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1、第五章鋼結構的材料與制造第一節(jié)建筑鋼材在單軸應力作用下的工作性能把鋼材按規(guī)定加工成標準試件，在+20°C的條件下做拉伸試驗，得到鋼材的應力一應變關系曲線，如圖1所示。低碳鋼一次拉伸時的工作可分為四個階段：彈性階段：應力由0到比例極限fp；彈塑性階段：由比例極限到屈服點fy；塑性階段：應力不變，應變不斷增大；強化階段：應力達到抗拉強度fu時，試件發(fā)生頸縮現(xiàn)象而發(fā)生破壞。建筑鋼材的三個機械性能指標：抗拉強度fu，伸長率務或6,屈服點fy。鋼材性能還包扌酣令彎要求，它較為嚴格的表示鋼材塑性變形能力的綜合指標?？估瓘姸萬u是衡量鋼材經(jīng)過巨量變形后的抗拉能力，
2、直接反映鋼材的內(nèi)部組織的優(yōu)劣；屈服點fy衡量結構承載能力的指標。伸長率式反映鋼材在荷載作用下的塑性變形能力。高強度鋼材沒有明顯的屈服點，可取相當于殘余應變?yōu)?.2%時的應力為假想屈服點。注意，在設計鋼結構吋，引入抗力分項系數(shù)％,得到鋼材抗拉、抗壓和抗彎的設計強度f：f=fy/yR0第二節(jié)建筑鋼材在多軸應力作用下的工作性能鋼材在多軸應力作用的的屈服條件需要用強度理論來解決。能量強度理論認為材料由彈性狀態(tài)轉(zhuǎn)入塑性狀態(tài)時，材料的綜合性強度指標要用變形時單位體積中積聚的能量來衡量。由材料力學可知，鋼材單向拉伸達到塑性狀態(tài)時，積聚于單位體積中的形狀改變能為：囤
3、］=琴/「當鋼材單元體處于三向主應力0、①、6的作用而進入塑性狀態(tài)時，材料單位體積的形狀改變能為：%=+”；+曠；-（06++叭）］由能量理論知：%=叫1貝0：b：=Jof+CT；+tr；_（砂2+66+）=/>,,兀稱折算應力?；蛘撸航?Jb；+b；+疋-00.+SQ：+cr：crj+3（叱+T；+T：）=fy當純剪時，鼻=府=fy,抗剪屈服點//=V3/3fy=0.58/v抗剪設計強度/>0.58/,若f=215N/mm2,則fv=125N/mm2O第三節(jié)各種因素對鋼材性能的影響化學性能碳的含量直接影響鋼材的強度、塑性和韌性。隨著含碳量的增加，鋼
4、材的強度逐漸提高，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，應不超過0.04%?0.05%。猛、硅、銳在合理的含量內(nèi)可提高鋼材強度。如：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。構造缺陷一應力集中現(xiàn)象應力集中是造成構件脆性破壞的主要原因之一。加荷速度隨著加荷速度的提高，鋼材的屈服點提高，脆性增加。鋼材的硬化鋼材在彈塑性變形階段，多次間歇重復加荷使彈性變形區(qū)域擴大，提高了鋼材的屈服點，而使鋼材變脆，這種現(xiàn)象稱鋼材的冷硬現(xiàn)象。隨著時間的增長，鋼材的強度提高
5、，塑性減小的現(xiàn)象叫時效硬化。溫度影響隨著溫度的升高，總的趨勢是強度降低、塑性增大。溫度達到600°C時，鋼材的強度幾乎降為0,因此鋼材可以說不耐高溫，一般需要在鋼構件外表上涂上防火層。第四節(jié)鋼材和連接的強度設計值一、鋼材的強度設計值（N/mmJ鋼材抗拉、抗壓和抗彎f抗剪fv端面承壓（刨平頂緊）fee鋼號厚度或直徑（mm）Q235鋼<16215125320>16?40200115320〉40?6019011032016Mn鋼<1631518544516Mnq>16?25300175425鋼〉25?3629017041015MnV<16350205450
6、鋼〉16?2533519543515MnVq鋼>25?36320185415二、焊縫的強度設計值（N/nun?）焊接方構件鋼材對接焊縫角焊縫法和焊抗拉和彎曲抗抗拉、條型號鋼號厚度或抗壓拉廠當焊縫質(zhì)抗剪抗壓直徑］r量級別為f:和抗(mm)、三級?、P?男級ff自動焊、Q235<16215215185125160半自動鋼>16?200200170115160焊、40190190160110160E43型焊>40?條手工60焊自動焊、16Mn<16315315270185200半自動鋼〉16?300300255175200焊、16Mnq2529029024
7、5170200E50型焊鋼>25?條手工36焊自動焊、15MnV<16350350300205220半自動鋼>16?335335285195220焊、15MnVq25320320270185220E55型焊鋼>25?條手工36焊三、螺栓連接的強度設計值（N/mn?）螺栓的鋼號（或性能等級）和構件的鋼號構件鋼材厚度（mm）普通螺栓錨栓承壓型高強度螺栓C級螺栓A、B級螺栓抗拉r抗剪承壓抗拉r抗剪（［類孑L）承壓（I類孔）fe抗拉f,h抗剪承壓普通螺栓Q235鋼170130170170錨栓Q235鋼16Mn鋼———————140180——承8.8—————
8、———25—壓型高級10.9————————031—強級0度螺栓Q235———30——400——46構鋼55
