钢结构工程施工（第五版） 课件 2项目一 材料.pptx

第5讲钢材的机械性能;（一）钢材

1、钢材的机械性能

（1）强度和塑性

强度：抵抗破坏的能力

塑性：抵抗变形的能力

应力应变曲线;试验过程;受力的五个阶段：

①弹性阶段(曲线的OA段)。fe

②弹塑性阶段(曲线的AB段)。

③屈服阶段(曲线的BC段)。fy

④应变硬化阶段(曲线的CD段)。fu

⑤颈缩阶段(曲线的DE段)

力学指标：

屈服强度fy：可利用的强度指标，设计依据

极限抗拉强度fu

塑性指标：

伸长率：δ＝（L1-L0）/L0×100%

断面收缩率：ψ=（A0－A1）/A0×100%

;（2）冷弯试验性能

钢材的冷弯性能是衡量钢材在常温下弯曲加工产生塑性变形时，对产生裂纹的抵抗能力的一项指标。;（3）韧性

钢材的冲击韧度是衡量钢材在冲击荷载作用下，抵抗脆性断裂的能力的一项力学性能指标。;（4）可焊性

钢材的焊接性能是指在一定的焊接工艺条件下，获得性能良好的焊接接头。焊接过程中要求焊缝及焊缝附近金属不产生热裂纹或冷却收缩裂纹；在使用过程中焊缝处的冲击韧性和热影响区内塑性良好，不低于母材的力学性能。

;小结

本讲学习了钢材的力学性能，钢材受力的5个阶段，强度指标中只有屈服强度fy是可利用的强度指标，是设计依据。钢材的塑性指标有伸长率、断面收缩率、冷弯性能、冲击韧性、可焊性。;第6讲影响钢材性能的因素;2.影响钢材性能的因素

(1)化学成分的影响

碳素结构钢中铁含量占99％以上，其余是碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)及硫(S)、磷(P)、氧(O)、氮(N)等冶炼过程中留在钢中的杂质元素

表2-1各种元素对钢材性能的影响。

;(2)冶炼、浇注、轧制过程及热处理的影响

缺陷有偏析、夹层、裂纹

钢材分类：沸腾钢、镇静钢及特殊镇静钢

（3）钢材的硬化的影响

时效硬化、冷作硬化（应变硬化）;（4）复杂应力的影响

钢材受同号复杂应力作用时，强度提高，塑性降低，性能变脆；

钢材受异号复杂应力作用时，强度降低，塑性增加。

;（5）应力集中的影响

钢材中的应力在缺陷区域的某些部位将出现局部高峰应力。应力集中的部位，孔洞、缺口、凹槽，或采用变厚度、变宽度的截面。

;（6）残余应力的影响

残余应力是一种自相平衡的应力

钢材中残余应力的特点是应力自相平衡且与外荷载无关。

残余应力对构件强度极限状态承载力没有影响，

但使构件刚度减小，使钢材抗冲击断裂能力及抗疲劳破坏能力降低。

;（7）温度的影响

温度在200℃以上时总的趋势是强度降低，塑性增大；

达600℃时，其承载能力几乎丧尽。

负温度范围内，钢材的强度虽略有提高，但其塑性和韧性降低（变脆），

;（8）重复荷载作用的影响（疲劳）

钢材承受重复变化的荷载作用时，材料强度降低，破坏提早，这种现象称为疲劳破坏。疲劳破坏的特点是强度降低，材料转为脆性，破坏突然。;小结：

本讲学习了影响钢材性能的因素有化学成分、钢材制造过程、钢材硬化、复杂应力、应力集中、残余应力、温度变化及疲劳等，在钢材选用时应加以注意，发挥有利因素，避免不利因素，根据结构要求正确选用钢材。;第7讲钢材的种类、连接材料;3.钢结构用钢材的种类、规格与选用

（1）建筑钢材的种类

建筑结构用钢主要是碳素结构钢和低合金钢两种。

碳素结构钢：只使用低碳钢，含碳量不大于0.25％。

《碳素结构钢》标准中钢材牌号表示方法由字母Q、屈服点数值(N／mm2)、质量等级代号(A、B、C、D)及脱氧方法代号(F、Z、TZ)四个部分组成。Q是“屈”字汉语拼音的首位字母，质量等级中以A级最差、D级最优，F、Z、TZ则分别是“沸”、“镇”及“特镇”汉语拼音的首位字母，分别代表沸腾钢、镇静钢及特殊镇静钢，其中代号Z、TZ可以省略。

;国家标准《碳素结构钢》（GB700）将碳素结构钢按屈服点数值分为5个牌号：Q195、Q215、Q235、Q255及Q275，钢结构设计标准(GBJ50017—2017)中所推荐的碳素结构钢是Q235钢。

钢号的代表意义：

例Q235—A，代表屈服点为235N／mm2的A级镇静碳素结构钢；

Q235—BF：代表屈服点为235N／mm2的B级沸腾碳素结构钢。;低合金钢：是在冶炼碳素结构钢时增加一些合金元素炼成的钢，目的是提高钢材的强度、冲击韧性、耐腐蚀性等，而不太降低其塑性。