建筑钢材
七种建筑工程常用钢材简介及其性能标准的要求
七种建筑工程常用钢材简介及其性能标准的要求一、热轧钢筋用加热钢坯轧成的条型成品钢筋，称为热轧钢筋。
它是建筑工程中用量最大的钢材品种之一，主要用于钢筋混凝土的配筋。
热轧钢筋按表面形状分为热轧光圆钢筋和热轧带肋钢筋。
（一）热轧光圆钢筋经热轧成型，横截面通常为圆形，表面光滑的成品钢筋，称为热轧光圆钢筋（HPB）（图7.1）。
热轧光圆钢筋按屈服强度特征值分为235级、300级，其牌号由HPB和屈服强度特征值构成，分为HPB235、HPB300两个牌号。
热轧光圆钢筋的公称直径范围为6～22mm，《热轧光圆钢筋》（GB1499.1—2008）推荐的钢筋公称直径为6mm、8mm、10mm、12mm、16mm和20mm。
可按直条或盘卷交货，按定尺长度交货的直条钢筋其长度允许偏差范围为0～50mm；按盘卷交货的钢筋，每根盘条质量应不小于1000kg。
热轧光圆钢筋的屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、最大拉力总伸长率等力学性能特征值应符合表7.5的规定。
表中各力学性能特征值，可作为交货检验的最小保证值。
按规定的弯心直径弯曲180°后，钢筋受弯部位表面不得产生裂纹。
图7.1热轧光圆钢筋表7.5热轧光圆钢筋的力学性能和工艺性能（GB1499.1─2008）（二）热轧带肋钢筋经热轧成型并自然冷却的横截面为圆形的且表面通常带有两条纵肋和沿长度方向均匀分布的横肋的钢筋，称为热轧带肋钢筋（图7.2）。
其包括普通热轧钢筋和细晶粒热轧钢筋两种。
图7.2热轧带肋钢筋热轧带肋钢筋按屈服强度特征值分为335、400、500级，其牌号由HRB和屈服强度特征值构成，分为HRB335、HRB400、HRB500三个牌号，细晶粒热轧钢筋的牌号由HRBF和屈服强度特征值构成，分为HRBF335、HRBF400、HRBF500三个牌号。
热轧带肋钢筋的公称直径范围为6～50mm，《热轧带肋钢筋》（GB1499.2—2007）推荐的钢筋公称直径为6mm、8mm、10mm、12mm、16mm、20mm、25mm、32mm、40mm和50mm。
建筑钢材基础知识
程称为时效处理。常温放置称为自然时效，加热处理称为 人工时效。
冷拉并时效处理后的钢筋，其屈服点提高20％～25％，
抗拉强度也有提高，塑性和韧性降低较大，弹性模量基本 恢复。
补充知识
在建筑工地，经常对比使用要求的强度偏低和 塑性偏大的钢筋或低碳盘条钢筋进行冷拉或冷 拔并时效处理，以提高屈服强度和利用率，节 省钢材。同时还兼有调直、除锈的作用。这种 加工所用机械比较简单，容易操作，效果明显， 所以建筑工程中常采取此法。
（5）、按主要质量等级分类 （1）普通质量钢；（2）优质钢；（3）高级优质钢； （6）、 钢材按用途分为三大类：
（1）结构钢：建筑结构工程中最常用的钢种是碳素结构 钢和低合金高强度结构钢； （2）工具钢：用于各种切削工具的钢； （3）特种钢：具有特殊性能的钢，如耐酸钢、耐热钢、 不锈钢等；
（7）、 建筑钢材按用途分类
建筑钢材用各种管材示意图2
钢结构用各种钢材示意图3
钢筋
钢板
型钢
钢丝
1、
按冶炼方式分类
分类三大类:（1）转炉钢（2）平炉钢（3）电炉钢； （1）转炉钢： 以熔融的铁水为原料、由转炉的底部或侧面向转炉中吹入 高压热空气（或氧气）进行冶炼而得到的钢，叫做转炉钢； 转炉钢的缺点： 吹炼时易混入空气中的氮、氢等杂质，故建筑中常用的是 氧气转炉钢； 熔炼时间短，杂质含量不易控制，因此质量差；
二 建筑材的标准与选用
建筑钢材一般分两种：
1 钢结构用钢材:
碳素结构钢 低 合 金 结 构 钢
其中低合金结构钢：包括角钢、工字钢、 槽钢和钢管、钢板等；
2 钢筋混凝土结构用钢： 主要有钢筋、钢丝和钢绞线等
二、钢结构用钢材 1 碳素结构钢 牌号的表示方法： （如Q235—A.F ） （1）按屈服点值分为五种：195、215、235、355、 275MPa； （2）按磷、硫杂质的含量由多到少分为A、B、C、D四 个质量等级； （3）按脱氧方式分为F、b、Z、TZ四种。
建筑钢材
L1 L0 100% L0
用于衡量钢材塑性的一个重要指标。
对于高碳钢，规定产生残余变形 为原标距长度的0.2%时所对应的应力 值,作为屈服强度,称为条件屈服点,
用
0.2 表示.
