第二章钢结构材料.ppt

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1、Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu 第二章第二章 钢结构材料钢结构材料 2.12.1 钢结构对材料的要求钢结构对材料的要求 1.1.较高的抗拉强度较高的抗拉强度f fu u和屈服点和屈服点f fy y；2.2.较好的较好的塑性、韧性塑性、韧性；3.3.良好的良好的工艺性能工艺性能（可焊性）；（可焊性）；4.4.对环境的良好适应性对环境的良好适应性。Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu一、塑性破坏一、塑性破坏破坏前有明显的破坏前有明

2、显的塑性变形塑性变形，破坏过程长，断口，破坏过程长，断口发暗，可以采取补救措施。发暗，可以采取补救措施。二、脆性破坏二、脆性破坏 破破坏前没有明显的变形和征兆，破坏时的变形坏前没有明显的变形和征兆，破坏时的变形远比材料应有的变形能力小，破坏突然，断口远比材料应有的变形能力小，破坏突然，断口平直、发亮呈晶粒状，无机会补救。平直、发亮呈晶粒状，无机会补救。2.22.2 钢材的破坏形式钢材的破坏形式Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu 2.3.1 2.3.1 受拉、受压及受剪时的性能受拉、受压及受剪时的性能（一）一次拉

3、伸时的性能（一）一次拉伸时的性能 1.1.条条件件：标标准准试试件件（GB22863GB22863），常常温温（2020）下缓慢加载，一次完成。含碳量为下缓慢加载，一次完成。含碳量为0.1%0.1%0.3%0.3%。标准试件：标准试件：l lo o/d=5/d=5、1010；l lo o-标距；标距；d-d-直径直径 2.32.3 钢材的钢材的主要性能主要性能d dLecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu实验简介实验简介Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,P

4、h.D.MBAjlu实验试件实验试件Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu实验试件实验试件Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu电子万能试验机电子万能试验机上夹头上夹头横横 梁梁下夹头下夹头电电 源源数据采集处数据采集处理系统理系统计算机计算机实验设备实验设备Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu将试件缓慢加载，将试件缓慢加载，示力盘指出所加载荷示力盘指出所

5、加载荷实验实验Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu试件被拉长，标试件被拉长，标 距发生了变化距发生了变化实验实验Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu实验曲线实验曲线Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu实验曲线实验曲线Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu当低碳钢拉伸当低碳钢

6、拉伸到最大载荷时，到最大载荷时，在试件的某一在试件的某一局部范围内横局部范围内横截面急剧缩小。截面急剧缩小。这一现象这一现象称为颈缩称为颈缩实验过程实验过程Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu名义应力名义应力实验过程实验过程Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu2.2.阶段划分阶段划分A.A.有屈服点钢材有屈服点钢材-曲线可以分为曲线可以分为五个阶段五个阶段：(1)(1)弹性阶段弹性阶段(OB(OB段段)OAOA段材料处于纯弹性，段材

7、料处于纯弹性，即即:ABAB段有一定的段有一定的塑性变形塑性变形,但但整个整个OBOB段卸载段卸载时，时，=0=0；E=20610E=206103 3N/mmN/mm2 2OBCDAELecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu（2 2）弹塑性阶段（）弹塑性阶段（BC)BC)该段很短该段很短,表现出钢材的非弹性性质表现出钢材的非弹性性质;B B屈服上限屈服上限;C C屈服下限屈服下限(屈服点屈服点)（3 3）塑性阶段（）塑性阶段（CD)CD)该段该段基本基本 保持不变（水保持不变（水 平平),),急剧急剧 增大增大,称为

8、屈称为屈 服台阶或流服台阶或流 幅段幅段,变形模变形模 量量 E=0E=0OBCDAELecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu（4 4）强化阶段）强化阶段(DE(DE段段)极限抗拉强度极限抗拉强度f fu u（5 5）颈缩阶段）颈缩阶段(EF(EF段段)随荷载的增加随荷载的增加缓慢增大缓慢增大,但但增加较快增加较快OBCDAELecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjluB.B.对无明显屈服点的钢材对无明显屈服点的钢材 该种钢材在拉伸过程中没有屈

