建筑钢材代号;建筑钢材行业知识库

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1楼
第10章建筑钢材
主要内容:
钢材重要工程材料.本幸主要讲述建筑工程常用两奥钢材,普通碳素结构钢和低合金高强度岵构钢.概迷钢冶炼,加工及分类方法.重点掌握建筑钢材力学性能,工艺性能及现行国家标准或规范对钢材性舱及技术要求.阐迷钢化学成分,所合合金元素等对钢材性能,质量影响.介绍钢蛄构及钢筋混凝土蛄构采用主要钢材品种及特点,何正确地选材,合理地用材,及钢材好蚀成固与防护方法.
第10章建筑钢材
建筑钢材重要建筑材料.主要指用于钢结构各种型材(角钢,槽钢,工字钢,圆钢等),钢板,钢管和用于钢筋混凝土结构各种钢筋,钢丝等.由于钢材工厂生产有较严格工艺控制,因此质量通常能够得保证.
建筑钢材具有系列优良性能.有较高强度,有良好塑性和韧性,能承受冲击和振动荷载;焊接或铆接,易于加工和装配,所被广泛地应用于建筑工程.钢材也存易锈蚀及耐火性差缺点
第10章建筑钢材
10.1 钢材分类
钢材化学成分
生产钢避免元素:Si,Mn,P,S,N…
专门加入合金元素:Si,Mn,Ti,V,
Ni,Nb及稀土元素
铁:主要元素
碳:0.02%～2.06%
其元素
第10章建筑钢材
10.1.1 分类
1.按化学成分分类
低碳钢:含碳量0.6%
(1)碳素钢
(碳钢)
(2)合成钢 ——专门加入合金元素
按合金元素含量分
低合金钢:合金元素总含量10%
第10章建筑钢材
2.按杂质含量(品质)分类
普通钢:含硫量_≤0.050%,含磷量≤0.045%
优质钢:含硫量_≤0.035%,含磷量≤0.035%
高级优质钢:含硫量_≤0.025%,含磷量≤0.025%,
牌号加"高"或"A"
特级优质钢:含硫量_≤0.015%,含磷量≤0.015%,
加"E"
第10章建筑钢材
3.按冶炼时脱氧程度分
沸腾钢:脱氧充分,代号"F"
镇静钢:脱氧充分,代号"2"
半镇静钢:脱氧程度介于"F"与"2"之间,代号"b"
特殊镇静钢:脱氧彻底,代号"TZ"
4.按用途分类
结构钢:建筑结构,机械制造(低,碳钢)
工具钢:各种工具(高碳钢)
特殊钢:锈钢(具有各种特殊物理化学性质)
第10章建筑钢材
10.1.2 钢材常存杂质
硫:来自矿石燃料,生成FeS,钢材加工时易裂缝,热脆性.
磷:来自矿石燃料,生成Fe3P,脆性大.
碳:炼钢氧化过程存于缸,害处大于处,故归于有害元素.
锰:炼钢时脱氧,硫残留钢,具有强脱氧,硫能力,大大改善
钢材加工性能.
硅:脱氧剂,较锰强.
两面性:硅低时,强度增加;硅高时,其性能降低.
氧:与碳,磷相似.
有害元素
第10章建筑钢材
10.2 建筑材料主要技术性能
力学性质:强度,弹性,塑性,耐磨性…
工艺性质(加工性):冷弯,焊性
第10章建筑钢材
10.2.1 力学性能
1.抗拉性能——建筑钢材重要力学性能.
拉伸过程分四阶段:
OA:弹性阶段
AB:屈服阶段
BC:强化阶段
CD:颈缩阶段
第10章建筑钢材
拉伸性能指标:主要有屈服点,抗拉强度和伸长率等.
(1)屈服强度(屈服点)
上屈服强度:试样首次屈服前大应力;
下屈服强度:计初始瞬时效应时小强度,即屈服点
Fs ——屈服阶段小应力(首次回针所对应力),N;Ao ——钢材截面积,mm2.
