07 第7章 建筑钢材.pptx

第1页：第7章建筑钢材

第7章建筑钢材【教学目标】本章介绍了建筑钢材的分类、性质、技术标准及选用原则。要求：1了解钢的冶炼和分类，.掌握建筑钢材的主要力学性能和工艺性能；2.掌握建筑钢材（钢结构用钢和钢筋混凝土结构用钢筋、钢丝）的标准和应用；3.了解钢材的化学成分对钢材性能的影响；4.了解钢材锈蚀的机理，掌握钢材锈蚀的防止措施。

第2页：本章教学要求

【教学要求】相关知识能力要求知识要点(1)钢的化学偏析概念；（2）低碳钢拉伸破的四个阶段，钢材的延伸率、屈强比、冲击韧性、疲劳强度概念；（3）钢材的冷弯性能、冷加工方法及时效处理；（4）钢材的化学成分对钢材性能的影响。曲线图；(2)会对建筑工地或预制厂用钢筋或低碳盘条进行冷拉时效处理，以提高屈服强度，节约钢材；（3）懂建筑用钢材的塑性和韧性性能检测。（1）钢的冶炼、钢材的分类；（2）建筑钢材的力学性能和工艺性能(1)碳素结构钢、低合金高强度结构钢的牌号、技术性能特点要求及应用；(2)热轧钢筋、预应力混凝土用热处理钢筋、冷轧带肋钢筋、预应力混凝土用钢丝和钢绞线的牌号、技术性能特点及应用；(1)能根据钢结构用钢材和钢筋混凝土用钢筋、钢丝的性能特点，合理选用结构钢和钢筋混凝土用钢筋的品种；(2)能正确写出或识读钢结构用钢材及钢筋混凝土用钢筋、钢丝的牌号。并根据其牌号，会快速查表得出该牌号的钢材所具有相关技术数据；（3）能正确识别各类型钢。（3）建筑钢材的标准和选用；（4）钢材的锈蚀与防止建筑钢材是指用于钢结构的各种型材（如圆钢、角钢、槽钢、工字钢等）、钢板和用于钢筋混凝土的各种钢筋、钢丝等。钢材材质均匀密实、强度高，塑性和抗冲击韧性好，可焊可铆，便于装配。因此，在建筑结构工程中得到广泛使用，是建筑工程极其重要的材料之一。但钢材也存在着能耗大、成本高、易锈蚀、耐火性差等缺点。

第3页：7.1 钢的冶炼和分类

7.1钢的冶炼和分类

• 7.1.1钢的冶炼
• 1.钢的冶炼
• 钢由生铁冶炼而成。
• 生铁是将铁矿石、焦碳及助熔剂（石灰石）按一定比例装入炼铁高炉，在炉内高温条件下，焦碳中的碳和铁矿石中的氧化铁发生化学反应，促使铁矿石中的铁和氧分离，将铁矿石中的铁还原出来，生成的一氧化碳和二氧化碳由炉顶排出。此时冶炼得到的铁中，碳的含量为2.06~6.67%，磷、硫等杂质的含量也较高，属生铁。生铁硬而脆，无塑性和韧性，在建筑上很少应用。
• 将生铁在炼钢炉中进一步冶炼，并供给足够的氧气，通过炉内的高温氧化作用，部分碳被氧化成一氧化碳气体而逸出，其他杂质则形成氧化物进入炉渣中除去，这样，将含碳量降低到2.06%以下，磷、硫等其他杂质也减少到允许数值范围内，即成为钢，此过程称为炼钢。
• 2.钢的化学偏析
• 钢水脱氧后浇铸成钢锭，在钢锭冷却过程中，由于钢内某些元素在铁的液相中的溶解度高于固相，使这些元素向凝固较迟的钢锭中心集中，导致化学成分在钢锭截面上分布不均匀。这种现象称为化学偏析。其中尤以磷、硫等的偏析最为严重，偏析现象对钢的质量影响很大。

