钢结构2.钢结构材料.ppt

钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计第第2章章 钢结构材料钢结构材料第第第第2 2章章章章 钢结构材料钢结构材料钢结构材料钢结构材料§2-5 钢材的疲劳钢材的疲劳§2-6 建筑用钢的种类、规格和选用建筑用钢的种类、规格和选用钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计1）有较高的强度，屈强比满足要求，保证安全储备）有较高的强度，屈强比满足要求，保证安全储备2）有足够的变形能力）有足够的变形能力塑性塑性----破坏前有预兆，能内力重分布破坏前有预兆，能内力重分布韧性韧性----在动载下破坏能吸收较大能量在动载下破坏能吸收较大能量4）适应低温、有害介质侵蚀及承受疲劳荷载）适应低温、有害介质侵蚀及承受疲劳荷载 5）易生产、价格便宜）易生产、价格便宜3）有良好的加工性能，适应冷热加工，有良好的可焊性）有良好的加工性能，适应冷热加工，有良好的可焊性《《钢结构设计规范钢结构设计规范》》（（GB50017-2002)推荐的普通碳素推荐的普通碳素结构钢结构钢Q235钢和低合金高强度结构钢钢和低合金高强度结构钢Q345、、Q390及及Q420符符合要求合要求钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计2.2.1 钢材的冶炼钢材的冶炼一一. . 炼铁炼铁二二. . 炼钢炼钢碳素钢碳素钢 低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢常用的炼钢炉有三种形式：转炉、平炉和电炉。

常用的炼钢炉有三种形式：转炉、平炉和电炉电炉炼钢炼成的钢质量好电炉炼钢炼成的钢质量好耗电量大，成本高耗电量大，成本高转炉炼钢是利用高压空气或氧气转炉炼钢是利用高压空气或氧气 氧氧 气气 顶顶 吹吹 转转 炉炉 冶冶 炼炼 的的 钢钢 中中 有有 害害 元元 素素 和和 杂杂 质质 少少 ，， 生生 产产 周周 期短，效率高、质量好、成本低期短，效率高、质量好、成本低  钢材的生产分为炼铁、炼钢和轧制钢材的生产分为炼铁、炼钢和轧制钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计平炉平炉炼钢，，平炉的原料广泛，容平炉的原料广泛，容积大，大，产量高，冶量高，冶炼工工艺简单，，化学成分易于控制，化学成分易于控制，炼出的出的钢质量量优良平炉平炉钢周期周期长，效率低成本高，效率低成本高钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计三三. . 钢材的浇注和脱氧钢材的浇注和脱氧 按脱氧的方法和程度的不同，碳素结构钢可分为按脱氧的方法和程度的不同，碳素结构钢可分为 沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢4 4类类。

沸沸腾腾钢钢采采用用脱脱氧氧能能力力较较弱弱锰锰作作脱脱氧氧剂剂，，脱脱氧氧不不完完全全钢钢中留有较多氧化铁夹杂和气孔质量较差中留有较多氧化铁夹杂和气孔质量较差 镇镇静静钢钢采采用用锰锰加加硅硅作作脱脱氧氧剂剂，，脱脱氧氧较较完完全全，，硅硅在在还还原原氧氧化化铁铁过过程程中中还还会会产产生生热热量量，，使使钢钢液液冷冷却却缓缓慢慢，，使使气气体体充充分分逸逸出，浇注时不出现沸腾现象质量好，成本高出，浇注时不出现沸腾现象质量好，成本高 半镇静钢半镇静钢的脱氧程度介于上述二者之间的脱氧程度介于上述二者之间 特特殊殊镇镇静静钢钢是是在在锰锰硅硅脱脱氧氧后后，，再再用用铝铝补补充充脱脱氧氧，，脱脱氧氧程程度高于镇静钢度高于镇静钢 低合金高强度结构钢一般都是镇静钢低合金高强度结构钢一般都是镇静钢钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计以以“Q”代表屈服点代表屈服点屈服点数值共分屈服点数值共分195、、215、、235、、255和和275(MPa)5种种质量等级按有害成分硫、磷含量由多到少的规律，分别质量等级按有害成分硫、磷含量由多到少的规律，分别由由A、、B、、C、、D符号表示符号表示脱氧方法以脱氧方法以F表示沸腾钢，表示沸腾钢，b表示半镇静钢，表示半镇静钢，Z表示镇静钢，表示镇静钢，TZ表示特殊镇静钢。

表示特殊镇静钢Z和和TZ在钢的牌号中予以省略在钢的牌号中予以省略C级只能是级只能是Z，，D级只能是级只能是TZ例如：例如：Q235A·F表示屈服点为表示屈服点为235MPa的的A级沸腾钢级沸腾钢 Q215B，，表示屈服点为表示屈服点为215MPa的的B级镇静钢级镇静钢 Q215B·b 表示屈服点为表示屈服点为215MPa的的B级半镇静钢级半镇静钢钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计 一一. . 钢材的组织构造钢材的组织构造 碳素结构钢碳素结构钢是在纯铁中加适量的碳来提高强度是在纯铁中加适量的碳来提高强度 铁素体铁素体 强度、硬度较低，而塑性、韧性良好强度、硬度较低，而塑性、韧性良好 渗碳体渗碳体 铁碳化合物铁碳化合物 熔点高，硬度大，几乎没有塑性熔点高，硬度大，几乎没有塑性 与铁素体晶粒形成珠光体，在铁素体晶粒空隙中，与铁素体晶粒形成珠光体，在铁素体晶粒空隙中， 形成网状间层珠光体强度很高，坚硬富有弹性形成网状间层。

珠光体强度很高，坚硬富有弹性 低合金结构钢低合金结构钢是在低碳钢中加入少量的合金元素是在低碳钢中加入少量的合金元素 合金元素及其化合物溶解于铁素体和珠光体中，使合金元素及其化合物溶解于铁素体和珠光体中，使 强度提高，塑性、韧性和焊接性能不降低强度提高，塑性、韧性和焊接性能不降低2.2.2 钢材的组织构造和缺陷钢材的组织构造和缺陷钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计二二. . 钢材的铸造缺陷钢材的铸造缺陷 冶金缺陷冶金缺陷，如偏析、非金属夹杂、气孔、缩孔和裂纹等，如偏析、非金属夹杂、气孔、缩孔和裂纹等热加工、冷加工和热处理热加工、冷加工和热处理三种 将将钢钢坯坯加加热热至至塑塑性性状状态态，，依依靠靠外外力力改改变变其其形形状状, ,产产生生出各种厚度的钢板和型钢，称为热加工出各种厚度的钢板和型钢，称为热加工 在常温下对钢材进行加工称为冷加工在常温下对钢材进行加工称为冷加工 通通过过加加热热、、保保温温、、冷冷却却的的操操作作方方法法，，使使钢钢的的组组织织结结构发生变化，称为热处理构发生变化，称为热处理2.2.3 钢材的加工钢材的加工钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计一一. 热加工热加工 开轧和锻压温度控制在开轧和锻压温度控制在1150～～1300℃ 钢材轧制成钢板或型钢，使金属的晶粒变细，压合钢坯中钢材轧制成钢板或型钢，使金属的晶粒变细，压合钢坯中的气孔、裂纹等缺陷，改善钢材的力学性能。

