7.建筑鋼材-建筑材料

1、土木工程材料,福建農(nóng)林大學(xué)交通學(xué)院,第八章 建筑鋼材,1 定義： 建筑鋼材是指建筑工程中使用的各種鋼材，包括鋼結(jié)構(gòu)用的型鋼、鋼板和鋼筋混凝土用的鋼筋、鋼絲等，以及鋼門窗和各種建筑五金等。2 特點(diǎn) 鋼材具有強(qiáng)度高、塑性和韌性好，能承受沖擊和振動(dòng)荷載，且易于加工和裝配等優(yōu)點(diǎn)，鋼材的缺點(diǎn)是易銹蝕和耐火性差。3 應(yīng)用： 鋼材廣泛應(yīng)用于工業(yè)、民用和市政建筑中。目前在中、大

2、型建筑結(jié)構(gòu)中，只有鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)能相互竟?fàn)?，所以鋼材已成為最重要的建筑結(jié)構(gòu)材料。,概述,鳥巢,鋼結(jié)構(gòu),,,,,8.1 鋼材的分類及冶煉,,,金屬材料：是一種或兩種以上的金屬元素與某些非金屬元素組成的合金的總稱。 金屬材料的特征為：不透明、有光澤、密度大、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性好，常溫下為固態(tài)結(jié)晶體；強(qiáng)度高、彈性模量大、組織均勻密實(shí)、可焊、可鉚、易于加工、便于裝配和機(jī)械化施工 。 金屬材料分為：黑色金屬和

3、有色金屬兩大類。黑色金屬是以鐵元素為主的鐵金屬及其合金，如鋼、鐵；有色金屬是除黑色金屬以外的其他金屬，如鋁、銅、金、銀等。,8.1 鋼材的分類及冶煉,一、鋼的冶煉1 、鋼的定義： 鋼是含碳量為 0.02％～2.1％，并含有某些其它元素的鐵碳合金。2、 生鐵的定義： 含碳量為 2.11％～6.67％，且雜質(zhì)含量較多的鐵碳合金稱為生鐵。生鐵性脆硬．建筑上難以應(yīng)用。含碳量小于0．02％的鐵碳合

4、金稱為工業(yè)純鐵。3 、煉鋼的原理： 將熔融的生鐵進(jìn)行氧化，使碳的含量降到一定程度，同時(shí)把其它雜質(zhì)的含量也降到允許范圍內(nèi)。,8.1 鋼材的分類及冶煉,鋼錠,8.1 鋼材的分類及冶煉,,,二、鋼材的分類1、按冶煉方法分：轉(zhuǎn)爐鋼、平爐鋼、電爐鋼。2、按脫氧程度分：沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼。3、按化學(xué)成分分：（1）、碳素鋼：含碳量不大于1.35％，含錳量不大于1.2％，含硅量不大于0.4％，有少量硫、磷雜質(zhì)的

5、鐵碳合金。碳對鋼材的性能起決定性作用。 低碳鋼：含碳量0.25％以下，性質(zhì)軟韌，易加工，是建筑工程的主要用鋼。 中碳鋼：含碳量0.25％－0.6％，性質(zhì)較硬，可淬火、退火，主要用于機(jī)械部件。 高碳鋼：含碳量大于0.6％，性質(zhì)很硬，一般用于制造工具。 根據(jù)碳素鋼中硫、磷等雜質(zhì)含量，碳素鋼分為： 普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼。,8.1 鋼材的分類及冶煉,,,

6、（2）、合金鋼：在碳鋼的基礎(chǔ)上加入一種或幾種合金元素，使鋼具有特殊性能。根據(jù)合金元素的含量分為： 低合金鋼：合金元素總含量小于5％。 中合金鋼：合金元素總含量在5％－10％。 高合金鋼：合金元素總含量大于10％。4、按用途分：（1）、結(jié)構(gòu)鋼 主要用于結(jié)構(gòu)件和機(jī)械零件的鋼，一般為低碳或中碳鋼。（2）、工具鋼 碳刀具、模具、量具等，一般為高碳鋼。（3）、特殊性能鋼 不銹鋼

7、、耐熱鋼、耐磨鋼等。,土木工程中常用的鋼種有普通碳素結(jié)構(gòu)鋼中的低碳鋼和普通合金結(jié)構(gòu)鋼中的低合金鋼,8.2 鋼材的技術(shù)性質(zhì),鋼材的技術(shù)性質(zhì)主要包括力學(xué)性能和工藝性能。一、拉伸性能,拉伸試驗(yàn),8.2 鋼材的技術(shù)性質(zhì),鋼材拉伸試件伸長率測量,8.2 鋼材的技術(shù)性質(zhì),拉伸試樣,8.2 鋼材的技術(shù)性質(zhì),拉伸曲線圖,8.2 鋼材的技術(shù)性質(zhì),,,一、拉伸性能（一）、低碳鋼的拉伸性能 通過對低碳鋼進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，可測

