文档介绍：第二章钢结构的材料
土木工程学院
2 钢结构的材料
本章内容: (1) 钢材的破坏形式
(2) 钢材的主要机械性
(3) 影响钢材性能的主要因素
(4) 钢的种类和钢材规格
本章重点: 钢材的主要机械性能、各种因素对
钢材性能的影响
本章难点: 影响钢材性能的主要因素
钢结构对材料的要求
钢结构的材料≠钢材
对钢材的基本要求:
1、具有较高的抗拉强度 fu和屈服点 fy (结构的承载力大,所需的截面小,结构的自重轻).
2、具有较好的塑性、韧性(塑性好,不易发生脆性破坏;韧性好,利于承受动力荷载).
3、良好的工艺性能(包括冷加工、热加工以及焊接性能)
4、容易生产,价格便宜。
《钢结构设计规范》(GB50017—2002)推荐的普通碳素结构钢Q235钢和低合金高强度结构钢Q345、Q390及Q420是符合上述要求的。
选用GB50017规范还未推荐的钢材时,需有可靠依据。以确保钢结构的质量。
钢材的破坏形式
1、塑性破坏:断口呈纤维状,色泽发暗。破
坏前有明显的变形,破坏历时
时间长,可以采取补救措施。
2、脆性破坏:破坏前没有任何预兆,破坏是
突然发生的,断口平直并呈有
光泽的晶粒状。
钢材的破坏形式:塑性破坏和脆性破坏。
在设计、施工和使用钢结构时,注意防止脆性破坏。
单向拉伸时的工作性能
条件:常温、静载条件下一次拉伸
钢材的主要性能
fp—比例极限
fe—弹性极限
fy—屈服强度
(强度标准、设计依据)
fu—抗拉强度
(最大承载强度、强度储备)
一、强度
碳素结构钢的应力-应变关系
这是应力-应变图中直线段的最大应力值。严格地说,比f P略高处还有弹性极限,但弹性极限与fP极其接近,所以通常略去弹性极限的点,把fP看做是弹性极限。
应变在fP之后不再与应力成正比,而是渐渐加大,应力-应变间成曲线关系,一直到屈服点。
屈服平台之后,应变增长时又需有应力的增长,但相对地说·应变增加得快,呈现曲线关系直到最高点。
屈服点是建筑钢材的一个重要力学特性,其意义是:
,或材料抗力标准。应力达到fy时的应变与fP时的应变较接近,可以认为应力达到fy时为弹性变形的终点。同时,达到fy 后在一个较大的应变范围内应力不会继续增加,表示结构一时丧失继续承担更大荷载的能力,故此以fy作为弹性计算时强度的标准。
,为发展钢结构计算理论提供基础。 fy之前,钢材近于理想弹性体,fy之后,塑性应变范围很大而应力保持不增长,所以接近理想塑性体。因此,可以用两根直线的图形作为理想弹塑性体的应力-应变模型。
: %所对应的应力()
伸长率5和10
伸长率是断裂前试件的永久变形与原标定长度的百分比。取圆形试件直径d的五倍或十倍为标定长度,其相应的伸长率用5和10表示,伸长率代表材料断裂前具有的塑性变形的能力。结构制造时,这种能力使材料经受剪切、冲压、弯曲及锤击所产生的局部屈服而无明显损坏。
屈服点、抗拉强度和伸长率,是钢材的三个重要力学性能指标。钢结构中所采用的钢材都应满足钢结构设计规范对这三项力学性能指标的要求。
δ—延伸率(塑性性能)
二、塑性:在静力荷载作用下,
钢材吸收变形能的能力。