1、第七章.建筑鋼材一.定義 土木工程中使用的各種鋼材及制品。 鋼結構用鋼材型鋼、鋼板 包括 鋼筋混凝土結構用鋼材各種鋼筋、鋼絲和鋼絞線 圍護結構和裝修工程用鋼材深加工鋼板和復合板 優(yōu)點強度高、塑性韌性好、能承受沖擊和振動荷載、易于加工二.特點 和裝配，可回收 缺點易生銹、耐火性差、維護費用大 第一節(jié).鋼的冶煉與分類一.鋼和鐵的定義鋼和鐵主要是Fe C合金，另有少量的雜質(zhì)(Si,Mn,S,P) 含碳量大于2.06%的Fe C合金，稱為（生）鐵； 含碳量小于2.06%的Fe C合金，稱為鋼 氧氣轉(zhuǎn)爐法鋼質(zhì)好、冶煉速度快、成本低二.鋼的冶煉方法 平爐法鋼質(zhì)好、冶煉速度慢、成本低 電爐法鋼質(zhì)好、能耗高、

2、成本高三.鋼的分類 按化學成分 分類 按有害雜質(zhì) 普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼等 按用途 結構鋼、工具鋼、特殊鋼等 定義脫氧不徹底(充分)，鋼水澆入錠模時,會有大量的CO氣 沸騰鋼 F 體從鋼水中溢出,引起鋼水呈沸騰狀,故名沸騰鋼. 特性組織不夠致密，成分不太均勻，S、P等雜質(zhì)偏析較嚴 重，沖擊韌性和可焊性差。但成本低、產(chǎn)量高。 鎮(zhèn)靜鋼Z 定義脫氧徹底(充分)，鋼水澆入錠模時,平靜的冷卻凝固 特性鋼質(zhì)均勻密實，品質(zhì)好，可用于沖擊荷載的重要 結構但成本高。 半鎮(zhèn)靜鋼 b 介于二者之間碳素鋼 低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼合金鋼 低合金鋼、中合金鋼、高合金鋼沸騰鋼 F半鎮(zhèn)靜鋼 b鎮(zhèn)靜鋼Z特殊鎮(zhèn)靜鋼TZ按脫氧

3、程度第二節(jié).鋼材的技術性能鋼材性能 軟鋼 曲線RelRm 0R0.20 硬鋼 曲線硬 度冷彎性能焊接性能（可焊性）冷加工熱處理一.力學性能 (機械性能)二.工藝性能Rm塑性抗拉性能沖擊韌性強度一.力學性能(一).強度 屈服強度(屈服點)Rel 結構設計中,鋼材強度取值依據(jù) 1.軟鋼 抗拉強度 Rm 鋼材強度極限值 屈強比 Rel/ Rm 能反映結構安全可靠程度及鋼材利用率 Rel/ Rm小鋼材利用率低，但結構安全可靠程度高； Rel/ Rm大，則相反 2.硬鋼 條件(名義)屈服點 R0.2 產(chǎn)生0.2%l0殘余變形時應力 抗拉強度 Rm(二).塑性 1.指標（斷后）伸長率 斷面收縮率（較少用）

4、 2. A5 、A10表示 l0 = 5d、10d 時的伸長率 A5 與 A10的關系為A5（、=）A10(三).沖擊韌性 鋼材抵抗沖擊荷載的能力 指標沖擊韌性 Kv (四).硬度鋼材表面局部體積內(nèi)抵抗外物壓入產(chǎn)生塑性變形的能力 指標布氏硬度 HBL0原始標距長度Lu斷后標距長度鋼筋試件打印機萬能試驗機萬能試驗機打印后鋼筋試件頸縮 二.工藝性能(一).冷彎性能 1.定義鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力 2.指標彎曲角度()，彎心直徑(d= na) 3.合格標志彎曲處無裂紋、斷裂及起層現(xiàn)象 4.冷彎性能與伸長率一樣，也是反映鋼材在靜荷載作用下的塑性性能 但：伸長率反映鋼材在均勻變形下的塑性性能 冷