冲击韧性:抵抗冲击荷载作用的能力. 测试:夏比V形 或 梅氏U形 缺口试件 指标:冲击韧性值αk=功/缺口面积 (J/cm2)
调质处理=淬火+高温回火
钢材调质处理的目的
使钢材具有良好的综合技术性质
加工硬化与时效对钢性质的影响 1 基本概念 冷加工, 冷加工强化, 时效 2 对钢性质的影响 冷加工:σs↑ HB↑ δ↓αk↓ 冷加工与时效:σs↑ σb↑ HB↑δ↓αk↓
冷加工：指钢材在再结晶温度下（一般为 常温）进行的机械加工，如冷拉、冷拔 或冷轧等。 冷加工强化：将钢材在常温下进行冷加工，
牌号的顺序 屈服强度字母Q、 屈服强度数值、
质量等级（A、B、C、D）、
脱氧程度符号（F、b、Z、TZ）。
例如： Q235AF ，表示屈服强度为 235MPa ， A级沸腾（F）碳素结构钢。 钢牌号与性能的关系 钢牌号越大，钢的含碳量增加，强
度与硬度增高，塑性和韧性降低，可焊
性变差。
钢材选用原则 应根据钢结构的工作条件、荷载
铝合金的弹性模量只有钢材的1/3； 铝合金的线膨胀系数是钢材的2倍；
铝合金的耐久性比钢材高，普通压型钢板 的使用寿命只有铝合金型板1/3.5～1/5 。
1.钢材的屈强比越大，表示结构使用安全度越高。 2.碳素结构钢的牌号越大，其强度越高，塑性越 差。 3.钢结构设计时，对直接承受动荷载的结构应选 用沸腾钢。
H0
摆锤
试件放置位置
H1
试
简述钢材和建筑钢材的分类
钢材和建筑钢材的分类钢材是钢锭、钢坯或钢材通过压力加工制成的一定形状、尺寸和性能的材料。
而建筑钢材作为钢材的一种，主要用于建筑行业，涉及到房屋、道路、桥梁等的建设和维护。
以下是关于钢材和建筑钢材的分类详述：一、按材质分类1. 碳素结构钢碳素结构钢是建筑中常用的钢材类型，由于其强度适中，工艺性能好，成本低，用途广泛。
2. 优质碳素结构钢优质碳素结构钢是碳素结构钢的升级产品，其强度和工艺性能优于碳素结构钢，主要用于对性能要求较高的场合。
3. 低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢是在碳素结构钢的基础上添加少量的合金元素，以提高钢材的强度和韧性，广泛应用于建筑、桥梁、船舶、车辆等领域。
二、按形状分类1. 棒材棒材是呈圆形或异形断面形状的钢材，主要用于建筑、机械、化工等领域。
2. 线材线材是一种直径较小的盘条，常用于钢筋混凝土、编织网、制造各种金属制品等。
3. 板材板材是宽厚比大于2的长条钢材，主要用于建筑、机械、船舶等领域。
根据不同的厚度和用途，板材可分为厚板、薄板和中板等。
4. 管材管材是用薄钢板或带钢卷经压力加工制成的，用于输送流体和气体，也可用于建筑结构的支撑和装饰。
三、按用途分类1. 建筑用钢建筑用钢主要用于建筑物的梁、柱、板等结构件的制作，要求具有良好的强度、韧性和耐久性。
2. 桥梁用钢桥梁用钢要求具有高强度、良好的韧性和耐久性，能够承受较大的弯曲和剪切力，主要用于桥梁的制造和维护。
3. 船舶用钢船舶用钢要求具有高强度、良好的韧性和耐腐蚀性，能够承受船舶在航行过程中产生的各种复杂应力，主要用于船舶的制造和维护。
建筑 钢材
7.1 概述 7.2 建筑钢材的主要技术性质 7.3 建筑钢材的技术标准和选用 7.4 钢材的冷加工与热处理 7.5 钢材的检验与堆放 7.6 钢材的防腐与防火