的气孔、裂纹等缺陷，改善钢材的力学性能 热轧薄板和壁厚较薄的热轧型钢，因辊轧次数较多，钢材热轧薄板和壁厚较薄的热轧型钢，因辊轧次数较多，钢材的性能改善明显，其强度、塑性、韧性和焊接性能均的性能改善明显，其强度、塑性、韧性和焊接性能均优于优于厚板厚板和厚壁型钢和厚壁型钢 钢材强度按板厚分组钢材强度按板厚分组钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计 钢中的硫化物和氧化物等非钢中的硫化物和氧化物等非金属夹杂，经轧制之后被压成薄金属夹杂，经轧制之后被压成薄片片 会出现分层现象使钢板沿会出现分层现象使钢板沿厚度方向受拉的性能恶化厚度方向受拉的性能恶化      钢材沿材沿轧制方向（制方向（纵向）向）的性能的性能优于垂直于垂直轧制方向（横制方向（横向）的性能，使各向异性增大向）的性能，使各向异性增大钢板部件板部件应沿其横向切取沿其横向切取试件件进行拉伸和冷弯行拉伸和冷弯试验钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计二二. . 冷加工冷加工冷冷轧卷板和冷卷板和冷轧钢板板冷弯薄壁型冷弯薄壁型钢和和压型型钢板板高高强强钢丝钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计三三. 热处理理       包括退火、正火、淬火和回火包括退火、正火、淬火和回火 退火和正火改善退火和正火改善组织以提高以提高钢的机械性能的机械性能 其其操操作作方方法法为：：在在炉炉中中钢材材加加热保保温温一一段段时间后后，，随随炉炉温温冷冷却却至至500℃以以下下，，再再放放至至空空气气中中冷冷却却的的工工艺称称为完完全全退退火火 若若保保温温后后从从炉炉中中取取出出在在空空气气中中冷冷却却的的工工艺称称为正正火火。

正正火的冷却速度比退火快，火的冷却速度比退火快，强强度和硬度有所提高度和硬度有所提高 低低温温退退火火，，主主要要用用来来消消除除铸件件、、热轧件件、、锻件件、、焊接接件件和冷加工件中的残余和冷加工件中的残余应力力钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计淬淬火火工工艺是是将将钢件件加加热到到900℃以以上上，，保保温温后后快快速速在在水中或油中冷却水中或油中冷却增加了增加了钢材材强强度和硬度，使塑性和度和硬度，使塑性和韧性降低性降低回回火火工工艺将将淬淬火火后后的的钢材材加加热到到某某一一温温度度进行行保保温温，，而后在空气中冷却而后在空气中冷却消消除除残残余余应力力，，调整整强强度度和和硬硬度度，，减减少少脆脆性性，，增增加加塑性和塑性和韧性，形成性，形成较稳定的定的组织通通常常称称淬淬火火加加高高温温回回火火的的工工艺为调质处理理强强度度较高高的的钢材材，，如如Q420中中的的C、、D、、E级钢和和高高强强度度螺螺栓栓的的钢材都要材都要经过调质处理钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢材有两种完全不同的破坏形式：钢材有两种完全不同的破坏形式：塑性破坏塑性破坏脆性破坏脆性破坏塑塑性性破破坏坏的的主主要要特特征征是是，，破破坏坏前前具具有有较较大大的的塑塑性性变变形形，，常常在在钢钢材材表表面面出出现现明明显显的的相相互互垂垂直直交交错错的的锈锈迹迹剥剥落落线线。

破破坏坏后的断口呈纤维状，色泽发暗后的断口呈纤维状，色泽发暗脆脆性性破破坏坏的的主主要要特特征征是是，，破破坏坏前前塑塑性性变变形形很很小小，，或或根根本本没没有有塑塑性性变变形形，，而而突突然然迅迅速速断断裂裂破破坏坏后后的的断断口口平平直直，，呈呈有有光泽的晶粒状或有人字纹光泽的晶粒状或有人字纹2.3.1 钢材的破坏形式钢材的破坏形式钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢材的多项性能指标通过单向拉伸试验获得钢材的多项性能指标通过单向拉伸试验获得给给出出相相应应钢钢材材的的单单调调拉拉伸伸应应力力－－应应变变曲曲线线由由试试验验曲曲线线看看出出，，在在比比例例极极限限σp以以前前钢钢材材的的工工作作是是弹弹性性的的；；比比例例极极限限以以后后，，进进入入了了弹弹塑塑性性阶阶段段；；达达到到了了屈屈服服点点fy后后，，塑塑性性平平台台；；出出现强化阶段，产生颈缩而破坏现强化阶段，产生颈缩而破坏 2.3.2 钢材在单向一次拉伸下工作性能钢材在单向一次拉伸下工作性能钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计一一一一. . 四个工作阶段：四个工作阶段：四个工作阶段：四个工作阶段：1））弹性阶段：弹性阶段：2））弹塑性阶段：弹塑性阶段：应力由应力由 0 ~比例极限比例极限fp应力由应力由 fp ~屈服点屈服点 fy3））塑性阶段：塑性阶段：应力保持应力保持 fy 不变，应变由不变，应变由(0.1~0.2)% ~ (2~3)%;4））强化阶段：强化阶段：应力由应力由 fy ~抗拉强度抗拉强度 fu设计以钢材的屈服点设计以钢材的屈服点 f y 作为静力强度承载力极限作为静力强度承载力极限钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计σεf y如果没有残余应力，比例如果没有残余应力，比例极限与屈服应力合为一点，弹塑极限与屈服应力合为一点，弹塑性阶段消失，为简化计算，将应性阶段消失，为简化计算，将应力应变关系简化为如图力应变关系简化为如图二二二二. . 理想弹塑性体理想弹塑性体理想弹塑性体理想弹塑性体理想理想理想理想弹弹塑性体塑性体塑性体塑性体应力应变关系应力应变关系1．强度．强度 设计时以钢材的屈服强度为基础，抗拉强度设计时以钢材的屈服强度为基础，抗拉强度σu是钢材破坏是钢材破坏前所承受最大应力，此时结构因塑性变形很大而失去使用性能，前所承受最大应力，此时结构因塑性变形很大而失去使用性能，σu／／σy值的大小，作为钢材强度储备的参数值的大小，作为钢材强度储备的参数三三三三. . 钢材的机械性能钢材的机械性能钢材的机械性能钢材的机械性能钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计衡量钢材塑性变形能力的主要指标是伸长率衡量钢材塑性变形能力的主要指标是伸长率δ和断面收和断面收缩率缩率ψ。