8、得低碳鋼的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長率三個(gè)重要指標(biāo)。,1、彈性階段：σ-ε曲線在該段0A成直線關(guān)系，E = σ/ε為常量，稱為材料的彈性模量。應(yīng)力極限值σp 稱為彈性極限。,2、屈服階段：σ-ε曲線在該段AB不成直線關(guān)系，應(yīng)力增加較小，應(yīng)變增加較大，產(chǎn)生較大的塑性變形，應(yīng)力極限值σs 稱為屈服極限。,3、強(qiáng)化階段：BC段，鋼材內(nèi)部組織發(fā)生變化，恢復(fù)了抵抗變形的能力，應(yīng)力繼續(xù)增加，應(yīng)變也繼續(xù)增加，應(yīng)力極限值σb 稱為強(qiáng)度極限。σs /σb稱

9、為材料的屈強(qiáng)比。,4、頸縮階段：CD段，試件抵抗變形的能力迅速下降，伸長變形急劇增加，試件斷面在最薄弱處急劇縮小，產(chǎn)生頸縮斷裂。試件的伸長率δ按下式計(jì)算：δn ＝（L1－L0）/ L0 。 L0 試件標(biāo)距長度 ，L1 試件拉斷后標(biāo)距之間的長度。,二、沖擊韌性 鋼材抵抗沖擊荷載的能力。沖擊韌性值 M---擺錘質(zhì)量，kg; g---重力加速度，9.8

10、1m/s2; H、h---擺錘沖擊前后高度差，m； A---試件槽口處截面積，cm2。三、硬度 鋼材抵抗其他物體壓入的能力。常用布氏硬度（HB）表示。,,8.2 鋼材的技術(shù)性質(zhì),8.2 鋼材的技術(shù)性質(zhì),四、疲勞強(qiáng)度 1、疲勞破壞：受交變荷載的反復(fù)作用下。鋼材在應(yīng)力低于其屈服強(qiáng)度的情況下突然發(fā)生脆性斷裂破壞的現(xiàn)象稱為疲勞破壞。 2、疲勞強(qiáng)度：鋼材在無數(shù)次交變荷

11、載作用下（通常以2×106次應(yīng)力循環(huán)為基準(zhǔn)）不致引起脆性斷裂的最大循環(huán)應(yīng)力值稱為疲勞強(qiáng)度極限，簡稱疲勞強(qiáng)度。 3、鋼材產(chǎn)生疲勞破壞的原因：由于鋼材內(nèi)部存在局部缺陷，在應(yīng)力作用下形成細(xì)小的裂紋，裂紋尖端處應(yīng)力集中，加速了裂紋的擴(kuò)展，最終導(dǎo)致鋼材的疲勞斷裂。 4、影響鋼材疲勞強(qiáng)度的因素： 鋼材品種、鋼材質(zhì)量、 組織結(jié)構(gòu)、表面狀態(tài)、 受力狀態(tài)等。,8.2 鋼材的技術(shù)性質(zhì)

12、,,,五、冷彎性能 鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力。冷彎性能用彎曲角度及彎心直徑與試件直徑（或厚度）的比值來表示。比值越小，冷彎性能越好。,圖25 鋼筋彎曲實(shí)驗(yàn),六、焊接性能 1、焊接性能定義 焊接性能（又稱可焊性）指鋼材在通常的焊接方法與工藝條件下獲得良好焊接接頭的性能。 2、 可焊性好的鋼材的特點(diǎn) 易于

13、用一般焊接方法和工藝施焊。 焊接時(shí)不易形成裂紋、氣孔、夾渣等缺陷。 焊接接頭牢固可靠，焊縫及其附近受熱影響區(qū)的性能不低于母材的力學(xué)性能。 3、影響鋼材可焊性的主要因素 主要取決于鋼的化學(xué)成分：低碳鋼有優(yōu)良的可焊接性 。,8.2 鋼材的技術(shù)性質(zhì),8.3 鋼材的冷加工與熱處理,一、冷加工 鋼材在常溫下進(jìn)行加工，使之產(chǎn)生塑性變形，從而提高鋼材的強(qiáng)度的過程。

14、冷加工處理的鋼材屈服強(qiáng)度增加，塑性、韌性、可焊性降低。常用冷加工方法有：冷拉、冷拔、冷軋、冷扭、刻痕等。 鋼材受力超過屈服應(yīng)力時(shí)產(chǎn)生塑性變形，晶體沿晶格界面發(fā)生滑移，滑移后的晶體破碎成細(xì)小晶粒，不易再滑移變形，要使晶粒繼續(xù)發(fā)生塑性變形，產(chǎn)生新的滑移，需要更大的外力。,冷拉：鋼筋經(jīng)過冷拉，屈服強(qiáng)度可提高20％－25％，并可起到調(diào)直除銹作用。 預(yù)應(yīng)力混凝土所用鋼筋主要要求強(qiáng)度，對塑性韌性要求不高