7.1 概述
钢材是以铁为主要元素，含碳量一般在2%以下，并含有其他元素 的材料。建筑钢材是指建筑工程中使用的各种钢材，包括钢结构用各种 型材(如圆钢、角钢、工字钢、钢管、板材)和钢筋混凝土结构用钢筋、 钢丝、钢绞线。
第一节 建设工程信息的收集
一、建设工程决策阶段的信息收集 在建设工程决策阶段，由于该阶段对建设工程项目的效益影 响很大，应该首先进行项目决策阶段相关信息的收集。该阶 段信息收集工作主要是收集工程项目外部的宏观信息，要收 集过去的、现代的和未来的与项目相关的信息，具有较多的 不确定性。 在建设工程前期决策阶段，应向有关单位收集以下资料:
(2)平炉钢。平炉钢是指以固体或液体生铁、铁矿石或废钢为原料， 用煤气或重油为原料在平炉中加热冶炼，杂质靠铁矿石或废钢中的氧起 氧化作用而除去的钢。冶炼时，杂质轻并浮在表面，对钢水与空气起隔 离作用，所以钢中杂质含量少，成品质量高。由于冶炼时间长 (4～12h)， 清除杂质较彻底，钢材质量好，但成本比转炉钢高。
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第一节 建设工程信息的收集
(1)可行性研究报告，前期相关文件资料，存在的疑点和建设 单位的意图，建设单位前期准备和项目审批完成的情况。 (2)同类工程相关信息。 (3)拟建工程所在地相关信息。 (4)工程所在地政府相关信息。 (5)设计中的设计进度计划，设计质量保证体系，设计合同执 行情况，偏差产生的原因，纠偏措施，专业间设计交接情况， 执行规范、规程、技术标准，特别是强制性规范执行的情况， 设计概算和施工图预算结果，了解超限额的原因，了解各设 计工序对投资的控制等。 (6)勘察、测量、设计单位相关信息。
建筑材料-钢材-钢材基本性能
3）疲劳破坏是在低应力状态下突然发
生的，所以危害极大，往往造成灾难性 的事故。
钢材疲劳曲线示意图
4）疲劳影响因素
疲劳受内部组织和表面质量双重那个影 响。
2.2.1.4 钢材的硬度
1）定义：
硬度是指钢材抵抗硬物体压入钢材的表面的能 力。是材料弹性、塑性、变形强化率、强度和 韧性等参数的综合指标。
布氏法
2.2.1.2 冲击韧性
4）影响冲击韧性的因素
硫、磷含量高，存在化学偏析，
含非金属夹杂物，焊接形成裂纹， 温度降低等，均会降低冲击韧性。
内部组织缺陷、冶金和轧制焊接
质量等关系大。
失效敏感性越大钢材，时效后冲
击韧性和强度降低迅速。
对于承受冲击荷载和振动荷载部
位的钢材，必须考虑冲击韧性。
冲击荷载 钢板 脆断 塑性变形
土木工程材料 第二章 建筑钢材
学习目标
通过本章的学习： （ 1）掌握钢材力学 性能的几个指标参 数：抗拉、冷弯、 冲击韧性、耐疲劳 和硬度等；
本章内容
2.1 建筑钢材基本知识 2.1.1 建筑钢材概述
2.1.2 钢的冶炼加工及其对钢
材质量的影响 2.1.3 钢的分类 2.1.4 钢材的加工 2.2 建筑钢材的主要技术性能 2.2.1 力学性能 2.2.2 工艺性能
长度与原来长度的百分比，伸长率 按试棒长度的不同分为：试棒的标 距等于5倍直径，短试棒求得的伸长 率，代号为 δ5 ；试棒的标距等于 10 倍直径，长试棒求得的伸长率，代 号为δ10。伸长率是钢材发生断裂时 所能承受的永久变形的能力。
