建筑金属材料课件.ppt

建筑金属材料建筑金属材料土木工程材料土木工程材料基础知识基础知识 钢材的组成结构及对性能的影响钢材的组成结构及对性能的影响 1 1 钢材的晶体结构钢材的晶体结构 2 2 钢材的根本晶体组织钢材的根本晶体组织3 3 钢材的成分对性能的影响钢材的成分对性能的影响 建筑金属材料建筑金属材料1 1 钢材的晶体结构钢材的晶体结构 钢材和一切金属材料一样，也为晶体结构，它是铁钢材和一切金属材料一样，也为晶体结构，它是铁- -碳碳合金晶体，钢的晶格有两种构架，即合金晶体，钢的晶格有两种构架，即体心立方晶格体心立方晶格和和面心立面心立方晶格方晶格 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 钢材的组成结构及其对性能的影响钢材的组成结构及其对性能的影响Ø体心立方晶格体心立方晶格是原子排列在一个正六面体的中心和各个顶是原子排列在一个正六面体的中心和各个顶点而构成的空间格子；点而构成的空间格子；Ø面心立方体晶格面心立方体晶格是原子排列在一个正六面体的各个顶点和是原子排列在一个正六面体的各个顶点和六个面的中心而构成的空间格子六个面的中心而构成的空间格子建筑金属材料建筑金属材料>> >> 钢材的组成结构及其对性能的影响钢材的组成结构及其对性能的影响u其晶体结构中，各个原子以金属键相互结合在一起，这种其晶体结构中，各个原子以金属键相互结合在一起，这种结合方式就决定了钢材具有很高的强度和良好的塑性。

结合方式就决定了钢材具有很高的强度和良好的塑性u钢材的晶格并不都是完好无缺地规那么排列，而是存在许钢材的晶格并不都是完好无缺地规那么排列，而是存在许多缺陷，它们将显著地影响钢材的性能，这是钢材的实际强多缺陷，它们将显著地影响钢材的性能，这是钢材的实际强度远比理论强度小的根本原因度远比理论强度小的根本原因u其主要的缺陷有三种：点缺陷、线缺陷和面缺陷其主要的缺陷有三种：点缺陷、线缺陷和面缺陷液态铁液态铁   －－Fe Fe   －－Fe Fe   －－FeFe 体心立方体心立方 面心立方面心立方 体心立方体心立方1390℃1390℃以上以上910910℃℃ ~1390℃1390℃910℃910℃以下以下碳素钢从碳素钢从液态液态变成变成固态固态晶体结构时，随着温度的降晶体结构时，随着温度的降低，其晶格要发生两次转变低，其晶格要发生两次转变2 2 钢材的根本晶体组织钢材的根本晶体组织 钢是以铁〔钢是以铁〔FeFe〕为主的〕为主的Fe-CFe-C合金Fe-CFe-C合金于一合金于一定条件下能形成具有一定形态的聚合体，称为钢的组定条件下能形成具有一定形态的聚合体，称为钢的组织，在显微镜下能观察到它们的微观形貌图像织，在显微镜下能观察到它们的微观形貌图像( (见以见以下图下图) )，故也称显微组织。

主要有铁素体、渗碳体、，故也称显微组织主要有铁素体、渗碳体、珠光体和奥氏体珠光体和奥氏体 片状珠光体〔片状珠光体〔10001000倍〕倍〕 针状和块状铁素体〔针状和块状铁素体〔100100倍〕倍〕 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 钢材的组成结构及其对性能的影响钢材的组成结构及其对性能的影响铁素体的晶体组织钢钢材材的的晶晶体体组组织织珠光体的晶体组织铁素体和珠光体珠光体与渗碳体球状珠光体钢的根本晶体组织钢的根本晶体组织 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 钢材的组成结构及其对性能的影响钢材的组成结构及其对性能的影响名称名称含碳量含碳量/%/%结构特征结构特征性能性能铁素体铁素体≤0.02≤0.02碳在碳在 －－Fe Fe 中的固溶体中的固溶体塑性、韧性好；但塑性、韧性好；但强度、硬度低强度、硬度低奥氏体奥氏体0.80.8碳在碳在 －－Fe Fe 中的固溶体中的固溶体强度、硬度不高，强度、硬度不高，但塑性好但塑性好渗碳体渗碳体6.676.67铁和碳的化合物铁和碳的化合物FeFe3 3C C抗拉强度低，塑性抗拉强度低，塑性差，性硬脆，耐磨差，性硬脆，耐磨珠光体珠光体0.80.8铁素体和渗碳体的机械铁素体和渗碳体的机械混合物混合物塑性较好，强度和塑性较好，强度和硬度较高硬度较高3 3 钢材的成分对性能的影响钢材的成分对性能的影响 除铁、碳外，钢材在冶炼过程中会从原料、燃除铁、碳外，钢材在冶炼过程中会从原料、燃料中引入一些其他元素。

钢材的成分对性能有重要料中引入一些其他元素钢材的成分对性能有重要影响这些成分可分为两类：影响这些成分可分为两类： 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 钢材的组成结构及其对性能的影响钢材的组成结构及其对性能的影响u一类能一类能改善优化改善优化钢材的性能称为钢材的性能称为合金元素合金元素，主要，主要有有SiSi、、MnMn、、TiTi、、V V、、NbNb等；等；u另一类能另一类能劣化劣化钢材的性能，属钢材的钢材的性能，属钢材的杂质杂质，主要，主要有氧、硫、氮、磷等有氧、硫、氮、磷等 观察与讨论观察与讨论(1) (1) 碳素钢中含碳量对其组织和性能的影响碳素钢中含碳量对其组织和性能的影响 (2) (2) 钢材的晶体结构与性能钢材的晶体结构与性能 建筑金属材料建筑金属材料 >> >> 钢材的组成结构及其对性能的影响钢材的组成结构及其对性能的影响(1) (1) 碳素钢中含碳量对其组织和性能的影响碳素钢中含碳量对其组织和性能的影响 以下以下图是是碳素素钢根本根本组织相相对含量含量与含含碳量的量的关系请分分析低析低碳钢、中、中碳钢和高和高碳钢随着含着含碳量的增加，其根本量的增加，其根本组织及及性能如何性能如何变化。

化 铁碳合金的含碳量与晶体组织及性能之间的关系铁碳合金的含碳量与晶体组织及性能之间的关系 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 钢材的组成结构及其对性能的影响钢材的组成结构及其对性能的影响讨论讨论(1) (1) 碳素钢中含碳量对其组织和性能的影响碳素钢中含碳量对其组织和性能的影响 建筑钢材的含碳量不大于％，即根本组织为铁素建筑钢材的含碳量不大于％，即根本组织为铁素体和珠光体从图可见，随含碳量增加，珠光体含量体和珠光体从图可见，随含碳量增加，珠光体含量增加，而铁素体那么相应减少故高碳钢的强度较高，增加，而铁素体那么相应减少故高碳钢的强度较高，而塑性、韧性相应较低而塑性、韧性相应较低 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 钢材的组成结构及其对性能的影响钢材的组成结构及其对性能的影响(2) (2) 钢材的晶体结构与性能钢材的晶体结构与性能 请观察以下图，讨论钢材的实际强度与理论强度请观察以下图，讨论钢材的实际强度与理论强度的关系 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 钢材的组成结构及其对性能的影响钢材的组成结构及其对性能的影响讨论讨论(2) (2) 钢材的晶体结构与性能钢材的晶体结构与性能 ① ①钢材晶格中，有些平面上的原子较密集，结合钢材晶格中，有些平面上的原子较密集，结合力较强。