第4页：7.1.2 钢的分类

7.1.2钢的分类

• 钢与生铁的区分在于含碳量的数量。含碳量小于2.06%的铁碳合金称为钢；含碳量大于2.06%的称为生铁。
• 1.按照化学成分分类
• （1）碳素钢
• 低碳钢：含碳量小于0.25%。
• 中碳钢：含碳量在0.25% ~ 0.60%之间。
• 高碳钢：含碳量大于0.60%。
• （2）合金钢
• 低合金钢：合金元素总含量小于5%。
• 中合金钢：合金元素总含量在5% ~ 10%之间。
• 高合金钢：合金元素总含量在10%以上。
• 2.按照冶炼时脱氧程度分类
• 在炼钢过程中，钢水不尚有大量以FeO形式存在的氧分，FeO与碳作用生成CO以至在凝固钢锭内形成许多气泡,降低钢材的机械性能.为了除去钢液中的氧,必须加入脱氧剂锰铁\硅铁及铝锭使之与FeO反应，生成MnO、SiO2或Al2O3等钢渣而被除去，这一过程称为“脱氧”。根据脱脱氧程度不同，钢材分为：
• 1）沸腾钢（F）：属脱氧不完全的钢，浇铸后在钢液冷却时有大量一氧化碳气体逸出，引起钢液剧烈沸腾，称为沸腾钢。其代号为“F”。此种钢的碳和有害杂质磷、硫等的偏析较严重，钢的致密程度较差，故冲击韧性和焊接性能较差，特别是低温冲击韧性的降低更显著。但沸腾钢成本低，被广泛应用于建筑结构。目前，沸腾钢的产量逐渐下降并被镇静钢所取代。
• 2）镇静钢（Z）：浇铸时，钢液平静地冷却凝固，是脱氧较完全的钢。其代号为“Z”。含有较少的有害氧化物杂质，而且氮多半是以氮化物的形式存在。镇静钢钢锭的组织致密度大，气泡少，偏析程度小，各种力学性能比沸腾钢优越，用于承受冲击荷载或其他重要结构。
• 3）半镇静钢（b）：指脱氧程度和质量介于上述两种之间的钢，其质量较好。其代号为“b”。
• 特殊镇静钢（TZ）：比镇静钢脱氧程度还要充分彻底的钢，其质量最好，适用于特别重要的结构工程。其代号为“TZ”。
• 3.按照质量分类
• 普通碳素钢：含硫量≤0.045% ~ 0.050%；含磷量≤0.045%。
• 优质碳素钢：含硫量≤0.035%；含磷量≤0.035%。
• 高级优质钢：含硫量≤0.025%，高级优质钢的钢号后加“高”字或“A”；含磷量≤0.025%。
• 特级优质钢：含硫量≤0.015%，特级优质钢后加“E”；含磷量≤0.025%。建筑上常用的主要钢种是普通碳素钢中的低碳钢和合金钢中的低合金高强度结构钢。
• 4.按用途分类
• 结构钢：工程结构用钢（建筑用钢、专门用途钢如船舶、桥梁、锅炉用钢）、机械零件用钢（参碳钢、调质钢、弹簧钢、轴承钢）
• 工具钢：量具钢、刃具钢、模具钢
• 特殊性能钢：不锈钢、耐热钢、耐磨钢、电工用钢

第5页：径之比愈大

径之比愈大，颈缩处伸长值在总伸长值中所占的比值则愈小，因而计算伸长率会小些。

• 对于在受力条件下屈服现象不明显的钢（例如硬钢类），其应力—应变曲线如图7.3所示，并规定以产生残余变形为0.2 %时的应力σ0.2作为屈服强度，称为条件屈服点。
• 2.冲击韧性
• 冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载而不破坏的能力。是以试样缺口处单位横截面所吸收的功（J/cm2）来表示，即冲击韧性值，其符号为αk。钢材的冲击韧性指标是采用标准试件的弯曲冲击韧性试验确定，试验的标准试样为10mm×10mm×55mm并带有V形缺口。试验前，将带有V形缺口的金属试样以简支梁状态放于摆锤冲击试验机上，以摆锤冲击试件刻槽的背面，使试件承受冲击弯曲而断裂。如图7.4所示，图7.4冲击韧性试验图a)试件尺寸（mm）；(b)试验装置；(c)试验机1—摆锤；2—试件；3—试验台；4—指针；5—刻度盘；H—摆锤扬起的高度；h—摆锤向后摆动高度

第6页：

第7页：耐疲劳性

3.耐疲劳性

• 钢材在交变荷载反复多次作用下，可以在远低于抗拉强度的情况下突然破坏。这种破坏称为疲劳破坏。一般把钢材在荷载交变107次时不破坏的最大应力定义为疲劳强度或疲劳极限。
• 在设计承受反复荷载且须进行疲劳验算的结构时，应当了解所用钢材的疲劳极限。测定疲劳极限时，应当根据结构使用条件确定采用的应力循环类型、应力比值（又称应力特征值p，为最小与最大应力之比）和周期基数。周期基数一般为2×106或4×106以上。
• 一般钢材的疲劳破坏是由拉应力引起的，是从局部开始形成细小裂纹，由于裂纹尖角处的应力集中再使其逐渐扩大，直到疲劳破坏为止。疲劳裂纹在应力最大的地方形成，即在应力集中的地方形成，因此钢材疲劳强度不仅决定于它的内部组织，而且也决定于应力最大处的表面质量及内应力大小等因素。
• 4.硬度
• 钢材硬度系指比其更坚硬的其他种材料压入钢
• 材表面的性能。测定硬度的方法很多，按压头
• 和压力不同有布氏法和洛氏法。常用的是布氏
• 法，其硬度指标为布氏硬度值。布氏硬度测定
• 原理，是用一定直径（D）的淬火硬钢球，在
• 规定荷载（P）作用下压入试件表面（见图7.5）
• 并保持一定的时间，然后卸去荷载，用荷载P除以压痕球面积作为所测金属材料的硬度值，称为布氏硬度，用符号HB表示。
• 钢材的硬度和强度成一定的关系，钢材的强度越高，硬度值也越大。故测定钢的硬度后可间接求得其强度。图7.4冲击韧性试验图

