2建筑钢材及性能有批注论述.pdf

第二章 建筑钢材及性能 §2.1 建筑钢材在单轴应力下的工作性能 按GB将钢材加工成标准试件，在+20℃的条件下做拉 伸试验，缓慢加载， 得到应力应变曲线。 l0 σ fy BC 工作特性分为 fp 四个阶段： ε (0.1~0.2)% (2~3)% 20% 塑性 弹性 ① 弹性阶段：0 ～ fp (比例极限)， σ 弹性模量 E α ×=== 5 N/mm102.06tg 2 ε σ～ε线性关系，变形小，卸载后变形恢复。 ② 弹塑性阶段： σ fy BC fp～fy(屈服点)， fp ε (0.1~0.2)% (2~3)% 20% 弹性变形 塑性 弹性 变形 塑性变形—不可恢复的残余变形 弹性模量E由2.06×105 0 ③ 塑性阶段（又称塑流阶段）： B～C 屈服平台， σ不变，ε不断增长。 ④ 强化阶段（又称自强阶段）： 钢材恢复承载能力，当σ fu（抗拉强度) 时， 发生颈缩现象而破坏， 为塑性破坏。 塑性破坏：变形很大，是在材料达到 fu以后发生的，变形 大且时间长，易发现。断口与作用力方向成 45°角，常在钢材表面出现相互垂直的锈迹剥 落线。 脆性破坏：塑性变形很小，甚至没有，应力低于fu 甚至可 能低于fy ，破坏是突然的。断口齐平，破坏前 无预兆。 通过单向拉伸试验，得到三个机械性能指标 fu、fy、δ δ（伸长率） ：衡量塑性变形能力的指标。 ? ll δ = 01 × 100% l 0 l0 l0 ：试件的标距长度 l1 ：拉断时的标距长度 分为δ5和δ10 ，δ10 意为标距长度/直径（宽度）＝10 fu (抗拉强度) ：衡量经巨量变形后的抗拉能力； fy（屈服点） ：衡量结构承载能力的指标； 均为钢材的静力强度指标。 注意：fy 是材??的标准强度，非设计强度， 设计强度为： = ff γRy 式中：γR ：材料抗力分项系数 1.087（Q235钢） γ = R 1.111（Q345、Q390、Q420） 通过分析，得出2点结论： ① 由于残余应力的存在， f ≈0.8 f ，以 f 作弹性、塑 p y y σ 性工作的分界点，将σ～ε曲线简化 fy 为两段直线组成的理想弹性—塑性体， 如此就可用弹性理论进行强度计算。 ε ②以fy 作弹性设计时的强度指标 依据：a. 以 fy作弹性、塑性工作的分界点，屈服后， ε＝（2～3）％，易察觉；若ε过大，产生 的变形过大，不允许。 b. 从 fy ～ fu ，塑性工作区很大，有足够的变形 保证截面上的应力不超过 fu ， fy ～ fu 作为强 度储备。 fy / fu ：屈强比 受压、受剪、受弯时的σ～ε关系如何？？？ 受压、受剪、