15、，為了提高鋼筋的強(qiáng)度和節(jié)省鋼材，常用于冷拉鋼筋。,8.3 鋼材的冷加工與熱處理,冷拔： 將普通碳鋼Q235A通過拔絲機(jī)上的拔絲模，此時(shí)鋼筋不僅受拉還受到擠壓的作用，經(jīng)過一次或多次強(qiáng)力拉拔后，抗拉強(qiáng)度可大幅提高，通常可提高40%～60%，高時(shí)達(dá)90%，但已失去軟鋼的塑性和韌性，具有硬鋼的性質(zhì)。 冷拔鋼絲一般都組成鋼絞線，由于其強(qiáng)度高，與混凝土結(jié)合力大，所以多用于大跨度、重載荷的預(yù)應(yīng)力混凝土

16、結(jié)構(gòu)中的配筋。,8.3 鋼材的冷加工與熱處理,8.3 鋼材的冷加工與熱處理,二、時(shí)效 鋼材在冷加工后，在常溫或加熱的條件下，隨時(shí)間的延長，強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象稱為時(shí)效。經(jīng)時(shí)效處理，金屬晶格歪扭和畸變加劇，因而進(jìn)一步提高了強(qiáng)度。 1、自然時(shí)效：鋼材在常溫下擱置而產(chǎn)生的時(shí)效稱為自然時(shí)效。一般強(qiáng)度較低的鋼筋采用自然時(shí)效，冷拉鋼筋自然時(shí)效需15－20天。 2、人工時(shí)效：將冷加工

17、的鋼筋加熱至100－200℃，保持2小時(shí)，稱為人工時(shí)效。強(qiáng)度較高的鋼筋采用人工時(shí)效。 土木工程中大量使用的鋼筋，同時(shí)采用冷拉與時(shí)效處理可使鋼筋的屈服強(qiáng)度提高20%～50%，節(jié)約鋼材20%～30%。,三、鋼材的熱處理 將鋼材按一定的制度加熱、保溫、冷卻以改變鋼材的內(nèi)部組織，消除內(nèi)應(yīng)力，從而獲得所需性能的處理工藝稱為熱處理。 1、退火：將鋼材加熱至組織轉(zhuǎn)變溫度（723 ℃）以上，保溫一定時(shí)間后，在退火爐中

18、緩慢冷卻。 退火處理的目的是細(xì)化晶粒，改善組織，降低硬度，提高塑性，消除組織缺陷和內(nèi)應(yīng)力，防止變形、開裂。 按加熱溫度可分為重結(jié)晶退火和低溫退火。 2、正火 ：將鋼材加熱到一定溫度，然后在空氣中冷卻的一種熱處理工藝。 正火的主要目的是細(xì)化晶粒，改善組織，降低硬度，提高塑性，消除組織缺陷和內(nèi)應(yīng)力，防止變形、開裂。 與退火相比，正

19、火后鋼的硬度、強(qiáng)度較高，而塑性減小。,8.3 鋼材的加工與熱處理,2、淬火：將鋼材加熱至組織轉(zhuǎn)變溫度（723 ℃）以上，保溫一定時(shí)間后，在水中或油中急劇冷卻。 淬火的目的是得到高強(qiáng)度、高硬度的組織，為在隨后的回火時(shí)獲得具有高的綜合力學(xué)性能的鋼材。但淬火會使鋼的塑性和韌性顯著降低。3、回火：將淬火后的鋼材加熱至組織轉(zhuǎn)變溫度（723 ℃）以下，保溫一定時(shí)間后，再緩慢冷卻。 回火的目的是為消除

20、淬火產(chǎn)生的很大內(nèi)應(yīng)力，降低脆性，改善機(jī)械性能等。,8.3 鋼材的加工與熱處理,8.4 建筑用鋼,一、結(jié)構(gòu)用鋼 （一）、碳素結(jié)構(gòu)鋼： 1、牌號及其表示方法：碳素結(jié)構(gòu)鋼以屈服點(diǎn)等級為主，劃分成五個(gè)牌號，其表示方法為： 屈服點(diǎn)字母 屈服點(diǎn)等級—質(zhì)量等級·脫氧程度 屈服點(diǎn)等級： Q195、Q215、Q235、Q255、Q275（Q表示

21、屈服點(diǎn)，數(shù)值為屈服強(qiáng)度值）。,質(zhì)量等級以硫、磷等雜質(zhì)含量由多到少，分為A、B、C、D四個(gè)等級,隨A、B、C、D 順序質(zhì)量逐級提高，按沖擊韌性劃分如下： A級——不要求沖擊韌性； B級——要求十20℃沖擊韌性； C級——要求0℃沖擊韌性； D級——要求一20℃沖擊韌性。脫氧方法以“F”表示沸騰鋼，“b”表示半鎮(zhèn)靜鋼，“Z”表示鎮(zhèn)靜鋼，“TZ”表示特殊鎮(zhèn)靜鋼，Z和T

