【精品】鋼結(jié)構(gòu)-鋼結(jié)構(gòu)的材料與制造.doc

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1、第五章鋼結(jié)構(gòu)的材料與制造第一節(jié)建筑鋼材在單軸應(yīng)力作用下的工作性能把鋼材按規(guī)定加工成標(biāo)準(zhǔn)試件，在+20°C的條件下做拉伸試驗(yàn)，得到鋼材的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系1111線，如圖1所示。低碳鋼一次拉伸時(shí)的工作可分為四個(gè)階段：彈性階段：應(yīng)力由0到比例極限fp；彈塑性階段：由比例極限到屈服點(diǎn)fy；塑性階段：應(yīng)力不變，應(yīng)變不斷增大；強(qiáng)化階段：應(yīng)力達(dá)到抗拉強(qiáng)度爲(wèi)時(shí)，試件發(fā)生頸縮現(xiàn)象而發(fā)生破壞。建筑鋼材的三個(gè)機(jī)械性能指標(biāo)：抗拉強(qiáng)度站伸長(zhǎng)率弘或①，屈服點(diǎn)fy。鋼材性能還包括冷彎要求，它較為嚴(yán)格的表示鋼材塑性變形能力的綜合指

2、標(biāo)?？估瓘?qiáng)度fu是衡量鋼材經(jīng)過巨量變形后的抗拉能力，直接反映鋼材的內(nèi)部組織的優(yōu)劣；屈服點(diǎn)fy衡量結(jié)構(gòu)承載能力的指標(biāo)。伸長(zhǎng)率式反映鋼材在荷載作用下的塑性變形能力。高強(qiáng)度鋼材沒有明顯的屈服點(diǎn)，可取相當(dāng)于殘余應(yīng)變?yōu)椋ǎ?2%時(shí)的應(yīng)力為假想屈服點(diǎn)。注意，在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，引入抗力分項(xiàng)系數(shù)％，得到鋼材抗拉、抗壓和抗彎的設(shè)計(jì)強(qiáng)度f：f=A/yK□第二節(jié)建筑鋼材在多軸應(yīng)力作用下的工作性能鋼材在多軸應(yīng)力作用的的屈服條件需要用強(qiáng)度理論來解決。能量強(qiáng)度理論認(rèn)為材料由彈性狀態(tài)轉(zhuǎn)入塑性狀態(tài)時(shí)，材料的綜合性強(qiáng)度指標(biāo)要用變形時(shí)

3、單位體積中積聚的能量來衡量。由材料力學(xué)可知，鋼材單向拉伸達(dá)到塑性狀態(tài)時(shí)，積聚于單位體積屮的形狀改變能為：叫2粵人2當(dāng)鋼材單元體處于三向主應(yīng)力6、6、6的作用而進(jìn)入塑性狀態(tài)時(shí)，材料單位體積的形狀改變能為：叫=+況+b；-（66+cr2cr3+eg）］由能量理論知:貝H:o?-=Jb；+CT；+b；_（<702+勺屯+內(nèi)①）=fy,

4、0.58f,若f=215N/mn2,則fx-125N/mni2O第三節(jié)各種因素對(duì)鋼材性能的影響化學(xué)性能碳的含量直接影響鋼材的強(qiáng)度、塑性和韌性。隨著含碳量的增加，鋼材的強(qiáng)度逐漸提高，而塑性和韌性下降，可焊性和抗銹蝕性等也變劣。一般含碳量不超過0.22%。硫、磷、氮、氧的含量提高，一般均使鋼材變脆，應(yīng)不超過0.04%?0.05%。猛、硅、帆在合理的含量?jī)?nèi)可提高鋼材強(qiáng)度。女n：15MnV鋼。冶金缺陷常見的冶金缺陷有偏析、非金屬夾雜、裂紋和起層。構(gòu)造缺陷一應(yīng)力集中現(xiàn)象應(yīng)力集中是造成構(gòu)件脆性破壞的主要原因之

5、一。加荷速度隨著加荷速度的提高，鋼材的屈服點(diǎn)提高，脆性增加。鋼材的硬化鋼材在彈塑性變形階段，多次間歇重復(fù)加荷使彈性變形區(qū)域擴(kuò)大，提高了鋼材的屈服點(diǎn)，而使鋼材變脆，這種現(xiàn)象稱鋼材的冷硬現(xiàn)象。隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，鋼材的強(qiáng)度提高，塑性減小的現(xiàn)象叫時(shí)效硬化。溫度影響隨著溫度的升高，總的趨勢(shì)是強(qiáng)度降低、塑性增大。溫度達(dá)到600°C時(shí)，鋼材的強(qiáng)度幾乎降為0,因此鋼材可以說不耐高溫，一般需要在鋼構(gòu)件外表上涂上防火層。第四節(jié)鋼材和連接的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值、鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mmJ鋼材抗拉、抗壓和抗彎f抗剪fv端面承壓（刨

6、平頂緊）fee鋼號(hào)厚度或直徑（mm）Q235鋼<16215125320>16?40200115320>40?6019011032016Mn鋼<1631518544516Mnq>16-25300175425鋼>25?3629017041015MnV<16350205450鋼>16?2533519543515MnVq鋼>25?36320185415二、焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(N/inm2)構(gòu)件鋼材對(duì)接焊縫角焊焊接方縫法和焊抗拉和彎曲抗抗拉、條型號(hào)鋼號(hào)厚度或抗壓拉力當(dāng)焊縫質(zhì)抗剪抗壓直徑J7量級(jí)別為r和抗(mm

7、)、、—*三級(jí)亠男級(jí)f;自動(dòng)焊、Q235<16215215185125160半自動(dòng)鋼>16?200200170115160焊、40190190160110160E43型焊>40—條手工60焊自動(dòng)焊、16Mn<16315315270185200半自動(dòng)鋼>16?300300255175200焊、16Mnq25290290245170200E50型焊鋼>25?條手工36焊自動(dòng)焊、15MnV<16350350300205220半自動(dòng)鋼〉16?335335285195220焊、15MnVq253203202

8、70185220E55型焊鋼〉25?條手工36焊三、螺栓連接的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2）螺栓的鋼號(hào)（或性能等級(jí)）和構(gòu)件的鋼號(hào)構(gòu)件鋼材厚度（mm）普通螺栓錨栓承壓型高強(qiáng)度螺栓C級(jí)螺栓A、B級(jí)螺栓抗拉r抗男r承壓fe抗拉￡抗剪（I類孔）f:承壓（I類孔）抗拉抗男承壓fe普通螺栓Q235鋼170130170170錨栓Q235鋼16Mn鋼———————yOSO——承8.8————————25—壓開U級(jí)0高10.931強(qiáng)級(jí)0度Higa栓Q235———30——400——46構(gòu)鋼55件16Mn<1