注意:有些钢材无明显屈服点(合金钢,高碳钢等硬钢),
应采用产生残余变形0.2%原标距长度时应力
作屈服点(称条件屈服点),记σ0.2或者σP0.2.
第10章建筑钢材
(2)抗拉强度:钢材所能承受大强度.
Fb——大应力,N.
相反,值越小,靠性越低,安全性越低.
因此,强屈比般低于1.2,抗震结构般低于1.25.
靠性参数
值得注意:强屈比概念
值越大靠性越高,安全性越高,利用率降低,浪费增大.
第10章建筑钢材
(3)伸长率:塑性指标 .
意义: 值越大,塑性增强,避免结构过早破坏;加工性
增强, 安全性增强.
值有两种: 5——表示l0=5d0,d0——钢材直径;
10——l0=10d0.
lo——试件原始标距长度,mm ;
l1——试件拉断测定出伸长标距部分长度,mm.
第10章建筑钢材
(4)断面收缩率:塑性指标.
AO——试样拉断颈缩处截面积,mm2;
A1——表示钢材原始截面积,mm2.
伸长率和断面收缩率均表示钢材断裂前经受塑性变形能力.
第10章建筑钢材
2.冲击韧性 ——指钢材抵抗冲击荷载能力.
试验方法:标准试件弯曲冲击韧性试验.
指标:试件缺口处单位截面积上所消耗功,计作ak,J/cm2.
ak值愈大,钢材冲击韧性愈好.
3.耐疲劳性
疲劳破坏:交变荷载反复作用,钢材应力低于屈服强度时,突发出脆性断裂现象.
危害极大
冲击韧性试验原理图
第10章建筑钢材
10.2.2 工艺性能
冷弯性能:常温下钢材承受弯曲变形能力.
焊接性能:钢结构90%上焊接结构,焊接性非常重要.
第10章建筑钢材
(1)冷弯性能
冷弯性能试验:试件被弯曲角度(90°,180°).
冷弯试验意义:能反映试件弯曲处塑性变形,能揭示钢材否存内部组织均匀,内应力和夹杂物等缺陷.
冷弯试验也能对钢材焊接质量进行严格检验,能揭示焊件受弯表面否存未熔合,裂缝及夹杂物等缺陷.
判定标准:若试件弯曲处
外表面无裂断,裂缝或起层,
认冷弯性能合格.
第10章建筑钢材
(2)焊接性能
焊接方式:搭接,对接
焊接要求:① 焊接处(焊缝及其附近过热区)产生
裂缝及硬脆倾向.
② 焊接处与母材致,即拉伸试验,强度
低于原钢材强度.
影响因素:碳,合金元素等杂质元素越多,焊性越小.
第10章建筑钢材
10.3 钢材强化与加工
10.3.1 冷加工
——指钢材常温下进行加工.
常见冷加工方式:冷拉,冷拔,冷轧,冷扭,刻痕等.
特点:钢材经冷加工产生塑性变形,从而提高其屈服强度,
过程称冷加工强化处理.
第10章建筑钢材
10.3.2 时效处理
——经过冷拉钢筋于常温下存放15～20d,或
加热100～200℃并保持段时间,过程称时效处理.
自时效
作用: 钢筋冷拉再经过
时效处理,其屈服点
进步提高,塑性继
续有所降低.
∵ 时效过程应力消减,∴ 弹性模量基本恢复.
人工时效
第10章建筑钢材
10.4 钢材锈蚀与防护
10.4.1 钢材锈蚀
——钢材表面与其周围介质发生化学反应而遭破坏,
称钢材锈蚀.
化学锈蚀
电化学锈蚀
——钢材直接与周围介质发生化学反应产生锈蚀,多数由氧化作用钢材表面形成疏松氧化物.干燥环境反应缓慢,温度和湿度较高,锈蚀则发展迅速.
——钢材本身组成上原因和杂质存,表面介质作用下,各成分电极电位同,形成微电池,铁元素失去了电子成Fe2+进入介质溶液,与溶液OH-离子结合生成Fe(OH)2.