2 2．塑性．塑性．塑性．塑性原标距间长度的伸长值与原标距比值的百分率一般原标距间长度的伸长值与原标距比值的百分率一般以以l0／／d0=5为标准试件伸长率为标准试件伸长率δ5：：式中：式中：l0——试件原标距长度；试件原标距长度； d0——试件标距长度内的直径；试件标距长度内的直径； l1 ——试件拉断后标距间的长度试件拉断后标距间的长度    钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计断面的颈缩率：断面的颈缩率：式中：式中：A0——试件标准断面的面积试件标准断面的面积 A1——试件拉断后颈缩区的断面积试件拉断后颈缩区的断面积钢钢材材单单调调拉拉伸伸应应力力－－应应变变曲曲线线提提供供了了三三个个重重要要的的力力学学性性能指标：抗拉强度能指标：抗拉强度fu、、伸长率伸长率δ和屈服点和屈服点fy抗抗拉拉强强度度fu是是钢钢材材一一项项重重要要强强度度指指标标，，反反映映钢钢材材受受拉拉时时能承受的极限应力能承受的极限应力伸伸长长率率δ是是衡衡量量钢钢材材断断裂裂前前所所具具有有的的塑塑性性变变形形能能力力的的指指标，其相应伸长率分别用标，其相应伸长率分别用δ5或或δ10表示表示屈服点屈服点fy是钢结构设计中应力允许达到的最大限值是钢结构设计中应力允许达到的最大限值钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计一一一一. . 冷弯性能冷弯性能冷弯性能冷弯性能 钢材的冷弯性能由冷弯试验确定钢材的冷弯性能由冷弯试验确定 试试验验时时，，根根据据钢钢材材的的牌牌号号和和不不同同的的板板厚厚，，按按国国家家相相关关标标准规定的弯心直径，在试验机上把试件弯曲准规定的弯心直径，在试验机上把试件弯曲180180°° 以试件表面和侧面不出现以试件表面和侧面不出现裂纹和分层裂纹和分层为合格为合格 冷冷弯弯试试验验不不仅仅能能检检验验材材料料承承受受规规定定的的弯弯曲曲变变形形能能力力大大小小，，还能显示其内部的冶金缺陷还能显示其内部的冶金缺陷 判断判断钢材塑性变形能力和冶金质量的综合指标钢材塑性变形能力和冶金质量的综合指标2.3.3 钢材的其它性能钢材的其它性能钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计冷弯性能试验方法冷弯性能试验方法具有一定弯心直径具有一定弯心直径d的冲头的冲头对标准试件中部施加荷载使之弯曲对标准试件中部施加荷载使之弯曲不出现裂纹或分层，判断钢材的冷弯性能不出现裂纹或分层，判断钢材的冷弯性能冷弯性能试验冷弯性能试验钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计二二二二. . . . 冲击韧性冲击韧性冲击韧性冲击韧性 单调拉伸试验比较不同钢材在正常情况下韧性好坏单调拉伸试验比较不同钢材在正常情况下韧性好坏 冲冲击击韧韧性性是是评评定定带带有有缺缺口口钢钢材材冲冲击击荷荷载载作作用用下下抵抵抗抗脆脆性破坏能力的指标，性破坏能力的指标， 通常用带有夏比通常用带有夏比V V型缺口的标准试件型缺口的标准试件 冲击韧性值随温度的降低而降低冲击韧性值随温度的降低而降低 相当温度下的冲击韧性指标：相当温度下的冲击韧性指标： 在寒冷地区承受动力作用重要承重结构，应根据工作温在寒冷地区承受动力作用重要承重结构，应根据工作温度和所用钢材牌号，提出度和所用钢材牌号，提出相当温度下的冲击韧性指标相当温度下的冲击韧性指标要求要求 钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢材的冲击韧性是指钢材在冲击荷裁作用下，断裂钢材的冲击韧性是指钢材在冲击荷裁作用下，断裂过程中吸收机械动能的一种能力，是衡量钢材抵抗冲击过程中吸收机械动能的一种能力，是衡量钢材抵抗冲击荷裁作用荷裁作用我国以前曾采用过梅氏试件我国以前曾采用过梅氏试件(U形缺口形缺口)作冲击韧性作冲击韧性试验。

试验 钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计多轴应力下，材料的综合强度指标要用变形时单位体积多轴应力下，材料的综合强度指标要用变形时单位体积中积聚的能量来衡量中积聚的能量来衡量形状改变比能理论：形状改变比能理论：三向应力下，形状改变比能等于单向拉伸下积聚的比能时，三向应力下，形状改变比能等于单向拉伸下积聚的比能时，钢材由弹性转入塑性状态钢材由弹性转入塑性状态2.3.4钢材在复杂应力状态下的屈服条件钢材在复杂应力状态下的屈服条件时，，为塑性状塑性状态；； 时，，为弹性状性状态 钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计对塑性材料，同号应力状态易发生脆断，钢材在异号应对塑性材料，同号应力状态易发生脆断，钢材在异号应力状态时容易发生塑性破坏力状态时容易发生塑性破坏正应力与剪应力表示：正应力与剪应力表示：钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计fy单轴拉伸单轴拉伸双轴异号受力双轴异号受力双轴同号受力双轴同号受力εσ当当σ1、、σ2、、σ3为同号应为同号应力且数值接近时，力且数值接近时，即使它们各自都远大即使它们各自都远大于于fy，，折算应力折算应力σzs仍小于仍小于fy说明钢材很难进入塑说明钢材很难进入塑性状态性状态破坏表现为脆性破坏表现为脆性 钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计在实腹梁的腹板中：在实腹梁的腹板中：当纯剪时：当纯剪时：钢材的抗剪设计强度为：钢材的抗剪设计强度为：平面应力状态下平面应力状态下钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计 碳碳 含碳量低，钢的强度不高．但塑含碳量低，钢的强度不高．但塑性大．伸长率和冲击韧性高，钢性大．伸长率和冲击韧性高，钢质柔软，易于冷加工、切削和焊质柔软，易于冷加工、切削和焊接接含碳量较高，钢的强度高，但塑含碳量较高，钢的强度高，但塑性小，硬度大，性脆，不易加工性小，硬度大，性脆，不易加工2.4.1 化学成分的影响化学成分的影响钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计锰锰元素元素(Mn)是一种弱脱氧剂是一种弱脱氧剂锰提高钢材的屈服强度和抗拉强度，改善钢材的冷脆倾锰提高钢材的屈服强度和抗拉强度，改善钢材的冷脆倾向，降低硫、氧对钢材的热脆影响，改善钢材热加工性能，向，降低硫、氧对钢材的热脆影响，改善钢材热加工性能，不显著降低塑性和冲击韧性。

