第二章鋼結(jié)構(gòu)的材料

1、第二章第二章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 學(xué)習(xí)本章的主要目的是如何選擇鋼材。這學(xué)習(xí)本章的主要目的是如何選擇鋼材。這就要求首先掌握鋼材的性能，其中最重要的是就要求首先掌握鋼材的性能，其中最重要的是脆斷。脆斷。 第一節(jié)第一節(jié) 鋼結(jié)構(gòu)對(duì)所用材料的要求鋼結(jié)構(gòu)對(duì)所用材料的要求 一、鋼材的破壞形式一、鋼材的破壞形式 1.1.塑性破壞塑性破壞(plasticity failure)(plasticity failure)：鋼材在：鋼材在產(chǎn)生很大的變形以后發(fā)生的斷裂破壞稱為產(chǎn)生很大的變形以后發(fā)生的斷裂破壞稱為塑性破塑性破壞壞，也稱為，也稱為延性破壞延性破壞。 2.2.脆性破壞脆性破壞(brittle failu

2、re)(brittle failure)：鋼材在變：鋼材在變形很小的情況下突然發(fā)生斷裂破壞。形很小的情況下突然發(fā)生斷裂破壞。 二、鋼結(jié)構(gòu)對(duì)所用材料的要求二、鋼結(jié)構(gòu)對(duì)所用材料的要求 物美價(jià)廉物美價(jià)廉強(qiáng)度強(qiáng)度f(wàn) fy y、f fu u高。強(qiáng)度高可減輕結(jié)構(gòu)自重。高。強(qiáng)度高可減輕結(jié)構(gòu)自重。 塑性、韌性、耐久性好。可防止脆性破壞，抗塑性、韌性、耐久性好。可防止脆性破壞，抗動(dòng)力荷載好，耐疲勞。動(dòng)力荷載好，耐疲勞。 良好的加工性能。冷、熱加工和可焊性好。良好的加工性能。冷、熱加工和可焊性好。 耐腐性好。耐腐性好。 價(jià)格便宜。價(jià)格便宜。 有時(shí)還要求鋼材具有適應(yīng)低溫、高溫等環(huán)境的有時(shí)還要求鋼材具有適應(yīng)低溫、高溫

3、等環(huán)境的能力。能力。 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017-2003GB50017-2003) )推薦使用：碳素結(jié)構(gòu)鋼中的推薦使用：碳素結(jié)構(gòu)鋼中的Q235Q235鋼、鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼中的低合金結(jié)構(gòu)鋼中的Q345Q345鋼、鋼、Q390Q390鋼、鋼、Q420Q420鋼。鋼。 隨著研究的深入，必將有一些滿足要隨著研究的深入，必將有一些滿足要求的其它種類鋼材可供使用。若選用求的其它種類鋼材可供使用。若選用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范還未推薦的鋼材時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范還未推薦的鋼材時(shí)，需有可靠的依據(jù)，以確保鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)需有可靠的依據(jù)，以確保鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。量。 專用鋼結(jié)構(gòu)用材見(jiàn)相關(guān)規(guī)范專用鋼結(jié)構(gòu)用材見(jiàn)相關(guān)規(guī)范

4、。第二節(jié)鋼材的主要機(jī)械性能第二節(jié)鋼材的主要機(jī)械性能 鋼材的機(jī)械性能（力學(xué)性能）通常是指鋼廠生鋼材的機(jī)械性能（力學(xué)性能）通常是指鋼廠生產(chǎn)供應(yīng)的鋼材在標(biāo)準(zhǔn)條件下拉伸、冷彎和沖擊產(chǎn)供應(yīng)的鋼材在標(biāo)準(zhǔn)條件下拉伸、冷彎和沖擊等單獨(dú)作用下顯示出的各種機(jī)械性能。它們由等單獨(dú)作用下顯示出的各種機(jī)械性能。它們由相應(yīng)實(shí)驗(yàn)得到，試驗(yàn)采用的試件的制作和試驗(yàn)相應(yīng)實(shí)驗(yàn)得到，試驗(yàn)采用的試件的制作和試驗(yàn)方法都必須按照各相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行。方法都必須按照各相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行。一、單向拉伸時(shí)的性能一、單向拉伸時(shí)的性能 標(biāo)準(zhǔn)試件在室溫（標(biāo)準(zhǔn)試件在室溫（10100 0C C35350 0C) C) 、以滿足靜、以滿足靜力加載的加載