l1 l0 1000 0 l0
δ——试件的伸长率，%； l0——拉伸前的标距长度； l1——拉断后的标距长度； l0——拉伸前的标距长度； l1——拉断后的标距长度。
单元2--建筑钢材ppt课件(全)
【知 识 点】 • 建筑钢材的基本要求 • 钢结构常用钢材机械性能及影响钢材机械性能的因素 • 钢结构用钢种类规格及选用 • 钢材的堆放及检验 【教学目标】
知识目标 掌握建筑钢材的基本要求 理解钢结构常用材料的机械性能 了解影响钢材机械性能的因素
掌握钢结构用钢种类，规格及选用 了解钢材的堆放及验收要求
韧性是指钢材抵抗冲击或振动荷载的能力，其衡量指标常用冲击韧度。为保证结构 承受动力荷载作用下的安全，就要求钢材的韧性好、冲击韧度值高。 钢材的脆断常从裂纹和缺口等应力集中处产生，故钢材韧性通过 V 形缺口的夏比冲 击试验测得，见图 2-4 所示。 试验测得值为冲断试件所耗费的冲击功，表示符号为 Akv。钢材的韧性是钢材在塑性 变形和断裂的过程中吸收能量的能力，也是表示钢材抵抗冲击荷载的能力， Akv 值 愈高，材料在动荷载下抵抗脆性破坏的能力愈强，韧性愈好。因此它是衡量钢材强 度、塑性及材质的一项综合指标。同时，Akv 值随温度变化而变化，为此，《钢结构 设计规范》对钢材的冲击韧性 Akv 规定有－40℃、－20℃、0℃、20℃的指标。 选用钢材时，应根据结构的使用情况和要求提出相应温度的冲击韧性指标要求。
2.3.4 温度的影响
前面所讨论的均是钢材在常温下的工作性能。当温度升高至约 100℃时，钢材的机 械性能会发生变化，总的情况是强度降低，塑性增大，但数值不大。当温度达 250 ℃附近时，钢材抗拉强度略有提高，而塑性、韧性均下降，此时加工有可能产生裂 缝。因钢材表面氧化膜呈蓝色，称“蓝脆现象”。当温度超过 300℃以后，屈服点 和极限强度明显下降，达到 600℃时强度几乎等于零。 温度从常温下降到一定值，钢材的冲击韧性急剧下降，试件断口属脆性破坏，这种 现象称为冷脆现象。钢材由韧性状态向脆性状态转变的温度叫冷脆转变温度。
建 筑 钢 材
建筑钢材第一节钢的冶炼、脱氧及分类建筑钢材是指建筑上所用钢材的总称，包括：型钢（工字钢、角钢、槽钢、T型钢、H型钢等）。
钢板：钢筋混凝土用钢筋等。
建筑钢材的特点：1 组织均匀密实2、强度（拉、压）硬度高3、加工及可焊性好4、易腐蚀、维护费用高一、钢的、冶炼脱氧及分类（一）、钢的冶炼方法1、氧气转炉钢冶炼。
钢的质量较好；2、平炉钢冶炼。
钢的质量好、杂质少、但成本较高；3、电炉钢冶炼。
钢的质量最好、杂质少、成本高。
﹡常见的炼钢方法有哪几种？氧气转炉炼钢，平炉炼钢，电炉炼钢三种方法。
（二）、脱氧：在炼钢炉内加入锰铁、硅铁、铝块等脱氧剂，使铁从F e O中还原成金属铁，此过程称为脱氧。
脱氧的目的主要是除去钢中的氧化铁F e O。
根据脱氧程度不同分为：1、沸腾钢（F ）脱氧不完全的钢，炼钢炉内加锰铁进行部分脱氧，铸锭时钢中的碳与F e O反应，生成大量CO气泡，造成钢水表面沸腾现象。
这种钢组织不够致密，成分偏析较大，尤其是硫、磷偏析严重，成分不均匀，冷脆性和时效敏感性明显，钢的质量较差。
2、镇静钢（Z ），脱氧充分，炼钢炉内加锰铁、硅铁和铝块进行脱氧，由于铸锭时钢水表面平静而称为镇静钢。
