港口航道与海岸工程-建筑材料学 课件：第八章 建筑钢材
港口海岸水工建筑物课程教学大纲
港口海岸水工建筑物课程教学大纲课程代码：74120110课程中文名称：港口海岸水工建筑物课程英文名称：Harbor Coastal and Hydraulic Engineering Construction学分：2.5 周学时：2.0-1.0面向对象：预修要求：理论力学、材料力学、结构力学、土力学、钢筋混凝土结构基本原理、工程地质与水文地质、工程水文学、海岸动力学等一、课程介绍（一）中文简介《港口海岸水工建筑物》课程是港口、航道与海岸工程专业的一门主要专业课，课程主要讲授港口水工建筑物设计计算的基本理论和构造知识。
通过本课程的学习，需要掌握港口水工建筑物上的作用及其组合，掌握港口水工建筑物上各种荷载的计算方法，掌握重力式码头、板桩码头、高桩码头、修造船水工建筑物、防波堤设计计算的基本原理、内容、方法、步骤和构造知识，掌握码头设备的性能、作用、设备选型及设备的布置方式，掌握直立式、斜坡式防波堤结构型式及计算方法，掌握防波堤新的结构型式及计算方法。
为将来从事港口工程的设计、施工、科研和管理等工作奠定基础。
（二）英文简介The course “Harbor Coastal and Hydraulic Engineering Construction”is one of the most important basic undergraduate courses in Harbor, Coastal and Offshore Engineering. The course mainly introduces the calculation principle of the different structure design in coastal and offshore engineering. After taking this course, the basic theoretical principles and method for the design and plan of different ports and breakwaters will be well understood. The student will be capable of design the structures after several structure designs will be performed using the above methods during the course.二、教学目标(一)学习目标了解各种型式码头结构构造、受力特点、适用条件以及国内外新型码头结构的发展情况，掌握作用在码头建筑物上的各种作用及其作用组合，掌握重力式、板桩、高桩和开敞式码头设计的基本原则和方法，并了解实际工程的设计经验；了解防波堤的各种结构型式及适用条件，以及新型防波堤结构的特点和发展，重点掌握设计波浪的确定，斜坡式防波堤和直立式防波堤的断面设计；了解船舶建造和修理工艺，以及修造船水工建筑物的型式和布置，重点掌握机械化滑道的型式、结构设计的基本原理和方法，了解干船坞的组成及功用，了解坞墙和坞底板的计算特点。
港口航道与海岸工程-建筑工程定额与预算 课件：绪论
第三节 工程造价基本计算方法
一、工程建设项目费用的主要构成部分(P8图1-2)
1.建筑安装工程费 2.设备、工器具和生产家具购置费 3.工程建设其他费用
直接费=直接工程费+ 其他直接费（措施费）
二、工程建设项目费用的计算方法
对表0-1修正
16
第三节 工程造价基本计算方法
17
第三节 工程造价基本计算方法
5.工程建设项目可划分为哪几个层次？试举例说明。
6.工程造价有哪两种含义？简述这两种含义的区别和联系？