9、服阶段，塑性变该种钢材在拉伸过程中没有屈服阶段，塑性变 形小，破坏突然。形小，破坏突然。设计时取相当于设计时取相当于 残余变形为残余变形为0.2%0.2%时所对应的应力时所对应的应力 作为屈服点作为屈服点条条 件屈服点件屈服点fy=f0.20.2%fupLecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu3.3.应力应变曲线的简化应力应变曲线的简化1)f1)fy y与与f fb b相差很小；相差很小；2)2)超过超过 f fy y到屈服台阶到屈服台阶终止的变形约为终止的变形约为2.5%-3%2.5%-3%，足以满，足以满足考虑结

10、构的塑性足考虑结构的塑性变形发展的要求。变形发展的要求。（1 1）钢材可以简化为）钢材可以简化为理想弹塑性体理想弹塑性体2.5%-3%fy 00.15%Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu （2 2）钢材在静载作用下：）钢材在静载作用下：强度计算以强度计算以f fy y为依据为依据;f;fu u为结构的安全储备。为结构的安全储备。（3 3）断裂时变形约为弹性变形的）断裂时变形约为弹性变形的200200倍，在破坏前倍，在破坏前 产生明显可见的塑性产生明显可见的塑性 变形，变形，可及时补救，可及时补救，故几乎不可能发

11、生。故几乎不可能发生。O0.15%22%fufyf fu u-f fy yLecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu4.4.单向拉伸时钢材的强度和塑性性能指标单向拉伸时钢材的强度和塑性性能指标 （1 1）屈服点屈服点f fy y-应力应变曲线开始产生塑性流动时应力应变曲线开始产生塑性流动时对应的应力，它是衡量钢材的对应的应力，它是衡量钢材的承载能力承载能力和确定钢材和确定钢材强度设计值强度设计值的重要指标。的重要指标。（2 2）抗拉强度抗拉强度f fu u-应力应变曲线最高点对应的应应力应变曲线最高点对应的应力，它是钢

12、材最大的抗拉强度。力，它是钢材最大的抗拉强度。Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu（3 3）伸长率）伸长率（4 4）断面收缩率）断面收缩率它是它是衡量钢材塑性应变能力的重要指标。衡量钢材塑性应变能力的重要指标。当当ll0 0/d=5/d=5时，用时，用5 5表示，表示，当当ll0 0/d=10/d=10时，用时，用1010表示。表示。A0A1Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu同单向拉伸时的性能，屈服点也相差不多。同单向拉伸时的性能

13、，屈服点也相差不多。（二）受压时的性能 采用短试件采用短试件l l0 0/d=3,/d=3,屈服点同单向拉伸时的屈服点。屈服点同单向拉伸时的屈服点。（三）受弯时的性能（四）受剪时的性能 抗剪强度可由折算应力计算公式得到：抗剪强度可由折算应力计算公式得到：Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjluLecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu低碳钢在压缩时，不会破坏，只会越压越扁低碳钢在压缩时，不会破坏，只会越压越扁Lecturer:Lecturer

14、:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjluLecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu铸铁压缩时，沿铸铁压缩时，沿4545度方向破坏，度方向破坏，说明铸铁是被剪断的说明铸铁是被剪断的第二章第二章 钢结构的材料钢结构的材料Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu第二章第二章 钢结构的材料钢结构的材料Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.M

15、BAjlu2.3.22.3.2 冷弯性能冷弯性能 衡量钢材塑衡量钢材塑性性能和质性性能和质量优劣的综量优劣的综合指标合指标。add+2.1aLecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu 开始播放Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjluLecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjluLecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,

16、Ph.D.MBAjluLecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjluLecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu 放映结束Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu2.3.32.3.3 冲击韧性冲击韧性 衡量钢材在动力（冲击）荷载、复杂应衡量钢材在动力（冲击）荷载、复杂应力作用下抗脆性破坏能力的指标，用断裂时吸力作用下抗脆性破坏能力的指标，用断裂时吸收的总能量（弹性和非弹性能

17、）来表示。收的总能量（弹性和非弹性能）来表示。第二章第二章 钢结构的材料钢结构的材料Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu(a)(a)梅氏梅氏U U型缺口型缺口 (b)(b)夏比夏比V V型缺口型缺口 由试件断裂吸收的能量由试件断裂吸收的能量CvCv来衡钢材的冲击韧性，来衡钢材的冲击韧性，单位：单位：J J。CvCv受温度的影响受温度的影响Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu2.4.1 化学成分化学成分 普通碳素钢中普通碳素钢中FeF

