建筑鋼材的性能實(shí)用教案

1、第第1313章章 建筑建筑(jinzh)(jinzh)鋼材的性能鋼材的性能第1頁(yè)/共41頁(yè)第一頁(yè)，共42頁(yè)。2021-12-5213.1 建筑(jinzh)結(jié)構(gòu)鋼的品種和規(guī)格 建筑( jinzh)結(jié)構(gòu)鋼的種類 碳素結(jié)構(gòu)鋼 低碳鋼：碳含量 15%第19頁(yè)/共41頁(yè)第十九頁(yè)，共42頁(yè)。2021-12-52013.2.4 影響鋼材性能(xngnng)的主要因素 化學(xué)成分 主要元素(yun s) 鐵Fe：鋼的基本元素(yun s)，純鐵軟、強(qiáng)度低 碳C：形成鋼材強(qiáng)度的主要成分 結(jié)構(gòu)鋼碳含量不宜過高：低碳鋼 有益元素(yun s) 錳Mn，硅Si：脫氧劑，合金元素(yun s) 釩V，鈮Ni，鈦Ti：合

2、金元素(yun s) 鋁，鉻，鎳：鋁強(qiáng)脫氧劑，鉻、鎳合金元素(yun s)第20頁(yè)/共41頁(yè)第二十頁(yè)，共42頁(yè)。2021-12-521 有害元素 磷P：強(qiáng)度、硬度(yngd)、耐磨性，塑性、韌性 和可焊性 硫S：熱脆，可焊、耐疲勞、韌性、抗磨 氧O：韌性、可焊性 氮N：使鋼冷脆，也可作為合金元素存在各種化學(xué)成分的含量(hnling)要求見：表13-2 碳素結(jié)構(gòu)鋼化學(xué)成分表13-3 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)(piho)化學(xué)成分第21頁(yè)/共41頁(yè)第二十一頁(yè)，共42頁(yè)。2021-12-522 冶金工藝 工藝過程 煉鋼 澆注 軋制 煉鋼爐爐種 平爐鋼：工藝成熟、質(zhì)量好，成本較高 轉(zhuǎn)爐鋼：氧氣(yngq

3、)轉(zhuǎn)爐鋼周期短，成本低， 質(zhì)量不亞于平爐鋼，廣泛采用 電爐鋼：成本高，不作為建材使用第22頁(yè)/共41頁(yè)第二十二頁(yè)，共42頁(yè)。2021-12-523 澆注與脫氧方式 澆注 熔煉后的鋼水出爐后， 先放在盛鋼液的罐內(nèi)， 再注入(zh r)鋼錠模，冷卻形成鋼錠 脫氧方式 澆注成錠過程中，因鋼液中殘留氧會(huì)使鋼材晶粒粗細(xì)不均勻而容易發(fā)生熱脆，故必須加入脫氧劑以消除氧 沸騰鋼 F 鎮(zhèn)靜鋼 Z 半鎮(zhèn)靜鋼 b 特殊鎮(zhèn)靜鋼 TzZ、Tz可以(ky)省略。第23頁(yè)/共41頁(yè)第二十三頁(yè)，共42頁(yè)。2021-12-524Q235A、B級(jí)可以(ky)是F、b或ZQ235C級(jí)只能(zh nn)是ZQ235D級(jí)只能(zh n

4、n)是TzQ345A、B級(jí)只有ZQ345C、D、E級(jí)只有Tz質(zhì)量等級(jí)和脫氧方式第24頁(yè)/共41頁(yè)第二十四頁(yè)，共42頁(yè)。2021-12-525 鋼材軋制 軋制過程：高溫(gown)下，軋鋼機(jī)將鋼錠軋制成鋼坯 再通過不同形狀和尺寸的軋鋼機(jī) 最后形成型材或板材 軋制影響 晶粒變得細(xì)小致密 氣泡、裂紋等缺陷焊合軋制的薄型材、薄鋼板強(qiáng)度較高、塑性(sxng)韌性較好薄材性能(xngnng)優(yōu)于厚材性能(xngnng)鋼材性能參數(shù)需要根據(jù)厚度分組詳見表13-5和表13-6第25頁(yè)/共41頁(yè)第二十五頁(yè)，共42頁(yè)。2021-12-526 冶金缺陷(quxin) 缺陷(quxin)類型 （1）偏析：化學(xué)成分不一