5、速度一次加載所得鋼材的應(yīng)力力加載的加載速度一次加載所得鋼材的應(yīng)力 應(yīng)變曲線顯示的鋼材機(jī)械性能如下應(yīng)變曲線顯示的鋼材機(jī)械性能如下: :： (1)(1)彈性階段彈性階段 f fp p，與與呈線性關(guān)系，呈線性關(guān)系，稱該直線的斜率稱該直線的斜率E E為鋼材的彈性模量。在鋼結(jié)構(gòu)為鋼材的彈性模量。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)所有鋼材統(tǒng)一取設(shè)計(jì)中，對(duì)所有鋼材統(tǒng)一取E E =2.06 =2.0610105 5N/mmN/mm2 2 。(2)(2)彈塑性階段彈塑性階段 與與呈非線性關(guān)系，切線模呈非線性關(guān)系，切線模量量E Et td d/d/d, , E Et t隨應(yīng)力增大而減小，當(dāng)隨應(yīng)力增大而減小，當(dāng)= f= fy y

6、時(shí)時(shí)E Et t=0=0。 ( (3) 3) 塑性階段塑性階段也稱屈服階段，也稱屈服階段， = f= fy y后鋼材暫后鋼材暫時(shí)不能承受更大的荷載，且伴隨產(chǎn)生很大的變形，時(shí)不能承受更大的荷載，且伴隨產(chǎn)生很大的變形，因此鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)取因此鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)取f fy y作為強(qiáng)度極限承載力的標(biāo)志。作為強(qiáng)度極限承載力的標(biāo)志。(4) 4) 強(qiáng)化階段強(qiáng)化階段 試件能承受的最大拉應(yīng)力試件能承受的最大拉應(yīng)力 f fu u為鋼材的抗為鋼材的抗拉強(qiáng)度。取拉強(qiáng)度。取f fy y作為強(qiáng)度極限承載力的標(biāo)志，作為強(qiáng)度極限承載力的標(biāo)志， f fu u就成為就成為材料的強(qiáng)度儲(chǔ)備。材料的強(qiáng)度儲(chǔ)備。(5)(5)頸縮破壞階段頸縮破壞階段

7、(6) (6) 可把鋼材視為理想彈塑性體。可把鋼材視為理想彈塑性體。(7) (7) 伸長(zhǎng)率伸長(zhǎng)率 =(=(l l1 1-l-l0 0)/)/ l l0 0* *100% ,100% ,反映鋼材的塑性變形反映鋼材的塑性變形能力能力。性能性能 三、沖擊韌性三、沖擊韌性 沖擊韌性值用擊斷試樣所需沖擊韌性值用擊斷試樣所需的的沖擊功沖擊功A AKVKV表示表示, ,單位為單位為J J。 沖擊韌性與溫度有關(guān)，當(dāng)沖擊韌性與溫度有關(guān)，當(dāng)溫度低于某一負(fù)溫值時(shí)，沖擊韌性值將急劇降低。因此在溫度低于某一負(fù)溫值時(shí)，沖擊韌性值將急劇降低。因此在寒冷地區(qū)建造的直接承受動(dòng)力荷載的鋼結(jié)構(gòu)，除應(yīng)有常溫寒冷地區(qū)建造的直接承受動(dòng)力

8、荷載的鋼結(jié)構(gòu)，除應(yīng)有常溫沖擊韌性的保證外，尚應(yīng)依鋼材的類別，使其具有沖擊韌性的保證外，尚應(yīng)依鋼材的類別，使其具有-20-20 C C 或或-40-40 C C的沖擊韌性保證，應(yīng)的沖擊韌性保證，應(yīng)A AKVKV 27J 27J（焦耳）。（焦耳）。 將試件彎成將試件彎成180 180 o o，若試件外表面不出現(xiàn)，若試件外表面不出現(xiàn)裂紋和分層，即為合格。綜合反映鋼材的塑裂紋和分層，即為合格。綜合反映鋼材的塑性性能和冶金質(zhì)量。重要結(jié)構(gòu)中需要有良好性性能和冶金質(zhì)量。重要結(jié)構(gòu)中需要有良好的冷熱加工性能時(shí)，應(yīng)有冷彎合格保證。的冷熱加工性能時(shí)，應(yīng)有冷彎合格保證。 四、鋼材受壓和受剪時(shí)的性能四、鋼材受壓和受剪時(shí)

