精品PPT课件----钢结构上第二章 建筑钢材.ppt

钢结构
主讲:陈建锋
第 2 章钢结构的材料
本章讲述钢结构用钢,简称结构钢(Q235、Q345、Q390及Q420)的主要机械性能及影响这些性能的主要因素;钢材受力的两种破坏形式及防止脆性破坏的措施;介绍我国目前生产的建筑钢材品种及规格。
结构钢:用于建造钢结构的钢材。
建筑钢材的基本要求
较高的强度
较好的塑性及韧性
良好的加工性能
良好的可焊性
较好的抗锈蚀能力
价格便宜
现行《钢结构设计规范》(GBJ50017)推荐承重结构的钢材宜采用碳素结构钢中的Q235,及低合金高强度结构钢中的Q345、Q390及Q420钢。
建筑钢材的两种破坏形式
塑性破坏:破坏前变形明显,破坏时应力达fy,有明显颈缩现象。塑性变形后出现内力重分布,应力趋于均匀。
吸收很大的能量,延续时间长,有明显的塑性变形,断裂时断口呈纤维状,色泽发暗。易发现可补救。
脆性破坏:破坏前变形很小,破坏时应力低于fy,突然断裂,危险性大。
断裂时断口平齐,呈有光泽的晶粒状。脆性破坏危险性大。破坏突然无先兆无法采取补救措施。
设计、施工中应防止出现脆性破坏
钢材的断裂破坏通常是在受拉状态下发生,分为以下两种破坏方式:
建筑钢材的主要机械性能
钢材的主要机械性能:也称钢材的力学性能,是钢厂生产供应的钢材在标准条件下,拉伸、冷弯、冲击等单独作用下所显示出的各种机械性能。

:《金属材料室温拉伸实验方法》GB/T228-2002。
:结构钢标准试件在室温以满足静力加载的加载速度一次加载得到的应力应变曲线,
屈服强度fy

强度极限承载应力标准fy
(4) 强化阶段:
抗拉强度fu,强度储备; 强化模量Est
(5)颈缩阶段
应力达到抗拉强度fu后,承载力最弱截面急剧收缩,荷载下降直至拉断破坏。
反应钢材塑性变形能力的指标:伸长率;截面收缩率。
fy 、fu 、伸长率是钢结构对钢材要求所必需的三项基本机械性能指标。
(1) 弹性阶段:E、fp、fe
(2) 弹塑性阶段:Et=dσ/dε
(3) 塑性阶段(屈服阶段):
上(下)屈服强度

图2-1 单轴应力
f

fp
fy
fu
单轴拉伸试验——反应结构钢强度和塑性
看静力拉伸试验动画
看应力s—应变e曲线动画
屈服强度(yield strength) fy
抗拉强度(tensile strength) fu
伸长率(elongation) d
弹性模量E
E为常量,低碳钢有明显屈服点,fy作为破坏标志,fu/fy为强度储备,伸长率d表示塑性变形能力。
图2-1 单轴应力
f

fp
fy
fu
指标:
0


fy
图 2-2
为了简化计算,将图2-1所示应力-应变关系简化为图2-2。
实际设计中对s—e曲线的简化
< fy, 完全弹性
> fy, 完全塑性
fu 作为安全储备
伸长率根据试件原标距长度 l0与试件中间部分的直径d0 的比值为10或5而分为10或5,为试件拉断时原标距间长度伸长值与原标距比值的百分率。

式中:
 l1 ——为试件拉断后标距间长度。
断面收缩率是指试件拉断后,颈缩区的断面面积缩小值与原断面面积比值的百分率。
式中:
A0 ——试件原来的断面面积;
A1 ——试件拉断后颈缩区的断面面积;
:我国标准《金属材料弯曲试验方法》GB/T232-1999,由冷弯试验来确定钢材的冷弯性能。
:以规定的弯心直径在试验机上用冲头加压,使试件弯曲180度。
:冷弯试验不仅反映材料的弯曲变形及塑性变形能力,同时也可反映金属的冶金质量,材质均匀性,加工性能。是反应钢材质量的一个综合指标。
二、冷弯(cold bending)试验—冷弯角a
:将根据试件厚度按规定的弯曲直径将试件弯曲180度,如表面无裂纹或分层则合格。