9.1 钢材（课件）-高一《建筑结构》同步精品课堂（高教版—第4版）

9.1 钢材 建筑结构 同步精品课堂（中职专业课） 1 知识目标 掌握钢结构选材要求的主要内容。 能力目标 根据基本概念和知识提升对钢材的破坏形式和钢材的主要机械性能等内容进行掌握。 情感目标 通过对基础知识的学习把握，提升学生的学习兴趣、自信心和合作意识。培养一丝不苟的工匠精神，确保每一工序的质量，让质量至上、追求卓越成为建筑人的价值导向。 三维目标 通过小组讨论，预习和总结本节课知识点：钢材的主要机械性能。 情境引入 新知学习 第一节 钢材 钢材种类繁多，性能差别很大。用作钢结构的钢材必须具备下列性能： 钢结构选材要求 01 01 (1)较高的强度，即抗拉强度f 和屈服强度f, 较高。强度高可以减轻自重，节省 钢材，增加结构安全性。 02 (2)较强的变形能力，即塑性、韧性及耐疲劳性能好。较好的塑性使结构在破坏 前有较充分的变形，能降低脆性破坏的危险；较高的耐疲劳性使结构具有较好的抵抗 重复荷载作用的能力。 03 (3)良好的加工性能，包括冷加工、热加工和可焊性能。良好的加工性使钢材便 于加工制作成各种形式的构件。 新知学习 塑性破坏通常是由于变形过大，超过了材料或构件可能的应变能力而产生的，而 且仅在构件的应力已达到了钢材的抗拉强度之后才发生。 它的特点是，破坏前构件产 生较大的塑性变形，断裂后的断口呈纤维状，色泽发暗。在塑性破坏前由于构件已出 现很大的变形，容易发现并及时采取措施补救。实际工程中钢结构是极少发生塑性破坏的。 钢材的破坏形式 02 1. 塑性破坏 第一节 钢材 新知学习 脆性破坏与塑性破坏相反，破坏前，构件变形很小，构件应力比较低，可能小于屈服强度，断口平直且呈有光泽的晶粒状。由于脆性破坏变形极小，无法及时发现和 补救，且个别构件的断裂往往导致整个结构的塌毁。因此，在设计、施工和使用中应特别注意防止出现脆性破坏。 钢材的破坏形式 02 2. 脆性破坏 第一节 钢材 新知学习 第一节 钢材 钢材的屈服强度是衡量结构承载能力和确定强度设计值的重要指 标。如图9-1所示，当应力达到屈服强度(点 a) 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。因而设计时取屈服强度作为材 料强度设计值的依据。 钢材的主要机械性能 03 (1)屈服强度。 新知学习 第一节 钢材 抗拉强度是应力-应变曲线上的最高点(点c) 对应的应力值，它是 衡量钢材抵抗拉断的性能指标。当屈服强度作为强度设计值时，抗拉强度成为材料的 强度储备 钢材的主要机械性能 03 (2)抗拉强度 新知学习 第一节 钢材 断后伸长率是钢材受拉破坏时的应变值。用试件(图9-2)被拉断时的最大伸长值(塑性变形值)与原始标距之比的百分率表示，即 钢材的主要机械性能 03 (3)断后伸长率 新知学习 第一节 钢材 冷弯试验如图9-3所示。在试验机上，按规定的弯曲压头直径 D将试件冷弯180°,以试件外表无裂纹或分层为合格。 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 钢材的主要机械性能 03 (4)冷弯性能 新知学习 第一节 钢材 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。现行国家钢材标准规定的冲击韧性试验如图9-4所示。冲击韧性值受温度影响较大，温度过低其值剧降。 冲击韧性是衡量钢材强度和塑性的综合指标。 钢材的主要机械性能 03 (5)冲击韧性 新知学习 第一节 钢材 钢材的基本化学元素是铁。钢结构常用钢材包括碳素结构钢和低合金高强度结构 钢。碳素结构钢由纯铁、碳及其他元素组成，其中纯铁占99%,碳及其他元素仅占1% 左右，其他元素包括硅(Si) 、 锰 (Mn) 、 硫 (S) 、 磷 (P) 、 氮(N) 、 氧 (O) 等。低合金高强度结构钢中除上述元素外，还有其他合金元素，约占3%,如铜(Cu) 、 钒 (V) 、 钛(Ti) 、 铌 (Nb) 、 铬(Cr) 等。碳和其他元素所占比例虽然不大，却对钢材性能起决定性作用。 影响钢材性能的各种因素 04 1. 化学成分 新知学习 第一节 钢材 钢材在冶炼、浇铸和轧制过程中会产生偏析、非金属夹杂、裂纹、气孔和分层等缺陷，上述缺陷降低了钢材的塑性、韧性、可焊性和抗锈蚀性。 需要指出的是，钢材的轧制过程可以使金属晶粒变细，气孔、裂纹等缺陷焊合。 较薄的钢板由于辊轧次数多，其强度比厚板强度高。 影响钢材性能的各种因素 04 2. 钢材的缺陷 新知学习 第一节 钢材 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。例如高强度螺栓在制作中需进行调质处理来提高工作性能。 影响钢材性能的各种因素 04 3. 热处理 新知学习 第一节 钢材 影响钢材性能的各种因素