9、的性能 鋼材在單向受壓（短試件）時(shí)，受力性能基鋼材在單向受壓（短試件）時(shí)，受力性能基本上與單向受拉相同。受剪的情況也相似，本上與單向受拉相同。受剪的情況也相似，但屈服點(diǎn)但屈服點(diǎn)y y及抗剪強(qiáng)度及抗剪強(qiáng)度u u均低于均低于f fy y和和f fu u；剪變模量剪變模量G G也低于彈性模量也低于彈性模量E E。第三節(jié)第三節(jié) 影響鋼材性能的主要因素影響鋼材性能的主要因素一、化學(xué)成分的影響一、化學(xué)成分的影響 碳碳(C )(C )、錳（、錳（MnMn）、釩（）、釩（V V）是有利元素，但）是有利元素，但也要注意對(duì)含量的限制。也要注意對(duì)含量的限制。 硫（硫（S S）、磷（）、磷（P P）氧（）氧（O O）

10、、氮（）、氮（N N）會(huì)降低）會(huì)降低鋼材的塑性、韌性、可焊性和疲勞性能。應(yīng)嚴(yán)格鋼材的塑性、韌性、可焊性和疲勞性能。應(yīng)嚴(yán)格限制含量。限制含量。二、鋼材生產(chǎn)過(guò)程的影響二、鋼材生產(chǎn)過(guò)程的影響1. 1. 冶煉爐種的影響冶煉爐種的影響 已無(wú)必要強(qiáng)調(diào)爐種的影響。已無(wú)必要強(qiáng)調(diào)爐種的影響。2. 2. 鋼的脫氧鋼的脫氧 鋼液中殘留的氧，將使鋼材晶粒粗細(xì)不鋼液中殘留的氧，將使鋼材晶粒粗細(xì)不勻并發(fā)生熱脆。因此澆注鋼錠時(shí)要在爐中或盛鋼桶勻并發(fā)生熱脆。因此澆注鋼錠時(shí)要在爐中或盛鋼桶中加入脫氧劑以消除氧。因脫氧程度或方法不同，中加入脫氧劑以消除氧。因脫氧程度或方法不同，把鋼分為沸騰鋼把鋼分為沸騰鋼(F)(F)、半鎮(zhèn)靜鋼、

11、半鎮(zhèn)靜鋼(b)(b)、鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼(Z)(Z)和特和特殊鎮(zhèn)靜鋼殊鎮(zhèn)靜鋼(TZ)(TZ)。3.3.鋼材的軋制鋼材的軋制 將鋼錠加熱至將鋼錠加熱至1200120013001300o o C C ，通過(guò)軋，通過(guò)軋鋼機(jī)將其軋成所需形狀和尺寸的鋼材，稱為熱軋鋼鋼機(jī)將其軋成所需形狀和尺寸的鋼材，稱為熱軋鋼材。軋鋼機(jī)的壓力作用可使鋼錠中的小氣泡和裂紋材。軋鋼機(jī)的壓力作用可使鋼錠中的小氣泡和裂紋彌合，并使組織密實(shí)。鋼材的壓縮比（鋼坯與軋成彌合，并使組織密實(shí)。鋼材的壓縮比（鋼坯與軋成鋼材厚度之比）愈大時(shí)，其強(qiáng)度和沖擊韌性也愈高。鋼材厚度之比）愈大時(shí)，其強(qiáng)度和沖擊韌性也愈高。 現(xiàn)在，國(guó)內(nèi)的大型鋼鐵集團(tuán)均已采用了

12、連鑄連軋技現(xiàn)在，國(guó)內(nèi)的大型鋼鐵集團(tuán)均已采用了連鑄連軋技術(shù)，對(duì)于連鑄連軋鋼材，均為鎮(zhèn)靜鋼材術(shù)，對(duì)于連鑄連軋鋼材，均為鎮(zhèn)靜鋼材。 三、溫度的影響三、溫度的影響負(fù)溫度范圍內(nèi)負(fù)溫度范圍內(nèi)：隨著溫度：隨著溫度降低，塑性和韌性降低，降低，塑性和韌性降低，材料變脆，稱為低溫冷脆。材料變脆，稱為低溫冷脆。鋼材沖擊韌性與溫度的關(guān)鋼材沖擊韌性與溫度的關(guān)系曲線反彎點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫系曲線反彎點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度度t t0 0稱為脆性轉(zhuǎn)變溫度。稱為脆性轉(zhuǎn)變溫度。 正溫度范圍內(nèi)正溫度范圍內(nèi): t t200400400o oC C時(shí)，鋼材的強(qiáng)時(shí)，鋼材的強(qiáng)度和度和E E都急劇降低，都急劇降低，t t600600o oC C時(shí)其承載能力