而面与面之间，那么由于原子间距离较大，力较强而面与面之间，那么由于原子间距离较大，结合力较弱在外力作用下，晶格容易沿原子密集面结合力较弱在外力作用下，晶格容易沿原子密集面产生相对滑移，故建筑钢材塑性变形较大产生相对滑移，故建筑钢材塑性变形较大 ② ②从上面的动画可见，钢材的晶格存在许多缺陷，从上面的动画可见，钢材的晶格存在许多缺陷，如点缺陷、线缺陷及面缺陷，由于这些缺陷的存在，如点缺陷、线缺陷及面缺陷，由于这些缺陷的存在，使晶格受力滑移时，不是理论上的整个滑移面上全部使晶格受力滑移时，不是理论上的整个滑移面上全部原子一起移动，只是缺陷处局部移动，故实际强度低原子一起移动，只是缺陷处局部移动，故实际强度低于理论强度于理论强度 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 钢材的组成结构及其对性能的影响钢材的组成结构及其对性能的影响工程实例分析工程实例分析钢结构倒塌钢结构倒塌 现象现象 苏联某钢铁厂仓库运输廊道为钢结构，于某日倒苏联某钢铁厂仓库运输廊道为钢结构，于某日倒塌经检查可知：杆件发生断裂的位置在应力集中处塌经检查可知：杆件发生断裂的位置在应力集中处节点附近的整块母材上，桁架腹板和弦杆的焊接接头节点附近的整块母材上，桁架腹板和弦杆的焊接接头均未破坏；全部断口和拉断处都很新鲜均未破坏；全部断口和拉断处都很新鲜, ,未发黑、无未发黑、无锈迹。

所用钢材为苏联国家标准锈迹所用钢材为苏联国家标准CTCT·3 3号沸腾钢号沸腾钢 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 钢材的组成结构及其对性能的影响钢材的组成结构及其对性能的影响原因分析原因分析 切取母材作化学成分分析可知：其碳、硫含量均超过苏联切取母材作化学成分分析可知：其碳、硫含量均超过苏联国家标准焊接结构所用国家标准焊接结构所用CTCT·3 3号沸腾钢的碳硫含量规定其中号沸腾钢的碳硫含量规定其中5555％的沸腾钢中碳平均含量超过％的标准规定，破坏发生部位附％的沸腾钢中碳平均含量超过％的标准规定，破坏发生部位附近含量达％；近含量达％；3232％的试样硫含量超过％的试样硫含量超过0.055 0.055 ％的标准规定，在％的标准规定，在折断部位达％折断部位达％ 碳对钢的性能有重要的影响碳含量增加，钢强度、硬度碳对钢的性能有重要的影响碳含量增加，钢强度、硬度增高，而塑性和韧性降低，且增大钢的冷脆性，降低可焊性增高，而塑性和韧性降低，且增大钢的冷脆性，降低可焊性而硫多数以而硫多数以FeSFeS形成存在，是强度较低、较脆的夹杂物，受力易形成存在，是强度较低、较脆的夹杂物，受力易引起应力集中，降低钢的强度及疲劳强度，且对热加工和焊接引起应力集中，降低钢的强度及疲劳强度，且对热加工和焊接不利，偏析亦严重。

由于此钢材不宜焊接，且使用的环境温度不利，偏析亦严重由于此钢材不宜焊接，且使用的环境温度较低，这是导致工程质量事故的主要原因较低，这是导致工程质量事故的主要原因 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 钢材的组成结构及其对性能的影响钢材的组成结构及其对性能的影响基础知识基础知识2.4 2.4 钢材的强化与加工钢材的强化与加工 2.4.1 2.4.1 冷加工强化冷加工强化2.4.2 2.4.2 时效处理时效处理2.4.3 2.4.3 热处理热处理 建筑金属材料建筑金属材料2.4.1 2.4.1 冷加工强化冷加工强化 将钢材于常温下进行将钢材于常温下进行冷拉冷拉、、冷拔冷拔或或冷轧冷轧使其产使其产生塑性变形，从而提高生塑性变形，从而提高屈服强度屈服强度，降低塑性韧性，，降低塑性韧性，这个过程称为冷加工强化处理这个过程称为冷加工强化处理 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.4 2.4 钢材的强化与加工钢材的强化与加工•将热轧钢筋用拉伸设备在常温下拉长，使之产生将热轧钢筋用拉伸设备在常温下拉长，使之产生一定的塑性变形称之为冷拉一定的塑性变形称之为冷拉•钢材用拉伸设备拉伸后能提高强度钢材用拉伸设备拉伸后能提高强度, ,屈服点可提屈服点可提高高20%-25%20%-25%。

冷拉冷拉 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.4 2.4 钢材的强化与加工钢材的强化与加工œ将钢筋通过硬质合金拔丝模孔强行拉拔，使之将钢筋通过硬质合金拔丝模孔强行拉拔，使之不仅受拉、而且受挤压以提高强度每次冷拔不仅受拉、而且受挤压以提高强度每次冷拔断面缩小应为断面缩小应为10%10%以下，可屡次冷拔以下，可屡次冷拔, ,在这个过在这个过程中，屈服强度可提高程中，屈服强度可提高40-60%40-60%，效果好于冷拉效果好于冷拉冷拔冷拔F冷拉示意图冷拉示意图  建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.4 2.4 钢材的强化与加工钢材的强化与加工œ将圆钢在冷轧机上轧成断面形状规那么的钢筋，将圆钢在冷轧机上轧成断面形状规那么的钢筋，可提高其强度与混凝土的粘结力可提高其强度与混凝土的粘结力冷轧冷轧冷加工强化冷加工强化在土木工程中的应用在土木工程中的应用: :土木工程中大量使用的钢筋采用冷加工强化具有土木工程中大量使用的钢筋采用冷加工强化具有明显的经济效益明显的经济效益减小钢筋混凝土结构设计截面减小钢筋混凝土结构设计截面减小混凝土中配筋数量减小混凝土中配筋数量节约建筑材料节约建筑材料2.4.2 2.4.2 时效处理时效处理 将冷加工处理后的钢筋，在常温下存放将冷加工处理后的钢筋，在常温下存放1515～～20 20 d d，或加热至，或加热至100100～～200℃200℃后保持一定时间〔后保持一定时间〔2 2～～3h3h〕，〕，其屈服强度进一步提高，且抗拉强度也提高，同时塑其屈服强度进一步提高，且抗拉强度也提高，同时塑性和韧性也进一步降低，弹性模量那么根本恢复。

