钢结构钢结构的材料与制造.docx
《钢结构钢结构的材料与制造.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钢结构钢结构的材料与制造.docx（19页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
钢结构钢结构的材料与制造
第五章钢结构的材料与制造
第一节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：
。
第二节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。
第三节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。
一般含碳量不超过0.22％。
硫、磷、氮、氧的含量提高，一般均使钢材变脆，应不超过0.04％～0.05％。
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。
第四节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
15MnVq钢
<16
>16～25
>25～36
350
335
320
205
195
185
450
435
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、
半自动焊、
E55型焊条手工焊
15MnV钢
15MnVq钢
<16
>16～25
>25～36
350
335
320
350
335
320
300
285
270
205
195
185
220
220
220
三、螺栓连接的强度设计值（N/mm2）
螺栓的钢号（或性能等级）
和构件的钢号
构件
钢材
厚度（mm）
普通螺栓
锚栓
承压型高强度螺栓
C级螺栓
A、B级螺栓
抗拉
抗剪
承压
抗拉
抗剪（I类孔）
承压（I类孔）
抗拉
抗剪
承压
普通螺栓
Q235钢
－
170
130
-
170
170
-
-
-
-
锚栓
Q235钢
16Mn钢
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
140
180
－
－
－
－
承压型高强度螺栓
8.8级
10.9级
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
250
310
－
－
构件
Q235钢
－
－
－
305
－
－
400
－
－
465
16Mn钢
16Mnq钢
<16
>16~25
>25~36
－
－
－
－
－
－
420
400
385
－
－
－
－
－
－
550
530
510
－
－
－
－
－
－
640
615
590
15MnV钢
15MnVq钢
<16
>16~25
>25~36
－
－
－
－
－
－
435
420
400
－
－
－
－
－
－
570
550
530
－
－
－
－
－
－
665
640
615
四、钢材和强度设计值的折减
1．单面连接的单角钢
按轴力构件计算强度和连接时取折减系数为0.85；按轴压构件计算稳定性时，等边角钢取
取≥0.63；
短边相连的不等边角钢，取
，取≥0。
55；
长边相连的不等边角钢，取0.70；
其中：
为长细比，对中间无连系的单角钢压杆，应按最小回转半径计算。
2．施工条件较差的高空安装焊缝连接，取0.90。
第五节钢材种类与规格
一、钢材规格
（1）热轧钢板
厚钢板：
厚度4.5～60mm；宽度600～3000mm；长度4～12m
薄钢板：
厚度0.35～4mm；宽度500～1500mm；长度0.5～4m
扁钢：
厚度4～60mm；宽度12～200mm；长度3～9m
花纹钢板：
厚度2.5～8mm；宽度600～1800mm；长度0.6～12m
（2）热轧型钢
热轧等边、不等边角钢Lnn
热轧普通工字钢Inn
热轧轻型工字钢IQnn
热轧普通槽钢Cnn
热轧轻型槽钢CQnn
热轧宽翼缘H型钢HKnn
热轧宽翼缘H型钢HWnn
热轧中翼缘H型钢HMnn
热轧窄翼缘H型钢HNnn
热轧窄翼缘H型钢HZnn
焊接H型钢HAnn
轻型焊接H型钢HAQnn
焊接T型钢Tnn
组合截面有：
两热轧等边角钢组合截面2Enn@a
两热轧不等边角钢长边相连组合截面2Lnn@a
两热轧不等边角钢短边相连组合截面2Snn@a
两槽钢组合截面2Cnn@a
两等边角钢十字截面XLnn@a
四等边角钢十字截面4Lnn@a
热轧或焊接圆管Dd*t
二、截面型号一览表
（一）、L系列――热轧等边、不等边角钢
L20*3L20*4L25*3L25*4L30*3L30*4L36*3L36*4L36*5L40*3L40*4L40*5L45*3L45*4L45*5L45*6L50*3L50*4L50*5L50*6L56*3L56*4L56*5L56*6L63*4L63*5L63*6L63*8L63*10L70*4L70*5L70*6L70*7L70*8L75*5L75*6L75*7L75*8L75*10L80*5L80*6L80*7L80*8L80*10L90*6L90*7L90*8L90*10L90*12L100*6L100*7L100*8L100*10L100*12L100*14L100*16L110*7L110*8L110*10L110*12L110*14L125*8L125*10L125*12L125*14L140*10L140*12L140*14L140*16L160*10L160*12L160*14L160*16L180*12L180*14L180*16L180*18L200*14L200*16L200*18L200*20L200*24