13、幾乎喪時(shí)其承載能力幾乎喪失。失。 四、冷加工硬化和時(shí)效硬化四、冷加工硬化和時(shí)效硬化1.1.應(yīng)變硬化應(yīng)變硬化 鋼材在常溫下加工稱為冷加工。冷軋、鋼材在常溫下加工稱為冷加工。冷軋、冷彎、沖孔、機(jī)械剪切等冷加工使鋼材產(chǎn)生很大的塑冷彎、沖孔、機(jī)械剪切等冷加工使鋼材產(chǎn)生很大的塑性變形，從而使性變形，從而使f fy y提高，但同時(shí)降低了鋼材的塑性和韌提高，但同時(shí)降低了鋼材的塑性和韌性，這種現(xiàn)象性，這種現(xiàn)象稱為冷加工硬化稱為冷加工硬化。2.2.時(shí)效硬化時(shí)效硬化 鋼材經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后強(qiáng)度提高但塑性降鋼材經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后強(qiáng)度提高但塑性降低，這種現(xiàn)象稱為時(shí)效硬化。不同種類鋼材的時(shí)效硬低，這種現(xiàn)象稱為時(shí)效硬化。不同種類

14、鋼材的時(shí)效硬化過(guò)程可從幾小時(shí)到數(shù)十年?；^(guò)程可從幾小時(shí)到數(shù)十年。3.3.人工時(shí)效人工時(shí)效 使鋼材產(chǎn)生使鋼材產(chǎn)生10%10%的塑性變形，再加熱到的塑性變形，再加熱到200200300 300 o oC C，然后冷卻到室溫進(jìn)行試驗(yàn)。這樣可使時(shí)，然后冷卻到室溫進(jìn)行試驗(yàn)。這樣可使時(shí)效在幾小時(shí)內(nèi)完成。效在幾小時(shí)內(nèi)完成。五、復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)的影響五、復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)的影響)( 3)(222222zxyzxyxzzyyxzyxeq 在復(fù)雜應(yīng)力如平面或立體在復(fù)雜應(yīng)力如平面或立體應(yīng)力作用下，鋼材的屈服并應(yīng)力作用下，鋼材的屈服并不只取決于某一方向的應(yīng)力，不只取決于某一方向的應(yīng)力，而是由反映各方向應(yīng)力綜合而是由反映各方向應(yīng)

15、力綜合影響的影響的 屈服條件來(lái)確定。屈服條件來(lái)確定。同號(hào)應(yīng)力場(chǎng)使材料脆性加大同號(hào)應(yīng)力場(chǎng)使材料脆性加大六、應(yīng)力集中的影響六、應(yīng)力集中的影響 鋼構(gòu)件在缺陷或截面變化處附鋼構(gòu)件在缺陷或截面變化處附近將產(chǎn)生局部高峰應(yīng)力，其余部近將產(chǎn)生局部高峰應(yīng)力，其余部位應(yīng)力較低，位應(yīng)力較低，稱為應(yīng)力集中稱為應(yīng)力集中。在。在應(yīng)力高峰區(qū)域存在著同號(hào)的雙向應(yīng)力高峰區(qū)域存在著同號(hào)的雙向或三向應(yīng)力。這種同號(hào)的雙向或或三向應(yīng)力。這種同號(hào)的雙向或三向應(yīng)力場(chǎng)有使鋼材變脆的趨勢(shì)。三向應(yīng)力場(chǎng)有使鋼材變脆的趨勢(shì)。應(yīng)力集中系數(shù)越大，變脆的傾向應(yīng)力集中系數(shù)越大，變脆的傾向亦愈嚴(yán)重。亦愈嚴(yán)重。 在負(fù)溫下或動(dòng)力荷載作用下，在負(fù)溫下或動(dòng)力荷載作用

