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钢结构的材料 目的:如何选择钢材 钢材的性能 脆断 二、钢结构对所用材料的要求 物美价廉 强度fy、fu高。强度高可减轻结构自重 塑性、韧性、耐久性好。可防止脆性破坏，抗动力荷载好，耐疲劳 良好的加工性能，冷、热加工和可焊性好 耐腐性好 价格便宜 有时还要求钢材具有适应低温、高温等环境的能力 《钢结构设计规范（GB50017-2003)》推荐使用： 碳素结构钢中的Q235钢 低合金结构钢中的Q345钢、Q390钢、Q420钢 随着研究的深入，必将有一些满足要求的其它种类钢材可供使用。若选用钢结构设计规范还未推荐的钢材时，需有可靠的依据，以确保钢结构的质量。 专用钢结构用材见相关规范。 第二节　钢材的主要机械性能 钢材的机械性能（力学性能）通常是指 钢厂生产供应的钢材 在标准条件下 拉伸、冷弯和冲击等 单独作用下显示出的各种机械性能。 它们由相应实验得到，试验采用的试件的制作和试验方法都必须按照各相关国家标准规定进行。 第六节 国外钢材品种和钢号简介 各国的钢号基本上是以强度等级来划分，表示方式为： 字首符号　钢材的强度值　钢材质量等级 字首符号：美国采用A(Alloy)；日本采用SS（一般结构用轧制钢材，第一个S为Steel的第一个字母）、SM（焊接结构用轧制钢材）、SMA（焊接结构用耐候性轧制钢材）等；德国采用St（德文钢Stahl）；意大利采用Fe；法国采用A、E等；独联体各国采用C（俄文钢的第一个字母）；英国无字首符号。 钢材的强度值:单位一般为N/mm 2 ，但美国为Ksi(千磅／英寸2 )。强度值有的采用fu，有的采用fy 。ISO国际标准、欧共体各国、日本等采用fu，美国、独联体各国等采用fy。 钢材质量等级:分为A、B、C、D、E等。 各国钢材品种与我国钢材品种对应表 (3) 塑性阶段　也称屈服阶段， σ= fy后钢材暂时不能承受更大的荷载，且伴随产生很大的变形，因此钢结构设计取fy作为强度极限承载力的标志。 (4) 强化阶段 试件能承受的最大拉应力 fu为钢材的抗拉强度。取fy作为强度极限承载力的标志， fu就成为材料的强度储备。 (5)颈缩破坏阶段 (6) 可把钢材视为理想弹塑性体。 (7) 伸长率δ =(l1-l0)/ l0*100% ,反映钢材的塑性变形能力。 四、钢材受压和受剪时的性能 钢材在单向受压（短试件）时，受力性能基本上与单向受拉相同。受剪的情况也相似，但屈服点τy及抗剪强度τu均低于fy和fu；剪变模量G也低于弹性模量E。 二、钢材生产过程的影响 1. 冶炼炉种的影响 已无必要强调炉种的影响。 2. 钢的脱氧 钢液中残留的氧，将使钢材晶粒粗细不匀并发生热脆。因此浇注钢锭时要在炉中或盛钢桶中加入脱氧剂以消除氧。因脱氧程度或方法不同，把钢分为沸腾钢(F)、半镇静钢(b)、镇静钢(Z)和特殊镇静钢(TZ)。 3.钢材的轧制 将钢锭加热至1200～1300o C ，通过轧钢机将其轧成所需形状和尺寸的钢材，称为热轧钢材。轧钢机的压力作用可使钢锭中的小气泡和裂纹弥合，并使组织密实。钢材的压缩比（钢坯与轧成钢材厚度之比）愈大时，其强度和冲击韧性也愈高。 现在，国内的大型钢铁集团均已采用了连铸连轧技术，对于连铸连轧钢材，均为镇静钢材。 三、温度的影响 正温度范围内（t0oC）: t200oC时，钢材的性能变化不大。 t在250oC左右，钢材塑性和韧性下降，破坏常呈脆性破坏特征。 t =(260～320)oC时，钢材有徐变现象。t300oC时，钢材的强度和E开始显著下降，而δ显著增大。当t400oC时，钢材的强度和E都急剧降低，t600oC时其承载能力几乎丧失。 负温度范围内 （t0oC）：随着温度降低，塑性和韧性降低，材料变脆，称为低温冷脆。钢材冲击韧性与温度的关系曲线反弯点所对应的温度t0称为脆性转变温度。设计选用钢材时应使其脆性转变温度区的下限温度t1低于结构所处的工作环境温度，即可保证钢结构低温工作的安全。 2.时效硬化 钢材经过一定时间后强度提高但塑性降低，这种现象称为时效硬化。不同种类钢材的时效硬化过程可从几小时到数十年。 3.人工时效 使钢材产生10%的塑性变形，再加热到200～300 oC，然后冷却到室温进行试验。这样可使时效在几小时内完成。 4.设计要求 钢结构设计一般不利用冷加工硬化造成的强度提高，而且对直接承受动力荷载的钢结构还应设法消除冷加工硬化的影响，如将局部硬化部分用刨边或扩钻予以消除。 五、复杂应力状态的影响 在复杂应力如平面或立体应力作用下，钢材的屈服并不只取决于某一方向的应力，而是由反映各方向应力综合影响的 屈服条件来确定。