22、Z可在鋼的牌號中予以省略。例如：Q235-A.F表示屈服點(diǎn)為235MPa的A級沸騰鋼； Q255-C. 表示屈服點(diǎn)為255MPa的C級鎮(zhèn)靜鋼。,8.4 建筑用鋼,8.4 建筑用鋼,2、技術(shù)要求 碳素結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分（GB700-88）,① Q235A、 Q235B級沸騰鋼錳含量上限為0.60％。,8.4 建筑用鋼,碳素結(jié)構(gòu)鋼的力學(xué)性能（GB700-88）,8.4 建筑用鋼,碳素結(jié)構(gòu)鋼的冷彎性能（GB70

23、0-88）,注：B為試樣寬度，a鋼材厚度（直徑）。,8.4 建筑用鋼,3、碳素結(jié)構(gòu)鋼的性質(zhì)與應(yīng)用： 碳素結(jié)構(gòu)鋼隨牌號的增大，含碳量增高，屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度提高，塑性、韌性降低，冷彎性能變差，可焊性下降。 工程中常用的碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號為Q235，可用Q235軋制成各種型材和板材。其中Q235-A級鋼僅適用于承受靜荷載作用的結(jié)構(gòu)，Q235-C和D級鋼可用于重要的焊接結(jié)構(gòu)，Q235-D級鋼尤其適用于低溫環(huán)

24、境。 Q195和Q215號鋼常用作生產(chǎn)鋼釘、鉚釘、螺栓及鐵絲。 Q255及Q275一般用于生產(chǎn)機(jī)械零件和工具。,下列結(jié)構(gòu)不宜采用沸騰鋼： 焊接結(jié)構(gòu)：重級工作制的吊車梁；溫度低于－20℃時(shí)的中級工作制的吊車梁；溫度低于－30℃時(shí)的其他結(jié)構(gòu)。 非焊接結(jié)構(gòu)：溫度低于－20℃時(shí)的重級工作制的吊車梁或其他結(jié)構(gòu)。,8.4 建筑用鋼,（二）優(yōu)質(zhì)碳素鋼 1、牌號及其表示方法： 牌號表示組成

25、及順序?yàn)椋汉剂康娜f分?jǐn)?shù)、合金元素符號、合金元素平均含量的百分?jǐn)?shù)、脫氧程度符號等4部分。其中合金元素含量是以在合金元素符號右下角加注數(shù)字來表示，并規(guī)定：當(dāng)合金元素含量小于1.5％時(shí)，不腳注；合金元素含量為1.5％－2.5％時(shí)，腳注“2” 依此類推。低合金結(jié)構(gòu)鋼一般均為鎮(zhèn)靜鋼，若為半鎮(zhèn)靜鋼時(shí)，則在牌號后加符號“b”。 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼共有31個(gè)牌號，如：16Mn表示平均含碳量為0.16％，平均錳含量小于1.5％的鎮(zhèn)靜

26、低合金鋼。,8.4 建筑用鋼,2、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼性能與應(yīng)用： 性能優(yōu)于普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，質(zhì)量穩(wěn)定，綜合性能好，但成本較高。優(yōu)質(zhì)碳素鋼的性能主要取決于含碳量。 在建筑工程中，30～45號鋼主要用于重要結(jié)構(gòu)的鋼鑄件和高強(qiáng)度螺栓等，45號鋼用做預(yù)應(yīng)力混凝土錨具，65～80號鋼用于生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力混凝上用鋼絲和鋼絞線。,8.4 建筑用鋼,8.4 建筑用鋼,（三）、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼：定義：是一種

27、在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上添加總量小于5％合金元素的鋼材。1、牌號及其表示方法 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼以屈服點(diǎn)等級為主，劃分成五個(gè)牌號，其表示方法為： 屈服點(diǎn)等級一質(zhì)量等級 屈服點(diǎn)等級： Q295、Q345、Q390、Q420、Q460。 質(zhì)量等級： E、D、C、B、A(E級要求一40℃沖擊韌性）。

28、 Q345鋼的綜合性能較好，是鋼結(jié)構(gòu)的常用牌號，Q390也是推薦使用的牌號。,8.4 建筑用鋼,低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的力學(xué)性能（GB1591-94）,8.4 建筑用鋼,2、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的性能與應(yīng)用： 與碳素鋼相比，低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼具有屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度及韌性高，塑性、可焊性較差，耐低溫性能較好，時(shí)效敏感性較小等優(yōu)點(diǎn)，鋼材進(jìn)行合金化，一般利用鐵礦石或廢鐵中原有的金屬元素，或者加入少量的廉價(jià)元素