16、下，應(yīng)力集中往往是引起脆性斷裂的應(yīng)力集中往往是引起脆性斷裂的根源，設(shè)計(jì)中應(yīng)設(shè)法避免或減小根源，設(shè)計(jì)中應(yīng)設(shè)法避免或減小應(yīng)力集中，并選用質(zhì)量?jī)?yōu)良的鋼應(yīng)力集中，并選用質(zhì)量?jī)?yōu)良的鋼材。材。第四節(jié)第四節(jié) 鋼材的疲勞鋼材的疲勞一、鋼材疲勞的基本概念一、鋼材疲勞的基本概念 鋼材在反復(fù)荷載作用下，在應(yīng)力低于鋼材抗拉強(qiáng)鋼材在反復(fù)荷載作用下，在應(yīng)力低于鋼材抗拉強(qiáng)度甚至低于屈服點(diǎn)時(shí)突然斷裂，度甚至低于屈服點(diǎn)時(shí)突然斷裂，稱為鋼材的疲勞或疲勞稱為鋼材的疲勞或疲勞破壞破壞。 鋼結(jié)構(gòu)中總存在有微觀裂紋或類似的缺陷，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)中總存在有微觀裂紋或類似的缺陷，導(dǎo)致應(yīng)力集中。在多次反復(fù)荷載作用下，微觀裂紋不斷開(kāi)展，應(yīng)力集中。在多

17、次反復(fù)荷載作用下，微觀裂紋不斷開(kāi)展，應(yīng)力集中現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重。當(dāng)荷載反復(fù)循環(huán)達(dá)一定次數(shù)應(yīng)力集中現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重。當(dāng)荷載反復(fù)循環(huán)達(dá)一定次數(shù)n n（疲勞壽命）時(shí)，裂紋擴(kuò)展使得凈截面承載力不足以（疲勞壽命）時(shí)，裂紋擴(kuò)展使得凈截面承載力不足以承受外力作用時(shí)，構(gòu)件突然斷裂，發(fā)生疲勞破壞。承受外力作用時(shí)，構(gòu)件突然斷裂，發(fā)生疲勞破壞。 疲疲勞破壞一般經(jīng)歷勞破壞一般經(jīng)歷裂紋形成、裂紋緩慢擴(kuò)展和最后迅速斷裂紋形成、裂紋緩慢擴(kuò)展和最后迅速斷裂裂三個(gè)階段。三個(gè)階段。 二、疲勞計(jì)算二、疲勞計(jì)算 反復(fù)荷載作用產(chǎn)生的應(yīng)力重復(fù)一周叫做一個(gè)循環(huán)。反復(fù)荷載作用產(chǎn)生的應(yīng)力重復(fù)一周叫做一個(gè)循環(huán)。= =maxmax-minmin稱為應(yīng)力

18、幅，表示應(yīng)力變化的幅稱為應(yīng)力幅，表示應(yīng)力變化的幅度。度。 試驗(yàn)表明，焊接結(jié)構(gòu)發(fā)生疲勞破壞并不是名義最試驗(yàn)表明，焊接結(jié)構(gòu)發(fā)生疲勞破壞并不是名義最大應(yīng)力大應(yīng)力maxmax作用的結(jié)果，而是焊縫部位足夠大小作用的結(jié)果，而是焊縫部位足夠大小的應(yīng)力幅反復(fù)作用的結(jié)果。非焊接結(jié)構(gòu)的的疲勞的應(yīng)力幅反復(fù)作用的結(jié)果。非焊接結(jié)構(gòu)的的疲勞壽命不僅與應(yīng)力幅有關(guān)，還與壽命不僅與應(yīng)力幅有關(guān)，還與 其他因素有關(guān)。其他因素有關(guān)。規(guī)范把疲勞計(jì)算公式中的應(yīng)力幅調(diào)整為折算應(yīng)力規(guī)范把疲勞計(jì)算公式中的應(yīng)力幅調(diào)整為折算應(yīng)力幅，以反映其實(shí)際工作情況。幅，以反映其實(shí)際工作情況。 疲勞計(jì)算的公式是以試驗(yàn)為依據(jù)的，分為常幅和疲勞計(jì)算的公式是以試驗(yàn)為