不显著降低塑性和冲击韧性普通碳素钢中，锰含量在普通碳素钢中，锰含量在0.3~0.8％，低合金钢中，在％，低合金钢中，在1.2~1. 6％之间，过多会使钢材变硬变脆．降低钢材耐腐蚀和％之间，过多会使钢材变硬变脆．降低钢材耐腐蚀和可焊性硅硅元素元素(Si)是一种较强的脱氧剂是一种较强的脱氧剂适量的硅可提高钢材强度而对其塑性、冷弯性能、冲击适量的硅可提高钢材强度而对其塑性、冷弯性能、冲击性能、可焊性能无明显不良影响性能、可焊性能无明显不良影响在碳素钢中含量不超过在碳素钢中含量不超过0.3％，低合金钢中限制在％，低合金钢中限制在0.6％以％以内过高硅含量降低钢材的塑性、韧性、抗锈性和可焊性过高硅含量降低钢材的塑性、韧性、抗锈性和可焊性钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计 钒钒元素元素(V)是低合金钢中合金元素可以细化钢材晶粒结是低合金钢中合金元素可以细化钢材晶粒结构而提高钢材屈服强度和抗拉强度钒的化合物稳定，使钢的构而提高钢材屈服强度和抗拉强度钒的化合物稳定，使钢的高温硬度提高，高温硬度提高，15MnV钢是在钢是在16Mn钢基础上加入适量的钒钢基础上加入适量的钒(0.04~0.12％％)熔炼成强度较高低合金钢。

熔炼成强度较高低合金钢       硫硫元素元素(S)是一种有害元素硫与铁化合成硫化铁是一种有害元素硫与铁化合成硫化铁(FeS)散散布在纯铁体层间中，当温度在布在纯铁体层间中，当温度在800～～1200℃时熔化而使钢材出时熔化而使钢材出现热裂纹，且易脆断称为热脆现象使钢材焊接性能和热加现热裂纹，且易脆断称为热脆现象使钢材焊接性能和热加工性能变坏，降低钢材塑性和冲击韧性工性能变坏，降低钢材塑性和冲击韧性钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计 氧氧、、氮氮是有害元素，容易从铁液中逸出，故含量甚少是有害元素，容易从铁液中逸出，故含量甚少氧的作用与硫类似，增大钢的热脆性氧的作用与硫类似，增大钢的热脆性氮的作用同磷类似，能显著降低钢材的塑性和冲击韧性，冷氮的作用同磷类似，能显著降低钢材的塑性和冲击韧性，冷弯性能和焊接性能，特别是增大钢材的冷脆性弯性能和焊接性能，特别是增大钢材的冷脆性 磷磷元素元素(P)也是一种有害元素也是一种有害元素 磷的存在可提高钢材的强度和抗锈蚀性，但严重降低钢磷的存在可提高钢材的强度和抗锈蚀性，但严重降低钢材的塑性、冷弯性能、冲击韧性和可焊性。

材的塑性、冷弯性能、冲击韧性和可焊性在低温下，钢材易产生低温脆断在低温下，钢材易产生低温脆断,称为冷脆现象称为冷脆现象钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计 钢材的材的焊接性能受含碳量和合金元素含量的影响接性能受含碳量和合金元素含量的影响 含碳量超含碳量超过时，，焊缝及及热影响区容易影响区容易变脆脆 一一般般Q235A的的含含碳碳量量较高高，，因因此此这一一牌牌号号通通常常不不能能用用于于焊接接构构件件而而Q235B、、C、、D的的含含碳碳量量控控制制在在上上述述的的适适宜宜范范围之内，适合之内，适合焊接使用接使用 在在高高强强度度低低合合金金钢中中，，低低合合金金元元素素大大多多对可可焊性性有有不不利利影影响响，，《《建建筑筑钢结构构焊接接技技术规程程》》使使用用碳碳当当量量来来衡衡量量低低合合金金钢的可的可焊性，其的性，其的计算公式如下：算公式如下： 2.4.2钢材的焊接性能钢材的焊接性能钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计 其中其中C、、Mn、、Cr、、Mo、、V、、Ni、、Cu分别为分别为碳、分别为分别为碳、锰、铬、钼、钒、镍和铜的百分含量。

锰、铬、钼、钒、镍和铜的百分含量 钢材焊接性能的优劣除了与钢材的碳当量有直接关系之钢材焊接性能的优劣除了与钢材的碳当量有直接关系之外，还与母材厚度、焊接方法、焊接工艺参数以及结构形式外，还与母材厚度、焊接方法、焊接工艺参数以及结构形式等条件有关等条件有关 当当CE在在0.38％％～～0.45％％范范围内内时，，钢材材呈呈现淬淬硬硬倾向向，，施施焊时需需要要控控制制焊接接工工艺、、采采用用预热措措施施并并使使热影影响响区区缓慢慢冷却，以免冷却，以免发生淬硬开裂；生淬硬开裂； 当当CE大大于于0.45％％时，，钢材材的的淬淬硬硬倾向向更更加加明明显，，需需严格格控制控制焊接工接工艺和和预热温度才能温度才能获得合格的得合格的焊缝钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计 钢材的硬化有三种情况：钢材的硬化有三种情况： 时效硬化、冷作硬化（或应变硬化）和应变时效硬化时效硬化、冷作硬化（或应变硬化）和应变时效硬化 在在高高温温时时溶溶于于铁铁中中的的少少量量氮氮和和碳碳，，随随着着时时间间的的增增长长逐逐渐渐由由固固溶溶体体中中析析出出，，生生成成氮氮化化物物和和碳碳化化物物，，散散存存在在铁铁素素体体晶晶粒粒的的滑滑动动界界面面上上，，对对晶晶粒粒的的塑塑性性滑滑移移起起到到遏遏制制作作用用，，从从而而使使钢钢材的强度提高，塑性和韧性下降。