这种钢组织致密,化学成分均匀，机械性能好，冷脆性和时效敏感性较低，抗疲劳强度高，可焊性较好。
3、半镇静钢（bZ ），脱氧程度介于沸腾钢与镇静钢之间的钢，其性能与质量介与两者之间。
4、特殊镇静钢（TZ ），脱氧更充分的钢，性能与质量比镇静钢更好。
﹡根据脱氧程度的不同钢分为哪几种？分为沸腾钢，镇静钢，半镇静钢，和特殊镇静钢四种。
（三）、热处理对钢进行加热、保温和冷却的综合操作工艺称为热处理。
热处理的目的是提高钢的性能。
热处理的方式有退火、正火、淬火、回火等。
1、退火：钢材加热到高于基本组织转变温度经保温后适当速度缓冷的热处理方法。
主要是改善钢材的性能。
2、正火：钢材加热到奥氏体之后至于空气中冷却的人处理方法。
经正火处理后钢材强度提高，塑性降低。
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第二章建筑钢材
一、判断题
2-1B在结构设计时，屈服点是确定钢材强度取值的依据。
( √)
2-2B碳素钢的牌号越大，其强度越高，塑性越好。
( X )
2-3B钢含磷较多时呈热脆性，含硫较多时呈冷脆性。
( X )
2-4B对钢材冷拉处理，其强度提高，而塑性和韧性降低。
( √)
2-5B 一般来说，钢材硬度愈高，强度也愈大。
( √)
2-6B所有钢材都会出现屈服现象。
( X )
2-7B钢材冶炼时常把硫、磷加入作为脱氧剂。
( X )
2-8B根据有害杂质的不同，将钢材可分为镇静钢、半镇静钢、沸腾钢及特殊镇静钢。
( X ) 2-9B所有钢材都是韧性材料。
( X )
2-10B碳素钢中含碳量越高，强度越高，塑性越差。
( √)
二、填空题
2-1C碳素钢按含碳量的多少分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
建筑上多采用低碳钢。
2-2C碳素结构钢随着牌号的增大，其拉伸3指标中屈服强度和抗拉强度提高，伸长率降低。
2-3C Q235-A·Z是表示碳素结构钢的屈服点σs≥235MP，质量等级为A脱氧程度为镇静钢。
2-4C低碳钢受拉直至破坏，经历了弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和紧缩阶段4个阶段。
三、选择题
2-1D有一种广泛用于建筑业的金属在自然界储藏极丰富，几乎占地壳总重的8.13%，占地壳全部金属含量的1/3，它是下列哪一种？( B )
A．铁B．铝C．铜D．钙
2-2D钢是指含碳量小于2%的铁碳合金，而含碳量大于2%时，则称为( B )。
A．熟铁B．生铁C．合金铁D．马口铁
2-3D钢材按化学成分可分为以下哪几种钢？( D )
I．碳素钢Ⅱ．结构钢Ⅲ．镇静钢Ⅳ．锰钢V.合金钢
A.I、Ⅲ、Ⅳ
B.I、Ⅳ、V
C.I、Ⅲ、Ⅳ、V
D.I、V
2-4D建筑钢材是在严格的技术控制下生产的材料，下面哪一条不属于它的优点？( B ) A．品质均匀、强度高
B．防火性能好
C．有一定的塑性和韧性，具有承受冲击和振动荷载的能力
D．可以焊接或铆接
2-5D反映钢材工艺性能的指标有哪些？( C )
I．抗拉强度Ⅱ，冷弯性能Ⅲ．冲击韧性Ⅳ．硬度V.焊接性能
A.I、Ⅱ、Ⅲ