19、依據(jù)的，分為常幅和變幅疲勞兩種情況進(jìn)行計(jì)算。變幅疲勞兩種情況進(jìn)行計(jì)算。1. 1. 常幅疲勞計(jì)算常幅疲勞計(jì)算 C C、參數(shù)，根據(jù)表參數(shù)，根據(jù)表2222中的構(gòu)件和連接中的構(gòu)件和連接類別按表類別按表2-32-3采用。采用。 對(duì)焊接部位對(duì)焊接部位 = =maxmax-minmin；對(duì)非；對(duì)非焊接部位焊接部位 = =maxmax-0.7-0.7minmin。 由上式可見(jiàn)，容許應(yīng)力幅與鋼材的由上式可見(jiàn)，容許應(yīng)力幅與鋼材的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，這表明不同鋼材具有相同的抗強(qiáng)度無(wú)關(guān)，這表明不同鋼材具有相同的抗疲勞性能。疲勞性能。1)/(nC2. 2. 變幅疲勞計(jì)算變幅疲勞計(jì)算 可近似地按照線性疲勞累積損傷原則，將隨機(jī)變化可

20、近似地按照線性疲勞累積損傷原則，將隨機(jī)變化的應(yīng)力幅折算為等效應(yīng)力幅的應(yīng)力幅折算為等效應(yīng)力幅e e，按下式進(jìn)行疲勞，按下式進(jìn)行疲勞計(jì)算：計(jì)算： 吊車梁：根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果，推算出設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期吊車梁：根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果，推算出設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期5050年內(nèi)年內(nèi)各種吊車梁的應(yīng)力循環(huán)總次數(shù)各種吊車梁的應(yīng)力循環(huán)總次數(shù)n n( (等效于滿荷載時(shí)等效于滿荷載時(shí)n=n= 2 2 10106 6次次) ) ，相應(yīng)的欠載效應(yīng)的等效系數(shù)，相應(yīng)的欠載效應(yīng)的等效系數(shù) f f值如表值如表223 3所示，重級(jí)工作制吊車梁的疲勞驗(yàn)算公式為：所示，重級(jí)工作制吊車梁的疲勞驗(yàn)算公式為： /1iiienn6102f 當(dāng)當(dāng)n n10105 5時(shí)，應(yīng)進(jìn)行疲勞

21、計(jì)算。時(shí)，應(yīng)進(jìn)行疲勞計(jì)算。 疲勞計(jì)算采用的是容許應(yīng)力幅法，計(jì)算公疲勞計(jì)算采用的是容許應(yīng)力幅法，計(jì)算公式是以實(shí)驗(yàn)為依據(jù)的，實(shí)驗(yàn)中已包含了動(dòng)式是以實(shí)驗(yàn)為依據(jù)的，實(shí)驗(yàn)中已包含了動(dòng)力的影響，故荷載應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)值且不乘動(dòng)力的影響，故荷載應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)值且不乘動(dòng)力系數(shù)，應(yīng)力幅按彈性工作計(jì)算。力系數(shù)，應(yīng)力幅按彈性工作計(jì)算。 在完全壓應(yīng)力（不出現(xiàn)拉應(yīng)力）循環(huán)中，在完全壓應(yīng)力（不出現(xiàn)拉應(yīng)力）循環(huán)中，由于壓應(yīng)力不會(huì)使裂紋繼續(xù)擴(kuò)展，故規(guī)范由于壓應(yīng)力不會(huì)使裂紋繼續(xù)擴(kuò)展，故規(guī)范規(guī)定此種情況可不進(jìn)行疲勞計(jì)算。規(guī)定此種情況可不進(jìn)行疲勞計(jì)算。三、疲勞計(jì)算應(yīng)注意問(wèn)題三、疲勞計(jì)算應(yīng)注意問(wèn)題第五節(jié)第五節(jié) 鋼材的鋼種、鋼號(hào)及選擇鋼材的鋼種

22、、鋼號(hào)及選擇 1. 1. 碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼 鋼號(hào)由代表屈服點(diǎn)的字母鋼號(hào)由代表屈服點(diǎn)的字母Q Q、屈服、屈服強(qiáng)度數(shù)值（強(qiáng)度數(shù)值（t t16mm16mm時(shí)的時(shí)的f fy y，單位是，單位是N/mmN/mm2 2）、質(zhì)量等級(jí)）、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)（分為符號(hào)（分為A A、B B、C C、D D四級(jí)，質(zhì)量依次提高）、脫氧方四級(jí)，質(zhì)量依次提高）、脫氧方法符號(hào)（沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼的代法符號(hào)（沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼的代號(hào)分別為號(hào)分別為F F、b b、Z Z和和TZTZ，其中，其中Z Z和和TZTZ在鋼號(hào)中省略不寫(xiě)）在鋼號(hào)中省略不寫(xiě)）等四個(gè)部分按順序組成。例如等四個(gè)部分按順序組成。

