第2章

建筑金屬材料鋼鐵的區(qū)別鋼和鐵的主要區(qū)別是——含碳量的多少生鐵的含碳量在2.11%—4.30%，含雜質(zhì)較多鋼的含碳量在0.03%—2.11%，含雜質(zhì)較少2.1鋼材的分類1.按化學成分分類碳素鋼(含碳量在0.02%——2.06%）低碳鋼（C<0.25%）中碳鋼（0.25～0.6%）高碳鋼（C>0.6%）合金鋼：碳素鋼中加入一定量的合金元素。低合金鋼（合金<5%）中合金鋼（5～10%）高合金鋼（>10%）2.按冶煉時脫氧程度分類（１）沸騰鋼F（２）鎮(zhèn)靜鋼Z（３）半鎮(zhèn)靜鋼b（４）特殊鎮(zhèn)靜鋼TZ3.按有害雜質(zhì)含量分類按鋼中有害雜質(zhì)磷（Ｐ）和硫（S）含量的多少，鋼材可分為以下四類：普通鋼(S≤0.050%;p≤0.045%)優(yōu)質(zhì)鋼(S≤0.035%;p≤0.035%)

高級優(yōu)質(zhì)鋼(S≤0.025%;p≤0.025%)特級優(yōu)質(zhì)鋼(S≤0.015%;p≤0.025%)建筑鋼材建筑鋼材分為鋼結構用鋼和鋼筋混凝土結構用鋼。前者主要是型鋼和鋼板，后者主要是鋼筋、鋼絲、鋼絞線等。建筑鋼材的原料主要為碳素鋼結構鋼中的低碳鋼和合金鋼中的低合金鋼。2.2建筑鋼材的主要技術性能

力學性能工藝性能抗拉性能－拉伸試驗沖擊韌性－沖擊試驗耐疲勞性－疲勞試驗主要性能冷彎性能－冷彎試驗焊接性能1.抗拉性能－－拉伸試驗抗拉性能是建筑鋼材最重要的性能，表征抗拉性能的技術指標有屈服點、抗拉強度及伸長率。

（1）屈服點：設計時，一般以屈服強度或屈服點作為強度取值的依據(jù)。

通常用σs表示。對于硬鋼，取殘余變形為0.2％原始標距長度時的應力作為屈服點，稱為條件屈服點，用σ0.2表示。（２）抗拉強度與屈強比對應于最高點C的應力稱為抗拉強度，用σb表示。設計中抗拉強度雖然不能利用，但屈強比σs／σb有一定意義。屈強比愈小，反映鋼材受力超過屈服點工作時的可靠性愈大，因而結構的安全性愈高。但屈強比太小，則反映鋼材不能有效地被利用。(3)伸長率量出拉斷后標距部分的長度Ll，標距的伸長值與原始標距L0的百分率稱為伸長率。即表征了鋼材的塑性變形能力。越大越好。

2.沖擊韌韌性沖擊韌韌性是是指鋼鋼材抵抵抗沖沖擊荷荷載的的能力力。對直接接承受受動荷荷載而而且可可能在在負溫溫下工工作的的重要要結構構，必必須進進行沖沖擊韌韌性檢檢驗。。鋼材沖沖擊韌韌性與與溫度度關系系沖擊韌韌性隨隨溫度度的降降低而而下降降。當當達到到某一一溫度度范圍圍時，，沖擊擊值突突然大大幅度度下降降，材材料無無明顯顯塑性性變形形而發(fā)發(fā)生脆脆性斷斷裂，，這種種性質(zhì)質(zhì)稱為為鋼材材的冷脆性性，這時時的溫溫度稱稱為脆脆性臨界溫溫度。。在負溫溫下使使用的的結構構，應應當選選用臨臨界溫溫度比比使用用溫度度低的的鋼材材。3.耐疲勞勞性在反復復荷載載作用用下，，鋼材材在遠遠低于于抗拉拉強度度時突突然發(fā)發(fā)生斷斷裂，，稱為為疲勞破壞壞。疲勞破破壞的危危險應力力用疲勞強度度極限表示，其其含義是是：試件件在2×106次應力循循環(huán)作用用下工作作而不至至引起斷斷裂的最最大應力力。疲勞破壞壞是在低低應力狀狀態(tài)下突突然發(fā)生生的，所所以危害害極大，，往往造造成災難難性的事事故。4.冷彎性能能冷彎性能能指鋼材材在常溫溫下承受受彎曲變變形的能能力。試試件按規(guī)規(guī)定條件件彎曲，，若彎曲曲處的外外表面無無裂斷、、裂縫或或起層，，即認為為冷彎性性能合格格。