9.1 钢材（一）（课件）-《建筑结构》同步精品课堂（高教版-第4版）

9.1 钢材（一） 建筑结构 同步精品课堂（中职专业课） 1 知识目标 了解钢结构选材要求；掌握钢材的破坏形式以及主要机械性能；掌握影响钢材性能的各种性能；熟悉应力集中现象。 能力目标 使学生能够掌握钢筋的性能，具备合理选择钢筋的能力。 情感目标 养成自觉学习和主动学习的良好习惯。具有主动思考、虚心请教、改革创新意识和获取新知识、新技能的学习能力。 三维目标 构施工图，掌握图 知识点复习与回顾 ？ 1.影响基础埋置深度因素有哪些；2.轴心荷载作用下基本公式； 3.偏心荷载作用下基本公式。 你了解什么是建筑结构？生活中你见过哪些常见的结构？ 问题引入——学会观察和总结 情境引入 1）、以小组为单位回答问题。 2）、每组派出代表回答老师提问 3）、学生分组相互评价 4）、老师点评，哪个组最好，回答最准确。评出优胜小组。 组成框架结构和剪力墙结构的主要材料是哪些？ 大家对钢材了解多少呢？ 探索新知 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： 一、钢结构选材 要求 探索新知 （1）较高的强度，即抗拉强度fu和屈服强度fy较高。强度高可以减轻自重，节省钢材，增加结构安全性。 （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。 探索新知 （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。此外，根据结构的具体工作条件，还要求钢材具有适应低温、高温和腐蚀性环境的能力。同时钢材还应价格低，以降低工程造价。 探索新知 钢材的破坏形式有塑性破坏和脆性破坏两种。 二、钢材的破坏 形式 探索新知 （一）塑性破坏 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。 探索新知 （二）脆性破坏 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。 学习新知 三、钢材的主要 机械性能 （一）屈服强度 （二）抗拉强度 （三）断后伸长率 （四）冷弯性能 （五）冲击韧性 学习新知 钢材的机械性能包括屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯性能、冲击韧性五项指标，它反映了钢材的内在质量及受力后的特性，是结构设计的重要依据，需经拉伸、冷弯和冲击试验分别测定。 图9-1为低碳钢在常温、静载条件下，单向拉伸试验时得到的应力-应变曲线，拉伸试验提供三项机械性能指标：屈服强度、抗拉强度和伸长率。 学习新知 （一）屈服强度 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。 学习新知 （二）抗拉强度 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。 学习新知 （三）断后伸长率 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 δ=×100% 式中，-试件拉断后的标距长度；-试件原标距长度，取5d0（d0为试件直径）；δ-断后伸长率，对不同标距用下标区别，如δ5、δ10。 断后伸长率是衡量材料塑性性能的主要指标，伸长率大，说明钢材塑性性能好。 学习新知 （四）冷弯性能 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。 学习新知 （五）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。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。 学习新知 四、影响钢材性能的各种因素影响 （一）化学成分 （二）钢材的缺陷 （三）热处理 （四）钢材的硬化 （五）温度 学习新知 （一）化学成分 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