23、例如Q235-BF, Q235-BF, 表示屈服強(qiáng)表示屈服強(qiáng)度為度為235 N/mm235 N/mm2 2的的B B級(jí)沸騰鋼。鋼材的質(zhì)量等級(jí)中，級(jí)沸騰鋼。鋼材的質(zhì)量等級(jí)中，A A、B B級(jí)鋼按脫氧方法可為級(jí)鋼按脫氧方法可為沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼或鎮(zhèn)靜鋼沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼或鎮(zhèn)靜鋼，C C級(jí)級(jí)為鎮(zhèn)靜鋼，為鎮(zhèn)靜鋼，D D級(jí)為特殊鎮(zhèn)靜鋼。級(jí)為特殊鎮(zhèn)靜鋼。一、鋼種一、鋼種 鋼材的種類，鋼結(jié)構(gòu)常用的鋼材的種類，鋼結(jié)構(gòu)常用的是碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼。是碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼。 2. 2. 低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼 低合金結(jié)構(gòu)鋼是在冶煉碳素結(jié)構(gòu)鋼時(shí)加入一種低合金結(jié)構(gòu)鋼是在冶煉碳素結(jié)構(gòu)鋼時(shí)加入一種或幾種適量的合金元

24、素而成的鋼。其鋼材牌號(hào)或幾種適量的合金元素而成的鋼。其鋼材牌號(hào)的表示方法與碳素結(jié)構(gòu)鋼相似，但質(zhì)量等級(jí)分的表示方法與碳素結(jié)構(gòu)鋼相似，但質(zhì)量等級(jí)分為為A A、B B、C C、D D、E E五級(jí)，且無(wú)脫氧方法符號(hào)。例五級(jí)，且無(wú)脫氧方法符號(hào)。例如如Q345-BQ345-B，Q390-DQ390-D，Q420-EQ420-E。 3. 專用結(jié)構(gòu)鋼專用結(jié)構(gòu)鋼 (1)(1)特殊用途的鋼結(jié)構(gòu)常采用專用結(jié)構(gòu)鋼。專特殊用途的鋼結(jié)構(gòu)常采用專用結(jié)構(gòu)鋼。專用結(jié)構(gòu)鋼的鋼號(hào)用在相應(yīng)鋼號(hào)后再加上專業(yè)用用結(jié)構(gòu)鋼的鋼號(hào)用在相應(yīng)鋼號(hào)后再加上專業(yè)用途代號(hào)（途代號(hào)（壓力容器、橋梁、船舶和鍋爐用鋼材壓力容器、橋梁、船舶和鍋爐用鋼材的專業(yè)用

25、途代號(hào)分別為的專業(yè)用途代號(hào)分別為R R、q q、C C和和g g）來(lái)表示。）來(lái)表示。(2)(2)耐候鋼耐候鋼 在鋼材冶煉時(shí)加入少量的合金元素如在鋼材冶煉時(shí)加入少量的合金元素如CuCu、CrCr、NiNi、MoMo、NbNb、TiTi、ZrZr、V V等，提高鋼材的耐腐蝕等，提高鋼材的耐腐蝕性能。也稱為耐大氣腐蝕鋼。例如性能。也稱為耐大氣腐蝕鋼。例如15MnCuCrQT15MnCuCrQT鋼表鋼表示含碳量為示含碳量為0.15%0.15%，合金元素為錳、銅、鉻的淬火加，合金元素為錳、銅、鉻的淬火加回火熱處理耐候鋼。回火熱處理耐候鋼。（3 3）連接用鋼）連接用鋼 鋼結(jié)構(gòu)連接中的鉚釘、高強(qiáng)度螺栓、鋼結(jié)

