*15*3.0（十八）、CB系列一一卷邊槽形冷彎薄壁型鋼（B）CB80*40*15*2.0CB100*50*15*2.5CB120*50*20*2.5CB120*60*20*3.0CB140*60*20*3.0CB160*70*20*3.0（十九）、CC系列一一卷邊槽形冷彎薄壁型鋼（C）CC140*50*20*2.0CC140*50*20*2.2CC140*50*20*2.5CC160*60*20*2.0CC160*60*20*2.2CC160*60*20*2.5CC180*70*20*2.0CC180*70*20*2.2CC180*70*20*2.5CC200*70*20*2.0CC200*70*20*2.2CC200*70*20*2.5CC220*75*20*2.0CC220*75*20*2.2CC220*75*20*2.5（二十）、ZZ系列一一直卷邊Z形冷彎薄壁型鋼ZZ100*40*20*2.0ZZ100*40*20*2.5ZZ120*50*20*2.0ZZ120*50*20*2.5ZZ120*50*20*3.0ZZ140*50*20*2.5ZZ140*50*20*3.0ZZ160*60*20*2.5ZZ160*60*20*3.0ZZ160*70*20*2.5ZZ160*70*20*3.0ZZ1800*70*20*2.5ZZ180*70*20*3.0（二^一）、XZ系列一一斜卷邊Z形冷彎薄壁型鋼XZ140*50*20*2.5XZ140*50*20*2.0 XZ140*50*20*2.2XZ140*50*20*2.5XZ160*60*20*2.0XZ180*70*20*2.0XZ200*70*20*2.0XZ220*75*20*2.0XZ160*60*20*2.2XZ180*70*20*2.2XZ200*70*20*2.2XZ220*75*20*2.2XZ160*60*20*2.5XZ180*70*20*2.5XZ200*70*20*2.5XZ220*75*20*2.5三、熱軋H型鋼的優(yōu)點翼緣寬，側向剛度大，抗彎能力強；平行翼緣便于機械加工和安裝，大大加快工程施工進度；熱軋H型鋼代替焊接H型鋼，在提高強度、節(jié)省時間的同時，可節(jié)約費用30%左右；在承受相同載荷條件下，采用H型鋼可使鋼結構總體重量減輕15%?30%；可回收再生，減少環(huán)境污染，是綠色環(huán)保建材；熱軋H型鋼外形美觀，現(xiàn)代感強，不進行裝飾可直接使用；根據(jù)使用承載的特點，又可大體分為梁、柱、樁三種系列的H型鋼。四、建筑鋼結構行業(yè)指導價序號類別價格（元）序號類別價格（元）1檁條529212高層建筑鋼結構（箱形柱）56482天窗505813高層建筑鋼結構（管形柱）79753托梁551514高層建筑鋼結構（H5394

型鋼柱）4型鋼梁505415高層建筑鋼結構（桁架）57255空腹梁538816網(wǎng)架結構（焊接球）78586直扶梯528917網(wǎng)架結構（螺栓球）81767斜扶梯541218網(wǎng)架結構（板接點）63888欄桿590919塔桅結構（型鋼桿件）56619平臺（花紋鋼）579920塔桅結構（鋼管桿件）831310平臺（平鋼板）529021輕鋼結構573711高層建筑鋼結構（梁）5718五、新日本轂^株式會社研制的特殊鋼（一）、TMCP極厚鋼板（490N鋼）使用部位、特點（1） 使用在需要大厚度和大型鋼架材料的高層建筑的柱、梁、柱間支撐上;（2） 在板厚超過40mm的極厚領域，也能確保建筑用鋼材所需要的強度、屈