18、e占占99%99%，其他杂质元素占其他杂质元素占1%1%；普通低合金钢中合金元素普通低合金钢中合金元素5%5%。1.1.碳（碳（C C）：钢材强度的主要来源，钢材强度的主要来源，随其含量增加，随其含量增加，强度增加，塑性降低，可焊性降低，抗腐蚀性降低强度增加，塑性降低，可焊性降低，抗腐蚀性降低。一般控制在一般控制在0.22%0.22%以下，以下，在在0.20.2以下时，可焊性良好。以下时，可焊性良好。2.4 2.4 各种因素对钢材性能的影响各种因素对钢材性能的影响Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu 2.2.硫（

19、硫（S S）：有害元素，：有害元素，热脆性热脆性。不得超过。不得超过0.05%0.05%。3.3.磷磷（P P）：有有害害元元素素，冷冷脆脆性性。抗抗腐腐蚀蚀能能力力略略有有提提高高，可焊性降低。不得超过可焊性降低。不得超过0.045%0.045%。4.4.锰锰（MnMn）：合合金金元元素素。弱弱脱脱氧氧剂剂。与与S S形形成成MnSMnS，熔熔点点16001600，可以消除一部分，可以消除一部分S S的有害作用的有害作用。5.5.硅（硅（SiSi）：合金元素。强脱氧剂。：合金元素。强脱氧剂。6.6.钒钒（V V）：合合金金元元素素。细细化化晶晶粒粒，提提高高强强度度，其其碳碳化化物具有高温稳

20、定性，适用于受荷较大的焊接结构。物具有高温稳定性，适用于受荷较大的焊接结构。Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu7.7.氧（氧（O O）：有害杂质，与有害杂质，与S S相似。相似。8.8.氮（氮（N N）：有害杂质，与有害杂质，与P P相似。相似。9.9.铜铜（CuCu）：提提高高抗抗锈锈蚀蚀性性，提提高高强强度度，对对可可焊焊性有影响。性有影响。2.4.2 冶金缺陷冶金缺陷常见的冶金缺陷有：常见的冶金缺陷有：偏析：化学成分分布的不均匀程度；偏析：化学成分分布的不均匀程度；非金属非金属夹杂；夹杂；气孔；气孔；裂纹

21、等。裂纹等。Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu2.4.3 钢材的硬化钢材的硬化 冷冷作作硬硬化化当当荷荷载载超超过过材材料料比比例例极极限限卸卸载载后后，出出现现残残余余变变形形，再再次次加加载载则则比比例例极极限限（或或屈屈服服点点）提提高高的的现象，也称现象，也称“应变硬化应变硬化”。时时效效硬硬化化随随时时间间的的增增长长，碳碳和和氮氮的的化化合合物物从从晶晶体体中析出，使中析出，使材料硬化的现象材料硬化的现象。应应变变时时效效钢钢材材产产生生塑塑性性变变形形时时，碳碳、氮氮化化合合物物更更易易析析出出。

22、即即冷冷作作硬硬化化的的同同时时可可以以加加速速时时效效硬硬化化，因因此此也称也称“人工时效人工时效”。Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu2.4.3 钢材的硬化钢材的硬化Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu2.4.4 温度影响温度影响 1 1正温范围正温范围 200200以内对以内对钢材性能无大钢材性能无大影响，该范围影响，该范围内随温度升高内随温度升高总的趋势是强总的趋势是强度、弹性模量度、弹性模量降低，塑性增降低，塑性增大。大

23、。8006004002000N/mm2Efufy200400600温度对钢材机械性能的影响温度对钢材机械性能的影响20406080%220210200190180170160E Ex10 x103 3T(0C)Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu 250250左左右右抗抗拉拉强强度度略略有有提提高高，塑塑性性降降低低，脆脆性性增增加加兰兰脆脆现现象象，该该温温度度区区段段称称为为“兰兰脆区脆区”。260-320260-320产生徐变现象。产生徐变现象。600600左左右右弹弹性性模模量量趋趋于于零零 ，承承载载能

