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第 章　　建筑钢材性能 钢材的性能可分为使用性能和工艺性能两大类。使用性能主要指力学性能及耐久性能； 工艺性能主要指冷加工性能和焊接性能。了解这些性能的物理实质及其影响因素，对选好用 好钢材有重要的现实意义。 钢材作为结构用料，与其他材料相比，有明显的综合优势。国际上习惯以材料自身的密度 与其屈服点的比值为指标表征一种结构的轻质高强程度，除了铝合金之外，钢材具有最低值， 而钢材的弹性模量却是铝合金的三倍，这显示了钢材作为结构材料具有良好的刚度，是其他材 料难以比拟的。 第 节　　　　钢材的力学性能 力学性能又称机械性能或物理性能，它表示钢材在力作用下的行为。力学性能可分为强 度性能、塑性性能及冲击韧性性能。强度性能包括弹性极限、屈服极限、强度极限、疲劳极限及 硬度等，表示钢材对塑性变形和破坏的抵抗能力。塑性性能包括延伸率、面积缩减率和冷弯性 能，表示钢材的塑性变形能力。冲击韧性性能表示钢材对冲击荷载的承受能力，以吸收的冲击 破坏功来表示。 钢材的强度性能 钢材的强度性能一般是通过拉伸试验测得的，因此，钢材的强度性能都可以在拉伸时的应 力 应变图上表示出来（见图 。比例极限是相当于偏离变形曲线的直线关系（符合虎克 定律）时的应力，即图中 线段。弹性极限是不会出现残留塑性变形时的最大应力，即图中 的 点。当应力超过比例极限 后，应力与应变便不再呈线性关系，变形增加较快，一直到 屈服点 （即图中 点），这一阶段是图中弹塑性阶段 ；以后应力保持不变而应变持续发 展，形成水平段即屈服平台 ，这便是塑性阶段。屈服阶段以后，钢材内部晶粒重新排列，强 度有所提高，但塑性特征仍然明显，应力 应变曲线呈缓坡形状，直至最高点 ，这是应变硬化 阶段 。最高点的应力为抗拉强度（强度极限） 。此时试件出现局部横向收缩变形，即“颈 缩”，随后断裂。 实际上弹性极限 与比例极限 很接近，不仅难以测量而且不容易测准。所以通常略 去 而把 视作弹性极限。图 中超过弹性极限以后的曲线是简化了的光滑曲线。事 实上由于加载速度和试验条件的不同，屈服开始时 关系曲线总是上、下波动的，波动最高 点称为上屈服点，最低点为下屈服点。下屈服点的数值对试验条件不敏感，并形成稳定的水平 线，所以计算时便以下屈服点作为弹性计算时材料抗力的标准。而屈服点与强度极限的比值 称为屈强比。提高强度极限，降低屈强比，可以增加钢材在使用时的安全性。 低碳钢和低合金结构钢都有明显的屈服点，应力达到屈服点 时的应变 ，与 图 建筑结构钢材的拉伸应力 应变曲线 比例极限的应变 较接近，可以认为应力达到 时为弹性变形的终点。在 以后的 屈服平台的应变范围（即图中 段）约从 到 ，这就有足够的塑性变形来 保证截面上的应力重分布。因此，一般的强度计算中可不考虑应力集中和残余应力。 应当指出，在应力超过 以后，任一点的变形中都将包括有弹性变形和塑性变形两部分。 其中的塑性变形在卸载后不再恢复，故称为残余变形或永久变形。设计时之所以将 而不是 作为强度计算的依据，是因为超过 后，就会出现较大的残余变形，结构将不能正常使 用。 热处理调质钢材可以有较好的塑性，但没有明显的屈服点或屈服平台，应力 应变呈连续 曲线形。对于这种没有明显屈服点的钢材，通常规定永久变形为 时的应力作为屈服点， 有时用 表示，一般称为屈服强度，以示有别于屈服点。但在实用中，为简明统一起见，在建 筑钢结构中不再区分 和 ，统一用屈服强度一词并以 表示，即《钢