第8页：7.2.2 工艺性能

7.2.2工艺性能

• 1.冷弯性能
• 冷弯性能，指钢材在常温下承受弯曲变形的能力，是建筑钢材的重要工艺性能。建筑钢材的冷弯，一般用弯曲角度(及弯心直径d相对于钢材厚度a的比值来表示，试验时采用的弯曲角度愈大，弯心直径对试件厚度（或直径）的比值愈小，表示对冷弯性能的要求愈高，见图7.6。
• 钢的技术标准中对各牌号钢的冷弯性能指标都有规定，按规定的弯曲角和弯心直径进行试验，试件的弯曲处不发生裂缝、裂断或起层，即认为冷弯性能合格。钢材的冷弯性能和伸长率一样，表明钢材在静荷下的塑性，冷弯是钢材处于不利变形条件下的塑性，而伸长率则是反映钢材在均匀变形下的塑性。故冷弯试验是一种比较严格的检验，能揭示钢材是否内部组织不均匀，存在内应力和夹杂物等缺陷。在通常的拉力试验中，这些缺陷，常因塑性变形导致应力重分布而得不到反映。图7.6钢材冷弯试验对焊接质量也是一种严格的检验，能揭示焊件在受弯表面存在的未熔合、微裂纹和夹杂物。(d)弯曲至两面重合(c)弯曲180°(b)弯曲90°(a)试件安装图7.6钢材的冷弯示意图

第9页：1)冷拉

2.钢材的冷加工

• 钢材在常温下通过冷拉、冷拔、冷轧产生塑性变形，从而提高屈服强度和硬度，但塑性、韧性降低，这个过程称为冷加工，也即钢材的冷加工强化处理。
• 冷加工强化处理只有在超过弹性范围后，产生冷塑性变形时才会发生。在一定范围内，冷加工变形程度越大，屈服强度提高越多，但塑性及韧性也降低得越多。
• 1)冷拉：将热轧后的小直径钢筋，用拉伸设备予以拉长，使之产生一定的塑性变形，使冷拉后的钢筋屈服强度提高，钢筋的长度增加(约4~10％)，从而节约钢材。
• 钢材经冷拉后，屈服强度可提高20~30%，材质变硬，但屈服阶段变短，伸长率降低，钢筋的冷拉方法可采用控制应力和控制冷拉率两种方法，但应尽可能采用控制应力法。
• 2)冷拔：将钢筋或钢管通过冷拔机上的孔模，拔成一定截面尺寸的钢丝或细钢管。孔模用硬质合金钢制成(图7.7)。孔模的出口直径比进口小，每次截面缩小为10%以下，可以多次冷拔。冷拔加工后的钢材表面光洁度高，提高强度的效果比冷拉好。直径越细，强度越高。冷拔低碳钢丝屈服强度可提高40~60%。图7.7冷拔模孔

第10页：3)冷轧

钢筋的冷拔多在预制工厂生产，常用直径为6.5~8mm的碳素结构钢的Q235（或Q215）盘条，通过拔丝机中比钢筋直径小0.5~1.0mm的冷拔模孔，冷拔成比原直径小的钢丝，如果经多次冷拔，可得规格更小的钢丝，称为冷拔低碳钢丝。

• 3)冷轧：将热轧钢筋或钢板通过冷轧机，可以轧成一定规律变形的钢筋或簿钢板。冷轧变形钢筋不但能提高强度，节约钢材，而且具有规律的凹凸不平的表面，可以提高钢筋与混凝土的粘结力。
• 3.冷加工时效
• 冷加工后的钢材，随着时间的延长，钢材的屈服强度、抗拉强度与硬度还会进一步提高，塑性、韧性继续降低的现象称为时效。时效是一个十分缓慢的过程，有些钢材即使没有经过冷加工，长期搁置后也会出现时效，但不如冷加工之后表现明显。钢材冷加工后，由于产生塑性变形，使时效大大加快。
• 钢材冷加工后的时效处理有两种方法。
• 1）自然时效将经冷加工的钢材在常温下放置15~20d，称为自然时效，它适用于强度较低的钢材。
• 2）人工时效对强度较高的钢材，自然时效效果不明显，可将经冷加工的钢材后的钢材加热至100~200℃，保持1~2h，这一过程称为人工时效。
• 钢材时效处理后。其应力与应变关系规律如图7. 8所示。在常温下将钢材拉伸至超过屈

