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10 建筑钢材 10.1 建筑钢材概述 建筑钢材是指用于建筑工程方面的各种钢材,包括各种型材、棒材和异型钢材。钢材具有以下优点：组织均匀密实，强度很高，且具有相当高的塑性和韧性，不仅能铸成各种形状的铸件，而且也能承受各种形式的压力加工，能够进行焊接、铆接和切割，便于装配。但也有一定的缺点，主要是容易锈蚀，维修费用大。 10.1.1 工程常用钢材的分类 钢材可按冶炼方法、化学成分、品质和用途等多种方法分类。其中以化学成分和按用途分类较为广泛。 10.1.1.1按冶炼方法分类 按冶炼设备的不同，即冶炼方法的不同，可分为平炉钢、转炉钢和电炉钢三大类。 10.1.1.2 按化学成分分类 按化学成分可以把钢分为碳素钢和合金钢两大类。 ⑴、碳素钢 按照含碳量不同,分为:低碳素钢(C0.25%),中碳素钢(C:0.25%～0.60%),高碳素钢(C0.60%)。 按照磷、硫等杂质含量不同，分为：普通碳素钢(P≤0.045%,S≤0.055%),优质碳素钢(P≤0.040%,S≤0.045%)，高级优质碳素钢(P≤0.030%,S≤0.035%)。 ⑵、合金钢 按照合金元素的含量不同，分为：低合金钢(含量5%),中合金钢(含量为5%～10%),高合金钢(含量10%)。 按照磷、硫等杂质含量不同，分为：普通低合金钢(P、S均≤0.050%)，优质合金钢(P、S均≤0.040%),高级优质合金钢(P、S均≤0.030%)。 10.1.1.3 按品质分类 根据钢中所含杂质的多少分为：普通钢(包括甲类、乙类、特类)、优质钢和高级优质钢三类。高级优质钢主要是控制硫含量在0.020%～0.030%，磷含量控制在0.035%以内。 10.1.1.4 按用途分类 钢的用途与其形状有关，所以按用途分类实际上是按形状分类。建筑用钢材的形状主要有型材、棒材(或线材)和异型材。 ⑴.型材：主要包括型钢(工字钢、槽钢、角钢等)和钢板。 ⑵.棒材：主要包括钢筋、盘条、钢丝、钢绞线等。 ⑶.异型材：是为特殊用途而制作的，如：锚具、夹具和异型钢梁等。 10.1.2 建筑钢材的主要力学和工艺性能 10.1.2.1 强度 强度是钢材力学性能的主要指标，包括屈服强度和抗拉强度。 ⑴.屈服强度也称屈服极限，它是钢材开始丧失对变形的抵抗能力，并开始产生大量塑性变形时所对应的应力。中碳钢和高碳钢没有明显的屈服过程，通常以产生0.2%残余变形时的应力作为屈服强度。 ⑵.抗拉强度是钢材所能承受的最大拉应力。即当拉应力达到强度极限时，钢材完全丧失了对变形的抵抗能力而断裂。 ⑶. 强屈比是抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值，通常用来比较结构的可靠性和钢材的有效利用率。强屈比越大，结构可靠性越高，即延缓结构损伤程度的潜力越大，但比值太大，则钢材的有效利用率太低。GB50204-2002规定对一、二级抗震框架结构，其纵向受力钢筋的强屈比不应小于1.25。 ⑷.屈标比是屈服强度实测值与屈服强度标准值的比值，它能够在一定程度上反映钢材的塑性和变形能力。屈标比应当大于1.0，屈服强度才合格，但比值太大，塑性和变形能力就越差。GB50204-2002规定对一、二级抗震框架结构，其纵向受力钢筋的屈标比不应大于1.3。 10.1.2.2 塑性 塑性是钢材在受力破坏前可以经受永久变形的性能，通常用伸长率和断面收缩率表示。 ⑴.伸长率是钢材受拉发生断裂时所能承受的永久变形能力，是试件拉断后标距长度的增量与原标距长度之比，以百分数表示。 ⑵.断面收缩率是指试件拉断后缩颈处横断面积的最大缩减量占原横断面积的百分率。 10.1.2.3 冷弯性能 冷弯性能是钢材在常温条件下承受规定弯曲程度的弯曲变形能力，并可在弯曲中显示钢材缺陷的一种工艺性能。规定试件在规定的弯曲角度、弯心直径及反复弯曲次数条件下，试件弯曲处不产生裂纹、断裂和起层脱皮等现象时，即认为合格。 10.1.2.4 硬度 硬度是钢材抵抗其他较硬物体压入的能力，实际上硬度为钢材抵抗塑性变形的能力。测定钢材硬度常用的方法有布氏法、洛氏法和维氏法，相应的作为硬度指标有布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HR)、维氏硬度(HV)。 10.1.2.5 冲击韧性 钢材的冲击韧性是指钢材在冲击荷载作用下断裂时吸收能量的能力，它是衡量钢材抵抗脆性破坏的力学性能指标。 10.1.2.6 耐疲劳性 钢材若在交变应力(随时间作周期性交替变更的应力)的反复作用下，往往在工作应力远小于抗拉强度时发生骤然断裂，这种现象称为“疲劳破坏”。钢材抵抗疲劳破坏的能力称为耐疲劳性。 10.1.2.7 焊接性能 焊接性能是指钢材的连接部分焊接后力学性能不低于焊件本身，以防止产生硬化脆裂、退火和内应力过大等现象。 10.2 主要建筑用钢材的品种及质量标准 10.2.1 钢筋混凝土用钢筋 钢筋混凝土用钢筋主要