锈蚀结:钢材表面形成疏松氧化物,使钢结构断面减小,
降低钢材性能,因而承载力降低.
第10章建筑钢材
10.4.2 钢材防护
三方面:从改变钢材本身易腐蚀性,隔离环境侵蚀性介质或改变钢材表面电化学过程.
(1)采用耐候钢(耐大气腐蚀钢)
(2)金属覆盖 ——电镀或喷镀方法覆盖钢材表面.
(3)非金属覆盖 ——钢材表面用金属材料做保护膜,
喷涂涂料, 搪瓷和塑料等.
(4)混凝土用钢筋防锈
第10章建筑钢材
10.5 土木工程常用钢材
2.5.1 钢结构用钢
2.5.2 混凝土结构用钢
第10章建筑钢材
10.5.1 钢结构用钢
1.碳素结构钢
(1)碳素结构钢牌号
表示按顺序:屈服点字母(Q),屈服点数值(单位MPa),
质量等级(有A,B,C,D 4级,逐级提高)和脱氧方法
(F:沸腾钢,b:半镇钢,Z:镇静钢,TZ:特殊镇钢.
牌号表示时Z,TZ省略).
例:Q235—A·F 表示屈服点235MPa,A级沸腾钢.
Q235—B 表示屈服点235MPa,B级镇静钢.
第10章建筑钢材
(2)碳素结构钢选用
碳素结构钢依牌号增大,含碳量增加,其强度增大,塑性和韧性降低.
建筑工程主要应用Q235号钢,用于轧制各种型钢,钢板,钢管与钢筋.
具有较高强度,良好塑性,韧性,焊性及加工等综合性能好,且
冶炼方便,成本较低,因此广泛用于般钢结构.其C,D级用重要
焊接结构.
Q195,Q215号钢材强度较低,塑性,韧性较好,易于冷加工,制作
铆钉,钢筋等.Q225,Q275号钢材强度高,塑性,韧性,焊性差,
用于钢筋混凝土配筋及钢结构构件及螺栓等.
受动荷载作用结构,焊接结构及低温下工作结构,能选用A,B质量
等级钢及沸腾钢.
第10章建筑钢材
2.低合金高强度结构钢
(1)低合金高强度钢牌号
共有5牌号
牌号由三部分表示:含碳量,合金元素种类及含量.前两位
数字表示平均含碳量万分数;其元素符合表示按主次加
入合金元素;合金元素面未附数字,表示其平均含量
1.5%下;附有数字"2",表示其平均含量1.5%～2.5%之间
附有"b",表示半镇静钢,否则镇静钢.
例:16Mn 表示平均含碳量0.16%,
平均含碳量低于1.5%镇静钢.
第10章建筑钢材
(2)低合金高强度钢选用
低合金高强度结构钢具有轻质高强,耐蚀性,耐低温性好,抗冲击性强,
使用寿命长等良好综合性能;具有良好焊性及冷加工性,易于加
工与施工,因此,低合金高强度结构钢用作高层及大跨度建筑(
大跨度桥梁,大型厅馆,电视塔等)主体结构材料.
与普通碳素钢相比节约钢材,具有显著经济效益.
当低合金钢铬含量达11.5%时,铬合金金属表面形成层惰性
氧化铬膜,成锈钢.
锈钢具有低导热性,良好耐蚀性能等优点;缺点温度变化
时膨胀性较大.
锈钢既作承重构件,又作建筑装饰材料.
第10章建筑钢材
10.5.2 混凝土结构用钢
1.热轧钢筋
(1)牌号
热轧钢筋分R235,HRB335,HRB400,HRB500四牌号.
牌号意义:R代表热轧光圆钢筋,HRB代表热轧带肋钢筋,
其热轧光圆钢筋由碳素结构钢轧制而成,表面光圆;
热轧带肋钢筋由低合金钢轧制而成,外表带肋.
牌号数字:表示热轧钢筋屈服强度.
第10章建筑钢材
(2)热轧钢筋选用
光圆钢筋强度较低,塑性及焊接性好,便于冷加工,广泛
用做普通钢筋混凝土.
