9.1 钢材（课件）-高一《建筑结构》（高教版 第4版）

9钢结构 第一节 钢材 一、钢结构选材要求 （1）较高的强度 ： 即抗拉强度fu和屈服点fy较高。 （2）较强的变形能力： 即塑性、韧性及耐疲劳性能好。 （3）良好的加工性能 ：包括冷加工、热加工和可焊性能。 二、钢材的破坏形式 1.塑性破坏 通常指变形超过了材料或构件可能的应变能力而产生的破坏。 2.脆性破坏 脆性破坏构件变形很小，构件应力值比较低。 由于脆性破坏变形极小，无法及时发现和补救，因此，在设计、施工和使用中应特别注意防止出现脆性破坏。 三、钢材的主要机械性能 （1）屈服点fy 钢材的屈服点（屈服强度）是衡量结构承载能力和确定强度设计值的指标。 如图所示，当应力达到屈服点(a点)之后，钢材便产生了较大且明显的应变（a-b段），使结构的变形迅速增加而不能继续使用。 （2）抗拉强度fu 抗拉强度是应力—应变曲线上的最高点（c点）对应的应力值，当屈服点作为强度设计值时，抗拉强度成为材料的强度储备。 （3）伸长率 伸长率是应力—应变曲线中最大的应变值。用试件被拉断时的最大伸长值（塑性变形值）与原标距之比的百分数表示，即： % （4）冷弯性能 冷弯试验如图所示。冷弯性能是衡量钢材在常温下冷加工产生塑性变形时，对裂纹的抵抗能力，也是判别钢材质量的综合指标。 （5）冲击韧性 韧性是钢材抵抗冲击荷载的能力，它用材料在断裂时所吸收的总能量来量度。冲击韧性试验如图所示。 四、影响钢材性能的各种因素 1 化学成分 铁占99%，碳及其它元素仅占1%左右，其他元素包括硅（Si）、锰(Mn)、硫(S)、磷(P)、氮(N)、氧(O)等。 2 钢材的缺陷 缺陷：偏析、非金属夹杂、裂纹、气孔和分层等。 钢材的缺陷降低了钢材的塑性、韧性、可焊性和抗锈蚀性。 3 热处理 经过热处理的钢材可以显著提高强度，同时具有良好的塑性和韧性。 4、钢材的硬化 钢材硬化使材料强度提高，但塑性和韧性降低。 （1）时效硬化 （2）冷作硬化 （3）应变时效 5、温度 温度升高强度降低，变形增大；温度降低，塑性、韧性下降，材料逐渐变脆 。 五、钢材的应力集中 当构件截面形状发生突变时，截面上的应力分布将变得不均匀，在突变处附近，应力分布密集，应力出现高峰值，这种现象称为应力集中。应力集中改变了钢材的塑性，使其变脆，是引起脆性破坏的根源。 六、钢材的疲劳 在连续重复荷载作用下，钢材在应力低于其抗拉强度时发生的突然脆性断裂称为疲劳破坏。造成疲劳破坏的应力称为疲劳强度。 疲劳破坏是由于钢材内部的微裂纹受到拉应力的反复作用而产生的。重复荷载循环次数越多，疲劳强度越低；截面应力值越大，疲劳强度越低。疲劳破坏没有明显的变形，因而对承受 动力荷载反复作用的构件（如吊车梁）及连接，有较大的危险性。　　 七、 钢材的品种 1 碳素结构钢 2 低合金高强度结构钢 八、钢材的选择 （1）结构的重要性 重要结构或构件对钢材要求高。 （2）荷载的特征 承受动力荷载的结构对钢材要求较高。 （3）连接方法 焊接结构对钢材要求高。 （4）工作条件 低温环境对钢材要求高。 九、钢材的规格 1、热轧钢板 2、热轧型钢 3 薄壁型钢 十、钢结构的防火与防腐蚀 （一）、钢结构的防火 钢结构常用的防火保护措施有以下几种： （1）喷涂法 （2）包封法 （3）屏蔽法 （4）水喷淋法 （5）充水冷却法 （二）、钢结构的防腐蚀 1、长效防腐蚀方法 （1）、热浸锌 （2）、热喷铝（锌）复合涂层 2、涂层法 $$