第11页：1)淬火

4.钢材的热处理

• 将钢材按一定规则加热、保温和冷却，以改变其组织结构，从而获得需要性能的加工工艺，总称为钢的热处理。热处理方法有淬火、回火、退火、正火。
• 1）淬火
• 将钢材加热至基本组织转变温度（如当含碳量大于0.8％时，为723℃）以上30一50℃，保温，使组织完全转变。随即放入冷却介质（盐水、冷水或矿物油）中急冷的处理过程称为淬火。淬火使钢的硬度、强度、耐磨性提高。当钢的含碳量在0.9％左右时最适于淬火。含碳量＜0.4％时，淬火后性能变化不太显著。含碳量太高的钢，淬火后会变得很脆。
• 2）回火
• 经淬火处理的钢，再加热、冷却的处理过程称为回火。回火的温度低于723℃。回火处理可消除淬火产生的内应力，适当降低淬火钢件的硬度并提高其韧性。回火的温度愈接近723℃，降低硬度、提高韧性的效果愈显著。
• 3）退火
• 将钢材加热至基本组织转变温度以上30一50℃，保温后以适当的速度缓慢冷却的处理过程称为退火。退火可降低钢材原有的硬度，改善其塑性及韧性。
• 4）正火
• 将钢材加热至基本组织转变温度以上30一50℃，保温后在空气中冷却的处理过程称为正火。正火后的钢材，硬度较退火处理者高，塑性也差，但由于正火后钢的结晶较纫且均匀，故强度有所提高。

第12页：1)焊缝金属缺陷

5.钢材的焊接

• 钢材的连接最常采用的是焊接，为保证焊接质量，要求焊缝及附近过热区不产生裂缝及变脆倾向，焊接后的力学性能，特别是强度不低于原钢材的性能。
• 可焊性与钢材所含化学成分及含量有关，含碳量高，或含较多的硫，钢材的可焊性都变差。
• 焊接产生的缺陷：
• 1）焊缝金属缺陷:热裂纹、气孔、夹杂物;
• 2）基体金属影响区的缺陷:冷裂纹、晶体粗大的析出脆化。
• 钢的化学成分对钢材性能有显著影响。在普通碳素钢中，除了含有碳、硅、锰主要元素外，还含有少量的硫、磷、氮、氧、氢等有害杂质，在合金钢中还特别加进钛、钒、铜、铬、镍等各种合金元素。这些元素在钢中的含量，是决定钢材质量和性能好坏的重要因素。
• （1）碳（C）：碳是决定钢性能的重要元素，当含碳量小于0.8%的碳素钢，随着含碳量的增加，钢的抗拉强度（σb）和硬度（HB）增加，而塑性和韧性则相应降低。当含碳量大于0.8%时（如高碳钢），随着含碳量的增加，钢的抗拉强度（σb）反而下降。含碳量增大，也将使钢的焊接性能和抗腐蚀性能下降，当含碳量超过0.3%时焊接性能显著降低，增加冷脆性和时效倾向。见图7.9。
• （2）硅（Si）：炼钢时为了脱氧去硫而加入硅，少量的硅对钢是有益的。当含硅量小于1%时，能显著提高钢的强度，对塑性和韧性影响不大，还可提高抗腐蚀能力，改善钢的质量。当硅含量大于1%时，可焊性变差，冷脆性增加。
• （3）锰（Mn）：锰加入钢中起脱氧和去硫作用，加入锰能显著提高钢材的强度和硬度，消除钢的热脆性，改善热加工性，几乎不降低塑性和韧性。但含锰量大于1.0％时，将降低钢的塑性、韧性和可焊性，含锰量达11% ~ 14%时，称为高锰钢，具有较高的耐磨性。
• （4）磷（P）：磷是钢中的有害元素。对钢材起强化作用，可使钢的屈服点和抗拉强度提高，但塑性和韧性显著降低，特别在低温下的增大钢的冷脆性，并降低可焊性。磷的含量应严格控制，一般不超过0.085%。但磷配合其他元素作为合金元素，可提高钢的耐磨性和耐蚀性。
• （5）硫（S）：硫也是钢中的有害元素。硫使钢材在热加工过程中引起断裂，形成热脆现象，称为热脆性，硫将大大降低钢的热加工性、可焊性、冲击韧性、疲劳强度和抗腐蚀性。硫是极有害的杂质，含量应严格控制，一般不得超过0.065%。
• （6）氧（O）：氧常以FeO的形式存在于钢中，它将降低钢的塑性、韧性、冷弯性能和焊接性能以及强度，并显著降低疲劳强度，增加热脆性。氧是钢中有害杂质，在钢中其一般不得超过0.05%。但氧有促进时效性的作用。
• （7）氮（N）：氮虽可以提高钢的屈服点、抗拉强度和硬度，但使塑性，特别是韧性显著下降，并增大钢的时效敏感性和冷脆性，降低焊接性能，冷弯性能。故钢的含氮量不应超过0.008％。如果在钢中加入少量的铝、钒、锆和铌，使它们变为氮化物，则能细化晶粒，改变性能，此时氮就不是有害元素。
• （8）钛（Ti）、钒（V）：都是炼钢时的强脱氧剂。也是合金钢常用的合金元素。适量加入钢内，可改善钢材组织结构，使晶体细化，显著提高钢的强度，改善钢的韧性。