5、致、不均勻 （2）非金屬夾雜：含硫化物、氧化物 （3）氣孔：澆注鋼錠時(shí)由Fe和C生成的CO 氣體不能充分逸出而形成 （4）裂紋：冷脆、熱脆和不均勻收縮形成 （5）分層：澆注時(shí)的非金屬夾雜物軋制后 形成鋼材的分層 對(duì)鋼材性能影響：負(fù)面影響第26頁(yè)/共41頁(yè)第二十六頁(yè)，共42頁(yè)。2021-12-527 鋼材硬化(ynghu) 時(shí)效硬化(ynghu)（老化） 應(yīng)變硬化(ynghu) 時(shí)效應(yīng)變硬化(ynghu) 溫度影響 影響曲線 強(qiáng)度曲線 剛度曲線 塑性曲線第27頁(yè)/共41頁(yè)第二十七頁(yè)，共42頁(yè)。2021-12-528 高溫強(qiáng)度失效案例 韌性(rn xn)與溫度的關(guān)系 低溫冷脆 脆性轉(zhuǎn)變溫度區(qū)T1T

6、2 T0轉(zhuǎn)變溫度第28頁(yè)/共41頁(yè)第二十八頁(yè)，共42頁(yè)。2021-12-529 應(yīng)力集中 靜力荷載下常溫構(gòu)件不考慮 動(dòng)力荷載下或負(fù)溫下工作的 構(gòu)件，問題突出。應(yīng)有減小應(yīng)力集中措施 反復(fù)荷載作用 疲勞(plo)破壞 低應(yīng)力破壞 脆性破壞 疲勞(plo)裂紋鋼結(jié)構(gòu)中控制(kngzh)應(yīng)力幅！第29頁(yè)/共41頁(yè)第二十九頁(yè)，共42頁(yè)。2021-12-53013.3 鋼結(jié)構(gòu)選材(xun ci)要求 鋼結(jié)構(gòu)對(duì)材料的要求 較高的抗拉強(qiáng)度(kn l qin d)fu和屈服點(diǎn)fy fy高可使自重，造價(jià) fu高可增加結(jié)構(gòu)的安全保障13.3.1 鋼結(jié)構(gòu)對(duì)材料(cilio)的要求第30頁(yè)/共41頁(yè)第三十頁(yè)，共42頁(yè)。

7、2021-12-531 較高的塑性和韌性 不至于發(fā)生脆性破壞 調(diào)整(tiozhng)局部應(yīng)力 抗重復(fù)荷載作用 良好的工藝性能 冷加工、熱加工性能 可焊性 其他適應(yīng)環(huán)境的能力 高、低溫 腐蝕介質(zhì)第31頁(yè)/共41頁(yè)第三十一頁(yè)，共42頁(yè)。2021-12-532 選材考慮因素(yn s) 結(jié)構(gòu)的重要性 荷載情況（靜、動(dòng)） 連接方法 溫度和環(huán)境 鋼材厚度第32頁(yè)/共41頁(yè)第三十二頁(yè)，共42頁(yè)。2021-12-533 承重結(jié)構(gòu)鋼材保證(bozhng)內(nèi)容 抗拉強(qiáng)度、屈服點(diǎn)、延伸率 硫、磷的極限含量 冷彎合格保證(bozhng) 焊接承重結(jié)構(gòu)的鋼材 重要的非焊接承重結(jié)構(gòu)的鋼材13.3.2 鋼材(gngci)

