钢结构工程概述.ppt

第二章 钢结构的材料 2.1 对钢结构用材的要求 2.2 钢材的主要性能及其鉴定 2.3 影响钢材性能的因素 2.4 钢材的延性破坏和非延性破坏、 循环加载和快速加载 2.5 建筑钢材的类别及钢材的选用 2.1 对钢结构用材的要求 用作钢结构的钢材必须具有下列性能： 钢材必须具有的性能： 2.3 影响钢材性能的因素 钢材主要元素：Fe占99% 其他元素：不超过1%（影响钢材性能） 1、碳（C） 碳是形成钢材强度的主要成份。 碳 则钢材强度 塑性、韧性、冷弯性能、可焊性、抗锈蚀能力 按碳的含量区分：含碳量0.25％——低碳钢， 0.6％含碳量0.25％——中碳钢， 含碳量0.6％——高碳钢。 钢结构用钢基本上都是低碳钢。 为了有良好的可焊性，以不大于0.2%为好 8．氧(O)、氮(N) 氧和氮也是有害杂质，在金属熔化的状态下可以从空气中进入。其含量必须严加控制。 氧能使钢热脆，其作用比硫剧烈。钢在浇铸过程中，应根据需要进行不同程度的脱氧处理。 氮能使钢冷脆，与磷相似。但氮有时却作为合金元素存在于钢之中。 冶炼：平炉、转炉 浇铸：按脱氧程度分——沸腾钢、镇静钢和半镇 静钢 轧制：改善内部组织结构 热处理：显著提高强度 　　负温范围 fy与fu都增高但塑性变形能力减小。 　　　 　　　当温度从常温开始下降时，钢材的强度稍有提高，但脆性倾向变大，塑性和冲击韧性下降，当温度下降到某一数值时，钢材的冲击韧性突然显著下降，使钢材产生脆性断裂，该现象叫低温冷脆。 2.4 钢材的延性破坏和非延性破坏、循环加  载和快速加载的效应 延性破坏（塑性破坏）：超过屈服点fy有明显塑性变形，当达到抗拉强度fu时在很大变形的情况下断裂。 特点：破坏前变形明显，能预防。 非延性破坏（脆性破坏）：当没有塑性变形或只有很小塑性变形时即发生的破坏。 特点：破坏前变形不明显、突然、 难预防 2.4.2 循环荷载的效应（又称重复荷载） 土木工程中，承受重复荷载作用的结构或构件有： 吊车梁：吊车 桥梁：车辆 容器：内部液体 海洋平台：海水 建筑物：地震作用 以上这些重复荷载都是可变荷载，这些重复荷载的作用使构件的钢材易发生疲劳断裂。 概念：微观裂缝在连续重复荷载作用下不断扩展直至断裂的脆性破坏。 特点：截面应力很小，小于抗拉强度，甚至是屈服强度；断裂时无明显的变形；裂缝起始点在构件表面处。 发生的原因：在连续重复荷载作用下，在钢材表面的缺陷处，产生应力集中现象。在应力高峰处，裂缝逐渐开展，使截面的有效面积逐渐减少而应力集中更加严重，塑性变形受到限制，直到断裂时，变形都很小。 影响的因素：钢材的质量（C、S、P含量）、构件的几何尺寸（不能有突变）和冶金缺陷等有关；重复荷载作用下构件截面的应力变化幅度（??=?max-?min)有关；重复荷载的循环次数n有关。 3 ．高强钢丝和钢索材料 悬索结构和斜张拉结构的钢索、桅杆结构的钢丝绳等通常都采用由高强钢丝组成的平行钢丝束、钢绞线和钢丝绳。高强钢丝是由优质碳素钢经过多次冷拔而成。 钢丝强度的主要指标是抗拉强度，其值在 1570~1700N / mm2范围内，而屈服强度通常不作要求。 2.5.3 型钢规格 钢结构构件一般宜直接选用型钢，这样可减少制造工作量，降低造价。型钢有热轧及冷成型两种。 1 ．热轧钢板 热轧钢板分厚板及薄板两种： 厚板的厚度为 4.5~60mm(广泛用来组成焊接构件和连接钢板)， 薄板厚度为0.35~4mm(冷弯薄壁型钢的原料)。 在图纸中钢板用“-厚 x 宽 x 长（单位mm）” 如：-12 x800x 2100。 高强钢丝（和钢索）有一个不同于一般结构钢材的特点—— 松弛，即在保持长度不变的情况下所承拉力随时间延长而略有降低。