这种现象称为材的强度提高，塑性和韧性下降这种现象称为时效硬化时效硬化 在在冷冷加加工工使使钢钢材材产产生生较较大大的的塑塑性性变变形形的的情情况况下下，，卸卸荷荷后后再再重重新新加加载载，，钢钢材材的的屈屈服服点点提提高高，，塑塑性性和和韧韧性性降降低低的的现现象象称称为为冷作硬化冷作硬化2.4.3钢材的硬化钢材的硬化钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计 应力应力—应变曲线将沿图应变曲线将沿图中中EDHK进行，屈服点由进行，屈服点由D点点提高到提高到H点点塑性区和应变硬化区的范围塑性区和应变硬化区的范围缩小这也是一个对钢结构缩小这也是一个对钢结构的不利因素的不利因素时效过程长时效过程长在塑性变形后对钢材加热到在塑性变形后对钢材加热到200～～300 C，使时效在几小，使时效在几小时内完成，称为人工时效时内完成，称为人工时效重要结构常需进行人工时效，然后再测定其冲击韧性，重要结构常需进行人工时效，然后再测定其冲击韧性，以保证钢材长期具有较好的韧性以保证钢材长期具有较好的韧性钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计当截面有裂纹当截面有裂纹(内部的或表面的内部的或表面的)、孔洞、刻槽、凹角时以及截面厚、孔洞、刻槽、凹角时以及截面厚度或宽度突然改变时度或宽度突然改变时构件中应力分布变得不均匀。

构件中应力分布变得不均匀在缺陷或截面变化处附近，应力线在缺陷或截面变化处附近，应力线曲折、密集、出现高峰应力的现象曲折、密集、出现高峰应力的现象称为称为应力集中应力集中当数值相等三向拉应力时，直当数值相等三向拉应力时，直到材料断裂也不屈服到材料断裂也不屈服三向拉应力状态容易脆性破坏三向拉应力状态容易脆性破坏2.4.4 应力集中的影响应力集中的影响钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计 应力集中现象可能由内应力产生：应力集中现象可能由内应力产生： 在在浇浇注注、、轧轧制制和和焊焊接接加加工工过过程程中中，，不不同同部部位位钢钢材材冷冷却却速速度度不同产生不同产生 焊接残余应力：焊接残余应力： 在在焊焊缝缝附附近近残残余余拉拉应应力力常常达达到到屈屈服服点点，，在在焊焊缝缝交交叉叉处处经经常常出现双向、甚至三向残余拉应力场，使钢材局部变脆出现双向、甚至三向残余拉应力场，使钢材局部变脆 当当外外力力引引起起的的应应力力与与内内应应力力处处于于不不利利组组合合时时，，会会引引发发脆脆性性破坏 因因此此，，在在进进行行钢钢结结构构设设计计时时，，应应尽尽量量使使构构件件和和连连接接节节点点的的形状和构造合理，防止截面的突然改变。

形状和构造合理，防止截面的突然改变 钢结构焊接构造设计和施工时，尽量减少焊接残余应力钢结构焊接构造设计和施工时，尽量减少焊接残余应力钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计 荷载可分为静力的和动力的两大类荷载可分为静力的和动力的两大类 快速加载快速加载 动力荷载中的冲击荷载动力荷载中的冲击荷载 连续交变荷载，循环荷载连续交变荷载，循环荷载 吊车梁吊车梁 地震地震2.4.5 荷载类型的影响荷载类型的影响一一一一. . 加载速度的影响加载速度的影响加载速度的影响加载速度的影响 在在冲冲击击荷荷载载作作用用下下，，加加载载速速度度很很高高，，由由于于钢钢材材的的塑塑性性滑滑移在加载瞬间跟不上应变速率，反映出屈服点提高的倾向移在加载瞬间跟不上应变速率，反映出屈服点提高的倾向 试试验验研研究究表表明明，，在在室室温温环环境境下下，，虽虽然然钢钢材材的的屈屈服服点点和和抗抗拉拉强强度度随随应应变变速速率率增增加加而而提提高高，，塑塑性性变变形形能能力力却却没没有有下下降降，，反反而而提高提高钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计二二二二. . 循环荷载的影响循环荷载的影响循环荷载的影响循环荷载的影响 钢钢材材在在连连续续交交变变荷荷载载作作用用下下，，会会逐逐渐渐累累积积损损伤伤、、产产生生裂裂纹及裂纹逐渐扩展，直到最后破坏，纹及裂纹逐渐扩展，直到最后破坏，这种现象称为疲劳这种现象称为疲劳 疲劳可分为高周疲劳和低周疲劳两类疲劳可分为高周疲劳和低周疲劳两类 当当钢钢材材承承受受拉拉力力至至产产生生塑塑性性变变形形，，卸卸载载后后，，再再使使其其受受拉拉，，其其受受拉拉的的屈屈服服强强度度将将提提高高至至卸卸载载点点（（冷冷作作硬硬化化现现象象））；；而而当当卸卸载载后后使使其其受受压压，，其其受受压压的的屈屈服服强强度度将将低低于于一一次次受受压压时时所所获获得得的的值值。

这这种种经经预预拉拉后后抗抗拉拉强强度度提提高高，，抗抗压压强强度度降降低低的的现现象象称为包辛格效应称为包辛格效应 钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计在在150℃以内，以内，钢材的材的强强度、度、弹性模量和塑性均与常温相性模量和塑性均与常温相近在在250℃左右，抗拉左右，抗拉强强度有局部性提高，伸度有局部性提高，伸长率和断面收率和断面收缩率均降至最低，出率均降至最低，出现蓝脆脆现象（象（钢材表面氧化膜呈材表面氧化膜呈蓝色）显然然钢材的材的热加工加工应避开避开这一温度区段一温度区段在在300℃以后，以后，强强度和度和弹性模量均开始性模量均开始显著下降，塑性著下降，塑性显著上升达到达到600℃时，，强强度几乎度几乎为零，塑性急零，塑性急剧上升，上升，钢材材处于于热塑性状塑性状态2.4.6 温度的影响温度的影响 钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计 当温度低于常温当温度低于常温时，随着温度的降低，，随着温度的降低，钢材的材的强强度提高，度提高，而塑性和而塑性和韧性降低，逐性降低，逐渐变脆，称脆，称为钢材的材的低温冷脆低温冷脆 在直接承受在直接承受动力作用的力作用的钢结构构设计中，中，为了防止脆性破了防止脆性破坏，冲坏，冲击试验并并进行行统计分析才能得到。