第13页：7.3 建筑钢材的种类和选用

7.3建筑钢材的种类和选用

• 在建筑结构中，普遍采用的钢结构用钢材和钢筋混凝土用钢筋和钢丝，都是由碳素结构钢和低合金结构钢轧制而成的。
• 7.3.1钢结构用钢材
• 1.普通碳素结构钢
• 碳素结构钢简称为碳素钢，包括一般结构钢和工程用热轧用型钢、钢板、钢带。根据《碳素结构钢》（GB700—88）标准，普通碳素钢的牌号和化学成分规定如下：
• 1）牌号的表示方法
• 普通碳素结构钢的牌号由代表屈服点的字母Q、屈服强度数值、质量等级符号、脱氧方法符号等四个部分按顺序组成。
• 根据《碳素结构钢》（GB/T700-2006）标准规定，屈服强度用符号Q表示，有195、215、235和275（MPa）共四种；质量等级按有害成分硫、磷含量由多到少的规律，分A、B、C、D四个质量等级；按脱氧程度不同分为：沸腾钢（F）、镇静钢（Z）、特殊镇静钢（TZ）。在牌号组成表示方法中，“Z”与“TZ”符号可予以省略。例如：Q235—A·F表示屈服点为235 Mpa的A级沸腾钢，Q215—B表示屈服点为215 Mpa的B级镇静钢。
• 2）技术要求
• 普通碳素结构钢的技术要求包括化学成分、力学性能、冶炼方法、交货状态及表面质量等五个方面。
• 钢的牌号和化学成分（熔炼分析）应符合表7－1规定；其力学、冷弯性能应符合表7－2、表7－3规定。
• 根据规定，用Q195和Q235B级沸腾钢轧轧制的钢材，其厚度（或直径）不应大于25mm；做冲击试验时，冲击吸收功值按一组3个试样单值的算术平均值算，允许其中一个试样的单个值低于规定值，但不得低于规定值的70%。做拉伸和冷弯性能试验时，型钢和钢棒取纵向试样；钢板、钢带取横向试样，断后伸长率允许比表7-2降低2%（绝对值）。窄钢带取横向试样如受到宽度限制时，可以取纵向试样；

第14页：表7-1 碳素结构钢的牌号、等级和化学成分

表7-1 碳素结构钢的牌号、等级和化学成分：表7－1碳素结构钢的牌号、等级和化学成分（GB/T700—2006）

本页数据表（图示）以图片形式呈现，源文件未提取到结构化表格数据，具体数值请以原课件图片为准。

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第17页：Q215钢

Q215钢。强度略高，用途与Q195钢基本相同，除了用于轧制薄板和盘条外，还可大量用作管坯和螺栓。

• Q235钢。属低碳钢，含碳量介于0.17%~0.22%之间。强度较高，同时具有良好的塑性、韧性和可焊性，是工程中应用最广泛的钢材，广泛地用于钢结构和钢筋混凝土结构中。
• Q275钢。强度、硬度高，耐磨性好，但塑性和韧性、加工性能及焊接性能差，还宜在结构中使用，一般用于制造农具、零件等。
• 2.低合金高强度结构钢
• 低合金高强度结构钢是在普通碳素钢的基础上加入含量一般不超过5%的一种或多种合金元素的一种结构钢。其添加的合金元素有硅、锰、钒、钛、铌、铬、镍等，掺加合金元素的目的是提高钢的强度、耐腐蚀性、耐磨性或耐低温冲击韧性。因此，它是综合性较为理想的建筑钢材，尤其在大跨度、承受动荷载和冲击荷载的结构中更适用。并可在不增加成本的前提下，节约钢材20%~30%（与普通碳素钢相比）。
• 1）牌号的表示方法
• 低合金高强度结构钢全部是由镇静钢或特殊镇静钢制成。其牌号表示方法与普通碳素结构钢相似，也是由代表屈服点的字母Q、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法符号等四个部分按顺序组成。
• 与普通碳素结构钢牌号不同的是：屈服点数值有295、345、390、420、460（MPa）共五种；质量等级按有害成分硫、磷含量由多到少的规律，分别由A、B、C、D、E五个质量等级由低到高表示。
• 2）标准和选用
• 由于低合金高强度结构钢力学性能与工艺性能均好，成本也不高，所以，广泛用于钢结构和钢筋混凝土结构中。主要用于轧制各种型钢（角钢、槽钢、工字钢)、钢板、钢管及钢筋），特别适用于各种重型、大跨度、大柱网、高层结构及桥梁工程等。表7－4和7－5中列出了低合金高强度结构钢的化学成分与力学性能。
• 在低合金高强度结构钢中，Q345钢的综合性能较好，是钢结构的常用钢号；Q390也是推荐使用的钢号。

