文档介绍：3 工程材料的性能
钢结构材料的主要性能
建筑用钢结构材料的种类、规格和选用
混凝土结构用材料的主要性能
铝合金材料
镁合金材料
复合材料
第三章工程材料的性能
钢结构产量高，冶炼工艺简洁限制，钢材质量优良，化学成分稳定（偏析度小）机械性能牢靠，能冶炼各种用途的钢。缺点为生产成本高，建厂规模大，工期长，投资大。
应尽量接受氧气顶吹转炉钢代替平炉钢。
电炉钢：质量最好，成本最高，土建结构上较少用电炉钢。
第三章工程材料的性能
钢的脱氧方法
脱氧剂有锰、硅、铝（钛）
脱氧实力为锰：硅：铝＝1:5:90
沸腾钢：仅用锰脱氧，脱氧不充分，钢液中残留较多的氧化铁，与钢液中的碳相互作用而生成一氧化碳气体，氧、氮和一氧化碳等气体从钢中逸出，呈沸腾现象，因此称沸腾钢；冷却快，有害气体来不及逸出。钢的构造不匀整，晶粒粗细不匀，质地差，化学成分不匀整，偏析度大；生产率高，成本低。
冷静钢：除用锰外，再加入硅、铝等补充脱氧。脱氧完全，硅与氧化铁作用时产生大量的热量，因而冷却较慢，各种有害物质易于逸出，品质较纯，构造匀整，晶粒组织紧密坚实，偏析度小；切头损耗大（约20％），收得率低，成本高。
半冷静钢：脱氧程度、质量和价格介于沸腾钢与冷静钢二者之间，用以代替沸腾钢，国内甚少。
特殊冷静钢：用铝接着脱氧，低温冲击韧性较高。
第三章工程材料的性能
轧制过程的影响
热轧
塑性状态, 轧钢机, 钢胚，轧机，钢材
使钢材组织紧密，弥合内部缺陷，改进质量
薄型材和薄钢板的屈服点和伸长率就大于厚材
第三章工程材料的性能
热处理的作用
当的热处理，则可显著提高其强度并保持其良好的塑性和韧性
第三章工程材料的性能
残余应力的影响
热轧过程造成的残余应力
其热轧后不匀整冷却
先冷却部位常形成强劲的约束，阻挡后冷却部位金属的自由收缩
经退火或其它方法处理后，残余应力可部分乃至全部消退
加工造成的残余应力
后期调直和加工造成残余应力
残余应力与荷载应力叠加
提前进入塑性，降低刚度和稳定性
造成困难应力状态，降低抗冲击断裂和疲惫破坏实力
第三章工程材料的性能
应力集中
实际钢结构中常有孔洞、槽口、凹角、裂缝、厚度变更、形态变更、内部缺陷等，致使构件截面突然变更
截面突变处的某些部位组某些部位（孔洞边缘或缺口尖端等处）将产生高峰应力，其余部位应力较低且分布极不匀整
应力集中程度的凹凸，它取决于构件截面突然变更的急剧程度
同号平面或三向应力场使钢材变形发展困难而转变为脆性状态
不影响截面的静力极限承载力
第三章工程材料的性能
钢材疲惫的影响
在动力荷载、连续反复荷载或循环荷载作用下的构件及其连接，当应力变更的循环次数n等于或大于105次时，虽然应力还低于极限强度（抗拉强度），甚至还低于屈服强度，也会发生破坏
不出现明显的变形和局部收缩，突然发生的断裂
第三章工程材料的性能
钢材的破坏形式
依据断裂前钢构件产生塑性变形的大小，可分为韧性断裂和脆性断裂
塑性破坏构件的应力超过屈服点fy，并达到fu 后，构件产生很大的变形和明显的“颈缩”现象。破坏前有明显的预兆，破坏常常可以预防和避开；破坏前有很大的塑性变形, 断口呈暗灰色的纤维状; 导致内力重分布，对构件的平安有力
脆性破坏破坏前构件变形很小，平均应力小，一般都小于屈服应力，破坏前没有任何预兆，破坏是突然发生的，断口平直，断口截面为有光泽的晶粒状。破坏常常是由于在构件的缺口、裂缝处应力集中而引起的，后果严峻，造成的损失较大。
第三章工程材料的性能
脆断和防止
影响脆断的因素
钢材质量，钢板厚度，加荷速度，应力性质和大小，最低运用温度，连接方法，应力集中程度
措施
留意选材
正确布置焊缝，保证焊缝质量
避开应力集中
避开突然受力和过快加荷速度
第三章工程材料的性能
钢材在困难应力状态下的工作
单向拉伸（或压缩、弯曲）下弹性与塑性工作的分界标记fy
双向或三向的困难应力状态下: 屈服条件
以应力或应力的组合来作为推断材料是否进入塑性
应力空间：每一点代表一个应力状态
应力路径：设计不同应力路径进行试验
屈服面：屈服条件/函数
第三章工程材料的性能
破坏条件
强度条件
第三章工程材料的性能
建筑用钢结构材料的种类、规格和选用
第三章工程材料的性能
一般碳素钢
我国生产的一般碳素钢分甲、乙、特三类
甲类钢主要按力学性能（机械性能）供应。冶金厂保证钢材的屈服点、抗拉强度、伸长率符合国家规定的标准，硫、磷含量符合相同钢号的规定
乙类钢按化学成分供应。冶金厂保证钢材的碳、硅、锰、硫、磷等元素的含量符合