L25*16*3L25*16*4L32*20*3L32*20*4L40*25*3L40*25*4L45*28*3L45*28*4L50*32*3L50*32*4L56*36*3L56*36*4L56*36*5L63*40*4L63*40*5L63*40*6L63*40*7L70*45*4L70*45*5L70*45*6L70*45*7L75*50*5L75*50*6L75*50*8L75*50*10L80*50*5L80*50*6L80*50*7L80*50*8L90*56*5L90*56*6L90*56*7L90*56*8L100*63*6L100*63*7L100*63*8L100*63*9L100*80*6L100*80*7L100*80*8L100*80*10L110*70*6L110*70*7L110*70*8L110*70*10L125*80*7L125*80*8L125*80*10L125*80*12L140*90*8L140*90*10L140*90*12L140*90*14L160*100*10L160*100*12L160*100*14L160*100*16L180*110*10L180*110*12L180*110*14L180*110*16L200*125*12L200*125*14L200*125*16L200*125*18
（二）、I系列――热轧普通工字钢：
I10I12.6I14I16I18I20aI20bI22aI22bI25aI25b
I28aI28bI32aI32bI32cI36aI36bI36cI40aI40bI40cI45aI45bI45cI50aI50bI50cI56aI56bI56cI63aI63bI63c
（三）、IQ系列――热轧轻型工字钢
IQ10IQ12IQ14IQ16IQ18IQ18aIQ20IQ20aIQ22IQ22a
IQ24IQ24aIQ27IQ27aIQ30IQ30aIQ33IQ36IQ40IQ45
IQ50IQ55IQ60IQ65IQ70IQ70aIQ70b
（四）、C系列――热轧普通槽钢
C5C6.3C8C10C12.6C14aC14bC16aC16bC18aC18bC20aC20bC22aC22bC25aC25bC25cC28aC28bC28cC32aC32bC32cC36aC36bC36cC40aC40bC40c
（五）、CQ系列――热轧轻型槽钢
CQ10CQ12CQ14CQ14aCQ16CQ16aCQ18CQ18aCQ20CQ20aCQ22CQ22aCQ24CQ24aCQ27CQ30CQ33CQ36CQ40
（六）、HK系列――热轧宽翼缘H型钢
HK100aHK100bHK100cHK120aHK120bHK120cHK140aHK140bHK140c
HK160aHK160bHK160cHK180aHK180bHK180cHK200aHK200bHK200c
HK220aHK220bHK220cHK240aHK240bHK240cHK260aHK260bHK260c
HK280aHK280bHK280cHK300aHK300bHK300cHK300dHK320aHK320b
HK320cHK320dHK320eHK320fHK320gHK340aHK340bHK340cHK360a
HK360bHK360cHK360dHK360eHK360fHK360gHK360kHK400aHK400b
HK400cHK400dHK400eHK430aHK430bHK430cHK430dHK450aHK450b
HK450cHK500aHK500bHK500cHK550aHK550bHK550cHK600aHK600b
HK600cHK650aHK650bHK650cHK700aHK700bHK700cHK800aHK800b
HK800cHK900aHK900bHK900c
（七）、系列――热轧窄翼缘H型钢
HZ80HZ100HZ120HZ140HZ160HZ180HZ200HZ220HZ240HZ270HZ300
HZ330HZ360HZ400HZ450HZ500HZ550HZ600
（八）、T系列――焊接T型钢
T87.5*175T100*100T97*150T100*200T100*204T125*125T122*175T125*250T122*252T125*255T150*150T147*200T150*300T150*305T175*175T170*250T175*350T200*200T195*300T200*400T207*405T214*407T229*471T249*432T194*402T197*405T200*408T223*199T225*200T220*300T250*200T241*300T244*300T300*200T291*300T294*300T297*302
（九）、HW系列――热轧宽翼缘H型钢
HW100*100HW125*125HW150*150HW175*175HW200*200aHW200*200bHW250*250aHW250*250bHW300*300aHW300*300bHW300*300cHW350*350aHW350*350bHW400*400aHW400*400bHW400*400cHW400*400dHW400*400eHW400*400fHW400*400gHW400*400k
（十）、HM系列――热轧中翼缘H型钢
HM150*100HM200*150HM250*175HM300*200HM350*250HM400*300HM450*300HM500*300aHM500*300bHM600*300aHM600*300bHM600*300c
（十一）、HN系列――热轧窄翼缘H型钢
HN100*50HN125*60HN150*75HN175*90HN200*100aHN200*100bHN250*125aHN250*125bHN300*150aHN300*150bHN350*175aHN350*175bHN400*150HN400*200aHN400*200bHN450*150HN450*200aHN450*200bHN500*150HN500*200aHN500*200bHN500*200cHN600*200aHN600*200bHN600*200cHN700*300aHN700*300bHN800*300aHN800*300bHN900*300aHN900*300bHN900*300c