5、彎性能反映鋼材在不利變形條件下的塑性性能 5.冷彎試驗的作用 揭露鋼材內(nèi)在缺陷， 評定塑性好壞 評定焊接接頭質(zhì)量(二).焊接性能(可焊性） 鋼材在一定焊接工藝條件下，在焊接及其附近過熱區(qū)是否產(chǎn)生裂縫及脆 硬傾向，焊接后焊縫處性質(zhì)應盡可能與母材相同。(三).冷加工處理1.冷加工強化 定義鋼材在常溫下進行冷拉、冷拔和冷軋， 產(chǎn)生塑性變形，提高屈服強度的過程。 作用Rel明顯提高， Rm不變；而塑性、韌性 及彈性模量明顯降低。2.(冷加工)時效處理(強化) 定義 將經(jīng)過冷加工的鋼筋，于常溫下存放1520d(自然時效)；或加熱到 100 200并保持一定時間(人工時效)，此過程稱為時效處理(強化)。

6、作用Rel進一步提高, Rm略有提高；塑性、韌性進一步降低；彈性模量恢復3.冷加工與時效處理的目的 提高鋼筋的屈服強度，節(jié)約鋼材 (四).熱處理1.定義將鋼材在固態(tài)范圍內(nèi)進行加熱、保溫和冷卻，從而改變其金相組織和顯微 結構組織，獲得需要性能的一種綜合工藝。2.方法退火、正火、淬火及回火等第三節(jié).鋼的組織與化學成分組織名稱 鐵素體 奧氏體 滲碳體 珠光體含碳量(%) 0.02 0.8 6.67 0.8結構特征 固溶體 固溶體 化合物 機械混合物 性能強度、硬度低，塑性、韌性很好強度、硬度不高，塑性大抗拉強度低，硬脆，耐磨，塑性幾乎為零強度高，塑性和韌性介于鐵素體和滲碳體一.鋼的晶體組織 1.鋼是

7、以鐵為主的Fe C合金，其中Fe和C有以下三種結合形式 固溶體、化合物、機械混合物 2.鋼的組織 以上三種形式的Fe C合金形成的具有一定形態(tài)的聚合體鋼的基本組織及性能二.鋼的化學成分鋼的化學成分對鋼材性能的影響化學成分 C Si Mn S P O N H 影 響隨C,強度硬度,塑性韌性 強度強度熱脆性冷脆性強度 塑性韌性 備 注 有益元素 有害元素第四節(jié).建筑用鋼材的品種一.碳素結構鋼（GB/T 700-2006） 1.牌號按屈服強度分4個牌號，即Q195、Q215、Q235、Q275 2.質(zhì)量等級 依據(jù)S、P含量由多到少劃分4級，即A、B、C、D 3.脫氧程度 F、b、Z、TZ(特殊鎮(zhèn)靜鋼

8、)，注：Z、TZ通常省略 4.牌號表示： 例如：Q235 BF表示屈服強度為 235 MPa 的 B 級沸騰鋼 Q275 D 表示屈服強度為 275 MPa 的 D 級鎮(zhèn)靜鋼 Q235 Bb比Q235 BF的質(zhì)量（ 好 or 差 ） 5.特性：碳素結構鋼（尤其是Q235）既有較高的強度，又有良好的塑性和 韌性，可焊性也好，適宜于各種加工，廣泛用于制作鋼結構用 鋼、鋼筋和鋼板等。屈服點代號Q屈服點數(shù)值/MPa質(zhì)量等級脫氧程度三.低合金高強度結構鋼（GB/T 1591-2008） 1.定義 是一種在碳素結構鋼基礎上添加了不大于5%合金元素的鋼材。 常用合金元素 Si、Mn、Ti、V、Nb、Cr、N