分析才能得到 我国有关我国有关标准准对不同牌号和等不同牌号和等级的的钢材，材，规定了在不同定了在不同温度下的冲温度下的冲击韧性指性指标 对Q235钢，除，除A级不要求外，其它各不要求外，其它各级钢均取均取CV=27J 对低合金高低合金高强强度度钢，除，除A级不要求外，不要求外，E级钢采用采用CV=27J钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计影响因素：影响因素：钢材的化学成分、材的化学成分、组织构造和缺陷等；构造构造和缺陷等；构造缺陷和缺陷和焊接加工引起的接加工引起的应力集中、低温影响、力集中、低温影响、动荷作用、冷荷作用、冷作硬化和作硬化和应变时效硬化等效硬化等防止脆性破坏的防止脆性破坏的发生：生：(1) 合理合理设计2) 正确制造正确制造3) 合理使用合理使用2.4.7 防止脆性断裂的方法防止脆性断裂的方法钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计§2-5 钢材的疲劳钢材的疲劳2.5.1 疲劳破坏的特征疲劳破坏的特征1. 1. 疲疲疲疲劳劳的概念的概念的概念的概念 钢材料在循材料在循环荷荷载作用下，当循作用下，当循环数达到某一定数达到某一定值时，，钢材材发生破坏的生破坏的现象叫做象叫做钢材的疲材的疲劳；疲；疲劳属于脆性破坏。

属于脆性破坏 内部缺陷内部缺陷----应力集中力集中----产生微裂生微裂纹----微裂微裂纹在循在循环荷荷载下下扩展展----截面削弱截面削弱----宏宏观裂裂纹失失稳扩展展----断裂断裂引起疲引起疲劳破坏的交破坏的交变荷荷载有两种有两种类型型常幅交常幅交变荷荷载 常幅疲常幅疲劳 变幅交幅交变荷荷载 变幅疲幅疲劳转动的机械零件的机械零件 常幅疲常幅疲劳破坏，破坏，吊吊车桥、、钢桥 变幅疲幅疲劳破坏§2-5 §2-5 钢材的疲劳钢材的疲劳钢材的疲劳钢材的疲劳钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计1) 低周疲劳低周疲劳 高周疲劳高周疲劳2) 特征特征 a 突然性突然性 b 疲疲劳破坏的断口与一般脆性断口不同，三个区域：破坏的断口与一般脆性断口不同，三个区域：裂裂纹源、裂源、裂纹扩展区和断裂区展区和断裂区扩展区表面展区表面较光滑，光滑，可可见放射和年放射和年轮状花状花纹，是疲，是疲劳断裂的主要断口特征断裂的主要断口特征 c 疲疲劳对缺陷敏感。

缺陷敏感 缺口缺口 裂裂纹 组织缺陷缺陷§2-5 §2-5 钢材的疲劳钢材的疲劳钢材的疲劳钢材的疲劳钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计tt平均应力：平均应力：应力比：应力比：应力辐：应力辐：循环应力和变幅应力循环应力和变幅应力§2-5 §2-5 钢材的疲劳钢材的疲劳钢材的疲劳钢材的疲劳钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计2 2 影响疲劳的主要因素：影响疲劳的主要因素：影响疲劳的主要因素：影响疲劳的主要因素：1）有无缺陷、缺陷的尺寸，有无残余）有无缺陷、缺陷的尺寸，有无残余应力2））应力水平力水平3））应力力辐4））应力比力比 对弹性材料，性材料，这一因一因素影响不象素影响不象对弹塑性材料塑性材料那那样大时，称常幅循，称常幅循环§2-5 §2-5 钢材的疲劳钢材的疲劳钢材的疲劳钢材的疲劳钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计2.5.2 常幅疲劳常幅疲劳一一. 非非焊接接结构的疲构的疲劳疲疲劳强强度度 与主体金属与主体金属 连接接类型有关型有关 与循与循环应力的力的应力比力比ρ 循循环次数次数n有关。

有关 n＝＝2×106次，次，TJ17-74曾根据曾根据试验得到的得到的简化疲化疲劳曲曲线，，验算以拉算以拉应力力为主的疲主的疲劳计算公式如下：算公式如下：§2-5 §2-5 钢材的疲劳钢材的疲劳钢材的疲劳钢材的疲劳钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计验算部位最大拉算部位最大拉应力；力；以拉以拉应力力为主的疲主的疲劳容容许强强度；度；=0时的疲的疲劳容容许强强度，度，试验定；定；构造形式有关的系数，构造形式有关的系数，试验定以应力为准则的疲劳验算方法不适用于焊接结构以应力为准则的疲劳验算方法不适用于焊接结构 §2-5 §2-5 钢材的疲劳钢材的疲劳钢材的疲劳钢材的疲劳钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计二二二二. . 焊接结构的疲劳焊接结构的疲劳焊接结构的疲劳焊接结构的疲劳 焊接接结构疲构疲劳寿命主要的因素寿命主要的因素 构件和构件和连接的构造接的构造类型型和和应力幅，而与力幅，而与应力比无关力比无关 焊接残余应力焊接残余应力的影响的影响σfyfyσmaxσminΔσ=σmax-σminfy-Δσt+--(a)(b)(c)焊缝附近的真是循环应力焊缝附近的真是循环应力§2-5 §2-5 钢材的疲劳钢材的疲劳钢材的疲劳钢材的疲劳钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计 当当名名义循循环应力力为拉拉时，，焊缝附附近近的的残残余余拉拉应力力已已达达屈屈服服点点不不再再增增加加，，实际拉拉应力力保保持持fy不不变；；当当名名义循循环应力减小到最小力减小到最小时，，焊缝附近的附近的实际应力将降至力将降至                 显然，然，焊缝附近的真附近的真实应力比力比为 只只要要应力力幅幅为常常数数，，不不管管循循环荷荷载下下的的名名义应力力比比为何何值，，焊缝附附近近的的真真实应力力比比也也为常常数数。