这性和韧性也进一步降低，弹性模量那么根本恢复这个过程称为时效处理个过程称为时效处理 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.4 2.4 钢材的强化与加工钢材的强化与加工时效处理方法有两种：时效处理方法有两种：1 1、自然时效：在常温下存放、自然时效：在常温下存放1515～～20d20d，适合用于低强度钢筋；，适合用于低强度钢筋；2 2、、人工时效：加热至人工时效：加热至100100～～200℃200℃后保持一定时间〔后保持一定时间〔2 2～～3h3h〕，适合〕，适合于高强钢筋于高强钢筋 观察与讨论观察与讨论冷加工强化与时效处理的意义冷加工强化与时效处理的意义 请观察以下察以下图钢筋的筋的应力力- -- -应变曲曲线，，并讨论冷加冷加工强化工强化与时效效处理的意理的意义  钢筋冷拉时效后应力钢筋冷拉时效后应力----应变图的变化应变图的变化 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.4 2.4 钢材的强化与加工钢材的强化与加工讨论讨论 从上图可见，将钢筋冷拉至强化阶段的从上图可见，将钢筋冷拉至强化阶段的K K点，然点，然后卸荷，那么产生塑性变形，假设立即受拉，钢筋的后卸荷，那么产生塑性变形，假设立即受拉，钢筋的应力应力- -应变曲线将沿应变曲线将沿O’KCDO’KCD开展至破坏。

这时，钢筋开展至破坏这时，钢筋在原来屈服阶段不再出现屈服现象，屈服点由在原来屈服阶段不再出现屈服现象，屈服点由B B点提点提高到高到K K点，但抗拉强度根本不变，塑性和韧性降低，点，但抗拉强度根本不变，塑性和韧性降低，弹性模量降低冷加工强化的原因是冷拉至弹性模量降低冷加工强化的原因是冷拉至K K点时，点时，塑性变形造成滑移面内晶格歪扭，畸变加剧，阻碍了塑性变形造成滑移面内晶格歪扭，畸变加剧，阻碍了进一步滑移，提高了抵抗变形的能力同时，由于塑进一步滑移，提高了抵抗变形的能力同时，由于塑性变形中产生的内应力，使钢材弹性模量降低性变形中产生的内应力，使钢材弹性模量降低 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.4 2.4 钢材的强化与加工钢材的强化与加工2.4.3 2.4.3 热处理热处理 热处理是将钢材按规定的温度，进行热处理是将钢材按规定的温度，进行加热加热、、保保温温和和冷却冷却处理，以改变其晶格组织，得到所需要的处理，以改变其晶格组织，得到所需要的性能的一种工艺　　性能的一种工艺　　 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.4 2.4 钢材的强化与加工钢材的强化与加工热处理包括热处理包括淬火淬火、、回火回火、、退火退火和和正火正火。

 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.4 2.4 钢材的强化与加工钢材的强化与加工淬火淬火将钢材加热至根本组织改变温度以上，保温使其根本将钢材加热至根本组织改变温度以上，保温使其根本组织转变为奥氏体，然后投入水或矿物油中急冷，使组织转变为奥氏体，然后投入水或矿物油中急冷，使晶粒细化，强度和硬度增加，塑性和韧性明显下降晶粒细化，强度和硬度增加，塑性和韧性明显下降回火回火将比较硬脆，存在内应力的钢，再加热至根本组织改将比较硬脆，存在内应力的钢，再加热至根本组织改变温度以下〔变温度以下〔150~650℃150~650℃〕，保温后按一定制度冷却〕，保温后按一定制度冷却至室温的热处理方法回火后的钢材，内应力消除，至室温的热处理方法回火后的钢材，内应力消除，硬度降低，塑性和韧性得到改善硬度降低，塑性和韧性得到改善 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.4 2.4 钢材的强化与加工钢材的强化与加工退火退火将钢材加热至根本组织转变温度以下〔低温退火〕或将钢材加热至根本组织转变温度以下〔低温退火〕或以上〔完全退火〕，适当保温后缓慢冷却，以消除内以上〔完全退火〕，适当保温后缓慢冷却，以消除内应力，减少缺陷和晶格畸变，使钢的塑性和韧性得到应力，减少缺陷和晶格畸变，使钢的塑性和韧性得到改善。

改善正火正火将钢件加热至根本组织改变温度以上，然后在空气中将钢件加热至根本组织改变温度以上，然后在空气中冷却，使晶格细化，钢的强度提高而塑性有所降低冷却，使晶格细化，钢的强度提高而塑性有所降低 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.4 2.4 钢材的强化与加工钢材的强化与加工退火、正火、淬火和回火有何差异？退火、正火、淬火和回火有何差异？温度温度727 C保温处理保温处理回火回火淬火淬火正火正火退火退火时间时间钢材的热处理工艺钢材的热处理工艺保温处理保温处理工程实例分析工程实例分析钢结构吊车梁发现裂纹钢结构吊车梁发现裂纹 现象现象 某厂气轮车间吊车梁为钢结构，建成后质量检某厂气轮车间吊车梁为钢结构，建成后质量检查发现有许多裂纹分布于上、下翼缘最多，腹板查发现有许多裂纹分布于上、下翼缘最多，腹板处较少；裂纹深度经铲后，用深度计复测，大多数处较少；裂纹深度经铲后，用深度计复测，大多数的深度为的深度为1 1～～2 mm2 mm，少量纹深达，少量纹深达3 mm3 mm此批构件钢材此批构件钢材杂质含量远低于国家标准规定；环境温度正常；工杂质含量远低于国家标准规定；环境温度正常；工程尚未使用；构件运输安装过程未被撞击；裂纹部程尚未使用；构件运输安装过程未被撞击；裂纹部位远离焊接影响区。

位远离焊接影响区 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.4 2.4 钢材的强化与加工钢材的强化与加工原因分析原因分析 经研究得悉：在生产钢材时，由于片面追求速度经研究得悉：在生产钢材时，由于片面追求速度，铸钢时刚浇好的钢锭仅冷却至，铸钢时刚浇好的钢锭仅冷却至400℃400℃～～500℃500℃就拆模就拆模，未检查与清理即送至升温轧钢，轧制时钢板温度还，未检查与清理即送至升温轧钢，轧制时钢板温度还在在300℃300℃以上，就送去结构加工厂下料制作，钢板冷以上，就送去结构加工厂下料制作，钢板冷却至却至50℃50℃左右时，已有裂纹即钢锭温差过大，导致左右时，已有裂纹即钢锭温差过大，导致钢材外表存在大量微裂纹，经加热轧压，裂纹不能闭钢材外表存在大量微裂纹，经加热轧压，裂纹不能闭合消失；由于钢锭是多边形，故所轧制的钢板上下两合消失；由于钢锭是多边形，故所轧制的钢板上下两面有裂纹而加劲板为另外采购的钢板，故未发现裂面有裂纹而加劲板为另外采购的钢板，故未发现裂纹 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.4 2.4 钢材的强化与加工钢材的强化与加工基础知识基础知识2.5 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用土木工程常用金属材料的性质及应用 2.5.1 2.5.1 建筑常用钢种建筑常用钢种2.5.2 2.5.2 钢结构用钢钢结构用钢 2.5.3 2.5.3 混凝土结构用钢混凝土结构用钢 2.5.4 2.5.4 铝合金铝合金 建筑金属材料建筑金属材料2.5.1 2.5.1 建筑常用钢种建筑常用钢种 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.5 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用土木工程常用金属材料的性质及应用1.1. 碳素结构钢碳素结构钢2.2. 优质碳素结构钢优质碳素结构钢 3.3. 低合金高强度低合金高强度结构钢结构钢 1.1. 碳素结构钢碳素结构钢 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.5 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用土木工程常用金属材料的性质及应用u碳素结构钢按照屈服强度分为碳素结构钢按照屈服强度分为Q195Q195、、Q215Q215、、Q235Q235和和Q275Q275四个四个牌号；牌号；u每个牌号又根据硫、磷等杂质含量由多到少分为每个牌号又根据硫、磷等杂质含量由多到少分为A A、、B B、、C C、、D D四个质量等级。