24、能力力几几乎完全丧失。乎完全丧失。Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu 当温度低于常当温度低于常温时，钢材的脆性温时，钢材的脆性倾向随温度降低而倾向随温度降低而增加，增加，材料强度略材料强度略有提高，但其塑性有提高，但其塑性和韧性降低，该现和韧性降低，该现象称为低稳冷脆。象称为低稳冷脆。2 2负温范围负温范围脆性破坏脆性破坏转变过渡区段转变过渡区段塑性破坏塑性破坏反弯点反弯点试验温度试验温度T T0 0C C冲击断裂功冲击断裂功C Cv vT1T2T0冲击韧性与温度的关系曲线冲击韧性与温度的关系曲线Lecture

25、r:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu2.4.5 应力集中应力集中1.1.应力集中的概念应力集中的概念 构构件件表表面面不不平平整整，有有刻刻槽槽、缺缺口口，厚厚度度突突变变时时，应应力力不不均均匀匀，力力线线变变曲曲折折，缺缺陷陷处处有有高高峰峰应应力力应力集中应力集中。Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure不同槽口试件静力拉伸试验的应力不同槽口试

26、件静力拉伸试验的应力应变曲线应变曲线 应力集中对应力集中对-曲线曲线关系的影响关系的影响 可以看出截面槽口可以看出截面槽口改变愈急剧，应力改变愈急剧，应力集中现象愈厉害，集中现象愈厉害，其抗拉强度愈高，其抗拉强度愈高，但塑性愈差，破坏但塑性愈差，破坏的脆性倾向愈大。的脆性倾向愈大。1020300.425100%(N/mm2)10测距10010100600700500400300200100Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu2.2.减小应力集中现象的措施减小应力集中现象的措施 1:2.5 由于钢材具有良好的塑性性

27、能，当承受由于钢材具有良好的塑性性能，当承受静力荷载且在常温下工作时，只要符合规范静力荷载且在常温下工作时，只要符合规范规定的设计要求，可以不考虑应力集中的影规定的设计要求，可以不考虑应力集中的影响。响。Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu）材材料料由由弹弹性性转转入入塑塑性性的的强强度度指指标标用用变变形形时时单单位位体体积中积聚的能量来表达；积中积聚的能量来表达；2.52.5 复杂应力作用下钢材的屈服条件复杂应力作用下钢材的屈服条件假定：假定：）当复杂应力状态下变形能等于单轴受力时的变形）当复杂应力状态下变形

28、能等于单轴受力时的变形能时，钢材即由弹性转入塑性。能时，钢材即由弹性转入塑性。Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjluoZXY单元体受复杂应力单元体受复杂应力（应力分量（应力分量）单元体受主应力单元体受主应力Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu1.1.以应力分量表示以应力分量表示2.2.以主应力表示以主应力表示材料处于弹性状态材料处于弹性状态材料处于塑性状态材料处于塑性状态(2-1)Lecturer:Lecturer:XingfuXin

29、gfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu图示简支梁图示简支梁1-11-1截面腹板与翼缘交界截面腹板与翼缘交界A A点的应力点的应力1-1A对于薄板，厚度方向的应力很小，为平面受力状态对于薄板，厚度方向的应力很小，为平面受力状态。PPMM11AXVY(2-2)Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu一般的梁，只存在正应力和剪应力，则：一般的梁，只存在正应力和剪应力，则：2-2AVM22AYXq(2-3)Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG

30、,Ph.D.MBAjlu 3-3APMVP33YXM3-3 3-3 截面仅有剪力，弯矩、局部压力均为零，故该截面仅有剪力，弯矩、局部压力均为零，故该截面除剪应力外，正应力均为零，即为纯剪状态。截面除剪应力外，正应力均为零，即为纯剪状态。(2-4)Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu2.7.1 2.7.1 钢的种类钢的种类 1 1、碳素结构钢（、碳素结构钢（GB/T 700-88GB/T 700-88）-低碳钢牌号低碳钢牌号 Q235-Q235-质量等级（质量等级（A A、B B、C C、D D）浇注方法（浇注方法

