建筑材料第八章金属材料课件.ppt

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1、第八章金属材料金属材料具有强度高、密度大，易于加工、导热和导电性良好等特点，可制成各种铸件和型材、能焊接或铆接、便于装配和机械化施工，是主要的建筑材料之一。金属材料一般包括黑色金属和有色金属两大类。黑色金属是以铁元素为主要成分的金属及其合金，常用的黑色金属材料有钢和生铁，其中钢在建筑中应用最多。有色金属是除黑色金属以外的其他金属，如铝、铅、锌、铜等金属及其合金，其中铝合金是一种重要的轻质结构和装饰材料。第一节建筑钢材第二节钢结构专用型钢第三节铝合金第一节建筑钢材建筑钢材主要指用用钢结构中的各种型材（如角钢、槽钢、工字钢、圆钢等）、钢板和用于钢筋混凝土结构中

2、的各种钢筋、钢丝等。C型钢H型钢钢管钢板钢丝钢筋钢绞线建筑钢材的特点优点：抗拉强度高、塑性和韧性好能承受冲击和振动荷载易于加工成板材、型材和线材良好的焊接和铆接性能缺点：易锈蚀、维护费用高耐火性差生产能耗大7建筑钢材的应用大跨度结构多层及高层结构受动荷载作用的工业厂房8钢结构厂房9钢结构桥梁10国家体育场“鸟巢”是2008年北京奥运会主体育场。“鸟巢”是一个大跨度的曲线结构，以巨大的钢网围合、覆盖着9.1万人的体育场，采用了当今先进的建筑科技，其中，钢结构是世界上独一无二的。“鸟巢”钢结构总重4.2万吨，最大跨度343米，结构相当复杂，为国内外特有建筑。2

3、008北京奥运鸟巢式建筑厦门海沧大桥是世界第二、亚洲第一座特大型三跨全漂浮钢箱梁悬索桥，工程全长5926.527米，主跨648米厦门海沧大桥厦门海沧大桥厦门海沧大桥英国福思湾河口桥西德尼拉尼尔桥为双向四车道,每车道4.09m宽，中间设有中央分隔带。意大利莫西拿海峡桥莫西拿海峡桥桥面板高出水面70m，跨径布置为150+170+1750埃菲尔铁塔（又译“艾菲尔铁塔”）是法国巴黎著名铁塔，坐落在塞纳河南岸马尔斯广场的北端。1887年1月26日动工，1889年5月15日开放的，距今已有100多年的历史了埃菲尔铁塔铜陵长江大桥主桥总长1152m，为7孔连续布置.该桥

4、桥塔采用H型门式结构，箱型断面，塔高153.65m。斜拉索为扇形布置.1、钢材的冶炼钢是由生铁冶炼而成的。钢和铁都是铁碳合金，钢的含碳量在2%以下，而生铁的含碳量大于2%。另外钢中的杂质含量也少于生铁。钢的冶炼就是将熔融的生铁进行氧化，使碳的含量降低到规定范围，其他杂质含量也降低到允许范围之内。根据炼钢设备所用炉种不同，炼钢方法主要可分为平炉炼钢、氧气转炉炼钢、电炉炼钢三种。一、钢材的冶炼和分类(1)平炉炼钢它以熔融状或固体状生铁、铁矿石或废钢铁为原料，以煤气或重油为燃料。利用铁矿石中的氧或鼓入空气中的氧使杂质氧化。可用于炼制优质碳素钢和合金钢等。(2)氧

5、气转炉炼钢以熔融的铁水为原料，由转炉顶部吹入高纯度氧气，能有效地去除有害杂质，并且冶炼时间短(20~40min)，生产效率高，所以氧气转炉钢质量好，成本低，应用广泛。(3)电炉炼钢以电为能源迅速将废钢、生铁等原料熔化，并精炼成钢。电炉又分为电弧炉、感应炉和电渣炉等。2、钢材的分类钢材的种类繁多，根据不同的需要，常用的钢材分类方法主要有以下六种：目前，建筑工程中常用的钢种是普通碳素结构钢和普通低合金结构钢。二、钢材的技术性能钢材的性能主要包括力学性能、工艺性能和化学性能等，建筑工程中主要考虑钢材的前两种性能。1、力学性能（1）抗拉性能：抗拉性能是建筑钢材的主

6、要力学性能。由低碳钢在拉伸过程中形成的应力(σ)-应变(ε)关系图可知，低碳钢受拉过程可划分为以下4个阶段：弹性阶段(O—A)、屈服阶段(A—B)、强化阶段(B—C)和颈缩阶段(C—D)。低碳钢受拉的应力-应变图1)弹性阶段(O—A)在OA范围内应力与应变成正比例关系，如果卸去外力，试件则恢复原来的形状，这个阶段称为弹性阶段。弹性阶段的最高点A所对应的应力值称为弹性极限σp。当应力稍低于A点时，应力与应变呈线性正比例关系，其斜率称为弹性模量。2)屈服阶段(A—B)当应力超过弹性极限σp后，应力和应变不再成正比关系，应力在B上至B下小范围内波动，而应变迅速增

7、长。在σ-ε关系图上出现了一个接近水平的线段。如果卸去外力已出现塑性变形，AB称为屈服阶段。B下所对应的应力值称为屈服极限σs。3)强化阶段(B—C)当应力超过屈服强度后，由于钢材内部组织产生晶格扭曲、晶粒破碎等原因，阻止了塑性变形的进一步发展，钢材抵抗外力的能力重新提高。在σ-ε关系图上形成BC段的上升曲线，这一过程称为强化阶段。对应于最高点C的应力称为抗拉强度，用σb表示，它是钢材所能承受的最大应力。屈服强度与抗拉强度之比（屈强比）σs／σb是评价钢材使用可靠性的一个参数。屈强比愈小，钢材受力超过屈服点工作时的可靠性越大，安全性越高，但是，屈强比太小，

8、钢材强度的利用率偏低，浪费材料。4)颈缩阶段(C—D)当应力达到抗