它表征在在惡劣變變形條件件下鋼材材的塑性，能揭示示內(nèi)應力力，雜質(zhì)質(zhì)等缺陷陷，可用用于焊接接質(zhì)量的的檢驗，，能揭示示焊件在在受彎表表面裂紋紋，雜質(zhì)質(zhì)等缺陷陷。注意：伸伸長率和和冷彎性性能所體體現(xiàn)鋼材材塑性的的不不同5.可焊性定義：指指焊接后后在焊縫縫處的性性質(zhì)與母母材性質(zhì)質(zhì)的一致致程度。。影響鋼材材可焊性性的主要要因素是是化學成成分及含含量。如如硫產(chǎn)生生熱脆性性，使焊焊縫處產(chǎn)產(chǎn)生硬脆脆及熱裂裂紋。又又如，含含碳量超超過0.25％，可焊焊性顯著著下降等等。2.3鋼材的化化學成分分對性能能的影響響1．碳(C)；當含碳碳量小于于0.8％時，C含量增加加將使抗抗拉強度度及硬度度提高，，但塑性性與韌性性將降低低，焊接接性能、、耐腐蝕蝕性能也也下降。。2．硅(Si)：當小于于等于1％時，Si含量的增增加可顯顯著提高高強度及及硬度，，而對塑塑性及韌韌性無顯顯著影響響。3．錳(Mn)：在一定定限度內(nèi)內(nèi)，隨Mn含量的增增加可顯顯著提高高強度并并可消減減因氧與與硫引起起的熱脆脆性。改改善熱加加工性能能。4．硫(S)：為有害害元素，，有強烈烈的偏析析作用，，使機械械性能、、焊接性性能下降降（引起起熱裂紋紋）。5．磷(P)；為有害害元素，，含量的的增加可可提高強強度，塑塑性及韌韌性顯著著下降。。有強強烈的偏偏析作用用，引起起冷脆性性，焊接接性下降降。但可可提高耐耐磨性及及耐腐蝕蝕性。2.4鋼材的強強化與加加工1.冷加工強強化將鋼材于于常溫下下進行冷冷拉、冷冷拔或冷冷軋使其其產(chǎn)生塑塑性變形形，從而而提高屈屈服強度度，降低低塑性韌韌性，這這個過程程稱為冷冷加工強強化處理理。2.時效處理理將冷加工工處理后后的鋼筋筋，在常常溫下存存放15～20d，或加熱熱至100～200℃℃后保持一一定時間間（2～3h），其屈屈服強度度進一步步提高，，且抗拉拉強度也也提高，，同時塑塑性和韌韌性也進進一步降降低，彈彈性模量量則基本本恢復。。這個過過程稱為為時效處處理。時效效處理方方法有兩兩種：在在常溫下下存放15～20d，稱為自自然時效效，適合合用于低低強度鋼鋼筋；加加熱至100～200℃℃后保持一一定時間間（2～3h），稱人人工時效效，適合合于高強強鋼筋。。3.熱處理熱處理是是將鋼材材按規(guī)定定的溫度度，進行行加熱、、保溫和和冷卻處處理，以以改變其其組織，，得到所所需要的的性能的的一種工工藝?；痉椒ǚǎ和嘶鸹稹⒄鸹?、淬火火、回火火目的：通通過改變變鋼材組組織，得得到滿足足工程建建設要求求的鋼材材。2.5土木工程程常用建建筑鋼材材2.5.1建筑鋼材材的主要要鋼種2.5.2建筑工程程中鋼材材主要用途途2.5.1建筑鋼材材的主要要鋼種牌號表示示方法應用優(yōu)質(zhì)碳素素鋼低合金高高強度結結構鋼碳素結構構鋼1.碳素結構構鋼按國家標標準GB700-2006規(guī)定，我我國碳素素結構鋼鋼分四個個牌號，，即Ｑ195、Q215、Q235和Q275。各牌號號鋼又按按其硫、、磷含量量由多至至少分為為Ａ、ＢＢ、Ｃ、、Ｄ四個個質(zhì)量等等級。碳素結構構鋼的牌牌號表示示:Q+數(shù)字+質(zhì)量等級級符號+脫氧程度度符號組組成A、B、C、DF、B、Z、TZ例如Q235-A.F.，它表示示屈服點點為235N／ｍｍ2的Ａ級沸沸騰碳素素結構鋼鋼。