HRB325,HRB400带肋钢筋强度较高,塑性及焊接性也较好,
广泛用做大,型钢筋混凝土结构受力钢筋.
HRB500带肋钢筋强度高,塑性与焊接性较差,适宜作预应
力钢筋.
第10章建筑钢材
2.冷拉热轧钢筋
了提高强度节约钢筋,工程常按施工规程对
热轧钢筋进行冷拉.
冷拉热轧钢筋分:冷拉Ⅰ级,冷拉Ⅱ级,
冷拉Ⅲ级,冷拉Ⅳ级
第10章建筑钢材
(3)冷拉热轧钢筋选用
冷拉I级钢筋适用作非预应力受拉钢筋.
冷拉Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ级钢筋强度较高,用作预应力混凝土结构
预应力筋.
由于冷拉钢筋塑性,韧性较差,易发生脆断,因此,冷拉
钢筋宜用于负温度,受冲击或重复荷载作用结构.
第10章建筑钢材
3.冷轧带肋钢筋
冷轧带肋钢筋用低碳钢热轧圆盘条经冷轧或冷拔减径,其表面冷轧成三面有肋钢筋.
冷轧带肋钢筋代号CR,按抗拉强度分三级:CRB550,CRB650,CRB800,CRB970,CRB1170,其数值表示钢筋应达
小抗拉强度值.
冷轧带肋钢筋提高了钢筋握裹力,广泛用于,小预应力混凝土结构构件和普通钢筋混凝土结构构件,也用于焊接钢筋网.
第10章建筑钢材
4.冷轧扭钢筋
加工:冷轧扭钢筋由低碳钢热轧圆盘条经专用钢筋冷轧扭机
调直,冷轧并冷扭次成型,具有规定截面形状和节
距连续螺旋状钢筋.
分类:按其截面形状同分I型(矩形截面)和Ⅱ型(菱形
截面)两种类型.代号LZN.
应用:冷轧扭钢筋适用于钢筋混凝土构件.
特点:冷轧扭钢筋与混凝土握裹力与其螺距大小有直接关
系.螺距越小,握裹力越大,加工难度也越大,因此,
应选择适宜螺距.冷轧扭钢筋拉伸时无明显屈服
台阶,安全起见,其抗拉设计强度采用0.8σb.
第10章建筑钢材
6.预应力混凝土用钢丝和钢绞线
(1)预应力钢丝
分类:按交货状态分冷拉钢丝及消除应力钢丝两种;按外形
分光面钢丝,刻痕钢丝,螺旋钢丝三种;按松驰能力
分I级松驰和Ⅱ级松驰两级.
代号:RCD(冷拉钢丝),S(消除应力钢丝),SI(消除应力
刻痕钢丝),SH(消除应力螺旋肋钢丝).
(2)预应力钢绞线
分类:按捻制结构分三类:用两根钢丝捻制钢绞线(表示
1×2),用三根钢丝捻制钢绞线(表示1×3),
用七根钢丝捻制钢绞线(表示1×7).
按应力松驰能力分I级松驰和Ⅱ级松驰两种.
第10章建筑钢材
5.热处理钢筋
加工:热处理钢筋用热轧螺纹钢筋经淬火和回火调质处理
而成.代号RB150.
种类:按螺纹外形分有纵肋和无纵肋两种.
牌号:热处理钢筋有40SiMn,48Si2Mn和45Si2Cr等三牌号.
应用:目前主要用于预应力混凝土轨枕,用代替高强度钢丝,
配筋根数减少,制作方便,锚固性能好,建立预应力稳定.
也用于预应力混凝土板,梁和吊车梁,使用效良好.
热处理钢筋系成盘供应(每盘长约20mm),开盘能自
伸直,需调直,焊接,故施工简单,并节约钢材.
第10章建筑钢材
(3)预应力钢丝和钢绞线应用
主要用于大跨度,大负荷桥梁,电杆,枕轨,屋架,
大跨度吊车梁等,安全靠,节约钢材,且需冷拉,焊
接接头等加工,因此,土木工程得广泛应用.
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