四川建筑職業(yè)技術(shù)學院材料教研室第八章建筑鋼材§8－1概述上海寶鋼一、鋼及其特性鋼理論上，凡是把含碳量小于2%，含雜質(zhì)比較少的鐵碳合金稱為鋼。含碳量超過2%，稱為生鐵；含碳量小于0.08%，稱為工業(yè)純鐵。鋼的特點具有強度高，塑性好，具有良好的韌性；工藝性能良好，易于加工；但是，鋼材易銹蝕、耐火性差。二、建筑鋼材的主要品種1.型鋼簡單截面型鋼：圓鋼、方鋼、六角鋼、八角鋼等；復雜截面型鋼：工字鋼、角鋼、槽鋼、鋼軌等。二、建筑鋼材的主要品種2.線材如鋼筋、鋼絲等。二、建筑鋼材的主要品種3.管材無縫鋼管、焊接鋼管等。二、建筑鋼材的主要品種4.板材光面鋼板、花紋鋼板、彩色涂層鋼板等。壓型彩鋼板ConstructionMaterials各類鋼材棒材方鋼坯鋼筋鋼絲絞絲應(yīng)用

隨著我國鋼鐵工業(yè)的迅速發(fā)展，為建筑工程提供的鋼材品種和數(shù)量都在不斷增加，建筑工程中，許多結(jié)構(gòu)，尤其多層、大跨結(jié)構(gòu)及高層結(jié)構(gòu)，受動荷載作用的工業(yè)廠房，將越來越多地使用鋼材。意義

建筑鋼材是建筑中常用的材料。鋼材的品種多，性質(zhì)差別大。為了掌握鋼材的合理使用，應(yīng)對鋼材的生產(chǎn)、組成、性質(zhì)和用途等知識有一定的了解本章的重點是鋼材的技術(shù)性質(zhì)（主要是抗拉性能）、技術(shù)標準和選用?！?.2

基本知識鋼材的冶煉過程及其對鋼材質(zhì)量的影響冶煉原理爐種的影響分類按化學成份分按質(zhì)量分按結(jié)構(gòu)用途分Back將熔融的生鐵水或焦炭及鐵礦石加入煉鋼爐中精煉，使炭及其它雜質(zhì)氧化而揮發(fā)或變成氧化物進入渣內(nèi)，降低炭及其它雜質(zhì)的含量。冶煉原理鋼材的冶煉過程及其對鋼材質(zhì)量的影響B(tài)ack過程焦炭鐵礦石生鐵高爐熔融生鐵精煉氧化還原鋼鑄錠鋼錠建筑鋼材圖7.2.1鋼材的冶煉過程按照煉鋼爐的種類，煉鋼方法可分為：1.空氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法一般煉制普通碳素鋼。2.氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法煉制優(yōu)質(zhì)碳素鋼和合金鋼。3.平爐煉鋼法用來煉制優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金鋼或有特殊要求的專用鋼。4.電爐煉鋼法鋼的分類1.按冶煉方法分2.按質(zhì)量分按S和P元素含量，分為普通質(zhì)量鋼、優(yōu)質(zhì)鋼和特殊質(zhì)量鋼。鋼轉(zhuǎn)爐鋼沸騰鋼電爐鋼平爐鋼按冶煉方法分按脫氧程度分半鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼按爐襯材料分為酸性鋼和堿性鋼鋼的分類3.按化學成分分4.按用途分分為建筑鋼、結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊性能鋼（如不銹鋼、耐酸鋼、耐堿鋼、磁鋼等。鋼中碳鋼低合金鋼高碳鋼低碳鋼碳素鋼合金鋼中合金鋼高合金鋼C＜0.25%C=0.25%～0.60％C＞0.60％合金總含量＜5%5%～10％＞10％8-2化學成分對鋼性能的影響碳碳是決定鋼材性質(zhì)的主要元素。碳含量提高，強度和硬度相應(yīng)提高，而塑性和韌性則相應(yīng)降低。碳是顯著降低鋼材可焊性元素之一，含碳量超過0.3％時鋼的可焊性顯著降低。含碳量增加還增加鋼的冷脆性和時效敏感性，降低抗大氣銹蝕性?；瘜W成分對鋼性能的影響硅硅含量在2％以內(nèi)，可提高鋼材的強度、疲勞極限、耐腐蝕性及抗氧化性，對塑性和韌性影響不明顯。硅是我國鋼筋用鋼的主加合金元素，主要用于提高鋼材的強度?；瘜W成分對鋼性能的影響錳錳對氧和硫的結(jié)合力大于鐵對氧和硫的結(jié)合力，因此錳能使有害的FeO、FeS分別形成MnO、MnS而進入鋼渣中，因而，錳能消減硫和氧所引起的熱脆性，使鋼材的熱加工性質(zhì)和可焊性改善。多余的錳溶于鐵素體中，可提高鋼材的強度。錳是我國低合金結(jié)構(gòu)鋼的主加合金元素，錳含量一般在l％～2％范圍內(nèi)。化學成分對鋼性能的影響磷磷是碳素鋼中的有害雜質(zhì)。它可使鋼材的強度提高，但塑性和韌性顯著下降，同時使鋼材冷脆性顯著增大。磷在鋼中的偏析傾向強烈，顯著降低鋼材的可焊性，焊接時焊縫容易產(chǎn)生裂紋。化學成分對鋼性能的影響硫硫是鋼中很有害的元素。熱脆性：硫往往形成低熔點硫化鐵FeS，夾雜在鋼材中。鋼材在紅熱狀態(tài)下進行加工或焊接時，F(xiàn)eS已熔化，使鋼的內(nèi)部產(chǎn)生裂紋，這種在高溫下產(chǎn)生裂紋的特性稱為熱脆性。硫所引起的熱脆性大大降低了鋼材的熱加工性和可焊性。硫偏析較嚴重，降低了鋼材的沖擊韌性、疲勞強度和抗腐蝕性?；瘜W成分對鋼性能的影響氧氧是鋼中的有害雜質(zhì)降低鋼的機械性能，特別是韌性。氧有促進時效傾向的作用。氧化物所造成的低熔點亦使鋼的可焊性變壞?；瘜W成分對鋼性能的影響氮氮可使鋼材的強度提高，但塑性特別是韌性顯著下降。溶于鐵素體中的氮，有向晶格的缺陷處移動、集中的傾向，故可加劇鋼材的時效敏感性和冷脆性，降低可焊性。工程實例分析現(xiàn)象原因分析