四个质量等级〔〔1〕牌号及其表示方法：〕牌号及其表示方法：例如：例如：Q235-A·F，表示屈服强度为，表示屈服强度为235MPa，，A级沸级沸腾〔腾〔F〕碳素结构钢〕碳素结构钢牌号的顺序：屈服强度字母牌号的顺序：屈服强度字母Q 屈服强度数值屈服强度数值 质量等级〔质量等级〔A、、B、、C、、D〕、〕、 脱氧程度符号〔脱氧程度符号〔F、、b、、Z、、TZ〕碳素结构钢的化学成分、力学性能、冷弯性能见碳素结构钢的化学成分、力学性能、冷弯性能见表表2-3~2-52-3~2-5 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.5 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用土木工程常用金属材料的性质及应用〔〔2 2〕碳素结构钢技术性能与应用〕碳素结构钢技术性能与应用钢牌号与性能的关系：钢牌号与性能的关系：　　钢牌号越大，钢的含碳量增加，强度与硬度增高，钢牌号越大，钢的含碳量增加，强度与硬度增高，塑性和韧性降低，可焊性变差塑性和韧性降低，可焊性变差•应根据钢结构的工作条件、荷载类型、连接方式、应根据钢结构的工作条件、荷载类型、连接方式、环境温度与介质的腐蚀情况等综合因素选用。

环境温度与介质的腐蚀情况等综合因素选用 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.5 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用土木工程常用金属材料的性质及应用〔〔3 3〕选用原那〕选用原那么么lQ195Q195和和Q215Q215号钢强度较低，塑性和韧性较大，易号钢强度较低，塑性和韧性较大，易弯加工，可用于钢钉、螺栓等弯加工，可用于钢钉、螺栓等lQ235Q235A A使用于承受静载作用的钢结构；使用于承受静载作用的钢结构；lQ235Q235B B可用于承受动载焊接的普通钢结构；可用于承受动载焊接的普通钢结构；lQ235Q235C C可用于承受动载焊接的重要钢结构；可用于承受动载焊接的重要钢结构；lQ235Q235D D可用于低温承受动荷载焊接的钢结构可用于低温承受动荷载焊接的钢结构lQ275Q275强度较高，塑性和韧性较差，主要用于机械强度较高，塑性和韧性较差，主要用于机械零件等零件等2.2. 优质碳素结构钢优质碳素结构钢 优质碳素结构钢根据锰含量的不同可分为优质碳素结构钢根据锰含量的不同可分为普通锰含普通锰含量钢量钢和和较高锰含量钢较高锰含量钢两组 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.5 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用土木工程常用金属材料的性质及应用(1)(1)钢的牌号钢的牌号表示方法：以平均含碳量〔代表平均含碳量的万分数表示方法：以平均含碳量〔代表平均含碳量的万分数〕、脱氧〕、脱氧程度代号组合而成。

如含锰量较高时，在牌号后加注程度代号组合而成如含锰量较高时，在牌号后加注〔〔MnMn〕如：牌号为如：牌号为“10F“10F〞的优质碳素结构钢〞的优质碳素结构钢表示平均含碳量为表示平均含碳量为0.10%0.10%的沸腾钢的沸腾钢45Mn“45Mn〞号钢：〞号钢：表示平均含碳量为表示平均含碳量为0.45%0.45%，较高含锰量的镇静钢较高含锰量的镇静钢 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.5 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用土木工程常用金属材料的性质及应用建筑工程中：建筑工程中：30~4530~45号钢号钢，用于重要结构的钢铸件和高强度螺栓；，用于重要结构的钢铸件和高强度螺栓；65~8065~80号钢号钢，用于制作钢丝、刻痕钢丝和钢绞线等用于制作钢丝、刻痕钢丝和钢绞线等2) (2) 优质碳素结构钢的优质碳素结构钢的选用：选用：3.3. 低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢 Ø低合金高强度结构钢是一种在碳素钢的根底上添加低合金高强度结构钢是一种在碳素钢的根底上添加总量小于总量小于5 5％的合金元素的钢材％的合金元素的钢材Ø特点：强度高，塑性和低温冲击韧性好、耐锈蚀特点：强度高，塑性和低温冲击韧性好、耐锈蚀。

建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.5 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用土木工程常用金属材料的性质及应用(1)(1)牌号：牌号：用用Q+Q+屈服强度值屈服强度值+ +质量等级表示质量等级表示屈服点等级：屈服点等级：Q295Q295、、Q345Q345、、Q390Q390、、Q420Q420、、Q460Q460；；质量等级：质量等级： A、、B、、C、、D、、E(2)(2)应用：应用：ü低合金高强度结构钢主要用于轧制各种型钢、钢低合金高强度结构钢主要用于轧制各种型钢、钢板、钢管及钢筋；板、钢管及钢筋；ü广泛用于钢结构和钢筋混凝土结构中；广泛用于钢结构和钢筋混凝土结构中；ü特别适用于各种重型结构、高层结构、大跨度结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构及桥梁工程等 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.5 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用土木工程常用金属材料的性质及应用2.5.2 2.5.2 钢结构用钢钢结构用钢 u钢结构用钢主要是热轧成形的钢结构用钢主要是热轧成形的钢板钢板和和型钢型钢等；等；u薄壁轻型钢结构中主要采用薄壁型钢、圆钢和薄壁轻型钢结构中主要采用薄壁型钢、圆钢和小角钢；小角钢；u钢材所用的母材主要是钢材所用的母材主要是普通碳素结构钢普通碳素结构钢及及低合低合金高强度结构钢金高强度结构钢。