31、（F F、Z Z、TzTz）A-A-保证保证f fu u、f fy y、，P P、S S含量含量 B-B-保证保证f fu u,f,fy y,冷弯，常温时冷弯，常温时C Cv v，P P，S S，C C含量；含量；C-C-保证保证 f fu u,f,fy y,冷弯冷弯,0,0o oC C时时C Cv v，P P，S S，C C含量含量;D-D-保证保证f fu u,f,fy y,冷弯冷弯,-20,-20o oC C时时C Cv v，P P，S S，C C含量含量;2.72.7 钢材的种类和规格钢材的种类和规格Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.Z

32、HANG,Ph.D.MBAjlu钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure2.7 2.7 建筑用钢种类、规格和选用建筑用钢种类、规格和选用2.7.12.7.1建筑用钢的种类建筑用钢的种类（1 1）碳素结构钢（）碳素结构钢（GB/T GB/T 700-2006700-2006）a a）碳素结构钢的表达方式由（）碳素结构钢的表达方式由（屈服点的字母屈服点的字母Q Q、屈服点数值、质量等、屈服点数值、质量等级符号和脱氧方法符号）级符号和脱氧方法符号）四个部分组成。四个部分组成。b)b)质量等级符号是根据钢材的化学成分和冲击韧性不同化分为质量

33、等级符号是根据钢材的化学成分和冲击韧性不同化分为A A、B B、C C、D D共共4 4个质量等级。个质量等级。c)c)脱氧方法符号也有四种，其中脱氧方法符号也有四种，其中F F代表沸腾钢，代表沸腾钢，b b代表半镇静钢，代表半镇静钢，Z Z代代表镇静钢，表镇静钢，TZTZ代表特种镇静钢，代表特种镇静钢，在具体标注时在具体标注时Z Z和和TZTZ可以省略。可以省略。d d）钢结构设计规范钢结构设计规范将将Q235Q235牌号的钢材选为承重结构用钢。其化牌号的钢材选为承重结构用钢。其化学成分和脱氧方法、拉伸和冲击试验以及冷弯试验结果均应符合学成分和脱氧方法、拉伸和冲击试验以及冷弯试验结果均应符合

34、规范规范GB/T700GB/T700的要求。的要求。Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure（2 2）低合金高强度结构钢）低合金高强度结构钢(GB/T 1591-1994)(GB/T 1591-1994)a)a)含碳量均含碳量均不大于不大于0.200.20，强度的提高主要依靠添加少量几强度的提高主要依靠添加少量几种合金元素来达到，但合金元素的总量种合金元素来达到，但合金元素的总量低于低于5 5。b)b)牌号为牌号为Q

35、345Q345，Q390,Q420Q390,Q420的钢材都有较高的强度和较好的塑的钢材都有较高的强度和较好的塑性、韧性和焊接性能，被性、韧性和焊接性能，被规范规范选为承重结构用钢。选为承重结构用钢。c)c)低合金高强度结构钢的牌号命名与碳素结构钢相似，只是低合金高强度结构钢的牌号命名与碳素结构钢相似，只是质量等级分为质量等级分为A A、B B、C C、D D、E E五等，低合金高强度结构钢五等，低合金高强度结构钢采用的脱氧方法均为镇静钢或特殊镇静钢，故采用的脱氧方法均为镇静钢或特殊镇静钢，故可不加脱氧可不加脱氧方法的符号方法的符号。d)d)钢材的化学成分和拉伸、冲击、冷弯试验结果应满足规范钢

36、材的化学成分和拉伸、冲击、冷弯试验结果应满足规范GB/T1591GB/T1591要求。要求。Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu第二章第二章 钢结构的材料钢结构的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure（3 3）优质碳素结构钢）优质碳素结构钢(GB/T 699-1988)(GB/T 699-1988)a)a)磷、硫等有害元素的含量均磷、硫等有害元素的含量均不大于不大于0.0

37、350.035，对于其他缺陷对于其他缺陷的限制也较严格。的限制也较严格。b)b)主要用作制造主要用作制造冷拔高强钢丝冷拔高强钢丝、高强螺栓高强螺栓以及以及自攻螺钉自攻螺钉等。等。Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu第二章第二章 钢结构的材料钢结构的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure2.5.32.5.3 钢材的规格钢材的规格钢结构所用的钢材主要有钢结构所用的钢材主要有热

