项目08 建筑钢材

8.3.2 钢结构用钢
分类
热轧型钢，钢结 构常用的型钢有 H型钢、T型钢、 工字钢、槽钢、 角钢、Z型钢和U 型钢等。
冷弯薄壁型钢通 常是用2～6mm薄 钢板冷弯或模压 而成，有角钢、 槽钢等开口薄壁 型钢及方形、矩 形等空心薄壁型 钢。
任务8.3 建筑工程常用钢材的品种与 应用
8.3.1 建筑常用钢种
【工程实例8-2】“防冰盐”腐蚀 【现象】为了防止冰雪对车辆行驶造成的事故危害，20世 纪50～60年代，以美国为主的西方国家开始大量使用防冰盐。 到了70～80年代，防冰盐所带来的腐蚀破坏大量表现出来， 美国56.7万座高速公路桥已有半数以上遭腐蚀和需要修复。
任务8.4 建筑钢材的腐蚀与防护
8.4.2 钢材的防护
建造桥梁、高层建筑及大跨度钢结构建筑。
A．碳素钢 B．低合金钢 C．热处理钢筋
习题
三、单项选择题
7．钢材中( A．碳 8．钢材中( A．碳 B．磷 )的含量过高，将导致其热脆现象发生。 B．磷 C．硫 )的含量过高，将导致其冷脆现象发生。 C．硫
9．对同一种钢材，其伸长率 (
A．大于 B．等于 C．小于 )。
力学性能
疲劳强度
硬度
任务8.2 建筑钢材性能
8.2.1 力学性能
低碳钢从开始受力 至拉断可分为4阶 段 颈缩阶段(CD) 强化阶段(BC) 屈服阶段(AB) 弹性阶段(OA)
任务8.2 建筑钢材性能
8.2.1 力学性能
图8-2
低碳钢受拉应力— 应变曲线
图8-3 中碳钢、高碳钢受 拉应力—应变曲线
图8-12
热轧型钢的截面形状
图8-13 冷弯薄壁型钢的截面形式 (a)～(i) 冷弯薄壁型钢；(j) 压型钢板
任务8.3 建筑工程常用钢材的品种与 应用
8.3.1 建筑常用钢种
图8-14
彩色涂层钢板
图8-15
彩色压型钢
任务8.3 建筑工程常用钢材的品种与 应用
8.3.3 混凝土结构用钢筋
混凝土结构用钢筋
冷弯性能 是指钢材在常温下抵 抗弯曲变形的能力。 工艺性能 焊接性能 是各种型钢、钢板、 钢筋的重要连接方式。 建筑工程的钢结构有 90%以上是焊接结构。
任务8.2 建筑钢材性能
8.2.2 工艺性能
图8-8 钢筋冷弯实验 (a)试件安装；(b) 弯曲90°； (c) 弯曲l80°；(d) 弯曲至两面重合
习题
二、判断题
1．屈强比越大，钢材受力超过屈服点工作时的可靠性越大， 结构的安全性越高。 2．一般来说，钢材硬度越高，强度也越大。 3．钢材的品种相同时，其伸长率 > 。 4．钢含磷较多时呈热脆性，含硫较多时呈冷脆性。 5．对钢材冷拉处理，是为提高其强度和塑性。 ( ( ( ( ( ) ) ) ) )
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任务8.4 建筑钢材的腐蚀与防护
8.4.2 钢材的防护
钢材的防腐 • 表面覆盖法 • 添加合金元素 • 混凝土用钢筋的防锈
钢材的防火 • 钢材在高温下强度降低很快、塑性增大、导 热系数增大，这是造成钢材在火灾发生时极 易在短时间内破坏的主要原因
任务8.4 建筑钢材的腐蚀与防护
8.4.2 钢材的防护
任务8.1 钢材的基本知识
8.1.1 钢的分类
按质量分类
按质量分类含硫量≤0.050%， 含磷量≤0.045%的普通钢 含硫量≤0.035%，含磷量 ≤0.035%的优质钢 含硫量≤0.025%，含磷量 ≤0.025%的高优质钢
按化学成分 分类
碳素钢 合金钢
任务8.1 钢材的基本知识
8.1.1 钢的分类
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项目八 建筑钢材
学习要求
建筑钢材是主要的建筑材料之一，其力学性能、工
艺性能、冷加工是学习的重点和难点。钢结构用钢
和混凝土结构用钢筋是建筑工程使用最广的两大类 钢材，在学习时，要能综合他们的各项技术性能指 标，根据工程实际情况作出合理选材。
任务8.1 钢材的基本知识
建筑钢材具有较高的强度，有良好的塑性和 韧性，能承受冲击和振动荷载； 现代建筑工程中大量使用的钢材主要有两类， 一类是钢筋混凝土用钢材；另一类则为钢结构 用钢材
【原因分析】 氯离子是一种穿透力极强的腐蚀介质，当接触到钢铁表
面，便迅速破坏钢铁表面的钝化层，即使在强碱性环境中，
氯离子引起的点锈腐蚀依然会发生。当氯离子渗透到达钢筋 表面，氯离子浓度较高的局部保护膜破坏，成为活化态，在 氧和水充足的条件下，活化的钢筋表面形成一个小阳极，未 活化的钢筋表面成为阴极，结果阳极金属铁溶解，形成腐蚀 坑，一般称这种腐蚀为点腐蚀。
钢材的化学组成与组织状态 钢材的化学成分、 内存缺陷、加工 工艺及环境温度 都会影响钢材的 冲击韧性，钢材 的冲击韧性受下 列因素影响。
钢材的轧制、焊接质量
环境温度
任务8.2 建筑钢材性能
8.2.1 力学性能
图8-6
刚才冲击韧性随温度变化图