29、如硅、錳等，冶煉設(shè)備與生產(chǎn)碳素鋼的設(shè)備相同，因此生產(chǎn)成本與碳素鋼相近，在相同的使用條件下可比碳素鋼節(jié)約用鋼量20％－30％ ，并減輕結(jié)構(gòu)的自重。 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼廠泛應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，特別是大型結(jié)構(gòu)、重型結(jié)構(gòu)、大跨度結(jié)構(gòu)、高層建筑、橋梁工程、承受動(dòng)力荷載和沖擊荷載的結(jié)構(gòu)。,（四）、鋼的選用 1、總的要求： 結(jié)構(gòu)鋼材采用氧氣轉(zhuǎn)爐鋼或平爐鋼，最少應(yīng)具有屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度、伸長率

30、三項(xiàng)機(jī)械性能和硫、磷含量兩項(xiàng)化學(xué)成分的合格保證；對焊接結(jié)構(gòu)還應(yīng)有含碳量的合格保證。 對于較大型構(gòu)件、直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)，鋼材應(yīng)具有冷彎試驗(yàn)的合格保證。對于大、重型結(jié)構(gòu)和直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)，根據(jù)冬季工作溫度情況鋼材應(yīng)具有常溫或低溫沖擊韌性的合格保證。 2、具體要求 根據(jù)具體工程，應(yīng)具有較高的強(qiáng)度、足夠的塑性、良好的可焊性，必要時(shí)具有一定的沖擊韌性。,8.4 建筑用鋼,8.4

31、建筑用鋼,二、鋼結(jié)構(gòu)用鋼材 定義： 鋼結(jié)構(gòu)用鋼材主要是熱軋成型的鋼板和型鋼等。 鋼材所用的母材： 主要是普通碳素結(jié)構(gòu)鋼及低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件一般直接選用各種型鋼。構(gòu)件之間可直接連接或輔以連接鋼板進(jìn)行連接，連接方式可鉚接、螺栓連接或焊接。型鋼有熱軋和冷軋兩種。 常用的型鋼有：工字鋼、H型鋼、T型鋼、槽鋼、等邊角鋼、不等邊角鋼等。,鋼結(jié)構(gòu),1、工字鋼

32、 熱軋普通工字鋼是截面為工字形的長條鋼材。其截面尺寸以腰高（h）×腰厚（d）的毫米數(shù)來表示，如腰高為160mm,腿寬為88mm,腰厚為6mm的工字鋼標(biāo)記為“工160×88×6”。,8.4 建筑用鋼,工字鋼的另一種標(biāo)記方法是用型號來表示，即用腰高的厘米數(shù)表示，如工16#。 工字鋼廣泛應(yīng)用于各種建筑結(jié)構(gòu)和橋梁，主要用于承受橫向彎曲（壓板平面內(nèi)受彎）的桿件,工字鋼,8.4 建筑用鋼,

33、2、H型鋼 熱軋H型鋼（GB1263-89）熱軋H型鋼也稱寬腿工字鋼，H型鋼的特點(diǎn)是兩腿平行，腿的內(nèi)側(cè)沒有斜度。 H型鋼由工字鋼發(fā)展而來，優(yōu)化了截面的分布。與工字鋼相比H型鋼具有翼緣寬，側(cè)向剛度大，抗彎能力強(qiáng)，翼緣兩表面相互平行、連接構(gòu)造方便、省勞力，自重輕、節(jié)省鋼材等優(yōu)點(diǎn)。,H字鋼,H鋼的應(yīng)用： H型鋼截面形狀經(jīng)濟(jì)合理，力學(xué)性能好，常用于要求承載能力大，截面穩(wěn)定性好的

34、大型建筑（如高層建筑、廠房等）、橋梁、船舶、起重運(yùn)輸機(jī)械、機(jī)械基礎(chǔ)、支架和基礎(chǔ)樁等。,8.4 建筑用鋼,8.4 建筑用鋼,3、槽鋼： 槽鋼是截面形狀為凹槽形的長條鋼材。同工字鋼相同，槽鋼也分普通槽鋼和輕型槽鋼兩種，型號和規(guī)格的表示方法同樣以腰高（h）×腿寬(b)×腰厚（d）的毫米數(shù)表示，如120×53×5槽鋼，即為腰高120mm、圓鋼，需在型號右邊加a、b、c等予以

35、區(qū)別。通常，槽鋼以腰高的厘米數(shù)表示其型號，如上槽鋼稱12#槽鋼。,槽鋼的規(guī)格范圍為5-40#。（1）熱軋普通槽鋼（GB707-88） 主要用途：普通槽鋼主要用于建筑結(jié)構(gòu)、車輛制造和其他工業(yè)結(jié)構(gòu)，常與工字鋼配合使用。（2）熱軋輕型槽鋼（YB164-63） 熱軋輕型槽鋼是一種腿寬壁薄的鋼材，比普通熱軋槽鋼有較好的經(jīng)濟(jì)效果。其規(guī)格型號范圍從5-40#。1966年冶標(biāo)規(guī)定規(guī)格范圍從10-40#。