u钢结构用钢有钢结构用钢有热轧型钢热轧型钢、、冷弯薄壁型钢冷弯薄壁型钢、、棒材棒材、、钢管钢管和和板材板材 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.5 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用土木工程常用金属材料的性质及应用 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.5 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用土木工程常用金属材料的性质及应用1.1.热轧型钢热轧型钢 u钢结构钢结构常用的型钢有：工字钢、常用的型钢有：工字钢、H H型钢、槽钢、型钢、槽钢、等边角钢、不等边型钢等等边角钢、不等边型钢等u型钢由于截面形式合理，材料在截面上分布对受型钢由于截面形式合理，材料在截面上分布对受力最为有利，所以它是钢结构中采用的主要钢材力最为有利，所以它是钢结构中采用的主要钢材 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.5 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用土木工程常用金属材料的性质及应用t2t1HBt1ht2H H型钢的规格标记采用：型钢的规格标记采用：高度高度H×H×宽度宽度B×B×腹板宽度腹板宽度t t1 1××翼缘厚度翼缘厚度t t2 2例如：例如：H340H340×250 ×9 ×14T T型钢的规格标记采用：型钢的规格标记采用：高度高度H H××宽度宽度B B××腹板宽度腹板宽度t t1 1××翼缘厚度翼缘厚度t t2 2例如：例如：T T248×199 ×9 ×14 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.5 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用土木工程常用金属材料的性质及应用2.2.冷弯薄壁型钢冷弯薄壁型钢 〔〔1 1〕结构用冷弯空心型钢〕结构用冷弯空心型钢 方形方形空心型钢（代号空心型钢（代号F)F) 矩形空心型钢〔代号矩形空心型钢〔代号J) J) 〔〔2 2〕通用冷弯开口型钢〕通用冷弯开口型钢 按形状分为按形状分为8 8种：种：冷弯等边角钢、冷弯不等边角钢、冷弯等边槽钢、冷弯冷弯等边角钢、冷弯不等边角钢、冷弯等边槽钢、冷弯不等边槽钢、冷弯内卷边槽钢、冷弯外卷边槽钢、冷弯不等边槽钢、冷弯内卷边槽钢、冷弯外卷边槽钢、冷弯Z Z形钢、冷弯卷边形钢、冷弯卷边Z Z形钢。

形钢 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.5 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用土木工程常用金属材料的性质及应用3.3.棒材、钢管和板材棒材、钢管和板材 〔〔1 1〕棒材〕棒材常用的棒材有六角钢、八角钢、扁钢、圆钢和方钢常用的棒材有六角钢、八角钢、扁钢、圆钢和方钢六角钢、八角钢：六角钢、八角钢：规格以规格以““对边距离〞表示对边距离〞表示建筑钢结构的螺栓用此种钢作为坯材建筑钢结构的螺栓用此种钢作为坯材热轧扁钢：热轧扁钢：规格以规格以““厚度厚度××宽度〞表示宽度〞表示建筑上，扁钢常用于房架构件、扶梯、桥梁、栅栏建筑上，扁钢常用于房架构件、扶梯、桥梁、栅栏 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.5 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用土木工程常用金属材料的性质及应用3.3.棒材、钢管和板材棒材、钢管和板材 〔〔2 2〕钢管〕钢管钢结构中常用热轧无缝钢管和焊接钢管钢结构中常用热轧无缝钢管和焊接钢管钢管在相同截面积下刚度较大，是中心受压杆件钢管在相同截面积下刚度较大，是中心受压杆件的理想截面；的理想截面；流线型的外表使其承受风压小，因此用于高耸结流线型的外表使其承受风压小，因此用于高耸结构十分有利。

构十分有利建筑结构上钢管多用作桁架、塔桅等构件，也可用作建筑结构上钢管多用作桁架、塔桅等构件，也可用作钢管混凝土钢管混凝土 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.5 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用土木工程常用金属材料的性质及应用3.3.棒材、钢管和板材棒材、钢管和板材 〔〔3 3〕板材〕板材钢板材包括钢板、花纹钢板、建筑用压型钢板和钢板材包括钢板、花纹钢板、建筑用压型钢板和彩色涂层钢板等彩色涂层钢板等压型钢板2.5.3 2.5.3 混凝土结构用钢混凝土结构用钢 混凝土具有较高的抗压强度，但抗拉强度很低混凝土具有较高的抗压强度，但抗拉强度很低用钢筋增强混凝土，可大大扩展混凝土的应用范围，用钢筋增强混凝土，可大大扩展混凝土的应用范围，而混凝土又对钢筋起保护作用而混凝土又对钢筋起保护作用 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.5 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用土木工程常用金属材料的性质及应用钢筋混凝土结构的钢筋，主要由钢筋混凝土结构的钢筋，主要由碳素结构钢碳素结构钢和和优质优质碳素钢制成碳素钢制成，包括热轧钢筋、冷轧扭钢筋和冷轧带，包括热轧钢筋、冷轧扭钢筋和冷轧带肋钢筋、预应力混凝土用钢丝和钢绞线。

肋钢筋、预应力混凝土用钢丝和钢绞线 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.5 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用土木工程常用金属材料的性质及应用1 1、热轧钢筋、热轧钢筋热轧钢筋是建筑工程中用量最大的钢材品种之一，热轧钢筋是建筑工程中用量最大的钢材品种之一，主要用于钢筋混凝土结构和预应力钢筋混凝土结构主要用于钢筋混凝土结构和预应力钢筋混凝土结构的的配筋配筋热轧钢筋热轧钢筋光圆钢筋光圆钢筋带肋钢筋带肋钢筋月牙肋钢筋月牙肋钢筋等高肋钢筋等高肋钢筋 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.5 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用土木工程常用金属材料的性质及应用热轧光圆钢筋热轧光圆钢筋牌号用牌号用HPB235HPB235及及HPB300HPB300表示，是用表示，是用Q235Q235及及Q300Q300碳素结构钢轧制而成的光圆钢筋碳素结构钢轧制而成的光圆钢筋特点特点：强度较低，塑性好，伸长率高，便于弯折成：强度较低，塑性好，伸长率高，便于弯折成型，容易焊接型，容易焊接普通热轧带肋钢筋普通热轧带肋钢筋牌号用牌号用HRBHRB牌号的屈服强度特征值牌号的屈服强度特征值构成，有构成，有HRB335HRB335、、HRB400HRB400、、HRB500HRB500三个牌号。

三个牌号特点特点：带肋钢筋加强了钢筋与混凝土之间的粘结力，：带肋钢筋加强了钢筋与混凝土之间的粘结力，可有效防止混凝土与配筋之间发生相对位移可有效防止混凝土与配筋之间发生相对位移 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.5 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用土木工程常用金属材料的性质及应用HRB335HRB335、、HRB400HRB400钢筋强度较高，塑性和可焊性较好钢筋强度较高，塑性和可焊性较好广泛应用于大中型钢筋混凝土结构的主筋，经冷拉广泛应用于大中型钢筋混凝土结构的主筋，经冷拉处理后也可作为预应力筋处理后也可作为预应力筋HRB500HRB500钢筋由于参加了钒、钛等合金元素，在保证钢筋由于参加了钒、钛等合金元素，在保证塑性韧性的同时，强度大大提高塑性韧性的同时，强度大大提高主要用做工程中的预应力钢筋主要用做工程中的预应力钢筋 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.5 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用土木工程常用金属材料的性质及应用2 2、冷轧扭钢筋、冷轧扭钢筋螺旋状外型大大提高了与混凝土的握裹力，无需螺旋状外型大大提高了与混凝土的握裹力，无需加工〔预应力或弯钩〕可直接用于混凝土工程。