图8-7布氏硬度试 Nhomakorabea任务8.2 建筑钢材性能
8.2.2 工艺性能
钢材的冷加工、时效及热处理 将钢材在常温下进行冷拉、冷拔或冷轧使 其产生塑性变形，从而提高屈服强度，降低塑 性和韧性的过程称为冷加工。 钢材经冷加工后，在常温下存放15～20d，或 加热到100～200℃并保持2h左右，钢材屈服强度 和抗拉强度进一步提高，而塑性和韧性逐渐降低 ，这个过程称为时效。
将钢材按一定规则加热、保温和冷却，获 得需要性能的一种工艺过程称为热处理。
习题
一、填空题
6．建筑钢材按用途不同分为_____ 、 _____和_____三大类。 7．钢材按炼钢过程中脱氧程度不同可分为_____ 、 _____ 、 _____和_____四大类。 8．钢材的主要性能包括_____性能和_____性能。钢材的工艺
性能包括_____和_____ 。
9．国家标准《碳素结构钢》规定，钢的牌号由代表屈服点字 母_____ 、 _____ 、 _____和_____四部分构成。 10．热轧钢筋根据表面形状分为_____和_____ 。
一类能改善钢材 的性能称为合金 元素，主要有硅、 锰、钛、钒和铌 等；
另一类能劣化钢 材的性能，属钢 材的杂质元素， 主要有氧、硫、 氮和磷等。
任务8.1 钢材的基本知识
8.1.2 钢的化学成分对钢材的影响
图8-1
含碳量对热轧碳素钢性能的影响
任务8.2 建筑钢材性能
8.2.1 力学性能
拉伸性能 冲击韧性
8.3.3 混凝土结构用钢筋
图8-18
预应力混凝土用钢丝外形示意
(a)二面刻痕钢丝； (b) 三面刻痕钢丝；
(c) 螺旋肋钢丝
任务8.3 建筑工程常用钢材的品种与 应用
8.3.3 混凝土结构用钢筋
1
钢材 的选 用一 般遵 循下 面原 则 2 3 4 5 荷载性质 使用温度 连接方式 钢材厚度 结构重要性
习题
六、计算题
某建筑工地有一批碳素结构钢材料，其标签上牌号字迹模糊。 为了确定其牌号，截取了两根钢筋做拉伸试验，测得结果如 下：屈服点荷载分别为33.0kN，31.5kN；抗拉极限荷载分别 为61.0kN，60.3kN。钢筋实测直径为12mm，标距为60mm，拉 断时长度分别为72.0mm，71.0mm。计算该钢筋的屈服强度， 抗拉强度及伸长率。并判断这批碳素结构钢的牌号。
按炼钢过程中 脱氧程度不同 分类
沸腾钢，代号为F 结构钢 镇静钢，代号为Z 工具钢 半镇静钢，代号为b 特殊钢 特殊镇静钢，代号为TZ
按用途分类
任务8.1 钢材的基本知识
8.1.2 钢的化学成分对钢材的影响
用生铁冶炼钢材时，会从原料、燃料中引入一些其他元素， 这些元素存在于钢材的组织结构中，对钢材的结构和性能 有重要的影响
) 。
10．钢中碳的质量分数为(
A．小于2.0% B．小于3.0%C．大于2.0% D．小于1.5%
习题
五、问答题
1．低碳钢拉伸试验分成哪几个阶段？每个阶段的性能表征指 标是什么？ 2．何谓钢材的冷加工和时效，钢材经冷加工和时效处理后性 能如何变化？ 3．说明下列钢材牌号的含义：Q215-B·b、Q235-B·F、 Q255-A。
B．屈服强度s
C．抗拉强度b
D．屈服强度s和抗拉强度b
习题
三、单项选择题
4．钢筋冷拉后( A．弹性极限p C．抗拉强度b )强度提高。 B．屈服强度s D．屈服强度s和抗拉强度b )降低。
5．钢材随着含碳量的增加，其( A．强度 B．硬度 C．塑性
6．在钢结构中常用(
)钢，轧制成钢板、钢管、型钢来
任务8.4 建筑钢材的腐蚀与防护
8.4.1 钢材的腐蚀
钢材表面与周围介质发生化学反应而引起破坏的现 象称作腐蚀(锈蚀)。钢材腐蚀可发生在许多引起锈 蚀的介质中，如湿润空气、土壤和工业废气等。腐 蚀会显著降低钢的强度、塑性和韧性等力学性能。 根据钢材表面与周围介质的不同作用，腐蚀分为化 学腐蚀和电化学腐蚀。
任务8.2 建筑钢材性能
8.2.1 力学性能
图8-4 试件拉伸前和断 裂后标距的长度
图8-5 冲击韧性试验 (a) 试件尺寸；(b) 试验装置；(c) 试验机 1—摆锤；2—试件；3—试验台；4—刻度盘；5— 指针；H—摆锤扬起高度；h—摆锤向后摆动高度
任务8.2 建筑钢材性能
8.2.1 力学性能
任务8.2 建筑钢材性能
8.2.2 工艺性能
钢材的冷加工、时效及热处理
图8-10
钢筋冷拔示意图
图8-11
钢筋冷拉时效后应 力—应变曲线
任务8.2 建筑钢材性能
8.2.2 工艺性能
【工程实例8-1】钢材的低温冷脆性 【现象】“泰坦尼克号”于夜晚，在加拿大纽芬兰岛大 滩以南约的海面上与冰山相撞后，船的右舷撕开了长的 裂口。 【原因分析】 钢材在低温下会变脆，在极低的温度下甚至像陶瓷那样 经不起冲击和震动。当低于脆性转变温度时钢材的断裂 韧度很低，因此对裂纹的存在很敏感，在受力不大的情 况下，便导致裂纹迅速扩展造成断裂事故。