7.详细阐述土建工程预算的计算方法？
8.详细阐述安装工程预算的计算方法？
19
四、建筑工程造价的计价特点
单件性计价、多次性计价、组合性计价
五、工程建设的概预算文件
1.建设项目总概算书
2.工程项目（单项工程）综合概算书
3.单位工程概算书
11
第二节 工程建设概预算概述
4.工程建设其他费用概算书 六、不同建设阶段工程概预算的编制要求
12
第二节 工程建设概预算概述
13
第二节 工程建设概预算概述
1）平均合理水平概念、适用性 2）平均先进水平概念、适用性 二、建筑工程定额的种类 1.按适用范围划分
全国统一定额、行业统一定额、地区统一定额、企业定额、 补充定额 2.按内容和用途划分
劳动定额、预算定额、概算定额、概算指标
4
第一节 建筑工程定额概述
三、施工定额
1.施工定额及其性质
1）施工定额的定义
五、建筑工程计价定额的作用
1.计算与分析工程造价的依据
2.投资决策与工程决策的依据
6
第一节 建筑工程定额概述
3.促进Байду номын сангаас工单位技术进步 4.政府对工程建设进行宏观调控，对资源配置进行预测的依据。 六、建筑工程定额的特性 1.真实性与科学性 2.系统性和统一性 3.权威性和强制性 4.稳定性和时效性
建筑材料建筑钢材ppt课件
中高碳钢没有明显的屈服点，通常以残余变形 为原标距长度0.2%的应力作为屈服强度。
当构件的实际应力达到屈服点时，将产生不可 恢复的永久变形，这在结构中是不允许的，所以屈 服强度是确定钢材容许应力的主要依据。
（2 ）抗拉强度：钢材在拉力作用下，能承
受的最大拉应力。
拉伸图中对应的点为：第三阶段的最高点。
花纹钢板 压型钢板
花纹钢板: 指表面轧有防滑凸纹的钢板， 主要用于平台、过道及楼梯等的铺板。花 纹有菱形、扁豆形和圆豆形。
轻质夹芯板材 岩棉夹芯板
聚苯夹芯板
1. 热轧钢筋
强度等级 HPB235 HRB335 HRB400 RRB400
钢筋级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
外形 光圆 带肋
产品 《钢筋混凝土用热轧光圆
1．轻质高强 2．韧性好、抗冲击能力强、抗拉强度高 3．可焊接、铆接、螺栓连接、易于装配 4．外表轻巧、华美、具有光泽 5．易锈蚀 6．耐火性差
钢铁区别：
生铁—C>2%的铁碳合金，杂质多，硬脆，不能焊 接、锻造、扎制
钢 —0.06%<C<2%的铁碳合金，杂质少，强度高， 塑性好
纯铁—C<0.04%的铁碳合金（纯铁是钢的一种 ，可 以冲压成极复杂的形状,或作为电磁材料 ）
优质碳素 合金钢
电炉 生铁、废钢 产量低、耗电大，杂质少 合金钢
质量最好，成本高
优质碳素钢
二.钢的分类
按化学成分
碳素钢— 低碳钢、中碳钢、高碳钢 合金钢— 低合金钢、中合金钢、高合金钢
沸腾钢 F
分类
按脱氧程度 半镇静钢 b 镇静钢Z
特殊镇静钢TZ
按质量— 普通钢、优质钢、高级优质钢等 按用途— 结构钢、工具钢、特殊钢等
钢材基础知识培训课件ppt
折叠
钢材表面出现局部的皱褶或不平整。 解决方案包括加强表面检查和抛光 处理。
气泡
钢材内部存在气体，导致其力学性 能下降。解决方案包括优化冶炼工 艺和加强除气处理。
04
钢材的应用领域与案例分析
建筑领域的应用
总结词
建筑领域是钢材应用的重要领域，钢材因其高强度、耐久性 和美观性而被广泛应用于各类建筑结构中。
材需求将增加。
国际市场竞争
在全球化的背景下，钢材企业将 面临来自国内外的竞争压力，需 要加强技术创新、品质提升和品
牌建设。
提高钢材利用率的方法与途径
合理规划设计
在建筑和制造领域，通过合理的设计和规划，优 化钢材的使用量，减少浪费和降低成本。
标准化生产
推广标准化的钢材规格和尺寸，方便生产和加工， 减少材料损耗和浪费。