第18页：表7-4 低合金高强度结构钢的化学成分

表7-4 低合金高强度结构钢的化学成分：表7－4低合金高强度结构钢的化学成分（GB1591—94）化学成分（%）质量等级牌号Ni≤Cr≤Al≥Ti≤Nb≤vS≤P≤SiMnC≤——0.02~0.200.02~0.200.015~0.0600.015~0.0600.02~0.150.02~0.150.0450.0400.0450.0400.550.550.08~1.500.08~1.500.160.16ABQ295——0.0150.0150.0150.02~0.200.02~0.200.02~0.200.02~0.200.02~0.200.015~0.0600.015~0.0600.015~0.0600.015~0.0600.015~0.0600.02~0.150.02~0.150.02~0.150.02~0.150.02~0.150.0450.0400.0350.0300.0250.0450.0400.0350.0300.0250.550.550.550.550.551.00~1.601.00~1.601.00~1.601.00~1.601.00~1.600.020.020.200.180.18ABCDEQ3450.700.700.700.700.700.0300.0300.0300.0300.030——0.0150.0150.0150.02~0.200.02~0.200.02~0.200.02~0.200.02~0.2

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第19页：1)钢板

3.钢结构用钢材

• 1）钢板
• 经光面轧辊轧制而成的扁平钢材。以平板状供货的称钢板；以卷状供货的称钢带。按轧制温度不同，分热轧和冷轧；热轧钢板按厚度可分为薄板（小于4mm）和厚板（大于4mm）两种。冷轧钢板只有薄板（厚度0.2~4mm）。
• 建筑用钢板和钢带主要是碳素结构钢，一些重型结构、大跨度桥梁、高压容器等也采用低合金钢板。薄板主要用于屋面、楼板或墙面等围护结构，或用作涂层钢板的原材料。厚板主要用于承重结构，需要时可用几块钢板组合成工字形、T形或箱形截面的构件来承受荷载。
• 2）热轧型钢
• 常见的热轧型钢有工字钢、H形钢、槽钢、角钢、剖分T形钢和Z形钢等。我国建筑用热轧型钢主要采用碳素结构钢Q235—A钢。在钢结构设计规范国，推荐使用的低合金钢主要有两种：Q345（16Mn）及Q390（15MnV），用于大跨度、承受动荷载的钢结构中。
• 热轧型钢的标记方式一般是以反映截面形状的主要轮廓尺寸来表示，包括型钢名称、横截面主要尺寸、型钢标准及钢牌号、钢种标准等一组符号。如：用碳素结构钢Q235—A轧制的，尺寸为160mm×160mm×16mm的等边角钢，标示为：

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第21页：3)冷弯薄壁型钢

3）冷弯薄壁型钢

• 常用厚度为2~6mm的钢板或钢带经冷弯或模压制成。截面各部分厚度相同，转角处均成圆弧形。冷弯薄壁型钢有各种截面形式。其特点是壁薄，截面形式和尺寸均可按受力特点合理设计，能充分利用钢材的强度。因而与面积相同的热轧型钢相经，其截面惯性矩在，是一种高效经济的截面。一般用于跨度小、荷载轻的钢结构中。
• 4）压型钢板
• 压型钢板是由厚度为0.4~2mm的钢板压制而成大波纹状钢板，波纹高度约在10~200mm范围内，钢板表面涂漆、镀锌、涂有机层（又称彩色压型钢板）以防止锈蚀，所以，压型钢板耐久性好，且质量轻、强度高、美观大方，便于施工，常用作屋面板、墙板及楼板等。