當為鎮(zhèn)靜靜鋼或特特殊鎮(zhèn)靜靜鋼時，，則牌號號表示“Ｚ”與“ＴZ”符號可予予以省略略。碳素結構構鋼的具具體牌號號Q195-Q195F、Q195b、Q195Q215-Q215AF、Q215Ab、Q215A、Q215BF、Q215Bb、Q215BQ235-Q235AF、Q235Ab、Q235A、Q235BF、Q235Bb、Q235B、Q235C、Q235DQ275-Q275隨著牌號號的增大大，含碳碳量由小小到大，，抗拉強強度逐漸漸提高，，而伸長長率及冷冷彎性能能則隨著著牌號的的增大而而降低。。隨鋼材材質(zhì)量等等級的提提高（A→D），S、P含量越低低，鋼的的質(zhì)量越越好，其其焊接性性能和低低溫抗沖沖擊性能能都得到到提高。。應用建筑工程程中主要要應用的的碳素鋼鋼是Q235號鋼，可可軋制各各種型鋼鋼、鋼板板、鋼管管與鋼筋筋。Q235號鋼廣泛泛用于一一般鋼結結構。其其中C、D級可用在在重要的的焊接結結構。Q195、Q215號鋼材強強度較低低，但塑塑性、韌韌性較好好，易于于冷加工工，可制制作鉚釘釘、鋼筋筋。Q275號鋼材強度度高，但塑塑性、韌性性、可焊性性差，可用用于鋼筋混混凝土配筋筋及鋼結構構中的構件件及螺栓等等。選用鋼材時時，還要根根據(jù)工程結結構的荷載載類型(動荷載或靜靜荷載)、連接方式式(焊接或鉚接接)及環(huán)境溫度度等，綜合合考慮鋼材材的牌號、、質(zhì)量等級級、脫氧方方法加以選選擇。如受受動荷載、、焊接結構構、在低溫溫情況下工工作的結構構，不能選選用A、B質(zhì)量等級鋼鋼材及沸騰騰鋼。2.優(yōu)質(zhì)碳素結結構鋼按國家標準準GB/T699－1999《《優(yōu)質(zhì)碳素結結構鋼》的規(guī)定，優(yōu)優(yōu)質(zhì)碳素結結構鋼根據(jù)據(jù)錳含量的的不同可分分為：普通通錳含量（（錳含量＜＜0.8％）鋼和較較高錳含量量（錳含量量0.7％～1.2％）鋼兩組組。優(yōu)質(zhì)碳素結結構鋼共有有31個牌號，表示方法法是：含碳量、含含錳量、脫脫氧程度例：10F和45Mn、30分別表示平平均含碳量量為0.10％沸騰鋼和和平均含碳碳量為0.45％，較高含含錳量的鎮(zhèn)鎮(zhèn)靜鋼。優(yōu)質(zhì)碳素結結構鋼的基基本牌號08F、10F、15F、08、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、15Mn、20Mn、25Mn、30Mn、35Mn、40Mn、45Mn、50Mn、60Mn、65Mn、70Mn共31個。在建筑工程程中，30-45號鋼主要用用于重要結結構的鋼鑄鑄件和高強強螺栓，45號鋼用作預預應力混凝凝土錨具，，65-80號鋼用于生生產(chǎn)預應力力混凝土用用碳素鋼絲絲、刻痕鋼鋼絲和鋼絞絞線。3.低合金高強強度結構鋼鋼在碳素鋼的的基礎上，，加入總量量小于５％％的合金元元素煉成的的鋼，稱為為低合金高高強度結構構鋼，簡稱稱低合金結結構鋼。常常用的合金金元素有硅硅、錳、鈦鈦、釩、鉻鉻、鎳、等等。牌號表示：：由代表鋼鋼材屈服強強度的字母母“Ｑ”、屈服強度度數(shù)值、質(zhì)質(zhì)量等級符符號（Ａ、、Ｂ、Ｃ、、Ｄ、Ｅ））三個部分分按順序組組成。例如：Q295A，表示屈服服強度為不不小于295MPa，質(zhì)量等級級為Ａ級的的低合金結結構鋼。