土木工程材料 教学课件 ppt 作者 张思梅第4章 建筑钢材 4.3 建筑钢材的技术标准与选用
4.3 建筑钢材的标准与选用,4.3.1 建筑钢材的技术标准 1.碳素结构钢 （1）牌号及表示方法 国家标准规定，牌号由代表屈服点的符号（Q）、屈服点值（195、215、235、255、275MPa）、质量等级（A,B,C,D）和脱氧程度（F,b,Z,TZ）构成。其中A,B为普通质量钢；C,D为磷、硫杂质控制较严格的优质钢。,脱氧程度以F代表沸腾钢，b代表半镇静钢，T和TZ分别代表镇静钢和特殊镇静钢。 例如：Q235-A.F,表示屈服点为235MPa的质量为A级的沸腾钢。,（2）选用 建筑工程中主要应用的碳素钢是Q235号钢。它之所以普遍应用，主要是它的机械强度、韧性和塑性及加工等综合性能好，而且冶炼方便，成本较低。 Q215号钢机械强度低、塑性大，受力后变形大，经加工及时效处理后可代替Q235使用。,在选用钢的牌号时，还必须熟悉钢的质量。一般的说，平炉钢和氧气转炉钢较好；质量等级为D,C的钢优于B,A级纲；特殊镇静钢和镇静钢优于平镇静钢，更优于沸腾钢。,2、低合金高强度结构钢 （1）牌号 根据国家标准低合金高强度结构钢（GB15912008）规定，低合金高强度结构钢共有五个牌号，即Q295、Q345、Q390、Q420和Q460。所加入元素主要有锰、硅、钒、钛、铌、铬、镍及稀土元素。其牌号的表示是由屈服强度字母Q、屈服强度数值、质量等级（A、B、C、D、E）3个部分组成。,（2）性能 低合金结构钢比碳素结构钢强度高、塑性和韧性好，尤其是抗冲击、耐低温、耐腐蚀能力强，并且质量稳定，可节省钢材。 在钢结构中，常采用低合金结构钢轧制的型钢、钢板和钢管来建造桥梁、高层及大跨度钢结构建筑。在预应力钢筋混凝土中，二、三级钢筋即是由普通质量低合金钢轧制的。,（3）应用 主要用于轧制各种型钢、钢板、钢管及钢筋，广泛用于钢结构和钢筋混凝土结构中，特别适用于各种重型结构、高层结构、大跨度结构及桥梁工程等。,4.3.2 常用建筑钢材及选用 1、热轧钢筋 （1）热轧光圆钢筋 1）技术牌号：热轧光圆钢筋的牌号由HPB和牌号的屈服强度最小值构成。H、P、B分别为热轧（Hotrolled）、光圆（plain）、钢筋（Bars）三个词的英文首位字母。热轧光圆钢筋分为HPB235、HPB300等2个牌号。,2）选用 二三级钢筋属于普通质量低合金钢轧制的，适合用做非预应力钢筋和预应力钢筋；而四级钢筋是由优质合金钢轧制的，质量好、强度高，适宜做预应力钢筋；而一级钢筋宜做非预应力钢筋。 随钢筋级别提高，钢筋的机械强度提高，塑性及冷弯性能均降低。当所选钢筋强度偏低，塑性偏大时，可以通过冷拉加时效处理的方法调整其性质，并达到节约钢材的目的。,（2）热轧带肋钢筋 热轧带肋钢筋的牌号由HRB和牌号的屈服强度最小值构成。H、R、B分别为热轧（Hot-rolled）、带肋（Ribbed）、钢筋（Bars）三个词的英文首位字母。热轧带肋钢筋分为HRB335、HRB400、HRB500等3个牌号。 带肋钢筋：横截面通常为圆形，且表面带肋的混凝土用钢材。,月牙肋钢筋：横肋的纵截面呈月牙形，且与纵肋不相交的钢筋（与老螺纹钢相比，有诸多优越性：强度高、敏感性小、耐疲劳性好、方便生产）。 纵肋：平行于钢筋轴线的均匀连续肋。 横肋：与钢筋轴线不平行的其他肋。,2冷轧带肋钢筋 热轧圆盘条经冷轧后，在其表面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。冷轧带肋钢筋按抗拉强度分为5个牌号，分别为CRB550、CRB650、CRB800、CRB970和CRB1170，C、R、B分别为冷轧（Cool-rolled）、带肋（Ribbed）、钢筋（Bars）三个词的英文首位字母，数值为抗拉强度的最小值。