第22页：7.3.2 钢筋混凝土用钢材

7.3.2钢筋混凝土用钢材

• 钢筋混凝土结构用钢筋和钢丝，是由碳素结构钢和低合金高强度结构钢加工而成的。一般把直径φ3~5mm称为钢丝，φ6~12 mm称为细钢筋，大于φ12mm称为粗钢筋。为了便于识别，钢筋直径一般都相差2mm及2mm以上。主要品种有热轧钢筋、冷拉钢筋、冷拔钢丝、热处理钢筋、碳素钢丝、剖痕钢丝及钢绞线等。按直条或盘条（盘圆）供货。直条钢筋长度一般为6m或9m。
• 1.热轧钢筋
• 热轧钢筋按轧制的外形分为热轧光圆钢筋和带肋钢筋。根据《混凝土结构施工质量验收规范》（GB50204-2002）规定，热轧直条光圆钢筋牌号为HPB23。根据《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》(GB1499.2—2007)规定，热轧钢筋分普通热轧钢筋和细晶粒热轧钢筋。钢筋的公称直径范围为6mm~50mm。普通热轧钢筋牌号由HRB和屈服强度特征值构成，有HRB335、HRB400、HRB500，其中，H、R、B分别为热轧（Hot rolling）、带肋（Ribbed）、钢筋（Bars）三个词的英文首位字母；细晶粒热轧钢筋牌号由HRBF和屈服强度特征值构成，有HRBF335、HRBF400、HRBF500，其中，F为“细”的英文（Fine）的首位字母。普通热轧钢筋和细晶粒热轧钢筋主要力学性能见表7－6。对有抗震结构的适用牌号为：在普通热轧钢筋或细晶粒热轧钢筋后加E（如HRB400E、HRBF400E）。根据GB1499.2-2007规定，该类钢筋相关力学指标除满足表7-6特征值外，还应满足：实测抗拉强度与实测屈服强度之比应不小于1.25；实测屈服强度与表7-6规定的屈服强度特征值之比应不大于1.30；钢筋最大总伸长率不小于9%。错别字
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第23页：热轧带肋钢筋力学性能

热轧带肋钢筋力学性能：表7－6钢筋混用热轧带肋钢筋的力学性能特征值与冷弯性能（GB1499.2—2007）

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第24页：表7-7 预应力钢筋混凝土用热处理钢筋力学性能

表7-7 预应力钢筋混凝土用热处理钢筋力学性能：表7－7预应力钢筋混凝土用热处理钢筋力学性能

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第25页：冷轧带肋钢筋

冷轧带肋钢筋：3.冷轧带肋钢筋热轧圆盘条经冷轧后，在其表面带有沿长度方向均匀分布的三面或两面横肋，即成为冷轧带肋钢筋。钢筋冷轧后充许进行低温回火处理。根据《冷轧带肋钢筋》（GB13788-2000）规定，冷轧带肋钢筋按抗拉强度分为5个牌号，其代号为CRB550、CRB650、CRB800、CRB970、和CRB1170，（CRB为Coldrolling ribbed steel bar)，后面的数字表示钢筋抗拉强度最小值。冷轧带肋钢筋的公称直径范围为4~12mm。冷轧带肋钢筋的力学性能和工艺性能应符合表7－8的要求。

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第26页：1)预应力混凝土用钢丝

冷轧带肋钢筋公称直径范围为4~12mm。与冷拨低碳钢丝相比，冷轧带肋钢筋具有强度高、塑性好、质量稳定、与混凝土粘结牢固等优点。是一种新型、高效节能建筑用钢材。它广泛应用于多层和高层建筑的多孔楼板、现浇楼板、高速公路、机场跑道、水泥电杆、输水管、桥梁、铁路轨枕、水电站坝基及各种建筑工程。CRB550宜用作普通钢筋混凝土结构，其他牌号宜用在预应力混凝土结构中。

• 4.预应力混凝土用钢丝和钢绞线
• 大型预应力混凝土构件，由于受力很大，常采用强度很高的预应力高强度钢丝和钢铰线作为主要受力钢筋。
• 1）预应力混凝土用钢丝
• 预应力高强度钢丝是用优质碳素结构钢盘条，经冷加工和热处理等工艺制成。根据《预应力混凝土用钢丝》（GB/T5223－2002），预应力钢丝按外形分为光圆钢丝（代号为P）、刻痕钢丝（代号为I）、螺旋肋钢丝（代号为H）三种；按加工状态分为冷拉钢丝（WCD）、消除应力钢丝两类。消除应力钢丝按松弛性能又分为低松弛级钢丝（代号为WLR）和普通松弛级钢丝（代号为WNR）。
• 冷拉钢丝的力学性能应符合表7-9规定。消除应力的光圆、螺旋肋、刻痕钢丝的力学性能应符合表7-10规定。

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第29页：除非需方有特殊要求

除非需方有特殊要求，钢绞线表面不得有油、润滑脂等物质。钢绞线允许有轻微的浮锈，但不得有目视可见的锈蚀麻坑。钢绞线表面允许存在回火颜色。预应力钢丝和钢绞线强度高，并具有较好的柔韧性，质量稳定，施工简便，使用时可根据要求的长度切断。它主要适用于大荷载、大跨度、曲线配筋的预应力钢筋混凝土结构。