加工〔预应力或弯钩〕可直接用于混凝土工程改善了构件受力性能，使混凝土构件具有承载力改善了构件受力性能，使混凝土构件具有承载力高、刚度好、破坏前有明显预兆等特点高、刚度好、破坏前有明显预兆等特点 冷轧扭钢筋冷轧扭钢筋 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.5 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用土木工程常用金属材料的性质及应用3 3、冷轧带肋钢筋、冷轧带肋钢筋冷轧带肋钢筋分为冷轧带肋钢筋分为CRB550CRB550、、CRB650CRB650、、CRB800CRB800、、CRB970CRB970、、CRB1170CRB1170五个牌号五个牌号牌号牌号由由CRBCRB和和钢筋的抗拉强度最小值钢筋的抗拉强度最小值构成应用：应用：CRB550CRB550为普通钢筋混凝土用钢筋，其他牌为普通钢筋混凝土用钢筋，其他牌号为预应力钢筋混凝土钢筋号为预应力钢筋混凝土钢筋直径：直径：CRB550CRB550的公称直径范围为的公称直径范围为4~12mm4~12mmCRB650CRB650及以上牌号钢筋的公称直径为及以上牌号钢筋的公称直径为4mm4mm、、5mm5mm、、6mm6mm冷轧带肋钢筋冷轧带肋钢筋 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.5 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用土木工程常用金属材料的性质及应用4 4、预应力混凝土用钢丝、预应力混凝土用钢丝钢丝的抗拉强度比钢筋混凝土用热轧光圆钢筋、钢丝的抗拉强度比钢筋混凝土用热轧光圆钢筋、热轧带肋钢筋高许多，在构件中采用预应力钢丝热轧带肋钢筋高许多，在构件中采用预应力钢丝可收到节省钢材、减少构件截面和节省混凝土的可收到节省钢材、减少构件截面和节省混凝土的效果。

效果应用：应用：主要用作桥梁、吊车梁、大跨度屋架等预主要用作桥梁、吊车梁、大跨度屋架等预应力钢筋混凝土构件中应力钢筋混凝土构件中钢丝按照外形分为：钢丝按照外形分为：光圆钢丝〔光圆钢丝〔P P〕、螺旋肋钢丝〔〕、螺旋肋钢丝〔H H〕、刻痕钢丝〔〕、刻痕钢丝〔I I〕〕 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.5 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用土木工程常用金属材料的性质及应用5 5、钢绞线、钢绞线根据钢丝的股数可分为根据钢丝的股数可分为1×21×2、、1×31×3、、1×71×7三种类三种类型其中1 1表示以一根钢丝为芯，表示以一根钢丝为芯，2 2、、3 3、、7 7分别表分别表示其周围围绕的钢丝数量为示其周围围绕的钢丝数量为2 2、、3 3、、7 7根应用：应用：预应力钢绞线主要用于预应力混凝土配筋预应力钢绞线主要用于预应力混凝土配筋2.5.4 2.5.4 铝合金铝合金 纯铝在建筑上的应用较少，可加工成铝粉，用纯铝在建筑上的应用较少，可加工成铝粉，用于加气混凝土的发气也可作为防腐涂料用于铸铁、于加气混凝土的发气也可作为防腐涂料用于铸铁、钢材等的防腐钢材等的防腐。

建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.5 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用土木工程常用金属材料的性质及应用为提高铝的强度，在铝中可参加锰、镁、铜、硅、为提高铝的强度，在铝中可参加锰、镁、铜、硅、锌等制成各种铝合金，铝合金可被加工成各种铝合锌等制成各种铝合金，铝合金可被加工成各种铝合金门窗、龙骨、压型板、花纹板、管材、型材、棒金门窗、龙骨、压型板、花纹板、管材、型材、棒材等 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.5 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用土木工程常用金属材料的性质及应用铝合金板铝合金板观察与讨论观察与讨论钢支架的钢材选用钢支架的钢材选用 华北某厂需焊接一座露天且需承受动荷载的钢支华北某厂需焊接一座露天且需承受动荷载的钢支架架，该厂已有三种碳素结构钢，厚度均为，该厂已有三种碳素结构钢，厚度均为80 mm80 mm，，Q235Q235抗拉强度已可满足设计要求三种钢材的价格是抗拉强度已可满足设计要求三种钢材的价格是Ⅰ<Ⅱ<ⅢⅠ<Ⅱ<Ⅲ Ⅱ Q235AⅡ Q235A·b bⅢ Q235CⅢ Q235C 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.5 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用土木工程常用金属材料的性质及应用Ⅰ Q235AⅠ Q235A·F F钢支架的钢材选用钢支架的钢材选用 选选ⅠⅠ不当。

不当Q235A·FQ235A·F为沸腾钢，其内部杂质和为沸腾钢，其内部杂质和夹杂物较多，化学成分和力学性能不均匀，抗冲击夹杂物较多，化学成分和力学性能不均匀，抗冲击韧性特别是低温抗冲击韧性差，可焊性差，不宜用韧性特别是低温抗冲击韧性差，可焊性差，不宜用于承受动荷载的焊接钢结构于承受动荷载的焊接钢结构 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.5 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用土木工程常用金属材料的性质及应用钢支架的钢材选用钢支架的钢材选用 Q235A·bQ235A·b为半沸腾钢，性能虽优于为半沸腾钢，性能虽优于Q235A·FQ235A·F，，但焊接结构应保证碳的极限含量，而但焊接结构应保证碳的极限含量，而Q235AQ235A钢的含碳钢的含碳量是不作为交货条件的，一般不用于焊接结构另量是不作为交货条件的，一般不用于焊接结构另外厚度较大的钢材，塑性、冲击韧性及焊接性能一外厚度较大的钢材，塑性、冲击韧性及焊接性能一般较差，选用厚度较大的焊接钢结构应选用材质较般较差，选用厚度较大的焊接钢结构应选用材质较好的钢 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.5 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用土木工程常用金属材料的性质及应用钢支架的钢材选用钢支架的钢材选用 选择正确选择正确。

结构钢材的选用至少应具有屈服点、抗拉强度、结构钢材的选用至少应具有屈服点、抗拉强度、伸长率三项机械性能和硫磷含量两项化学成分的合格保证，对伸长率三项机械性能和硫磷含量两项化学成分的合格保证，对焊接结构还应有含碳量的合格保证对于较大型构件、直接承焊接结构还应有含碳量的合格保证对于较大型构件、直接承受动力荷载的结构，钢材应具有冷弯试验的合格保证对于大、受动力荷载的结构，钢材应具有冷弯试验的合格保证对于大、重型结构和直接承受动力荷载的结构，还需根据冬季工作湿度重型结构和直接承受动力荷载的结构，还需根据冬季工作湿度情况，选用的钢材需具有常温，低温冲击韧性的合格保证情况，选用的钢材需具有常温，低温冲击韧性的合格保证 还需说明的是，低含量高强度结构钢由于合金元素的强化还需说明的是，低含量高强度结构钢由于合金元素的强化作用，不但有较多的强度，而且具有较好的塑性、韧性和可焊作用，不但有较多的强度，而且具有较好的塑性、韧性和可焊性Q345Q345钢及钢及Q390Q390钢的综合性能较好，是钢结构常用的钢其钢的综合性能较好，是钢结构常用的钢其价格虽稍高，但有更好的承受动荷载和耐疲劳性能，可节省钢价格虽稍高，但有更好的承受动荷载和耐疲劳性能，可节省钢材、减轻结构自重。