某廠的鋼結(jié)構(gòu)屋架用中碳鋼焊接而成，使用一段時間后，屋架坍塌。原因分析

首先是因為鋼材的選用不當，中碳鋼的塑性和韌性比低碳鋼差；其次是焊接性能較差，焊接時鋼材局部溫度高，形成了熱影響區(qū)，其塑性及韌性下降較多，較易產(chǎn)生裂紋。建筑上常用的主要鋼種是普通碳素鋼中的低碳鋼和合金鋼中的低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼?！?－3建筑鋼材的主要性能

建筑鋼材的技術(shù)性能力學性能工藝性能化學性能抗拉性能沖擊韌性疲勞強度硬度冷彎性能標準試件按照一定的要求，對表面進行車削加工后的試件。l0

A0d0l非標準試件不經(jīng)過加工，直接在線材上切取的試件。頭部頭部工作段一、拉伸性能1.低碳鋼的拉伸性能抗拉性能彈性階段彈性極限屈服階段屈服點σS

強化階段極限抗拉強度σb

頸縮階段抗拉性能拉伸過程的參數(shù)強度指標屈服強度：抗拉強度：塑性指標伸長率：抗拉性能伸長率試樣拉斷后，標距的增量（ΔL）與原始標距（L0）之比，稱為伸長率，以δ表示。按下式計算伸長率δ：抗拉性能δ5與δ10標距與直徑之比越大，則頸縮處伸長值在整個伸長值中的比重越小。通常以δ5和δ10分別表示L0＝5d0和L0＝10d0時的伸長率，d0為試件的原直徑。對于同一鋼材，δ5大于δ10。硬度

鋼材抵抗另一硬物體壓入其內(nèi)的能力叫硬度，即受壓時抵抗局部塑性變形的能力。用布氏法兩種方法測定。布氏硬度測量原理圖

硬度的大小，既可以判斷鋼材的硬度，又可以近似鋼材的抗拉強度，還可以檢驗熱處理的效果。硬鋼（高碳鋼）的拉伸性能硬鋼強度高，塑性差，拉伸過程無明顯屈服階段，無法直接測定屈服強度。用條件屈服強度σ0.2來代替屈服強度。條件屈服點σ0.2

：使硬鋼產(chǎn)生0.2%塑性變形時的應(yīng)力。見左圖。σε0A0.2%aboa——總變形。ba——彈性變形99.8%。ob——塑性變形0.2%。二、沖擊韌性定義及指標指鋼材抵抗沖擊荷載而不被破壞的能力。其大小用沖擊韌性值αk表示。αk

越大，則沖擊韌性越好。αk是以試件沖擊破壞時缺口處單位面積上所消耗的功（J/cm2）。影響因素硫、磷含量高，存在化學偏析，含非金屬夾雜物，焊接形成裂紋，溫度降低等，均會降低沖擊韌性。對于承受沖擊荷載和振動荷載部位的鋼材，必須考慮沖擊韌性。三、鋼材的焊接