26、構(gòu)連接中的鉚釘、高強(qiáng)度螺栓、焊焊 條用鋼絲等，也采用滿足各自連接件要求的專門用條用鋼絲等，也采用滿足各自連接件要求的專門用鋼。鋼。 三、鋼材的選擇三、鋼材的選擇鋼材的選擇既要確定所用鋼材的鋼號(hào)，又要提出應(yīng)鋼材的選擇既要確定所用鋼材的鋼號(hào)，又要提出應(yīng)有的機(jī)械性能和化學(xué)成分保證項(xiàng)目，是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首有的機(jī)械性能和化學(xué)成分保證項(xiàng)目，是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首要環(huán)節(jié)。選材的基本原則是既保證安全可靠，又經(jīng)濟(jì)合要環(huán)節(jié)。選材的基本原則是既保證安全可靠，又經(jīng)濟(jì)合理。鋼材的質(zhì)量等級(jí)愈高，其價(jià)格也愈高。因此應(yīng)根據(jù)理。鋼材的質(zhì)量等級(jí)愈高，其價(jià)格也愈高。因此應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同特點(diǎn)，來(lái)選擇適宜的鋼材。結(jié)構(gòu)的不同特點(diǎn)，來(lái)選擇適宜的鋼

27、材。四、常用鋼材的規(guī)格四、常用鋼材的規(guī)格鋼結(jié)構(gòu)所用鋼材主要是熱軋成型的鋼板、型鋼和鋼結(jié)構(gòu)所用鋼材主要是熱軋成型的鋼板、型鋼和冷加工（冷彎、冷壓和冷軋）成型的薄壁型鋼。冷加工（冷彎、冷壓和冷軋）成型的薄壁型鋼。1. 1. 熱軋鋼板熱軋鋼板 鋼板的標(biāo)注符號(hào)是鋼板的標(biāo)注符號(hào)是“（截面代（截面代號(hào)）寬度號(hào)）寬度厚度厚度長(zhǎng)度長(zhǎng)度”，單位為，單位為mmmm，亦可用，亦可用“寬度寬度厚度厚度”或或“厚度厚度”來(lái)表示。如來(lái)表示。如360360121236003600，亦可表示如，亦可表示如3603601212或或1212。2. 2. 熱軋型鋼熱軋型鋼（1 1）角鋼）角鋼 分為等邊和不等邊角鋼兩種。分為等邊和不

28、等邊角鋼兩種。 角鋼標(biāo)注符號(hào)是角鋼標(biāo)注符號(hào)是“邊寬邊寬厚度（等邊角鋼）或厚度（等邊角鋼）或長(zhǎng)邊寬長(zhǎng)邊寬短邊寬短邊寬厚度（不等邊角鋼），單位厚度（不等邊角鋼），單位為為mm”mm”。如。如1001008 8和和10010080808 8。（2 2）槽鋼）槽鋼 有熱軋普通槽鋼和輕型槽鋼兩種。槽有熱軋普通槽鋼和輕型槽鋼兩種。槽鋼規(guī)格用槽鋼符號(hào)鋼規(guī)格用槽鋼符號(hào) 或或QQ表示。表示。例如，普通槽鋼例如，普通槽鋼1010、20a20a，輕型槽鋼，輕型槽鋼Q20aQ20a。（3 3）工字鋼）工字鋼 有普通工字鋼和輕型工字鋼兩種。有普通工字鋼和輕型工字鋼兩種。例如，普通工字鋼例如，普通工字鋼I18I18、I5

29、0aI50a，輕型工字鋼，輕型工字鋼QI50QI50。（4 4）H H型鋼型鋼 H H型鋼比工字鋼的翼緣寬度大并為等型鋼比工字鋼的翼緣寬度大并為等厚度，截面抵抗矩較大且質(zhì)量較小，便于與其它厚度，截面抵抗矩較大且質(zhì)量較小，便于與其它構(gòu)件連接。熱軋構(gòu)件連接。熱軋H H型鋼分為寬、中、窄翼緣型鋼分為寬、中、窄翼緣H H型鋼，型鋼，它們的代號(hào)分別為它們的代號(hào)分別為HWHW、HMHM和和HNHN。例如。例如HW260aHW260a、HM360HM360、HN300bHN300b。鋼管鋼管 鋼結(jié)構(gòu)中常用熱軋無(wú)縫鋼管和焊接鋼鋼結(jié)構(gòu)中常用熱軋無(wú)縫鋼管和焊接鋼管。用管。用“外徑壁厚外徑壁厚”表示，單位為表示，單位為mmmm，例如例如3603606 6。3.3.薄壁型鋼薄壁型鋼薄