大跨度、大型结构及承受动力荷载和冲击材、减轻结构自重大跨度、大型结构及承受动力荷载和冲击荷载的结构广泛采用低合金高强度结构钢荷载的结构广泛采用低合金高强度结构钢 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.5 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用土木工程常用金属材料的性质及应用工程实例分析工程实例分析韩国汉城大桥倒塌韩国汉城大桥倒塌 现象现象 19941994年年1010月月2121日，韩国汉城汉江圣水大桥中段日，韩国汉城汉江圣水大桥中段50m50m长的桥体像刀切一样坠入江中，造成多人死亡长的桥体像刀切一样坠入江中，造成多人死亡该桥由韩国最大的建筑公司之一的东亚建设产业公该桥由韩国最大的建筑公司之一的东亚建设产业公司于司于19791979建成 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.5 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用土木工程常用金属材料的性质及应用原因分析原因分析韩国汉城大桥倒塌韩国汉城大桥倒塌 事故原因调查团经五个多月的各种试验和研究，事故原因调查团经五个多月的各种试验和研究，于次年于次年4 4月月2 2日提交了事故报告事故原因主要有以日提交了事故报告。

事故原因主要有以下两方面：下两方面： a.a.东亚建筑公司没有按图纸施工，在施工中偷东亚建筑公司没有按图纸施工，在施工中偷工减料，利用疲劳性能很差的劣质钢材，这是事故工减料，利用疲劳性能很差的劣质钢材，这是事故的直接原因的直接原因 b.b.当时韩国缩短工期及汉城市政当局在交通管当时韩国缩短工期及汉城市政当局在交通管理上的疏漏也是大桥倒塌的主要原因理上的疏漏也是大桥倒塌的主要原因设计负载限设计负载限制为制为32 t32 t，建成后交通流量逐年增加，超常负荷，，建成后交通流量逐年增加，超常负荷，倒塌时负载为倒塌时负载为43.2 t43.2 t 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.5 2.5 土木工程常用金属材料的性质及应用土木工程常用金属材料的性质及应用基础知识基础知识2.6 2.6 钢材的腐蚀与防护钢材的腐蚀与防护 2.6.1 2.6.1 钢材的腐蚀钢材的腐蚀 2.6.2 2.6.2 钢材的防护钢材的防护 建筑金属材料建筑金属材料2.6.1 2.6.1 钢材的腐蚀钢材的腐蚀 钢材外表与周围介质发生作用而引起破坏的现象钢材外表与周围介质发生作用而引起破坏的现象称作腐蚀〔锈蚀〕。

钢材腐蚀的现象普遍存在，如在称作腐蚀〔锈蚀〕钢材腐蚀的现象普遍存在，如在大气中生锈，特别是当环境中有各种侵蚀性介质或湿大气中生锈，特别是当环境中有各种侵蚀性介质或湿度较大时，情况就更为严重腐蚀不仅使钢材有效截度较大时，情况就更为严重腐蚀不仅使钢材有效截面积均匀减小，还会产生局部锈坑，引起应力集中；面积均匀减小，还会产生局部锈坑，引起应力集中；腐蚀会显著降低钢的强度、塑性韧性等力学性能根腐蚀会显著降低钢的强度、塑性韧性等力学性能根据钢材与环境介质的作用原理，腐蚀可分为化学腐蚀据钢材与环境介质的作用原理，腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀　　和电化学腐蚀　　 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.6 2.6 钢材的腐蚀与防护钢材的腐蚀与防护2.6.2 2.6.2 钢材的防护钢材的防护 1.1.钢材的防腐钢材的防腐 具体措施有采用耐候钢、金属覆盖、非金属覆盖具体措施有采用耐候钢、金属覆盖、非金属覆盖和混凝土用钢筋的防锈和混凝土用钢筋的防锈2.2.钢材的防火钢材的防火 钢结构防火保护的根本原理是采用绝热或吸热材钢结构防火保护的根本原理是采用绝热或吸热材料，阻隔火焰和热量，推迟钢结构的升温速率。

防火料，阻隔火焰和热量，推迟钢结构的升温速率防火方法以包覆法为主，即以防火涂料、不燃性板材或混方法以包覆法为主，即以防火涂料、不燃性板材或混凝土、砂浆将钢构件包裹起来凝土、砂浆将钢构件包裹起来 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.6 2.6 钢材的腐蚀与防护钢材的腐蚀与防护观察与讨论观察与讨论板梁底出现裂缝板梁底出现裂缝 华南地区某海港油气码头引桥使用仅华南地区某海港油气码头引桥使用仅8 8年，年，ππ形板梁形板梁底出现明显裂缝及钢筋锈蚀而底出现明显裂缝及钢筋锈蚀而ππ型板却根本完好，请讨型板却根本完好，请讨论其原因论其原因 ππ型板梁底出现明显裂缝图型板梁底出现明显裂缝图根本完好的根本完好的π π型板型板 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.6 2.6 钢材的腐蚀与防护钢材的腐蚀与防护讨论讨论 从上表中可见，从上表中可见， 随混凝土深度增加，随混凝土深度增加，Cl-Cl-含量依次递减含量依次递减目前，国外一般把混凝土内目前，国外一般把混凝土内Cl-Cl-含量到达其致锈临界含量值时的含量到达其致锈临界含量值时的时间，确定为混凝土的平安使用寿命。

具体临界含量值各国各地时间，确定为混凝土的平安使用寿命具体临界含量值各国各地区有差异我国华南地区海港码头调查该值为％～％该混凝土区有差异我国华南地区海港码头调查该值为％～％该混凝土保护层设计厚度为，且由于施工偏差，局部构件实际保护层厚度保护层设计厚度为，且由于施工偏差，局部构件实际保护层厚度低于设计值当海水中低于设计值当海水中Cl-Cl-渗透进混凝土，使钢筋外表渗透进混凝土，使钢筋外表Cl-Cl-含量达含量达致锈值时，锈蚀开始；腐蚀产物体积膨胀，使混凝土产生与钢筋致锈值时，锈蚀开始；腐蚀产物体积膨胀，使混凝土产生与钢筋平行的顺筋裂缝，乃至混凝土开裂，钢筋的电化学腐蚀迅速进行平行的顺筋裂缝，乃至混凝土开裂，钢筋的电化学腐蚀迅速进行 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.6 2.6 钢材的腐蚀与防护钢材的腐蚀与防护工程实例分析工程实例分析广东某斜拉桥拉索腐蚀失效分析广东某斜拉桥拉索腐蚀失效分析 现象现象广东某斜拉桥广东某斜拉桥( (见右图见右图) )竣工于竣工于19891989年19951995年年5 5月其中一条拉索月其中一条拉索突然坠落，经检验确认其他拉索突然坠落，经检验确认其他拉索的钢丝已受不同程度的腐蚀，该的钢丝已受不同程度的腐蚀，该桥最后全部更换新拉索。