（十二）、IQ系列――热轧轻型工字钢
IQ10IQ12IQ14IQ16IQ18IQ18aIQ20IQ20aIQ22IQ22a
IQ24IQ24aIQ27IQ27aIQ30IQ30aIQ33IQ36IQ40IQ45
IQ50IQ55IQ60IQ65IQ70IQ70aIQ70b
（十三）、CQ系列――热轧轻型槽钢
CQ10CQ12CQ14CQ14aCQ16CQ16aCQ18CQ18aCQ20
CQ20aCQ22CQ22aCQ24CQ24aCQ27CQ30CQ33CQ36
CQ40
（十四）、HA系列――焊接H型钢
HA300*200aHA300*200bHA300*200cHA300*250aHA300*250bHA300*300aHA300*300bHA300*300cHA350*175aHA350*175bHA350*200aHA350*200bHA350*200cHA350*200dHA350*250aHA350*250bHA350*250cHA350*300aHA350*300bHA350*350aHA350*350bHA350*350cHA400*200aHA400*200bHA400*200cHA400*200dHA400*250aHA400*250bHA400*250cHA400*250dHA400*300aHA400*300bHA400*300cHA400*400aHA400*400bHA400*400cHA400*400dHA400*400eHA400*400fHA392*400HA410*400HA424*400HA440*400
HA450*250aHA450*250bHA450*250cHA450*300aHA450*300bHA450*300cHA450*300dHA450*400aHA450*400bHA450*400cHA500*250aHA500*250bHA500*250cHA500*300aHA500*300bHA500*300cHA500*400aHA500*400bHA500*400cHA600*300aHA600*300bHA600*300cHA600*400aHA600*400bHA600*400cHA600*400dHA700*300aHA700*300bHA700*300cHA700*350aHA700*350bHA700*350cHA700*400aHA700*400bHA700*400cHA800*300aHA800*300bHA800*300cHA800*350aHA800*350bHA800*350cHA800*400aHA800*400bHA800*400cHA800*400dHA900*350aHA900*350bHA900*350cHA900*350dHA900*400aHA900*400bHA900*400cHA900*400dHA900*450aHA900*450bHA900*450cHA900*450dHA1000*400aHA1000*400bHA1000*400cHA1000*400dHA1000*450aHA1000*450bHA1000*450cHA1000*450dHA1000*500aHA1000*500bHA1000*500cHA1000*500dHA1100*400aHA1100*400bHA1100*400cHA1100*500aHA1100*500bHA1200*400aHA1200*400bHA1200*400cHA1200*400dHA1200*450aHA1200*450bHA1200*500aHA1200*500bHA1200*500cHA1200*600aHA1200*600bHA1200*600c
（十五）HAQ系列――轻型焊接H型钢
HAQ250*125HAQ250*150HAQ250*200HAQ252*250HAQ300*150HAQ300*200HAQ302*250HAQ304*300HAQ350*200HAQ350*250HAQ350*300HAQ400*200HAQ400*250HAQ404*300HAQ450*200HAQ454*250HAQ454*300
（十六）、HQ系列――高频焊接轻型H型钢
HQ100*50*2.3*3.2HQ100*50*3.2*4.5HQ100*100*4.5*6.0
HQ100*100*6.0*8.0HQ120*120*3.2*4.5HQ120*120*4.5*6.0
HQ150*75*3.2*4.5HQ150*75*4.5*6.0HQ150*100*3.2*4.5
HQ150*100*4.5*6.0HQ150*150*4.5*6.0HQ150*150*6.0*8.0
HQ200*100*3.0*3.0HQ200*100*3.2*4.5HQ200*100*4.5*6.0
HQ200*100*6.0*8.0HQ200*150*3.2*4.5HQ200*150*4.5*6.0
HQ200*150*4.5*6.0HQ200*150*6.0*8.0HQ200*200*6.0*8.0
HQ250*125*3.2*4.5HQ250*125*4.5*6.0HQ250*125*6.0*8.0
HQ250*125*3.0*3.0HQ250*150*3.2*4.5HQ250*150*4.5*6.0
HQ250*150*4.5*8.0HQ250*150*6.0*8.0HQ250*200*6.0*8.0
HQ300*150*3.2*4.5HQ300*150*4.5*6.0HQ300*150*4.5*8.0
HQ300*200*6.0*8.0HQ350*150*3.2*4.5HQ350*150*4.5*6.0
HQ300*150*6.0*8.0HQ350*150*6.0*8.0HQ350*175*4.5*6.0
HQ350*175*4.5*8.0HQ350*175*6.0*8.0HQ350*200*6.0*8.0
HQ400*150*4.5*8.0HQ400*200*6.0*8.0HQ40
升级会员 