,与拉拔低碳钢丝相比，冷轧带肋钢筋具有强度高、塑性好、与混凝土粘结牢固、节约钢材、质量稳定等优点。CRB550宜用作普通钢筋混凝土结构，其他牌号宜用于预应力钢筋混凝土结构中。,3冷拉钢筋 是用热轧钢筋加工而成。钢筋在常温下经过冷拉可达到除锈、调直、提高强度和节约钢材的目的。 钢筋在经冷加工产生一定塑性变形后，其屈服强度、硬度提高，而塑性和韧性降低，这种现象称为冷加工硬化,4冷扎扭钢筋 由普通低碳钢热轧盘圆钢筋经冷轧扭工艺制成的。其表面形状为连续的螺旋形，故它与混凝土的黏结性能很强，同时具有较高的强度和足够的塑性。如用它代替HPB235级钢筋可节约钢材30%左右，可降低工程成本。冷轧扭钢筋一般用于预应力钢筋混凝土楼板和现浇钢筋混凝土楼板等。,5预应力混凝土热处理钢筋 是指用热轧中碳低合金钢钢筋经淬火、回火调质处理的钢筋。按其螺纹外形分为纵肋和无纵肋两种。热处理钢筋在预应力混凝土结构中使用，具有与混凝土粘结性能好、应力松弛率低、施工方便等优点。,6预应力混凝土用钢丝与钢绞线 （1）预应力混凝土用钢丝 是采用优质碳素钢或其他性能相应的钢种，经冷加工及时效处理或热处理而制得的高强度钢丝。按加工状态可分为冷拉钢丝（代号为WCD）及消除应力钢丝两种，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）。,（2）预应力混凝土用钢绞丝 若将两根、三根或七根圆形断面的钢丝捻成一束，形成预应力混凝土用钢绞线（GB/T52242003）。钢绞线的最大负荷随钢丝的根数不同而不同，七根捻制结构的钢绞线，整根钢绞线的最大负荷可达300kN，屈服负荷可达255kN，伸长率为3.5%。1000小时应力松弛率2.5%8%。,钢绞线与其他配筋材料相比，具有强度高、柔性好、松弛率低、抗腐蚀性强、无接头、质量稳定、成盘供应不需接头等优点。适用于作大型建筑、公路或铁路桥梁、大跨度吊车梁等大跨度预应力混凝土构件的预应力钢筋，广泛地应用于大跨度、重荷载的结构工程中。,8钢结构用钢材 钢结构构件一般应直接选用各种型钢。型钢之间可直接连接或附加连接钢板进行连接。连接方式可铆接、螺栓连接或焊接。所以钢结构所用钢材主要是型钢和钢板。型钢有热轧及冷成型两种，钢板也有热轧和冷轧两种。,（3）钢板和压型钢板 用光面轧辊轧制而成的扁平钢材称为钢板。按轧制温度的不同，钢板又可分热轧和冷轧两类。土木工程用钢板的钢种主要是碳素结构钢，大跨度桥梁等也采用低合金钢。,土木工程中钢筋混凝土用钢材和钢结构用钢材，在选用时一般遵循下面原则： （1）荷载性质 对于经常承受动力或振动荷载的结构，容易产生应力集中，从而引起疲劳破坏，需要选用材质高的钢材。 （2）使用温度 对于经常处于低温状态的结构，钢材容易发生冷脆断裂，特别是焊接结构更甚，因而要求钢材具有良好的塑性和低温冲击韧性。,（3）连接方式 对于焊接结构，当温度变化和受力性质改变时，焊缝附近的母体金属容易出现冷、热裂纹，促使结构早期破坏。所以焊接结构对钢材化学成分和机械性能要求应较严。,（4）钢材厚度 钢材的力学性能一般随厚度增大而降低，钢材经多次轧制后、钢的内部结晶组织更为紧密，强度更高，质量更好。故一般结构用的钢材厚度不宜超过40mm。 （5）结构重要性 选择钢材要考虑结构使用的重要性，如大跨度结构、重要的建筑物结构，须相应选用质量更好的钢材。,（1）热轧型钢 常用的热轧型钢有角钢（等边和不等边）、I字钢、槽钢、T形钢、H形钢、Z形钢等。 （2）冷弯薄壁型钢 冷弯薄壁型钢通常用26mm薄钢板冷弯或模压而成，有角钢、槽钢等开口薄壁型钢及方形、矩形等空心薄壁型钢，可用于轻型钢结构。,