36、 主要用途：建筑和鋼架結(jié)構(gòu)等用。,8.4 建筑用鋼,8.4 建筑用鋼,4、角鋼： 角鋼俗稱角鐵，其截面是兩邊互相垂直成直角形的長條鋼材。角鋼有等邊角鋼和不等邊角鋼之分，兩垂直邊長度相同為等邊角鋼，一長一短的為不等邊角鋼。其規(guī)格以邊寬×邊寬×邊厚的毫米數(shù)表示。,（1）熱軋等邊角鋼（GB9787-88） 主要用途：角鋼可按結(jié)構(gòu)的不同需要組成各種不同的受力

37、構(gòu)件，也可作構(gòu)件之間的連接件。角鋼廣泛地用于各種建筑結(jié)構(gòu)和工程結(jié)構(gòu)，如用于廠房、橋梁、車輛等大型結(jié)構(gòu)件；也用于建筑桁架、鐵塔、井架等結(jié)構(gòu)件。 熱軋等邊角鋼的規(guī)格范圍從2# - 20#。,（2）熱軋不等邊角鋼（GB978-88） 不等邊角鋼是兩邊寬長度不一樣，一長一短，其規(guī)格以長邊寬×短邊寬×邊厚的毫米數(shù)表示。熱軋不等邊角鋼的規(guī)格范圍從2.5/1.6#-20/12.6#。

38、 主要用途：大型熱軋不等邊角鋼主要用于廠房、橋梁、車輛等大型結(jié)構(gòu)件；中型角鋼主要用于建筑結(jié)構(gòu)、桁架、鐵架、支架等；小型不等邊角鋼主要用于結(jié)構(gòu)件。,8.4 建筑用鋼,8.4 建筑用鋼,5、板材 板材是一種寬厚比和表面積都很大的扁平鋼材。鋼帶包括在鋼板類內(nèi)。鋼板（包括帶鋼）的分類： 按厚度分類：（1）薄板（厚度25mm）、（4）特厚板 按生產(chǎn)方法分類：（1）熱軋鋼板（2）冷軋鋼

39、板 按表面特征分類：（1）、鍍鋅板（熱鍍鋅板、電鍍鋅板）（2）、鍍錫板（3）、復(fù)合鋼板（4）、彩色涂層鋼板 厚板主要用于結(jié)構(gòu)，薄板主要用于屋面板、樓板和墻板等。在鋼結(jié)構(gòu)中，單塊鋼板不能獨(dú)立工作，必須用幾塊板組合成工字形、箱形等結(jié)構(gòu)來承受荷載。,鋼板,6、鋼管 鋼結(jié)構(gòu)中常用熱軋無縫鋼管和焊接鋼管。無縫鋼管是以優(yōu)質(zhì)碳素鋼和低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼為原材料，采用熱軋（擠壓、擴(kuò)）和冷拔（軋）無

40、縫方法制造而成的，具有良好的力學(xué)性能和工藝性能。焊縫鋼管由優(yōu)質(zhì)或普通碳素鋼鋼板卷焊而成，價(jià)格相對較低，分為直縫電焊鋼管和螺旋焊鋼管。 鋼管在建筑結(jié)構(gòu)上多用于制作桁架、塔桅等構(gòu)件，也可用于制作鋼管混凝土。,8.4 建筑用鋼,鋼管,8.4 建筑用鋼,三、鋼筋混凝土用鋼材 鋼筋混凝土： 是指用鋼筋增強(qiáng)的混凝土 (混凝土抗壓強(qiáng)度較高，但抗拉強(qiáng)度較低)。 鋼筋的作用：

41、 用鋼筋增強(qiáng)混凝土，可擴(kuò)大混凝土的應(yīng)用范圍，克服單純混凝土抗拉強(qiáng)度較低的缺點(diǎn)，同時(shí)混凝土又對鋼筋起保護(hù)作用，故鋼筋與混凝土結(jié)合可達(dá)到優(yōu)勢互補(bǔ)的目的。 混凝土鋼筋用鋼材，主要有熱軋鋼筋、冷加工鋼筋、熱處理鋼筋、預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲和鋼絞線。,8.4 建筑用鋼,常用鋼筋,8.4 建筑用鋼,1、熱軋鋼筋： 熱軋鋼筋是建筑工程中用量最大的鋼材品種，按力學(xué)性能分為4級，主要用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力鋼筋混