B.Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ
C.Ⅱ、V
D.I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ
2-6D低碳钢的含碳量为( A )。
A．小于0. 25% B．0.25%一0.6% C．0.60/0一1.0% D．0.6%一2%
2-7D我国钢铁品牌号的命名，采用以下哪个方法表示？( D )
A．采用汉语拼音字母
B．采用化学元素符号
C．采用阿拉伯数字、罗马数字
D．采用汉语拼音字母、化学元素符号、阿拉伯数字、罗马数字相结合
2-8D下列4种钢筋，哪一种的强度较高，可自行加工成材，成本较低，发展较快，适宜用于生产中、小型预应力构件？( B )
A．热轧钢筋B．冷拔低碳钢丝C．碳素钢丝D．钢绞线
2-9D下列关于钢材性质的叙述，哪一项不正确？( D )
A．使钢材产生热脆性的有害元素是硫；使钢材产生冷脆性的有害元素是磷
B．钢结构设计时，碳素结构钢以屈服强度作为设计计算的依据
C．碳素结构钢分为五个牌号：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275，牌号越大含碳量越多，钢的强度与硬度越高，但塑性和韧性越低
D．检测碳素结构钢时，必须做拉伸、冲击、冷弯及硬度试验
2-10D下列有关钢筋的叙述，哪一项是错误的？( C )
A．热轧钢筋有4个级别，I级钢筋表面形状是光面圆形的，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级表面均为带肋的
B．热轧钢筋级号越高，强度越高，但塑性、韧性较差，Ⅳ级钢筋是房屋建筑的主要预应力钢筋，使用前可进行冷拉处理以提高屈服点
C．热轧钢筋必须检测的项目是拉伸、冷弯及冲击韧性试验、
D．当施工中遇有钢筋品种或规格与设计要求不符时，可进行代换
2-11D钢材经冷加工时效处理后，会产生下列何种结果？( B )
A．弹性模量提高B．屈服点大幅度提高C．冲击韧性提高D．塑性提高
2-12D钢筋混凝土结构中，要防止钢筋生锈，下列措施何者是错误的？( C ) A．严格控制钢筋、钢丝的质量B．确保足够的保护厚度
C．增加氯盐的掺量D．掺入亚硝酸盐
四、问答题
2-1 E什么是钢材的屈强比？其大小对钢材的使用性能有何影响？解释σ0.2的含义。
2-2E伸长率表示钢材的什么性质？如何计算？对同一种钢材来说，δ5和δ10哪个值大？为什么？
2-3E何谓钢材的冷加工强化和时效处理？钢材经冷加工及时效处理后，其机械性能有何变化？工程中对钢筋进行冷拉、冷拔或时效处理的主要目的是什么？
2-4E对于有冲击、震动荷载和低温下工作的结构采用什么钢材？
2-5E工地上为何常对强度偏低而塑性偏大的低碳盘条钢筋进行冷拉。
五、计算题
2-1F从新进货的一批钢筋中抽样，并截取2根钢筋做拉伸试验，测得如下结果：屈服下限荷载分别为27.8 kN，26.8 kN；抗拉极限荷载分别为44.4 kN，43.8 kN，钢筋公称直径为12 mm，标距为60 mm，拉断时长度分别为67.0 mm，66.0 mm。
分别计算这两根钢筋的屈服强度、极限抗拉强度、屈强比及断后伸长率δ5（强度精确到0.1 MPa，伸长率精确到0.1%）。