第30页：7.4 钢材的锈蚀及防止

7.4钢材的锈蚀及防止

• 钢材长期暴露于空气或潮湿的环境中，表面会锈蚀，尤其是当空气中含有各种介质污染时，情况更为严重。钢材的锈蚀是指钢铁在气体或液体介质中，产生化学或电化学作用，逐渐腐蚀破坏的现象。锈蚀不但造成钢材的损失，表现为截面的均匀减少，而且产生的局部锈坑会引起应力集中，另外在冲击反复负荷载作用下，会促使疲劳强度降低而出现脆裂，使结构破坏，危及建筑物的安全。
• 钢材锈蚀的影响因素主要与所处的环境中的湿度、侵蚀性介质的性质及数量、含尘量、钢材的材质和表面状况有关。
• 7.4.1钢材锈蚀
• 钢材的锈蚀包括两类：
• 1.化学锈蚀
• 指钢材与干燥气体及非电解质液体的反应而产生的锈蚀，通常是由于氧化作用引起，使金属形成体积疏松的氧化物而引起锈蚀。
• 在常温下，钢材表面会形成一薄层钝化能力很弱的氧化保护膜，但疏松易破裂，外界有害介质易渗入反应而造成锈蚀。干燥环境中，腐蚀进行很慢，但在环境湿度或温度高时，锈蚀速度加快。如二氧化碳或二氧化硫的作用而产生氧化铁或硫化铁的锈蚀，它使金属光泽减退而颜色发暗，钢材锈蚀的程度随时间延长而逐渐加深。
• 2.电化学锈蚀
• 电化学锈蚀是指钢材与电解质溶液相接触而产生电流，形成原电池而产生的锈蚀，是最主要的钢材锈蚀形式。因钢材中含有铁、碳等多种成分，由于这些成分的电极电位不同，铁活泼，易失去电子，使碳与铁在电解质中形成原电池的阴阳两极，阳极的铁失去电子成为Fe2+离子，进入溶液，在阴极附近，由于溶液中溶解有氧气，它被还原成OH－离子，两者结合生成Fe(OH)2，使钢材受到锈蚀，形成铁锈。
• 钢材含碳等杂质越多，锈蚀越快，如果钢材表面不平，或与酸、碱和盐接触都会使锈蚀加快。
• 钢材锈蚀时，会体积膨胀，最严重的可达原体积的6倍，在钢筋混凝土中会使周围的混凝土胀裂。

第31页：本章小结

本章小结

• 钢材是建筑工程中最重要的金属材材。
• 1.钢材具有高度高，塑性及韧性好，可焊可铆，易于加工、便于装配等优点。被子广泛应用于工业各领域；
• 2.建筑钢材的技术性能主要包括力学性能和工艺性能。力学性能有抗拉冲击韧性、疲劳强度和硬度等；工艺性能有钢材冷弯、冷加工及时效处理和钢材的焊接。低碳钢的拉伸破坏过程分弹性、屈服、强化和颈缩四个阶段，延伸率和冷弯性是衡量钢材塑性的指标；钢材通过冷加工时效处理，可提高钢材的强度，但塑性和韧性下降。
• 3.建筑用钢材可分为结构用型钢和钢筋混凝土用钢筋、钢丝。钢结构用钢材包括碳素结构钢、低合金高强度结构钢和各种类型的型钢等；钢筋混凝土用钢材包括热轧钢筋、预应力混凝土用热处理钢筋、冷轧带肋钢筋、预应力混凝土用钢丝和钢绞线等。这些钢筋强度高，塑性也好。工程实践中，应根据荷载性质、结构重要性、使用环境等因素合理选用钢材规格和品种。
• 4.钢材最大的缺点是易生锈。钢材的锈蚀有化学锈蚀和电化学锈蚀；锈蚀的防止有：保护层法、制作合金法。

第32页：思考与练习

思考与练习

• 1.钢材的拉伸试验图划分为哪几个阶段？各阶段有哪些特点？
• 2.什么叫屈强比？其在工程实践中有何实际意义？
• 3.碳素结构钢中的Q235－A.·F；Q235--B表示的含义是什么？
• 4冷弯与冲击韧性试验在选用钢材上有何实际意义？
• 5.用两根直径为16 mm的钢筋作拉伸试验时，达到屈服点的读数分别为72.3 kN、72.2kN，达到极限抗拉强度时的读数分别为104.5 kN、108.5kN，试件标距长度为80 mm，拉断后的长度分别为96.0mm、94.4 m m，问该钢筋属于何级？
• 6.什么叫钢筋的冷加工和时效处理？经冷加工和时效处理后，其机械性能有何变化？
• 7.为什么钢筋经冷拔后，其强度可大大提高，但塑性则显著降低？冷拔低碳钢丝的实用意义如何？
• 8.建筑钢材的化学成分对钢材的性能有何影响？
• 9.热轧带肋钢筋共分几个级别，其强度等级代号分别如何表示？
• 10.钢材是如何锈蚀的？如何防止锈蚀？