4 建筑钢材与木材.ppt

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1、第4章建筑钢材与木材本章教学目的主要内容：建筑钢材的概念及其分类，建筑钢材的力学性能及工艺性能，钢材的冷加工与热处理。木材的性质及应用等。1.重点掌握建筑钢材的力学性能及工艺性能，钢材的冷加工与热处理。2.熟悉建筑钢材的概念及其分类。3.了解木材的性质及应用等。4.1建筑钢材4.1.1钢材的概念理论上，把凡是含碳量0.08%～2%，含杂质比较少的铁碳合金称为钢。含碳量超过2%，称为生铁；含碳量小于0.08%，称为工业纯铁。建筑钢材是指用于钢结构的各种型材(如圆钢、角钢、工字钢等)、钢板、钢管和用于钢筋混凝土中的各种钢筋、钢丝等。钢材具有强度高、有一定

2、塑性和韧性、有承受冲击和振动荷载的能力、可以焊接或铆接、便于装配等特点，因此，在建筑工程中大量使用钢材作为结构材料。用型钢制作钢结构，安全性大，自重较轻，适用于大跨度及多层结构；用钢筋制作的钢筋混凝土结构，虽自重较大，但用钢量较少，还克服了钢结构因易锈蚀而维护费用大的缺点。正在施工中的国家体育馆现场钢结构、铝合金、玻璃幕墙组成的现代建筑钢结构、铝合金、玻璃幕墙组成的现代建筑正在建设的钢结构高层建筑结构4.1.2钢材的分类1)按化学成分分为：碳素钢还含有在冶炼中难以除净的少量化学元素硅、锰及少量有害杂质如磷、硫、氧、氮等。合金钢中含有一种或多种特意加入

3、或超过碳素钢限量的合金元素，如锰、硅、钒、钛等，合金元素的作用是改善钢的性能，或者使其获得某些特殊性能。钢中碳钢低合金钢高碳钢低碳钢碳素钢合金钢中合金钢高合金钢C＜0.25%C=0.25%～0.60％C＞0.60％合金总含量＜5%5%～10％合金总含量＞10％2)按质量分:3)按钢的用途分：普通碳素钢S≤0.055%~0.065%,P≤0.045%~0.085%)优质碳素钢S≤0.030%~0.045%,P≤0.035%~0.040%)高级优质钢S≤0.020%~0.030%,P≤0.027%~0.035%)按S和P元素含量分为结构钢建筑工程用结构钢

4、、机械制造用结构钢工具钢用于用于制作刀具、量具、模具特殊钢不锈钢、耐酸钢、耐热钢、耐磨钢、磁钢等按钢材的用途分为普通碳素钢S≤0.055%~0.065%,P≤0.045%~0.085%)优质碳素钢S≤0.030%~0.045%,P≤0.035%~0.040%)高级优质钢S≤0.020%~0.030%,P≤0.027%~0.035%)按S和P元素含量分为4)按冶炼方法分空气转炉，一般炼制普通碳素钢；氧气转炉，炼制优质碳素钢和合金钢；平炉，用来炼制优质碳素钢、合金钢或有特殊要求的专用钢；电炉，一般用生铁或废铁为原料，炼制纯净的钢。钢转炉钢沸腾钢电炉钢平炉

5、钢按冶炼方法分按脱氧程度分半镇静钢镇静钢特殊镇静钢按炉衬材料分为酸性钢和碱性钢TZZFb一般可不表示4.2钢材的主要性能4.2.1钢材的力学性能1）低碳钢(软钢)的拉伸性能标准试件按照一定的要求，对表面进行车削加工后的试件。非标准试件不经过加工，直接在线材上切取的试件。工作段l头部头部A0d0l04.2.1钢材的力学性能1）低碳钢(软钢)的拉伸性能标准试件按照一定的要求，对表面进行车削加工后的试件。标准试件非标准试件（1）软钢的拉伸试验（万能材料试验机）1.抗拉性能——是建筑钢材最重要的力学性能。拉伸过程分四个阶段：OB—弹性阶段BC—屈服阶段CD

6、—强化阶段DE—颈缩阶段以下屈服点的应力作为钢材的屈服强度。σεODC上上屈服点C下下屈服点FEBA钢材拉伸过程的s–e图σεOsp弹性阶段sBAB钢材拉伸弹性阶段示意图sp—比例极限，MPa。sB—弹性极限，MPa。注：由于A、B两点相距较近，一般认为sp＝sB。钢材拉伸屈服阶段示意图BC下C上C放大后屈服阶段C上C下CσεoABssss——屈服强度钢材拉伸强化阶段示意图强化阶段C上C下ABCDσεosbsb——抗拉强度或强度极限。钢材拉伸颈缩阶段示意图DE——颈缩阶段σεoDC上C下ABCDE拉伸性能指标：主要有屈服点、抗拉强度和伸长率等。（1）

7、屈服强度（屈服点）上屈服强度：试样首次屈服前的最大应力；下屈服强度：不计初始瞬时效应时的最小强度，即屈服点Fs——屈服阶段最小应力(首次回针所对应的力),N；Ao——钢材的截面积，mm2。注意：有些钢材无明显屈服点（合金钢、高碳钢等硬钢），应采用产生残余变形为0.2%原标距长度时的应力作为屈服点（称条件屈服点）,记为σ0.2或者σP0.2。（2）抗拉强度：钢材所能承受的最大强度。Fb——为最大应力，N。相反，值越小，可靠性越低，安全性越低。因此，强屈比一般不低于1.2，抗震结构一般不低于1.25。可靠性参数值得注意：强屈比的概念:抗拉强度与屈服点的比

8、值.即值越大可靠性越高，安全性越高，但利用率降低，浪费增大。（3）伸长率：塑性指标。意义：值越大，塑性增强