8、的選擇第33頁(yè)/共41頁(yè)第三十三頁(yè)，共42頁(yè)。2021-12-534 沖擊韌性合格保證 需要(xyo)驗(yàn)算疲勞的以及主要的受拉或受彎的焊接結(jié)構(gòu)的鋼材，應(yīng)具有常溫沖擊韌性的合格保證 當(dāng)結(jié)構(gòu)工作溫度0 C 但 -20 C時(shí)，Q235鋼和Q345鋼應(yīng)具有 0 C 沖擊韌性的合格保證；對(duì)Q390鋼和Q420鋼應(yīng)具有-20 C 沖擊韌性的合格保證第34頁(yè)/共41頁(yè)第三十四頁(yè)，共42頁(yè)。2021-12-535 當(dāng)結(jié)構(gòu)工作溫度-20 C ，Q235鋼和Q345鋼應(yīng)具有 -20 C 沖擊韌性的合格(hg)保證；對(duì)Q390鋼和Q420鋼應(yīng)具有-40 C 沖擊韌性的合格(hg)保證選材建議(jiny)參考表13-

9、4第35頁(yè)/共41頁(yè)第三十五頁(yè)，共42頁(yè)。2021-12-536 強(qiáng)度(qingd)取值方法 標(biāo)準(zhǔn)值 平均值基礎(chǔ)上減小 冶金出廠標(biāo)準(zhǔn)：不低于95%保證率 取值見表13-5和表13-6 強(qiáng)度(qingd)設(shè)計(jì)值 強(qiáng)度(qingd)標(biāo)準(zhǔn)值除以材料抗力分項(xiàng)系數(shù)13.4 鋼材及其連接(linji) 的強(qiáng)度取值第36頁(yè)/共41頁(yè)第三十六頁(yè)，共42頁(yè)。2021-12-537 結(jié)構(gòu)鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 抗拉、抗壓、抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以抗力(kn l)分項(xiàng)系數(shù) Q235鋼1.087，Q345、Q390和Q420鋼1.111 端面承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 極限強(qiáng)度除以抗力(kn l)分項(xiàng)系數(shù) 系數(shù)Q235、Q34

10、5鋼1.15， Q390 、Q420鋼1.175 抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 取抗拉（壓）強(qiáng)度的0.58倍 按5 N/mm2 修約Ryff uRuceffff58. 0v第37頁(yè)/共41頁(yè)第三十七頁(yè)，共42頁(yè)。2021-12-538 鋼鑄件強(qiáng)度(qingd)設(shè)計(jì)值 抗拉、抗壓、抗彎強(qiáng)度(qingd)設(shè)計(jì)值計(jì)算結(jié)果修約到5MPay78. 0ff v 端面承壓強(qiáng)度(qingd)設(shè)計(jì)值uce65. 0ffv 抗剪強(qiáng)度(qingd)設(shè)計(jì)值ff58. 0v第38頁(yè)/共41頁(yè)第三十八頁(yè)，共42頁(yè)。2021-12-539 焊縫強(qiáng)度 對(duì)接焊縫 抗壓強(qiáng)度(kn y qin d)、抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取母材強(qiáng)度 抗拉強(qiáng)度，1、2

11、級(jí)焊縫取母材強(qiáng)度 3級(jí)焊縫取0.85倍母材強(qiáng)度 角焊縫 抗拉、抗壓、抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)，取相同的值Q235鋼ffwcff58. 0wvffwtff85. 0wtwuwf38. 0ffQ345鋼、Q390鋼、Q420鋼wuwf41. 0ffwufE43型焊條(hntio)420，E50型焊條(hntio)49 0，E55型焊條(hntio)540第39頁(yè)/共41頁(yè)第三十九頁(yè)，共42頁(yè)。2021-12-540 螺栓(lushun)、鉚釘強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 強(qiáng)度設(shè)計(jì)值確定方法 取材料抗拉強(qiáng)度f(wàn)u為標(biāo)準(zhǔn)值 標(biāo)準(zhǔn)值乘以經(jīng)驗(yàn)系數(shù) = 設(shè)計(jì)值 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)（1）根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定 強(qiáng)度設(shè)計(jì)值類型 螺栓(lushun)、鉚釘抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 螺栓(lushun)、鉚釘抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 螺栓(lushun)、鉚釘承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值附表27附表31第40頁(yè)/共41頁(yè)第四十頁(yè)，共42頁(yè)。2021-12-541謝謝您的觀看(gunkn)！第41頁(yè)/共41頁(yè)第四十一頁(yè)，共42頁(yè)。NoImage內(nèi)容(nirng)總結(jié)第13章 建筑鋼材的性能。牌號(hào)：Q29512Mn、09MnV。例如：12