作者与桥最后全部更换新拉索作者与其他教师一道对此拉索失效的原其他教师一道对此拉索失效的原因作检测分析，研究其腐蚀失效因作检测分析，研究其腐蚀失效的原因　　　　　　　　 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.6 2.6 钢材的腐蚀与防护钢材的腐蚀与防护原因分析原因分析 对坠落的拉索进行研究，钢丝的腐蚀程度由下而上逐渐对坠落的拉索进行研究，钢丝的腐蚀程度由下而上逐渐增加，且与所灌注的水泥浆体的情况有明显的对应关系由增加，且与所灌注的水泥浆体的情况有明显的对应关系由下到上划分为五个区段下到上划分为五个区段 ①①根本正常段根本正常段 ②②略有锈蚀段略有锈蚀段③③较少锈蚀段较少锈蚀段④④锈蚀一般段锈蚀一般段 ⑤⑤锈蚀严重锈蚀严重 拉索钢丝所受的腐蚀原因是所灌注的水泥浆体不凝结，产拉索钢丝所受的腐蚀原因是所灌注的水泥浆体不凝结，产生电化学腐蚀；而水泥浆体所含的一定量的氯离子及钢丝在拉生电化学腐蚀；而水泥浆体所含的一定量的氯离子及钢丝在拉应力的作用下更加速了此锈蚀过程应力的作用下更加速了此锈蚀过程 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.6 2.6 钢材的腐蚀与防护钢材的腐蚀与防护创新能力培养创新能力培养　　　　　　　　钢结构建筑的防火防袭击钢结构建筑的防火防袭击 钢结构建筑有许多优点，与钢筋钢结构建筑有许多优点，与钢筋混凝土相比，有更好的抗震、防腐、混凝土相比，有更好的抗震、防腐、耐久、环保和节能效果；可实现构架耐久、环保和节能效果；可实现构架的轻量化和构件的大型化，施工亦较的轻量化和构件的大型化，施工亦较为简便。

但同时也存在不少缺点，其为简便但同时也存在不少缺点，其中较突出的一点是防火问题美国纽中较突出的一点是防火问题美国纽约的世贸大厦为钢结构，约的世贸大厦为钢结构，20012001年年9 9月月1111日被恐怖分子袭击而倒塌〔见右图〕，日被恐怖分子袭击而倒塌〔见右图〕，这给人们提出了钢结构防火、防袭击这给人们提出了钢结构防火、防袭击破坏的新课题请谈谈你的意见破坏的新课题请谈谈你的意见 建筑金属材料建筑金属材料 创造性思造性思维所要解所要解决的的问题一般是前所未有的，故用一般是前所未有的，故用常常规的方法一般的方法一般难以解以解决常需经过艰难的分析思索，在的分析思索，在此此阶段人段人们常常会交替交替进行多行多种形式的形式的创造性思造性思维，如，如发散散与集中、集中、逻辑与非非逻辑、正思、正思维与逆思逆思维等等 一些一些钢结构建筑原已考建筑原已考虑到防火到防火问题，，为此在此在钢材外表材外表涂防火涂料涂防火涂料层但涂覆防火涂料但涂覆防火涂料并不保不保险，例如美，例如美国世世贸大厦遇大厦遇袭后短后短时间即坍塌解即坍塌解决此此问题不不应仅仅着眼于防着眼于防火涂料的改火涂料的改进，，从发散思散思维的角度的角度还可考可考虑钢材本身的性材本身的性能改能改进，如通，如通过与无机非金无机非金属材料的材料的复合，提高合，提高钢结构材材料本身的防火等方面的能力。

料本身的防火等方面的能力还可可设想想研究材料或究材料或结构本本身的自身的自灭火性能，或者考火性能，或者考虑如何如何综合多因素合多因素选用土木工程用土木工程材料，以增强重要建筑的防火、防材料，以增强重要建筑的防火、防袭的能力等的能力等 建筑金属材料建筑金属材料>> >> 2.6 2.6 钢材的腐蚀与防护钢材的腐蚀与防护2-1 2-1 为什么用材料的屈服点而不是其抗拉强度作为为什么用材料的屈服点而不是其抗拉强度作为结构设计时取值的依据？结构设计时取值的依据？常见问题及解答常见问题及解答 建筑金属材料建筑金属材料解答：屈服强度和极限抗拉强度是衡量钢材强度的两个重要解答：屈服强度和极限抗拉强度是衡量钢材强度的两个重要指标极限抗拉强度是试件能承受最大应力在结构设计中，指标极限抗拉强度是试件能承受最大应力在结构设计中，要求构件在弹性变形范围内工作，即使少量的塑性变形也应要求构件在弹性变形范围内工作，即使少量的塑性变形也应力求防止，所以规定以钢材的屈服强度作为设计应力的依据力求防止，所以规定以钢材的屈服强度作为设计应力的依据抗拉强度在结构设计中不能完全利用，但屈服强度与抗拉强抗拉强度在结构设计中不能完全利用，但屈服强度与抗拉强度之比〔屈强比〕却有一定的意义。

屈强比越小，结构的平度之比〔屈强比〕却有一定的意义屈强比越小，结构的平安性越高安性越高2-2 2-2 为什么将钢材的伸长率作为建筑用钢材的一个为什么将钢材的伸长率作为建筑用钢材的一个重要技术性能指标？重要技术性能指标？常见问题及解答常见问题及解答解答：钢材在使用中，为防止正常受力时在缺陷处产生应力解答：钢材在使用中，为防止正常受力时在缺陷处产生应力集中发生脆断，要求其塑性良好，即具有一定的伸长率，可集中发生脆断，要求其塑性良好，即具有一定的伸长率，可以使缺陷处超过材料的屈服点时，随着发生塑性变形使应力以使缺陷处超过材料的屈服点时，随着发生塑性变形使应力重新分布，而防止钢材提早破坏同时，常温下将钢材加工重新分布，而防止钢材提早破坏同时，常温下将钢材加工成一定形状，也要求钢材要具有一定塑性但伸长率不能过成一定形状，也要求钢材要具有一定塑性但伸长率不能过大，否那么会使钢材在使用中超过允许的变形值大，否那么会使钢材在使用中超过允许的变形值 建筑金属材料建筑金属材料常见问题及解答常见问题及解答2-3 2-3 为何冷加工强化的钢材会有塑性降低、脆性为何冷加工强化的钢材会有塑性降低、脆性增大的副作用？增大的副作用？ 建筑金属材料建筑金属材料解答解答：钢材加工至塑性变形后，由于塑性变形区：钢材加工至塑性变形后，由于塑性变形区域内的晶粒产生相对滑移，使滑移面下的晶粒破域内的晶粒产生相对滑移，使滑移面下的晶粒破碎，晶格变形，构成滑移面的凹凸不平，从而给碎，晶格变形，构成滑移面的凹凸不平，从而给以后的变形造成较大的困难。

所以其塑性降低、以后的变形造成较大的困难所以其塑性降低、脆性增大脆性增大。