焊缝部部位位的的疲疲劳寿命主要与寿命主要与 有关§2-5 §2-5 钢材的疲劳钢材的疲劳钢材的疲劳钢材的疲劳钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计Δσnn1Δσ1lgΔσlgnlgnLg[Δσ]lgCβ1(a)(b)2s应力幅与循环寿命的关系应力幅与循环寿命的关系§2-5 §2-5 钢材的疲劳钢材的疲劳钢材的疲劳钢材的疲劳钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计可求得容可求得容许应力幅的表达式力幅的表达式C、、β均均为不同构件和不同构件和连接接类别的的试验参数 循环次数循环次数n应应力力幅幅1234疲劳极限疲劳极限新新规范范给出的疲出的疲劳曲曲线(Δσ−n)图§2-5 §2-5 钢材的疲劳钢材的疲劳钢材的疲劳钢材的疲劳钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计三三三三. . 常幅疲劳验算常幅疲劳验算常幅疲劳验算常幅疲劳验算1. 对不同的构件和不同的构件和连接接类型型 归纳划分划分为8类 2. 对于非于非焊接接结构，构， 使用螺栓使用螺栓连接和构件，残余拉接和构件，残余拉应力很小，疲力很小，疲劳寿命不寿命不仅与与应力幅力幅Δσ有关，也与名有关，也与名义应力比力比ρ有关有关 3. 折算折算应力幅力幅采用荷采用荷载的的标准准值容容许应力力设计法法内力内力计算中不乘算中不乘动力系数力系数 试验包括包括动力作用力作用 §2-5 §2-5 钢材的疲劳钢材的疲劳钢材的疲劳钢材的疲劳钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计一一一一. . 变幅疲劳的一般计算方法变幅疲劳的一般计算方法变幅疲劳的一般计算方法变幅疲劳的一般计算方法 根据根据线性累性累积损伤准准则 等效等效应力幅力幅Δσe，，计算公式算公式为：： 各各应力幅力幅Δσi对应循循环次数次数为ni，，相相对的疲的疲劳寿命寿命为Ni，， 线性累性累积损伤准准则为：： 应力幅力幅Δσi循循环一次一次时，将引起，将引起1/Ni的的损伤，，ni次循次循环的的损伤为ni/Ni；；其它其它应力幅水平的常幅循力幅水平的常幅循环应力也有各自的力也有各自的损伤状状况，当况，当这些些损伤份份额之和等于之和等于1时，将，将发生疲生疲劳破坏。

破坏 或或2.5.3 变幅疲劳变幅疲劳 §2-5 §2-5 钢材的疲劳钢材的疲劳钢材的疲劳钢材的疲劳钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计lgΔσlgnΔσ1Δσ2Δσ3Δσen1n2n3N1N2N3Σniβ1变幅疲劳的疲劳曲线变幅疲劳的疲劳曲线§2-5 §2-5 钢材的疲劳钢材的疲劳钢材的疲劳钢材的疲劳钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计等效常幅疲等效常幅疲劳应力幅力幅Δσe，，循循环 次后：次后： 或或 将上述代入下式将上述代入下式 有有 得得 则 －以－以应力循力循环次数表示的次数表示的结构构预期寿命；期寿命； ni－－应力幅水平力幅水平为Δσi的的应力循力循环次数§2-5 §2-5 钢材的疲劳钢材的疲劳钢材的疲劳钢材的疲劳钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计二二二二. . 吊车梁的疲劳吊车梁的疲劳吊车梁的疲劳吊车梁的疲劳 欠欠载效效应的等效系数的等效系数 最大应力幅最大应力幅最大应力幅最大应力幅 1 变幅疲幅疲劳工作工作环境境2 获得一些有代表性的得一些有代表性的车间的重的重级工作制工作制 中中级工作制吊工作制吊车桁架的桁架的设计应力力谱。

3 按按2×106循循环次数次数4 最大最大应力幅力幅Δσ1 ；常幅；常幅设计应力幅力幅Δσ§2-5 §2-5 钢材的疲劳钢材的疲劳钢材的疲劳钢材的疲劳钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计2.5.4 疲劳验算中一些值得注意的问题疲劳验算中一些值得注意的问题 (1) 疲疲劳验算仍然采用容算仍然采用容许应力力设计方法，方法， 标准荷准荷载 用容用容许应力幅作力幅作为疲疲劳强强度度 (2) 规范中提出的疲范中提出的疲劳强强度以度以试验为依据依据 规定定8种以外种以外连接构造，接构造，应进行行专门的研究的研究 高温、海水腐高温、海水腐蚀环境、境、焊后后经热处理、低周高理、低周高应变疲疲劳构件或构件或连接的疲接的疲劳 (3) 在在应力循力循环中不出中不出现拉拉应力的部位不力的部位不计算疲算疲劳 (4) 静力静力强强度度对焊接构件和接构件和连接的疲接的疲劳强强度无度无显著影响，著影响，故可以故可以认为，疲，疲劳容容许应力幅与力幅与钢种无关种无关§2-5 §2-5 钢材的疲劳钢材的疲劳钢材的疲劳钢材的疲劳钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计§2-6 建筑用钢的种类、规格和选用建筑用钢的种类、规格和选用 2.6.1 2.6.1 建筑用钢的种类建筑用钢的种类建筑用钢的种类建筑用钢的种类 碳素碳素结构构钢和低合金高和低合金高强强度度结构构钢 优质碳素碳素结构构钢在冷拔碳素在冷拔碳素钢丝和和连接用接用紧固件中厚度方固件中厚度方向性能向性能钢板、板、焊接接结构用耐候构用耐候钢、、铸钢一一一一. . . . 碳素结构钢碳素结构钢碳素结构钢碳素结构钢 按国家按国家标准准《《碳素碳素结构构钢》》GB/T700生生产的的钢材有材有Q195、、Q215、、Q235、、Q255和和Q275种品牌，种品牌， 板材厚度不大于板材厚度不大于16mm屈服点分屈服点分别为195、、215、、235、、255、、275N/mm2Q235含碳量在含碳量在0.22％以下，％以下，强强度适中，塑性、度适中，塑性、韧性均性均较好好 除除A级外，其它三个级别的含碳量均在级外，其它三个级别的含碳量均在0.20％以下％以下 。

§2-6 §2-6 建筑用钢的种类、规格和选用建筑用钢的种类、规格和选用建筑用钢的种类、规格和选用建筑用钢的种类、规格和选用钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计二二二二. . 低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢 按按国国家家标准准《《低低合合金金高高强强度度结构构钢》》GB/T1591生生产的的钢材共有材共有Q295、、Q345、、Q390、、Q420和和Q460板板 材材 厚厚 度度 不不 大大 于于 16mm屈屈 服服 点点 295、、 345、、 390、、 420和和460N/mm2含含碳碳量量均均不不大大于于0.20％％，，合合金金元元素素的的总量量低低于于5％％，，故故称称为低合金高低合金高强强度度钢Q345、、Q390和和Q420均均按按化化学学成成分分和和冲冲击韧性性划划分分为A、、B、、C、、D、、E共共5个个质量量等等级，，A、、B级为镇静静钢，，C、、D、、E级为特种特种镇静静钢，故可不加脱氧方法的符号故可不加脱氧方法的符号 三三三三. . 优质碳素结构钢优质碳素结构钢优质碳素结构钢优质碳素结构钢与与碳碳素素结构构钢的的区区别在在于于钢中中含含杂质元元素素较少少，，磷磷、、硫硫等等害害元素含量均不大于元素含量均不大于0.035％，其它缺陷限制也％，其它缺陷限制也较严格格§2-6 §2-6 建筑用钢的种类、规格和选用建筑用钢的种类、规格和选用建筑用钢的种类、规格和选用建筑用钢的种类、规格和选用钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计 一一类为普通含普通含锰量的量的钢 一一类为较高含高含锰量的量的钢 两两类的的钢号号均均用用两两位位数数字字表表示示，，它它表表示示钢中中的的平平均均含含碳碳量的万分数，前者数字后不加量的万分数，前者数字后不加Mn，，后者数字后加后者数字后加Mn，， 45号号钢，表示平均含碳量，表示平均含碳量为0.45％的％的优质碳素碳素钢；； 45Mn号号钢，，表表示示同同样含含碳碳量量、、但但锰的的含含量量也也较高高的的优质碳素碳素钢。

