文档介绍：第五章 钢结构的材料与制造
建筑钢材在单轴应力作用下的工作性能
把钢材按规定加工成标准试件,在+200C的条件下做拉伸试验,得到钢材的应力-应变关系曲线,如图1所示。
低碳钢一次拉伸时的工作可分为四个阶段:
弹性阶段：应力由0到比例极限fp；
弹塑性阶段:由比例极限到屈服点fｙ;
塑性阶段:应力不变,应变不断增大；
强化阶段:应力达到抗拉强度fu时,试件发生颈缩现象而发生破坏。
建筑钢材的三个机械性能指标：抗拉强度fｕ，伸长率或,屈服点ｆｙ。钢材性能还包括冷弯要求,它较为严格的表示钢材塑性变形能力的综合指标。
抗拉强度fu是衡量钢材经过巨量变形后的抗拉能力,直接反映钢材的内部组织的优劣；屈服点fｙ衡量结构承载能力的指标。伸长率式反映钢材在荷载作用下的塑性变形能力。
高强度钢材没有明显的屈服点，可取相当于残余应变为0．２%时的应力为假想屈服点。
注意,在设计钢结构时,引入抗力分项系数,得到钢材抗拉、抗压和抗弯的设计强度ｆ:。
建筑钢材在多轴应力作用下的工作性能
钢材在多轴应力作用的的屈服条件需要用强度理论来解决。能量强度理论认为材料由弹性状态转入塑性状态时,材料的综合性强度指标要用变形时单位体积中积聚的能量来衡量。
由材料力学可知，钢材单向拉伸达到塑性状态时，积聚于单位体积中的形状改变能为:
当钢材单元体处于三向主应力、、的作用而进入塑性状态时，材料单位体积的形状改变能为:
由能量理论知:
则:,称折算应力。
或者:
当纯剪时,,抗剪屈服点
抗剪设计强度，若ｆ=２１５N/㎜2，则ｆv=125N/㎜2。
各种因素对钢材性能的影响
化学性能
碳的含量直接影响钢材的强度、塑性和韧性。随着含碳量的增加，钢材的强度逐渐提高,而塑性和韧性下降,可焊性和抗锈蚀性等也变劣。%。
硫、磷、氮、氧的含量提高，一般均使钢材变脆,应不超过0．04%～％。锰、硅、钒在合理的含量内可提高钢材强度。如：１5MnV钢。
冶金缺陷
常见的冶金缺陷有偏析、非金属夹杂、裂纹和起层。
构造缺陷－应力集中现象
应力集中是造成构件脆性破坏的主要原因之一。
加荷速度
随着加荷速度的提高,钢材的屈服点提高,脆性增加。
钢材的硬化
钢材在弹塑性变形阶段,多次间歇重复加荷使弹性变形区域扩大,提高了钢材的屈服点，而使钢材变脆,这种现象称钢材的冷硬现象。
随着时间的增长,钢材的强度提高，塑性减小的现象叫时效硬化。
温度影响
随着温度的升高,总的趋势是强度降低、塑性增大。温度达到600０C时,钢材的强度几乎降为0,因此钢材可以说不耐高温，一般需要在钢构件外表上涂上防火层。
钢材和连接的强度设计值
一、钢材的强度设计值（N/ｍm2)
钢材
抗拉、抗压和抗弯
f
抗剪
ｆv
端面承压（刨平顶紧)ｆcｅ
钢号
厚度或直径(mｍ）
Ｑ23５钢
<16
＞16～４０
＞40~60
2１5
20０
１90
125
115
110
320
3２０
320
1６Ｍn钢
16Mnｑ钢
<1６
>16～25
>２５～36
315
3００
29０
1８5
１75
170
445
425
410
15ＭnＶ钢
<１6
>16~２５
350
3３5
205
195
4５０
435
１5ＭnVｑ钢
>２5~3６
3２０
1８５
415
二、焊缝的强度设计值(N／mm2）
焊接方法和焊条型号
构件钢材
对接焊缝
角焊缝
钢号
厚度或
直径(ｍm)
抗压
抗拉和弯曲抗拉当焊缝质量级别为
抗剪
抗拉、抗压和抗剪
一、二级
三级
自动焊、
半自动焊、
Ｅ43型焊条手工焊
Q２35钢
<16
>16~４0
>40～6０
２15
200
1９０
2１５
20０
190
185
17０
１60
125
１１5
110
1６０
１60
１60
自动焊、
半自动焊、
E５０型焊条手工焊
16Mn钢
1６Mnq钢
<16
>１6~25
>25~3６
315
３00
290
315
300
290
270
２５5
2４５
185
１75
１７0
2００
２００
200
自动焊、
15MｎV钢
<1６
350
３５0
30０
205
22０
半自动焊、
E5５型焊条手工焊
15MｎVｑ钢
>１６~２5
>2５～3６
33５
320
33５
320
285
270
195
185
220
2２0
三、螺栓连接的