9、i及稀土元素 2.牌號 按屈服強度分8個牌號，即Q345、Q390、Q420、Q460、Q500、 Q550 、Q620 、Q690 3.質(zhì)量等級 依據(jù)S、P含量由多到少劃分5級，即A、B、C、D、E 4.牌號表示： 例如：Q345 D 表示屈服強度為 345 MPa 的 D 級低合金結構鋼 5.特性：與碳素結構鋼相比，低合金結構鋼（Q345）具有高的強度，又 有較好的塑性、低溫沖擊韌性、可焊性、耐腐蝕性及冷加工性， 是一種綜合性能較為理想的建筑鋼材。廣泛應用于鋼結構和鋼 筋混凝土結構中，尤其是大型結構、重型結構、大跨度結構、 高層建筑、橋梁工程、承受動荷載和沖擊荷載的結構。屈服點代號Q屈服點

10、數(shù)值/MPa質(zhì)量等級注：低合金結構鋼均為鎮(zhèn)靜鋼，或特殊鎮(zhèn)靜鋼第五節(jié).鋼結構用鋼材 所用母材碳素結構鋼和低合金高強度結構鋼一.熱軋型鋼 工字鋼、H型鋼、T型鋼、槽鋼、等邊角鋼、不等邊角鋼等類型。二.冷彎薄壁型鋼 空心冷彎型鋼、通用冷彎開口型鋼三.棒材 熱軋六角鋼和八角鋼、熱軋扁鋼、熱軋圓鋼和方鋼四.鋼管 結構用無縫管、焊接鋼管五.板材 （厚、?。╀摪?、 花紋鋼板、建筑用壓型鋼板、彩色涂層鋼板 荷載類型 靜荷載、動荷載 依據(jù) 連接方式 焊接、鉚接、螺栓連接 環(huán)境溫度 常溫、低溫（尤其是負溫下：如 -20、-30）鋼材的選用原則第六節(jié).鋼筋混凝土用鋼材 一.熱軋鋼筋 熱軋鋼筋經(jīng)熱軋成型并自然冷卻的成

11、品鋼筋，外形分光圓和帶肋兩種。 熱軋光圓鋼筋（GB 1499.1-2008），熱軋帶肋鋼筋（ GB 1499.2-2007 ） 混凝土抗壓強度高，但抗拉強度很低；而鋼筋抗拉和抗壓強度均很高；將二者復合成鋼筋混凝土，可以充分發(fā)揮各自的特長，此外混凝土的堿性環(huán)境保護鋼筋不銹蝕。級 別符 號牌 號 外 形鋼 種分級依據(jù) 用 途 HPB235HPB300 光 圓碳素鋼屈服點Rel抗拉強度Rm伸長率A冷彎性能非預應力筋 HRB335HRBF335帶肋月牙肋低合金鋼非預應力筋 預應力筋 HRB400HRBF400 HRB400HRBF500等高肋 預應力筋注：H(熱軋)、P(光圓)、R(帶肋)、B(鋼筋)

12、 、F(細晶粒) 無 F 者為普通熱軋鋼筋，帶 F 者為細晶粒熱軋鋼筋熱軋鋼筋等級、性能和用途二.冷軋帶肋鋼筋 定義采用熱軋圓盤條，經(jīng)冷軋而成，表面帶有沿長度方向均勻分布的兩面或三面的月牙肋的鋼筋。 牌號按抗拉強度最小值分為CRB550、CRB650、CRB800、CRB970、四個等級。C、R、B分別代表冷軋、帶肋、鋼筋。三. 預應力砼用鋼絲和鋼絞線例題 解：由題知，Q = 82 屈服強度 Rel = F/ Q = 72.2103/ 82 = 359.1 Mpa 抗拉強度 Rm = F/ Q = 104.5103/ 82 = 519.74 Mpa （斷后）伸長率A = (lu-l0)/l0100%