汽车行业的应用
总结词
钢材是汽车行业的主要原材料之一，广泛应用于汽车车身、底盘、发动机等关键部位。
详细描述
汽车行业对钢材的强度、刚性、耐腐蚀性和安全性等方面要求极高，钢材通过先进的成型和加工工艺，满足了汽 车行业对高品质零部件的需求。
船舶行业的应用
总结词
船舶行业对钢材的需求量较大，主要用于制造船体、甲板、舱室等部位。
安全检查
在运输前应对钢材进行检查， 确保无缺陷、无锈蚀、无变形
等问题。
钢材的安全防护措施
安全标识
在储存和运输过程中，应 设置明显的安全标识，提 醒操作人员注意安全。
培训教育
对操作人员进行安全培训 教育，提高安全意识，掌 握安全操作规程。
安全制度
建立完善的安全管理制度， 明确各级人员的安全职责， 确保安全措施得到有效执 行。
韧性是指钢材在受到外力作用时抵抗脆性断裂的 能力，对于低温或冲击载荷下的钢材性能尤为重 要。塑性是指钢材在受到外力作用时发生屈服而 不发生断裂的能力。
港口与航道工程施工中的钢结构安装工艺
钢结构安装工艺的定义
01
钢结构安装工艺是指将预制的钢 结构构件在施工现场进行拼装、 连接、固定，最终形成稳定结构 的施工过程。
02
在港口与航道工程中，钢结构安 装工艺广泛应用于码头、船坞、 航道护岸等设施的建设。
钢结构安装工艺的流程
施工准备
包括图纸审核、材料采购、施工 现场布置等。
基础工程
包括桩基施工、混凝土浇筑等， 为钢结构安装提供稳定的基础。
钢材加工
按照施工图纸对钢材进行切割、打孔、折弯 等加工。
质量检测与验收
对加工制作完成的钢结构构件进行质量检测 和验收，确保符合设计要求。
钢结构的运输与吊装
运输准备
合理规划运输路线，确保运输安全、 经济、快捷。
装卸与运输
采用适当的装卸和运输方式，确保钢 结构在运输过程中不发生损坏。
吊装设备选择与安装
港口与航道工程的发展趋势
智能化
随着科技的发展，港口与 航道工程将逐渐实现智能 化，如智能化码头、自动 化装卸等。
绿色环保
随着环保意识的提高，港 口与航道工程将更加注重 绿色环保，如采用环保材 料、节能技术等。
多元化发展
港口与航道工程将向多元 化方向发展，如拓展业务 范围、开发新业态等。
02 钢结构安装工艺简介
总结词
海洋环境、防腐要求高、施工难度大
详细描述
某海洋工程需要安装大量钢结构，包括石油平台、管道和储罐等。由于工程位于海洋环 境中，需要充分考虑钢结构的防腐和防锈等方面。在安装过程中，需要采用先进的防腐 和防锈技术，确保钢结构的长期稳定性和安全性。同时，需要充分考虑施工难度和成本
，采用合理的施工方案和技术，确保工程质量和效益。
根据钢结构的特点和重量选择合适的 吊装设备，并进行安全可靠的安装。
港口航道与海岸工程钢筋混凝土
1.热轧钢筋（1234级）、冷拉钢筋、冷轧带肋钢筋及热处理钢筋2.钢筋冷拉，塑性降低，抗压强度升高，拉压强度不变3.钢筋受拉：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、破坏阶段。
4绑扎搭接，焊接，机械连接。
5.软钢冷拉：将钢筋拉伸超过它的屈服长度，然后放松，经过一段时间之后，钢筋就会获得比原来的屈服强度更高的新的屈服强度。
弹性模量；钢筋在弹性阶段的应力应变值。
7.混凝土的变形又两种，1由外荷载作用产生的受力变形，2又温度和升温变化引起对体积的变形。
徐变：混凝土在荷载长期持续作用下，应力不变，变形也会随着时间而增长。
这种现象就是混凝土的徐变。
8.应力变形：混凝土的徐变还能使钢筋混凝土结构中的混凝土应力于钢筋应力引起重分布，在开始收载时，混凝土于钢筋的应力大体与它们的弹性模量成比例。
当和在持久作用后，混凝土发生徐变，好像变软了一样，就导致混凝土应力的降低与钢筋应力的增大。