38、轧成型的钢板和型钢热轧成型的钢板和型钢，以及，以及冷加冷加工成型的冷扎薄钢板工成型的冷扎薄钢板和和冷弯薄壁型钢冷弯薄壁型钢。（1 1）热轧钢板）热轧钢板a)a)分为分为厚钢板、薄钢板厚钢板、薄钢板和和扁钢。扁钢。b)b)表示方法：在符号表示方法：在符号“-”后加后加“宽度宽度厚度厚度长度长度”c)c)供应规格供应规格 （单位：（单位：mmmm）厚度厚度 宽度宽度 长度长度 厚钢板厚钢板4.5-60600-30004000-12000薄钢板薄钢板0.35-4500-1500500-4000扁钢扁钢4-6012-2003000-9000Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu

39、ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu第二章第二章 钢结构的材料钢结构的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure（2 2）热轧型钢）热轧型钢常用的热轧型钢有常用的热轧型钢有角钢、工字钢、槽钢、钢管角钢、工字钢、槽钢、钢管等。等。a)a)角钢角钢1)1)分为分为等边和不等边等边和不等边两种。两种。2 2）表示方法为在符号）表示方法为在符号“”后加后加“长边宽长边宽短边宽短边宽厚度厚度”（对不等（对不等边角钢），或加边角钢），或加“边长边长

40、厚度厚度”（对等边角钢）。（对等边角钢）。3 3）我国生产的角钢）我国生产的角钢最大边长为最大边长为200mm200mm，角钢的供应长度一般为，角钢的供应长度一般为4-19m4-19m。肢宽度肢宽度肢厚度肢厚度 等边角钢等边角钢长肢宽度长肢宽度短肢宽度短肢宽度肢厚度肢厚度 不等边角钢不等边角钢Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu第二章第二章 钢结构的材料钢结构的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of S

41、teel Structureb)b)工字钢工字钢1)1)分为分为普通工字钢、轻型工字钢普通工字钢、轻型工字钢和和H H型工字钢型工字钢三种。三种。3)H3)H型钢的基本类型分为型钢的基本类型分为宽翼缘（宽翼缘（HWHW），），中翼缘（中翼缘（HMHM）和和窄翼缘（窄翼缘（HNHN）三类，表示三类，表示方法为在代号后加方法为在代号后加“高度高度宽度宽度腹板厚腹板厚度度翼缘厚度翼缘厚度”。2 2）普通工字钢的型号用符号）普通工字钢的型号用符号“工工”后面加截面高度的后面加截面高度的厘米数厘米数表示，表示，2020号以上的工字钢，又按腹板的厚度不同，分为号以上的工字钢，又按腹板的厚度不同，分为a a

42、、b b或或a a、b b、c c等等类别，轻型工字钢的表示方法同普通工字钢。类别，轻型工字钢的表示方法同普通工字钢。4 4）普通工字钢的型号为）普通工字钢的型号为10-6310-63号号，轻型工，轻型工字钢的型号为字钢的型号为10-7010-70号号，供应长度为，供应长度为5-19m5-19m。Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu第二章第二章 钢结构的材料钢结构的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of

43、 Steel Structurec)c)槽钢槽钢 1)1)分为分为普通槽钢普通槽钢和和轻型槽钢轻型槽钢两种两种 。2 2）表示方法和工字钢相似）表示方法和工字钢相似。3 3）国内生产的国内生产的最大型号为最大型号为40c40c。供应长度为供应长度为5-19m5-19m。tDd)d)钢管钢管 1)1)分为分为无缝钢管无缝钢管和和焊接钢管焊接钢管两种两种。2 2）型号可用代号）型号可用代号“D D”后加后加“外径外径壁厚壁厚”表示。表示。3 3）国产热轧无缝钢管的）国产热轧无缝钢管的最大外径可达最大外径可达630mm630mm，供应长度为供应长度为3-12m3-12m。Lecturer:Lectu

44、rer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu第二章第二章 钢结构的材料钢结构的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure（3 3）冷弯薄壁型钢和压型钢板）冷弯薄壁型钢和压型钢板冷弯薄壁型钢（冷弯薄壁型钢（壁厚壁厚1.5-6mm1.5-6mm）和压型钢板）和压型钢板（壁厚壁厚0.4-1.6mm0.4-1.6mm），），截面形式和尺寸均可按截面形式和尺寸均可按受力特点合理设计，能受力特点合理设计，能充分利用钢材的强