42、凝土結(jié)構(gòu)的配筋。,注：表中d為彎心直徑，d0為鋼筋公稱直徑。 HRB分別為熱軋（Hotrolled）、 帶肋（Ribbed）、鋼筋（Bars）三個(gè)字母的首字母。,Ⅰ級鋼筋：用Q235軋制成的光圓鋼筋，強(qiáng)度較低，但具有可塑性好，伸長率高，便于彎折成型、容易焊接等特點(diǎn)。主要用于受力中小型鋼筋混凝土主要受力鋼筋、構(gòu)件的箍筋，也可作為冷拔冷軋鋼筋的原料。Ⅱ、 Ⅲ級鋼筋：用低合金鋼軋制，強(qiáng)度高，塑性和可焊性較好，作為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

43、的受力鋼筋，比使用Ⅰ級鋼筋節(jié)約鋼材40％－50％，因此廣泛用于大中型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的主筋，經(jīng)冷拉后也可作預(yù)應(yīng)力鋼筋。Ⅳ級鋼筋：用中碳低合金鎮(zhèn)靜鋼軋制，主要用于預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，使用前可進(jìn)行冷拉處理提高屈服點(diǎn)，達(dá)到節(jié)約鋼材的目的。,8.4 建筑用鋼,2、冷軋帶肋鋼筋： 冷軋帶肋鋼筋是用熱軋圓盤條經(jīng)冷軋減經(jīng)后在其表面冷軋成有肋的鋼筋。其中CRB550用于非預(yù)應(yīng)力混凝土，其余是預(yù)應(yīng)力混凝土使用。冷軋帶肋鋼筋力學(xué)性能《

44、冷軋鋼筋》（GB13788-2000),注：表中d為彎心直徑，d0為鋼筋公稱直徑。CRB分別為冷軋（Cold rolled）、 帶肋（Ribbed）、鋼筋（Bars）三個(gè)字母的首字母。,8.4 建筑用鋼,性能特點(diǎn)： 冷軋帶肋鋼筋具有強(qiáng)度高、塑性好，與混凝土粘結(jié)牢固、節(jié)約鋼材、質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用： CRB650級和CRB800級鋼筋宜用做中、小型預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的

45、受力主筋，CRB550級鋼筋宜用做普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的受力主筋、架立筋、箍鋼和構(gòu)造鋼筋。,8.4 建筑用鋼,8.4 建筑用鋼,3、預(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋： 預(yù)應(yīng)力混凝土是用熱軋螺紋鋼筋經(jīng)淬火、回火調(diào)質(zhì)處理的鋼筋。鋼筋代號為RB150，通常有6、8.2、10mm三種規(guī)格，鋼筋表面通常軋有通長的縱肋和均勻分布的橫肋，卷成直徑1.7-2m的彈性盤條供應(yīng)，開盤后自行伸直，不需人工調(diào)直，具有高強(qiáng)度、高韌性和高握裹力等

46、優(yōu)點(diǎn)，施工方便，節(jié)約鋼材。主要用于預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。技術(shù)性能應(yīng)符合《預(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋》（GB4463－92）標(biāo)準(zhǔn)。預(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋力學(xué)性能《冷軋鋼筋》（GB13788-92),8.4 建筑用鋼,4、冷拉低碳鋼筋 冷拉鋼筋是用熱軋鋼筋進(jìn)行冷拉而制成。其中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級可用于預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土工程。 冷拉鋼筋鋼筋力學(xué)性能,8

47、.4 建筑用鋼,5、冷拔低碳鋼絲 冷拔低碳鋼絲是用直徑6.5或8mm的碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋盤條，在常溫下經(jīng)冷拔工藝制成的直徑為3、4、5mm的鋼絲。分為甲乙兩級。甲級鋼絲主要用于小型預(yù)應(yīng)力筋，乙級鋼絲一般用于焊接或綁扎骨架、箍筋或構(gòu)造鋼筋。冷拔低碳鋼絲力學(xué)性能,8.4 建筑用鋼,6、預(yù)應(yīng)力鋼絲、刻痕鋼絲 預(yù)應(yīng)力鋼絲是以優(yōu)質(zhì)高碳鋼盤條經(jīng)淬火并拔制而成。預(yù)應(yīng)力鋼絲的直徑為2.5－5mm，抗拉強(qiáng)度為1500－1

48、900MPa。若將預(yù)應(yīng)力鋼絲經(jīng)輥壓出規(guī)律性凹痕，以增強(qiáng)與混凝土的粘結(jié)，則成刻痕鋼絲。預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲的力學(xué)性能,8.4 建筑用鋼,7、預(yù)應(yīng)力鋼鉸線 預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼鉸線是用7根圓截面鋼絲，以一根鋼絲為中心，其余6根圍繞著進(jìn)行螺旋狀鉸合，再經(jīng)低溫回火制成。預(yù)應(yīng)力鋼鉸線具有強(qiáng)度高、與混凝土粘結(jié)性能好、斷面積大、在結(jié)構(gòu)中排列布置方便、易于錨固等優(yōu)點(diǎn)。主要應(yīng)用于大跨度、重荷載的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼鉸線的力學(xué)