四四四四. . 其他其他其他其他钢钢 防防止止钢材材的的层状状撕撕裂裂而而采采用用Z向向钢，，处于于外外露露环境境对耐耐腐腐蚀有特殊要求或在腐有特殊要求或在腐蚀性作用下的性作用下的结构采用构采用耐候耐候钢§2-6 §2-6 建筑用钢的种类、规格和选用建筑用钢的种类、规格和选用建筑用钢的种类、规格和选用建筑用钢的种类、规格和选用钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计2.6.2 钢材规格钢材规格 热轧成型的成型的钢板和型板和型钢，以及冷加工成型的冷，以及冷加工成型的冷轧薄薄钢板和冷弯薄壁型板和冷弯薄壁型钢一一一一. . . . 钢板钢板钢板钢板 钢板板有有厚厚钢板板、、薄薄钢板板、、扁扁钢（（或或带钢））之之分分钢板板截截面面的的表表示示方方法法为在在符符号号“－－”后后加加“宽度度×厚厚度度”，，如如－－200×20等钢板的供板的供应规格如下：格如下： 厚厚钢板：厚板：厚4.5~60mm，，宽600~3000mm，，长4~12m；； 薄薄钢板：厚板：厚0.35~4mm，，宽500~1500mm，，长0.5~4m 扁扁 钢：厚：厚 4~60mm，，宽 12~ 200mm，，长3~9m。

花花纹钢板板§2-6 §2-6 建筑用钢的种类、规格和选用建筑用钢的种类、规格和选用建筑用钢的种类、规格和选用建筑用钢的种类、规格和选用钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计 常用的有角常用的有角钢、工字、工字钢、槽、槽钢 角角钢分分为等等边的和不等的和不等边两种，两种， 角角钢型型号号的的表表示示方方法法为在在符符号号“L”后后加加“长边宽×短短边宽×厚厚度度”（（对不不等等边角角钢，，如如L125×80×8）），，或或加加“边长×厚厚度度”（（对等等边角角钢，如，如L125×8）我国生我国生产的角的角钢最大最大边长为200mm，供，供应长度般度般为4~19m二二二二. . 热轧型钢热轧型钢热轧型钢热轧型钢工字工字钢有普通工字有普通工字钢、、轻型工字型工字钢和和H型型钢三种普通工字普通工字钢的型号的型号I20a表示高度表示高度为200mm，，腹板厚度腹板厚度为a类的工字的工字钢轻型工字型工字钢§2-6 §2-6 建筑用钢的种类、规格和选用建筑用钢的种类、规格和选用建筑用钢的种类、规格和选用建筑用钢的种类、规格和选用钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计普通工字普通工字钢的型号的型号为10～～63号号轻型工字型工字钢为10~70号号H型型钢可可分分为宽翼翼缘（（HW））、、中中翼翼缘（（HM））及及窄窄翼翼缘（（HN））三三类。

HW400×400×13×21宽翼翼缘和中翼和中翼缘H型型钢可用于可用于钢柱等受柱等受压构件构件窄翼窄翼缘H型型钢则适用于适用于钢梁等受弯构件梁等受弯构件槽槽钢有普通槽有普通槽钢和和轻型槽型槽钢二种［［32a指截面高度指截面高度320mm，腹板，腹板较薄的槽薄的槽钢钢管管有有无无缝钢管管和和焊接接钢管管两两种种可可用用代代号号“D”后后加加“外外径径d×壁厚壁厚t”表示，如表示，如D180×8等§2-6 §2-6 建筑用钢的种类、规格和选用建筑用钢的种类、规格和选用建筑用钢的种类、规格和选用建筑用钢的种类、规格和选用钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计三三三三. . . . 冷弯薄壁型钢冷弯薄壁型钢冷弯薄壁型钢冷弯薄壁型钢 采用采用1.5~6mm厚的厚的钢板板经冷弯和冷弯和辊压成型的型材成型的型材 采用采用0.4~1.6mm的薄的薄钢板板经辊压成型的成型的压型型钢板板 截面形式和尺寸均可按受力特点合理截面形式和尺寸均可按受力特点合理设计，能充分利，能充分利用用钢材的材的强强度、度、节约钢材材 冷弯高冷弯高频焊接接圆管和方、矩形管管和方、矩形管§2-6 §2-6 建筑用钢的种类、规格和选用建筑用钢的种类、规格和选用建筑用钢的种类、规格和选用建筑用钢的种类、规格和选用钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计2.6.3 钢材的选择钢材的选择一一一一. . . . 钢材选用原则和建议钢材选用原则和建议钢材选用原则和建议钢材选用原则和建议 钢材材选用既要确保用既要确保结构物的安全可靠，又要构物的安全可靠，又要经济合理合理 保保证承重承重结构的承构的承载能力，防止在一定条件下出能力，防止在一定条件下出现脆脆性破坏，性破坏， 应根据根据结构的构的重要性、荷重要性、荷载特征、特征、连接方法、工作接方法、工作环境、境、应力状力状态和和钢材厚度材厚度等因素等因素综合考合考虑，，选用合适牌号用合适牌号和和质量等量等级的的钢材。

材二二二二. . . . 国外防脆选材的有关建议国外防脆选材的有关建议国外防脆选材的有关建议国外防脆选材的有关建议三三三三. . . . 国内外钢材的互换问题国内外钢材的互换问题国内外钢材的互换问题国内外钢材的互换问题   §2-6 §2-6 建筑用钢的种类、规格和选用建筑用钢的种类、规格和选用建筑用钢的种类、规格和选用建筑用钢的种类、规格和选用。