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钢结构基本原理
土木工程学院钢结构教研室
第 2 章钢结构的材料
对钢结构用材的要求
对钢结构用材的要求
钢材——铁(Fe)、碳(C)及其它元素的合金。
铸铁(C>2%) ,钢(2%>C>%) ,熟铁(C<%)。
化学成分——碳素钢,低合金钢,不锈钢,耐候钢。
结构钢材——钢板,型钢。
结构用钢:碳素钢、合金钢中少数几种
结构钢须具备性能:
1、较高的强度
抗拉强度高增加安全保障
屈服点高减小截面、自重,节约钢材
2、足够的变形能力
塑性好结构破坏前变形比较明显而减少脆性破坏的危险性,同时塑性
变形可调整局部高峰应力,使之趋于平缓。
韧性好在动荷载下破坏时吸收较多能量,减低脆性破坏危险程度。
3、良好的加工性能
适合冷、热加工,良好的可焊性。
4、容易生产,价格便宜。
对钢结构用材的要求
第 2 章钢结构的材料
机械性能:反映强度(strength) 、刚度(stiffness) 、延性
(ductility) 、塑性(plasticity)指标;
化学成分:影响强度、延性、可加工性(machinability) 、耐久性(durability) 。
钢材的主要性能及其鉴定
一、单向拉伸时的工作性能
钢材的主要性能及其鉴定
拉伸试验
钢材在常温、静载条件下一次拉伸所表现的性能
强度指标
变形性能
第 2 章钢结构的材料
钢材的主要性能及其鉴定
ⅠⅡⅢⅣⅤ
ⅠⅡⅢⅣⅤ
ⅠⅡⅢⅣⅤ
ⅠⅡⅢⅣⅤ
ⅠⅡⅢⅣⅤ
ⅠⅡⅢⅣⅤ
ⅠⅡⅢⅣⅤ
ⅠⅡⅢⅣⅤ
ⅠⅡⅢⅣⅤ
ⅠⅡⅢⅣⅤ
Ⅰ弹性阶段Ⅱ弹塑性阶段Ⅲ塑性阶段
Ⅳ应变硬化阶段Ⅴ颈缩阶段
主要力学性能指标:
弹性模量
比例极限
屈服点
抗拉强度
伸长率
第 2 章钢结构的材料
1、比例极限
与弹性极限的差别。
2、屈服点
意义:
(1)作为结构计算中材料强度标准,或材料抗力标准。
(2)形成理想弹塑性体的模型,为发展钢结构计算理论提供基础。
低碳钢、低合金钢
热处理钢材
有明显屈服点和屈服平台
钢材的主要性能及其鉴定
无明显屈服点和屈服平台,取名义屈服点
3、抗拉强度
抗拉强度是材料的安全储备。
可利用此储备进行塑性设计,规范规定强屈比≥。
第 2 章钢结构的材料
4、伸长率
断裂前试件的永久变形与原标定长度的百分比,表征钢材断裂前塑性变形能力的指标。
取圆形试件直径d的五倍或十倍为标定长度,其相应伸长率用或表示。
综上所述
钢材
三个重要力学性能指标
屈服点
钢材的主要性能及其鉴定
抗拉强度
伸长率
第 2 章钢结构的材料
第 2 章钢结构的材料
二、冷弯性能
判别钢材塑性变形能力及冶金质量的综合指标。
根据试样厚度,按规定弯心直径将试样弯曲180°,其表面及侧面无裂纹或分层则为冷弯试验合格。
钢材的主要性能及其鉴定
三、冲击韧性
韧性是钢材断裂时吸收机械能力的量度。实际中用冲击韧性衡量钢材抗断裂的性能。
测量方法:
梅氏方法
夏比法
缺口韧性值受温度影响:
常温(20±5℃)
0℃
负温(-20℃或-40℃)
钢材的主要性能及其鉴定
第 2 章钢结构的材料
四、可焊性
采用一般焊接工艺就可以完成合格的(无裂纹的)焊缝的性能。
影响因素:
含碳量:%~%可焊性最好,碳含量过高使材质变脆。
合金元素含量:提高强度的合金元素大多对可焊性不利。
五、钢材性能的鉴定
反映钢材质量的主要力学指标有:
钢材性能鉴定根据《钢结构工程施工质量验收规范》的规定进行。
屈服强度
抗拉强度
伸长率
冷弯性能
冲击韧性
钢材的主要性能及其鉴定
第 2 章钢结构的材料