49、性能,8、 鋼筋的選用 （1）普通受力鋼筋宜采用熱軋鋼筋(HB235、HRB335、HRB400級)和冷軋帶肋鋼筋(CRB550級)。 （2）預(yù)應(yīng)力鋼筋宜采用預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲、鋼絞線和熱處理鋼筋，也可采用HRB335、HRB400和HRB500級熱軋帶肋鋼筋。 （3）CRB650、CRB800級冷軋帶肋鋼筋和冷拔低合金鋼絲宜用做中、小型預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的受力主筋。,8.4 建筑用鋼,8.5 鋼材的腐蝕與防護(hù),一

50、、鋼材的腐蝕 鋼材的腐蝕指其表面與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而遭到的破壞。引起銹蝕的介質(zhì)有潮濕的空氣、土壤、工業(yè)廢氣等。 銹蝕使鋼材的截面積減少，使結(jié)構(gòu)受力面積減少，局部銹坑的產(chǎn)生可造成應(yīng)力集中，促使結(jié)構(gòu)早期破壞。銹蝕使鋼材材質(zhì)降低甚至報(bào)廢，而且除銹工作耗費(fèi)很大。,生銹的樁基鋼筋圈,鋼材繡蝕分類： 根據(jù)鋼材表面與周圍介質(zhì)的不同作用，銹蝕可分為下述兩類： 1、化學(xué)銹蝕：化學(xué)腐蝕指鋼材與周圍

51、介質(zhì)（如氧氣、二氧化碳、二氧化硫和水等）直接發(fā)生化學(xué)作用，生成疏松的氧化物而引起的腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕在高溫潮濕環(huán)境中進(jìn)行較快。 2、電化學(xué)腐蝕：鋼材由不同的晶體組織構(gòu)成，并含有雜質(zhì)，由于這些成分的電極電位不同，鋼材與電解質(zhì)溶液接觸而產(chǎn)生電流，形成許多微小微電池從而引起的銹蝕。,8.5 鋼材的腐蝕與防護(hù),整個(gè)電化學(xué)腐蝕過程如下： 陽極區(qū)：Fe—Fe2+＋2e（鐵溶解，即鐵被腐蝕，并放出電子） 陰極區(qū)：2H2O十

52、2e十1/2O2=2OH—＋H2O（消耗電子，氧被還原） 溶液區(qū)；Fe2+＋2 OH—=Fe（OH）2（生成鐵銹，體積膨脹） 4Fe（OH）2＋O2＋2H2O=4Fe（OH）3（進(jìn)一步氧化，體積再膨脹） 鋼材在大氣中的腐蝕，實(shí)際上是化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕共同作用所致，但以電化學(xué)腐蝕為主。,8.5 鋼材的腐蝕與防護(hù),混凝土用鋼筋的生銹原因 在正常的混凝土中p

53、H值約為12，這時(shí)在鋼材表面能形成堿性氧化膜（鈍化膜），對鋼筋起保護(hù)作用。 若混凝土結(jié)構(gòu)不密實(shí)，二氧化碳入侵與氫氧化鈣發(fā)生碳化反應(yīng)， pH值下降，由于堿度降低（中性化）會使混凝土失去對鋼筋的保護(hù)作用。 此外，混凝土中氯離子達(dá)到一定濃度，也會嚴(yán)重破壞鋼筋表面的鈍化膜，使鋼筋銹蝕。,8.5 鋼材的腐蝕與防護(hù),8.5 鋼材的腐蝕與防護(hù),二、鋼材的防腐 1、涂敷保護(hù)層：涂刷防銹漆

54、、噴塑、電鍍（鍍鋅、鍍鉻）。 2、設(shè)置陽極或陰極保護(hù)。 3、合金化：在鋼材中加入合金元素制成耐腐蝕的合金鋼，如不銹鋼。 在空氣中或化學(xué)腐蝕介質(zhì)中能夠抵抗腐蝕的一種高合金鋼，不銹鋼具有美觀的表面和耐腐蝕性能好，不必經(jīng)過鍍色等表面處理。 代表性能的有13鉻鋼，18-鉻鎳鋼等高合金鋼。 4、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土中的鋼筋：保證混凝土的密實(shí)度、限

55、制水灰比、增加鋼筋保護(hù)層厚度、限制氯鹽外加劑摻入量、摻用防銹劑等。,三、防火 1 鋼材的耐火性能 試驗(yàn)表明：當(dāng)溫度超過300℃以后，彈性模量、屈服點(diǎn)和極限強(qiáng)度均開始顯著下降，應(yīng)變急劇增大；到達(dá)600℃時(shí)已失去承載能力。所以，沒有防火保護(hù)層的鋼結(jié)構(gòu)是不耐火的。 2 鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)的基本原理 是采用絕熱或吸熱材料，阻隔火焰和熱量，推遲鋼結(jié)構(gòu)的升溫速率。 3 防火方法