焊接是把兩塊金屬局部加熱，并使其接縫部分迅速呈熔融或半熔融狀態(tài)，而牢固的連接起來。它是鋼結(jié)構(gòu)的主要連接形式。

鋼材的焊接性能是指在一定的焊接工藝條件下，在焊縫及其附近過熱區(qū)不產(chǎn)生裂紋及硬脆傾向，焊接后鋼材的力學性能，特別是。強度不低于原有鋼材的強度幫條焊閃光對焊搭接焊合格不合格鋼材的可焊性試驗焊接點斷裂點斷裂點

焊接性能鋼材的可焊性是指鋼材是否適應(yīng)通常的焊接方法與工藝的性能。影響鋼材可焊性的因素：化學成分及其含量。碳、硫、合金元素、雜質(zhì)等含量↑，可焊性↓。冷彎性能冷彎性能是指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力，以試驗時的彎曲角度α和彎心直徑d為指標表示。鋼材的冷彎試驗是通過直徑(或厚度)為a的試件，采用標準規(guī)定的彎心直徑d（d=na，n為整數(shù)），彎曲到規(guī)定的角度時（180°或90°），檢查彎曲處有無裂紋、斷裂及起層等現(xiàn)象。若沒有這些現(xiàn)象則認為冷彎性能合格。鋼材冷彎時的彎曲角度越大，彎心直徑越小，則表示冷彎性能越好。圖2-12鋼材的冷彎§8－4建筑鋼材的鋼種及牌號建筑鋼材的常用鋼種一、碳素結(jié)構(gòu)鋼現(xiàn)行國家標準《碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB700/T－2006）具體規(guī)定了它的牌號表示方法、技術(shù)要求、試驗方法、檢驗規(guī)則等。

一、碳素結(jié)構(gòu)鋼（非合金鋼）1.牌號表示法由代表屈服點的字母、屈服點數(shù)值、質(zhì)量等級符號、脫氧方法符號等四個部分按順序組成；如：Q235－AF表示為屈服點不小于235MPa的A級沸騰鋼。2.牌號共有Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五個牌號。3.技術(shù)要求化學成分、力學性能、冷彎性能應(yīng)符合GB700規(guī)定。4、碳素結(jié)構(gòu)鋼的性能和應(yīng)用牌號↑，含碳量，強度和硬度，塑性、沖擊韌性、冷彎性能。Q195、Q215號鋼強度低，塑性和韌性較好，易于冷加工，常用于軋制薄板和盤條，制造鋼釘、鉚釘、螺栓及鐵絲等。Q235號鋼具有較高的強度，良好的塑性、韌性及可焊性，綜合性能好，且成本較低，大量被用作軋制各種型鋼、鋼板及鋼筋。Q275號鋼強度較高，但塑性、韌性較差，可焊性也差，不易焊接和冷彎加工，可用于軋制鋼筋、作螺栓配件等，但更多用于機械零件和工具等?！?、低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼1.牌號表示方法由代表屈服點的拼音字母（Q）、屈服點數(shù)值、質(zhì)量等級符號（A、B、C、D、E）三部分按順序組成。如Q345A表示屈服點不小于345MPa的A級鋼。

2.牌號共有Q295、Q345、Q390、Q420、Q460五個牌號。3.技術(shù)要求其化學成分、力學性能、冷彎性能應(yīng)符合GB/T1591的規(guī)定二、低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼4.應(yīng)用Q295，鋼中只含有極少量合金元素，強度不高，但有良好的塑性、冷彎、焊接及耐蝕性能。主要用于建筑工程中對強度要求不高的一般工程結(jié)構(gòu)。Q345、Q390，綜合力學性能好，焊接性能、冷熱加工性能和耐蝕性能均好，C、D、E級鋼具有良好的低溫韌性。主要用于承受較高荷載的焊接結(jié)構(gòu)。Q420、Q460，強度高，特別是在熱處理后有較高的綜合力學性能。主要用于大型工程結(jié)構(gòu)及要求強度高、荷載大的輕型結(jié)構(gòu)。

鋼筋鋼筋混凝土用鋼材基礎(chǔ)布鋼筋網(wǎng)鋼筋混凝土用鋼材主體結(jié)構(gòu)施工鋼筋混凝土用鋼材大橋承臺施工鋼筋混凝土用鋼材???íì鋼絞線鋼絲鋼筋鋼筋混凝土用鋼材鋼筋混凝土用鋼材一、鋼筋混凝土用熱軋鋼筋——經(jīng)熱軋成型并自然冷卻的鋼筋。