應用低合金高強強度結構鋼鋼主要用于于軋制各種種型鋼、鋼鋼板、鋼管管及鋼筋，，廣泛用于于鋼結構和和鋼筋混凝凝土結構中中，特別適適用于各種種重型結構構、高層結結構、大跨跨度結構及及橋梁工程程等。2.5.2建筑工程中中鋼材主要要用途用于混凝土土結構：鋼筋主要用用于鋼筋混混凝土和預預應力鋼筋筋混凝土的的配筋，是是土木工程程中用量最最大的鋼材材之一。用于鋼結構1.混凝土結構構用鋼1）熱軋鋼筋筋熱軋光圓HPB235、HPB300Q235、Q300軋制熱軋帶肋HRB335HRBF500低合金鋼以上鋼筋除除圓鋼外，，其它也稱稱螺紋鋼，，鋼筋的公公稱直徑為為8-50毫米，推薦薦采用的直直徑為8、12、16、20、25、32、40毫米。2）冷軋扭鋼鋼筋4）預應力混混凝土用鋼鋼絲冷拔鋼絲和和消除應力力鋼絲5）預應應力混混凝土土用鋼鋼絞線線以數(shù)根根優(yōu)質(zhì)質(zhì)碳素素結構構鋼鋼鋼絲經(jīng)經(jīng)絞捻捻和消消除應應力的的熱處處理而而制成成。3）冷軋軋帶肋肋鋼筋筋牌號：：CRB+抗拉強強度最最小值值CRB550為普通通鋼筋筋混凝凝土鋼鋼筋,d:4~12mmCRB650CRB800CRB970CRB1170為預應應力鋼鋼筋，，d：(4，5，6)mm2.鋼結構構用鋼鋼1）熱軋軋型鋼鋼主要用用于各各種承承重構構件，，梁、、柱等等。2）鋼板板和壓壓型鋼鋼板主要用用于維維護結結構、、樓板板、屋屋面。。3）冷彎彎薄壁壁型鋼鋼主要用用于輕輕型鋼鋼結構構。熱軋型型鋼1）簡單單斷面面型鋼鋼①方鋼鋼——熱軋方方鋼、、冷拉拉方鋼鋼；②圓鋼鋼——熱軋圓圓鋼、、鍛制制圓鋼鋼、冷冷拉圓圓鋼；；③線材材；④④扁鋼鋼；⑤⑤彈簧簧扁鋼鋼；⑥角角鋼鋼———等邊邊角角鋼鋼、、不不等等邊邊角角鋼鋼；；⑦三三角角鋼鋼；；⑧⑧六六角角鋼鋼；；⑨⑨弓弓形形鋼鋼；；⑩橢橢圓圓鋼鋼2）復復雜雜斷斷面面型型鋼鋼①工字鋼——普通工字鋼鋼、輕型工工字鋼②槽鋼——熱軋槽鋼（（普通槽鋼鋼、輕型槽槽鋼）、彎彎曲槽鋼③H型鋼（又稱稱寬腿工字字鋼）④鋼軌——重軌、輕軌軌、起重機機鋼軌、其其他專用鋼鋼軌⑤窗框鋼⑥鋼板樁⑦彎曲型鋼鋼——冷彎型鋼、、熱彎型鋼鋼⑧其他角鋼角鋼俗稱角角鐵、是兩兩邊互相垂垂直成角形形的長條鋼鋼材。有等等邊角鋼和和不等邊角角鋼之分。。等邊角鋼鋼的兩個邊邊寬相等。。其規(guī)格以以邊寬×邊寬×邊厚的毫米數(shù)表表示。如““∠30×30×3”，即表示邊邊寬為30毫米、邊厚厚為3毫米的等邊邊角鋼。槽鋼槽鋼是截截面為凹凹槽形的的長條鋼鋼材。其其規(guī)格表表示方法法，如120××53××5，表示腰腰高為120毫米，腿腿寬為53毫米的槽槽鋼，腰腰厚為5毫米的槽槽鋼，或或稱12#槽鋼。H、T型鋼的規(guī)規(guī)格標記記：高度H×寬度B×腹板寬度度t1×翼緣厚度度t2例：H340×250×9×14T248×199×9×142.6建筑鋼材材的腐蝕蝕與防護護1、鋼材的防防銹混混凝土土配筋的的防銹措措施應考考慮：限限制水灰灰比和水水泥用量量，限制制氯鹽外外加劑的的使用，，采取措措施保證證混凝土土的密實實性，還還可以采采用摻加加防銹劑劑(加重鉻酸酸鹽等)的方法。。2、鋼材的防防火裸裸露的的、未作作表面防防火處理理的鋼結結構，耐耐火極限限僅15min左右。防防火處理理主要的的方法是是在其表表面上涂涂敷防火火涂料。。防防火涂料料有STI——A型鋼結構構防火涂涂料及LG鋼結構防防火隔熱熱涂料等等。習題1.嚴寒地區(qū)區(qū)受動荷荷載作用用的焊接接結構，，應選用用碳素結結構鋼的的品種是是()。A．Q235—AFB.Q23