9.应力重分布：混凝土的徐变能使钢筋混凝土结构中的混凝土应力与钢筋应力引起重分布。
1结构的可靠性：安全性，实用性，耐久性。
11.极限状态：承载能力极限状态和正常使用极限状态。
12.结构的极限状态是指结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态称为该功能的极限状态。
根据功能要求，国际上通常把极限状态分为承载力极限状态和正常使用极限状态。
承载力极限状态：1）结构或结构的一部分丧失结构稳定。
2）结构形成机动体系而丧失承载能力。
3）结构发生滑移，上浮或倾覆等不稳定情况。
4）结构的载面因强度不足而发生破坏。
5）结构或构件产生过大的塑性变形而不适于继续承载。
正常使用极限状态：1）产生过大的变形，影响正常使用和外观。
2）产生过宽的裂缝，对耐久性有影响或者产生人们心理上不能接受的感觉。
3）产生过大的振动影响正常使用。
13.承载能力极限状态；基本组合，偶然组合14.正常使用极限状态；短期，长期。
组17.结构可靠度是指结构在规定的时间内，规定的条件下，完成预定功能的概率。
电子课件—建筑材料(第三版)—A09-1616 第八章_建筑钢材
1.低碳钢的拉伸过程 （1）拉伸过程分四个阶段：
❖OA：弹性阶段 ❖AB：屈服阶段 ❖BC：强化阶段 ❖CD：颈缩阶段
1.低碳钢的拉伸过程
(2）拉伸性能指标（4个）
❖ 屈服强度（屈服点）
上屈服点（B上）：试样首次屈服前的最大应力；
下屈服点（B下）：不计初始瞬时效应的最小应力，
s
FS A0
即屈服点。
工
结构设计截面，或减小混凝土中配筋数量
从而达到节约钢材的目的。具有明显的经
济效益。
❖ 注意：
➢ 冷拔钢丝屈强比较大，相应的安全储备较小。
（二）钢材的时效
❖ 定义：经冷拉钢材随时间延长强度提高，塑性、韧性
降低的现象。
❖ 分类：
时
➢ 自然时效
效
➢ 人工时效
❖ 特点：
➢ 钢筋冷拉以后再经过时效处理，其屈服点进一步提
素
最大害处：热脆性
热加工性、可焊接性
冲击韧性、耐疲劳性、抗腐蚀性
氧：常以FeO的形式存在。 最大害处：热脆性 强度、机械性能、韧性、可焊性
四、建筑钢材的主要技术性质
拉伸强度 冷弯性能 冲击韧性
（一）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。
4
（一）钢结构用钢
❖ 选择：
碳
➢ Q255、Q275号钢材
素
特点：强度高，但塑性、韧性、可焊性差，可用
结
于钢筋混凝土配筋及钢结构中的构件及螺栓等。
构
钢
➢ 受动荷载作用结构、焊接结构及低温下工作的
结构，不能选用A、B质量等级钢及沸腾钢。
港航专业教学课件PPT海岸工程
短暂状况，应考虑设计高水位和设计低水位时， 波浪对斜坡堤的作用，波高的重现期可采用 2～5年。
4 防浪胸墙稳定计算 主要荷载：波浪水平力，波浪上托力 （参考海港水文规范中的8.2.11） 荷载计算过程： A 先按堤前水深和波高确定堤前波浪形态，依 次分类确定波压力计算公式 B 计算海堤前水深的波压力分布，截取作用与 胸墙部分的波压力 （参考海港水文规范8.1） 稳定性计算内容：抗倾复性和抗滑移性 （可参考防波堤规范2.3）
• Hudson 公式的有优缺点 • 优点:结构简单，方便计算 • 缺点:没有考虑波浪周期的影响
• 有待于改进的问题…. • 波浪周期实际上也与块石重量有关.
• 护面垫层块石的重量可取护面块石稳定重量的 1/20～1/10
• A 抛石单个块体重量计算 • (2)前苏联 • 材料:块石、混凝土、钢筋混凝土块体 • 从建筑物的顶部到0.7H
当折减.
B 大中型工程采用适当固结有效应力法,地基强度指
标采用不排水剪或者固结不排水剪
C 小型工程采用
法,强度指标采用现场 十字板
剪切测定的指标,强度随地基深度而增加.
