钢结构全套课件.pptx

鋼結構的材料 2.1 對鋼結構用材的要求較高的強度。即抗拉強度fu和屈服點fy比較高。足夠的變形能力。即塑性和韌性性能好。良好的加工性能。即適合冷、熱加工，良好的可焊性。適應低溫、有害介質侵蝕(包括大氣銹蝕)以及重複荷載作用等的性能。容易生產，價格便宜。《鋼結構設計規範》(GB50017—2002)推薦的普通碳素結構鋼Q235鋼和低合金高強度結構鋼Q345、Q390及Q420是符合上述要求的。 選用GB50017規範還未推薦的鋼材時，需有可靠依據。以確保鋼結構的品質。 2.2 鋼材的主要性能及其鑒定圖2.1 鋼材的一次拉伸應力－應變曲線2.2.1 單向拉伸時的工作性能 條件：常溫、靜載條件下一次拉伸 1.比例極限?P 這是應力-應變圖中直線段的最大應力值。嚴格地說，比? P略高處還有彈性極限，但彈性極限與? P極其接近，所以通常略去彈性極限的點，把? P看做是彈性極限。2.屈服點?y 應變?在?P之後不再與應力成正比，而是漸漸加大，應力-應變間成曲線關係，一直到屈服點。3.抗拉強度?u 屈服平臺之後，應變增長時又需有應力的增長，但相對地說·應變增加得快，呈現曲線關係直到最高點。 4.伸長率?5和?10 伸長率是斷裂前試件的永久變形與原標定長度的百分比。取圓形試件直徑d的五倍或十倍為標定長度，其相應的伸長率用?5和?10表示，伸長率代表材料斷裂前具有的塑性變形的能力。結構製造時，這種能力使材料經受剪切、衝壓、彎曲及錘擊所產生的局部屈服而無明顯損壞。 屈服點、抗拉強度和伸長率，是鋼材的三個重要力學性能指標。鋼結構中所採用的鋼材都應滿足鋼結構設計規範對這三項力學性能指標的要求。 屈服點是建築鋼材的一個重要力學特性，其意義是：1．作為結構計算中材料強度標準，或材料抗力標準。應力達到?y時的應變與?P時的應變較接近，可以認為應力達到?y時為彈性變形的終點。同時，達到?y 後在一個較大的應變範圍內應力不會繼續增加，表示結構一時喪失繼續承擔更大荷載的能力，故此以?y作為彈性計算時強度的標準。2．形成理想彈塑性體的模型，為發展鋼結構計算理論提供基礎。 ?y之前，鋼材近於理想彈性體， ?y之後，塑性應變範圍很大而應力保持不增長，所以接近理想塑性體。因此，可以用兩根直線的圖形作為理想彈塑性體的應力-應變模型。鋼結構設計規範對塑性設計的規定，就以材料是理想彈塑性體的假設為依據，忽略了應變硬化的有利作用。 圖2.2 鋼材的冷彎試驗2.2.2 冷彎性能 根據試樣厚度，按規定的彎心直徑將試樣彎曲180度，其表面及側無裂紋或分層則為“冷彎試驗合格”。 “冷彎試驗合格”一方面同伸長率符合規定一樣，表示材料塑性變形能力符合要求，另一方面表示鋼材的冶金品質(顆粒結晶及非金屬夾雜分佈，甚至在一定程度上包括可焊性)符合要求，因此，冷彎性能是判別鋼材塑性變形能力及冶金品質的綜合指標。重要結構中需要有良好的冷熱加工的工藝性能時，應有冷彎試驗合格保證。 2.2.3 衝擊韌性 與抵抗衝擊作用有關的鋼材的性能是韌性。韌性是鋼材斷裂時吸收機械能能力的量度。吸收較多能量才斷裂的鋼材，是韌性好的鋼材。鋼材在一次拉伸靜載作用下斷裂時所吸收的能量，用單位體積吸收的能量來表示，其值等於應力-應變曲線下的面積。塑性好的鋼材，其應力-應變曲線下的面積大，所以韌性值大。然而，實際工作中，不用上述方法來衡量鋼材的韌性，而用衝擊韌性衡量鋼材抗脆斷的性能，因為實際結構中脆性斷裂並不發生在單向受拉的地方，而總是發生在有缺口高峰應力的地方，在缺口高峰應力的地方常呈三向受拉的應力狀態。 圖2.4 鋼材的衝擊試驗 缺口韌性值受溫度影響，溫度低於某值時將急劇降低。設計處於不同環境溫度的重要結構，尤其是受動載作用的結構時，要根據相應的環境溫度對應提出衝擊韌性的保證要求。 2.2.4 可焊性 與可焊性是指採用一般焊接工藝就可完成合格的(無裂紋的)焊縫的性能。 鋼材的可焊性受碳含量和合金元素含量的影響。碳含量在0.12％~0.20％範圍內的碳素鋼，可焊性最好。碳含量再高可使焊縫和熱影響區變脆。 2.2.5 鋼材性能的鑒定 與根據《鋼結構工程施工品質驗收規範》 (GB50205-2001)的規定，對進入鋼結構工程實施現場的主要材料需進行進場驗收，即檢查鋼材的品質合格證明文件、中文標識及檢驗報告，確認鋼材的品種、規格、性能是否符合現行國家標準和設計要求。 2.3 影響鋼材性能的因素 鋼是含碳量小於2％的鐵碳合金，碳大於2％時則