文档介绍：第2章建筑钢材
学****指导
本章着重叙述公路工程常见建筑钢材技术标准和性质。经过本章学****要求学生掌握钢材技术性质和技术标准，并能按设计要求选择对应规格钢材。
金属材料包含黑色金属和有色金属两大类，黑色金属是指以铁元素为关键成份金属及其合金，常见黑色金属材料有钢和生铁。有色金属是指黑色金属以外金属，如铝、铜、铅、锌等金属及其合金。
建筑钢材是指用于钢结构多种型材（如圆钢、角钢、工字钢、管钢等）、钢板和用于钢筋混凝土中多种钢筋、钢丝、钢绞线等。
钢材含有良好技术性质：材质均匀，性能可靠，强度高，能承受较大弹塑性变形，加工性能好，所以，在土木工程中被广泛应用。
钢材以铁为关键原素，％～％，并含有其它元素合金材料。钢按化学成份分类可分为碳素钢和合金钢两大类。
碳素钢依据含碳量可分为：低碳钢（%）、中碳钢（%～%）、高碳钢（%）。
合金钢中含有一个或多个特意加人或超出碳素钢限量合金元素（如锰、硅、矾、钛等）。这些合金元素用于改善钢性能，或使其取得一些特殊性能。
低合金钢（合金元素总含量小于5%）；
中合金钢（合金元素总含量为5%～10%）；
高合金钢（合金元素总含量大于10%）。
按钢在熔炼过程中脱氧程度不一样分类,可分为：沸腾钢、镇静钢、半镇静钢、和特殊镇静钢四类。
假如炼钢时脱氧不充足,钢液终还有较多金属氧化物，浇铸钢锭后钢液冷却到一定温度，其中碳会和金属氧化物发生反应，生成大量一氧化碳气体外逸，引发钢液猛烈沸腾，所以这种钢材称为沸腾钢，其代号为“F”。沸腾钢中碳和有害杂质在钢中分布不均匀，富集于一些区间现象尤其严重，钢致密程度差。故沸腾钢冲击韧性和可焊接性较差，尤其是低温冲级韧性降低更显着。但从经济上比较，沸腾钢只消耗少许脱氧剂，钢锭搜索孔降低，成品效率高，故成本较低。
假如炼钢时脱氧充足，钢液中金属氧化物极少或没有,在浇铸钢锭时钢液会平静冷却凝固，这种钢称为镇静钢，其代号为“Z”。镇静钢组织致密，气泡少，偏析程度小，多种力学性能比沸腾钢优越。可用于受冲击荷载结构和其它关键结构。
。。。
半镇静钢是指脱氧程度和性能全部介于沸腾钢和镇静钢之间钢材，其代号为“b”。
比镇静钢脱氧程度更充足根本钢，称为特殊镇静钢，代号为“TZ”。特殊镇静钢质量最好，适适用于尤其关键结构工程。
钢按压力加工方法分类，可分为热加工钢材和冷加工钢材。
钢按用途分类，可分为钢结构用钢和混凝土结构用钢两种。
（钢中有害杂质多少）分类
一般钢：含硫量≤％，含磷量≤％；
优质钢：含硫量≤％，含磷量≤％；
高级优质钢：含硫量≤％，含磷量≤％，高级优质钢钢号后面加“高”字或“A”；
特级优质钢：含硫量≤％，含磷量≤％，特级优质钢后加“E”。
抗拉性能是表示钢材性能关键指标。因为拉伸是建筑钢材关键受力形式，所以抗拉性能采取拉伸试验测定，以屈服点、抗拉强度和伸长率等指标表征。以低碳钢（软钢）受拉应力-，能够很好地叙述这些关键技术指标。
低碳钢受拉应力-应变图
从图中能够看出，低碳钢受拉经历了四个阶段：弹性阶段（O→A）、屈服阶段（A→B）、强化阶段（B→C）、颈缩阶段C→D）。
（1）屈服强度
当试件拉力在OA范围内时，如卸去拉力，试件能恢复原状，应力和应变比值为常数，即弹性模量（E），E=σ/ε。该阶段被称为弹性阶段。弹性模量反应钢材抵御变形能力，是计算结构受力变形关键指标。
当对试件拉伸进入塑性变形屈服阶段AB时，称屈服下限B下所对应应力为屈服强度或屈服点，记做σS。设计时通常以σS作为强度取值依据。对屈服现象不显著钢，%。屈服强度可按式（）计算。
钢材颈缩现象示意图
（）
式中：——屈服点，MPa；
——屈服点荷载，N；
——试件公称横截面积，mm2。
（2）抗拉强度
：试件在屈服阶段以后，其抵御塑性变形能力又重新提升，称为强化阶段。对应于最高点C应力称为抗拉强度，用σb表示。抗拉强度按式（）计算。
（）
式中：——屈服点，MPa；
——屈服点荷载，N；
——试件公称横截面积，mm2。
设计中抗