?íì帶肋鋼筋光圓鋼筋按外形分?íì等高肋鋼筋月牙肋鋼筋帶肋鋼筋鋼筋混凝土用鋼材一、鋼筋混凝土用熱軋鋼筋(一)熱軋鋼筋的牌號表示方法與技術(shù)要求

鋼筋混凝土用鋼材一、鋼筋混凝土用熱軋鋼筋(一)熱軋鋼筋的牌號表示方法與技術(shù)要求根據(jù)《鋼筋混凝土用鋼第1部分：熱軋光圓鋼筋》（GB1499.1－2008）及《鋼筋混凝土用鋼第2部分：熱軋帶肋鋼筋》（GB1499.2－2007）的規(guī)定：熱軋光圓鋼筋的牌號由HPB與屈服強度特征值構(gòu)成，有HPB235、HPB300兩個牌號；熱軋帶肋鋼筋的牌號由HRB與屈服強度特征值構(gòu)成，有HRB335、HRB400、HRB500等牌號。鋼筋混凝土用鋼材(二)熱軋鋼筋的應(yīng)用牌號↑，屈服強度，抗拉強度，塑性、冷彎性能，沖擊韌性。熱軋光圓鋼筋的強度較低，但塑性及焊接性能很好，便于各種冷加工，廣泛用作普通鋼筋混凝土構(gòu)件的受力筋及構(gòu)造筋。HRB335和HRB400鋼筋強度較高，塑性和焊接性能也較好，廣泛用作大、中型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力鋼筋。HRB500鋼筋強度高，但塑性和焊接性能較差，可用作預應(yīng)力鋼筋?！摻罨炷劣娩摬亩?、低碳鋼熱軋圓盤條——低碳鋼熱軋圓盤條是由屈服強度較低的碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋制成的盤條，通過卷線機成盤卷供應(yīng)，也稱為盤圓或線材。

鋼筋混凝土用鋼材二、低碳鋼熱軋圓盤條

鋼筋混凝土用鋼材三、冷軋帶肋鋼筋——低碳鋼熱軋圓盤條經(jīng)冷軋后，在其表面帶有沿長度方向均勻分布的三面或兩面橫肋的鋼筋。

第四節(jié)鋼筋混凝土用鋼材三、冷軋帶肋鋼筋(一)冷軋帶肋鋼筋的牌號表示方法與技術(shù)要求

鋼筋混凝土用鋼材三、冷軋帶肋鋼筋(一)冷軋帶肋鋼筋的牌號表示方法與技術(shù)要求根據(jù)《冷軋帶肋鋼筋》（GB13788－2008）的規(guī)定：冷軋帶肋鋼筋的牌號由CRB和抗拉強度最小值表示，有CRB550、CRB650、CRB800、CRB970四個牌號。鋼筋混凝土用鋼材(二)冷軋帶肋鋼筋的性能與應(yīng)用冷軋帶肋鋼筋，與熱軋圓盤條相比，強度提高17%左右；與冷拔低碳鋼絲相比，伸長率高，塑性好；由于表面帶肋，提高了鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力，是一種比較理想的預應(yīng)力鋼材。冷軋帶肋鋼筋CRB550宜用于普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其他牌號的鋼筋宜用于預應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土用鋼材四、預應(yīng)力混凝土用鋼絲

鋼筋混凝土用鋼材四、預應(yīng)力混凝土用鋼絲預應(yīng)力混凝土用鋼絲質(zhì)量穩(wěn)定、安全可靠、強度高、無接頭、施工方便，主要用于大跨度的屋架、薄腹梁、吊車梁或橋梁等大型預應(yīng)力混凝土構(gòu)件，還可用于軌枕、壓力管道等預應(yīng)力混凝土構(gòu)件。

鋼筋混凝土用鋼材五、預應(yīng)力混凝土用鋼絞線——預應(yīng)力混凝土用鋼絞線，是以數(shù)根圓形斷面鋼絲經(jīng)絞捻和消除內(nèi)應(yīng)力的熱處理后制成。

鋼筋混凝土用鋼材五、預應(yīng)力混凝土用鋼絞線

鋼筋混凝土用鋼材五、預應(yīng)力混凝土用鋼絞線

鋼筋混凝土用鋼材五、預應(yīng)力混凝土用鋼絞線根據(jù)《預應(yīng)力混凝土用鋼絞線》（GB/T5224－2003）的規(guī)定：

鋼筋混凝土用鋼材五、預應(yīng)力混凝土用鋼絞線根據(jù)《預應(yīng)力混凝土用鋼絞線》（GB/T5224－2003）的規(guī)定：鋼絞線按結(jié)構(gòu)分為5類。

鋼筋混凝土用鋼材五、預應(yīng)力混凝土用鋼絞線鋼絞線具有強度高，與混凝土粘結(jié)好，斷面面積大，使用根數(shù)少，在結(jié)構(gòu)中排列布置方便，易于錨固等優(yōu)點，主要用于大跨度、大荷載的預