钢结构第2章钢结构的材料.ppt

钢结构第2章钢结构的材料.ppt第二章 钢结构的材料
学****本章的主要目的是如何选择钢材，这就要求首先掌握
钢材的性能，其中最重要的是脆断。
第一节 钢结构对所用材料的要求
一、钢材的破坏形式


钢材在产生很大的变形以后发生的断裂
破坏称为塑性破坏，也称为延性破坏。
钢材在变形很小的情况下突然发生断裂
破坏。
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二、钢结构对所用材料的要求
物美价廉
fu、fy高，用到fy ，fy高可减轻结构自重。fy/fu太小浪
费，太大安全储备小，~；
塑性、韧性、耐久性好。可防止脆性破坏，抗动力荷载
好，耐疲劳；
良好的加工性能。冷、热加工和可焊性好；
耐腐性好；
价格便宜；
有时还要求钢材具有适应低温、高温等环境的能力。
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二、钢结构对所用材料的要求
物美价廉
《钢结构设计规范（GB50017)》推荐使用：碳素结构
钢中的Q235钢、低合金结构钢中的Q345钢、Q390钢、Q420
钢。
随着研究的深入，必将有一些满足要求的其它种类钢
材可供使用。若选用钢结构设计规范还未推荐的钢材时，
需有可靠的依据，以确保钢结构的质量。
专用钢结构用材见相关规范。
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第二节 钢材的主要机械性能
钢材的机械性能（力学性能）通常是指钢厂生产供应钢
材在标准条件下拉伸、冷弯和冲击等单独作用下显示出的各
种机械性能。它们由相应实验得到，试验采用的试件的制作
和试验方法都必须按照各相关国家标准规定进行。
单向拉伸
时的性能
冷弯性能
钢材受压和
受剪时的性能
可焊性
冲击韧性
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一、单向拉伸时的性能
标准试件在室温（100C～350C)、以满足静力加载的加载速度一次加载所得钢材的应力σ～应变ε曲线显示的钢材机械性能如下：
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一、单向拉伸时的性能
(1)弹性阶段:σ<fp，σ与ε呈线性关系，称该直线的斜率E
为钢材的弹性模量。在钢结构设计中，对所有钢材统一取
E =×105N/mm2 。
(2)弹塑性阶段:σ与ε呈非线性关系，切线模量Et＝dσ/dε,
Et随应力增大而减小，当σ=fy ，Et=0。
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一、单向拉伸时的性能
(3)塑性阶段：也称屈服阶段，σ= fy后钢材暂时不能承受更
大的荷载，且伴随产生很大的变形，因此钢结构设计取fy作
为强度极限承载力的标志。
(4)强化阶段：试件能承受的最大拉应力fu为钢材的抗拉强
度。取fy作为强度极限承载力的标志，fu就成为材料的强度
储备。
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一、单向拉伸时的性能
(5)颈缩破坏阶段
(6)可把钢材视为理想弹塑性体。
(7)伸长率δ =(l1-l0)/l0*100%。反映钢材产生塑变时而不发
生脆性断裂的能力，即塑性变形能力。
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二、冷弯性能
试件弯成180o，若试件外表面不出现裂纹和分层，即为合
格。综合反映钢材的塑性性能和冶金质量。重要结构中需要有
良好的冷热加工性能时，应有冷弯合格保证。
三、冲击韧性
钢材的冲击韧试验采用有V形缺口的标准试件，在冲击试
验机上进行。冲击韧性值用击断试样所需的冲击功AKV表示,单
位为J。
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四、钢材受压和受剪时的性能
钢材在单向受压（短试件）时，受力性能基本上与单向
受拉相同。受剪的情况也相似，但屈服点τy及抗剪强度τu
均低于fy和fu；剪变模量G也低于弹性模量E。
五、可焊性
表征钢材焊接后具备良好焊接接头性能的能力－不产生裂
纹，焊缝影响区材性满足有关要求。
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