45、度，充分利用钢材的强度，达到节约钢材的目的。达到节约钢材的目的。在国内外轻钢建筑结构在国内外轻钢建筑结构中被广泛应用。中被广泛应用。Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu2.7.2 钢材的选择钢材的选择（一）选择钢材的原则（一）选择钢材的原则1 1结构或构件的重要性结构或构件的重要性；Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu2 2荷载情况（静力荷载，动力荷载）；荷载情况（静力荷载，动力荷载）；静力荷载作用下可选择经济性较好的静力荷载作用下

46、可选择经济性较好的Q235Q235钢材。钢材。动力荷载作用下应选择综合性能较好钢材。动力荷载作用下应选择综合性能较好钢材。3 3连接方法（焊接连接、螺栓连接）；连接方法（焊接连接、螺栓连接）；焊接结构对材质的要求严格，应严格控制焊接结构对材质的要求严格，应严格控制C C、S S、P P的的极限含量；非焊接结构对极限含量；非焊接结构对C C的要求可降低一些。的要求可降低一些。4 4结构所处的工作条件（环境温度，腐蚀等）；结构所处的工作条件（环境温度，腐蚀等）；低温下工作的结构应选择低温脆断性能好的镇定钢低温下工作的结构应选择低温脆断性能好的镇定钢5.5.钢材的厚度。钢材的厚度。6.6.厚度大的焊

47、接结构应采用材质较好的钢材。厚度大的焊接结构应采用材质较好的钢材。Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu（二）钢材选择建议（二）钢材选择建议1 1、承重结构的钢材宜采用、承重结构的钢材宜采用Q235Q235钢、钢、Q345Q345钢、钢、Q390Q390钢钢和和Q420Q420钢，其质量应分别符合国家标准钢，其质量应分别符合国家标准碳素结构钢碳素结构钢GB/T700GB/T700和和低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢GB/T1591GB/T1591的规的规定。当采用其他牌号的钢材时，尚符合相应有关标准定。当采用其

48、他牌号的钢材时，尚符合相应有关标准的规定和要求。的规定和要求。2 2、承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服、承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚具有含强度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚具有含碳量的合格保证。碳量的合格保证。Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjlu 3 3、对于需要验算疲劳的焊接结构，应具有常温冲击韧对于需要验算疲劳的焊接结构，应具有常温冲击韧性的合格保证性的合格保证；当结构工作温度等于或低于当结构工作温度等于或低于00但高于但高于2020时，时

49、，Q235Q235钢和钢和Q345Q345钢应具有钢应具有00冲击韧性合格的冲击韧性合格的保证保证；对于对于Q390Q390钢和钢和Q420Q420钢应具有钢应具有2020冲击韧性的冲击韧性的合格保证合格保证。当结构工作温度等于或低于当结构工作温度等于或低于2020时，对时，对Q235Q235钢和钢和Q345Q345钢应具有钢应具有2020冲击韧性的合格保证；冲击韧性的合格保证；对对Q390Q390和和Q420Q420钢应具有钢应具有4040冲击韧性的合格保证冲击韧性的合格保证。Lecturer:Lecturer:XingfuXingfu ZHANG,Ph.D.ZHANG,Ph.D.MBAjl

50、u 4 4、对于需要验算疲劳的非焊接结构的钢材亦应具有、对于需要验算疲劳的非焊接结构的钢材亦应具有常温冲击韧性的合格保证常温冲击韧性的合格保证，当结构工作温度等于或低当结构工作温度等于或低于于2020时，对时，对Q235Q235钢和钢和Q345Q345钢应具有钢应具有00冲击韧性合冲击韧性合格的保证；格的保证；对对Q390Q390钢和钢和Q420Q420钢应具有钢应具有2020冲击韧性冲击韧性的合格保证。的合格保证。5 5、重要的受拉或受弯的焊接构件中，厚度大于等于、重要的受拉或受弯的焊接构件中，厚度大于等于16mm16mm的钢材应具有常温冲击韧性合格的保证。的钢材应具有常温冲击韧性合格的保证