D大型工程有条件采用有效应力法,毕肖普法.采用有
效强度指标,并且准确确定孔隙水压力分布,一般用测
量孔隙水压力的三 轴固结不排水剪切试验确定,也可
• 5、按算术平均求各分层平均自重应力 si 和平均附加应力 zi ：
si
si 上
si 下
2
zi
zi 上
zi 下
2
si 上，si 下 — —第i分层上、下面的自重应力
zi 上， zi 下 — —第i分层上、下面的附加应力
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匀、机械性能好
最充分
最好
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17
分类
按化学成分分类
1. 碳素钢
低碳钢 C<0.25% √ 中碳钢 C=0.3～0.55% 高碳钢 C>0.6%
2. 合金钢
低合金钢 <5% √ 中合金钢 = 5～10% 钢合金钢 >10%
18
分类
按质量分
按结构用途分
• 结构钢
• 普通钢 P≯0.045%,S≯0.055%
Ψ—断面收缩率 A0—原断面面积 A1—拉断后断面面积
29
指标和公式
说明 • 伸长率是表示钢材塑性变形能力的重要指标 • 钢结构一般在弹性范围内工作 • 但在应力集中处，应力可能超过屈服点,有
一定的塑性变形 • 因此可以保持应力重新分布，从而避免结构
破坏
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30
冲击韧性
定义
• 冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载的能力
钢桥
B10ack
意义
➢ 建筑钢材是建筑中常用的材 料
➢ 钢材的品种多，性质差别大， 为了掌握钢材的合理使用， 应对钢材的生产、组成、性 质和用途等知识有一定的了 解。
➢ 本章的重点是钢材的技术性 质（主要是抗拉性能）、技 术标准和选用。
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11
概述
钢材的冶炼过程及其对钢材质量的影响 ➢冶炼原理 ➢炉种的影响 分类 ➢按化学成份分 ➢按质量分 ➢按结构用途分
表1 炉种的影响
炉型
原料
吹入 气体
冶炼 时间
钢材 质量 成本
应用
氧气 转炉
熔融铁水
氧气
15-30 分钟
好
平炉 电炉
生铁、铁 矿石等
废钢、 生铁
空气 空气
5-12小 时
好
短 最好
低
优质碳素钢及 合金钢
高
同上及特殊用 途的钢
高
同上
15
脱氧程度的影响
• 冶炼中为除去杂质而进行的氧化 • 部分铁不可避免的被氧化
第八章
建筑钢材
1
分类
按化学成分可分为: 黑色金属和有色金属
有色金属
铜、铝及合金
金属材料 黑色金属
钢结构
钢筋
生铁 (c>2.06%)
B2ack
第一节 概述
• 什么是建筑钢材？ – 钢材是钢经过冷、热加工而得到的各种定型产
品。
– 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）、钢管、钢板和用于钢 筋混凝土的各种钢筋、钢丝等。
• 定义 ➢σs/σb反映了钢材的可利用率和安全性的 大小 意义 ➢屈强比对钢材的可利用率和安全性来说是 重要的。合理屈强比： ➢碳素钢 0.58—0.63 ➢低碳合金结构钢 0.65—0.75
26
σ
σb σs2 σs1
屈强比的意义
ε
钢材的屈强比、可利用率及安全性之间的关系
可利用率 安全性
σs/σb低 小 大
各种工程构件及机械零件, 属低碳钢或中碳钢
• 优质钢
• 工具钢
P≯0.035-0.04%, S≯0.04%
• 高级优质钢 P≯0.025%,S≯0.025%
刀具、模具 • 特殊钢
不锈钢、耐热钢、耐磨钢
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19
§8.2 建筑钢材的技术性质
工程中的钢结构和钢筋混凝土结构中的 钢材的基本性能有：
• 机械性能 – 拉伸性能 – 冲击韧性 – 疲劳强度
• 发生脆性断裂时的温度为
脆性断裂温度
• 温度较低时，冷脆性好 脆性断裂
T
脆性断裂、韧性断裂及脆性临 界温度范围
33
冷弯性能
定义
• 指钢材在常温下承受弯曲变形的能力 • 如果钢材承受弯曲变形的程度大，那么钢
22
屈服强度
• 定义 屈服强度是指钢材开始丧失随变形的抵抗 能力,并开始产生大量变形的能力。
• 意义 ➢是弹性变形转变为塑性的转折点 ➢当外力超过屈服点时，产生不可恢复的变
形，钢材内部的应力自动分配至低应力部 位 ➢所以说，屈服点是确定钢结构容许应力值 的依据
23
屈服强度
• 公式
s
Fs A0
σ
σs－屈服强度 Fs－屈服应力
σs/σb高 大 小
B27ack
塑性
定义
• 指钢材在外力作用下发生塑性变形而不破坏
的能力。
d0
指标和公式
伸长率
δn—伸长率
n
L1 L0 L1
L0—the 原标点间距
L1— 拉断后标点间距
n=5d or 10d
d—钢筋直径
δ5＞δ10
L0
L1
伸长率的测定
28
指标和公式
断面收缩率
A0 A1 A0
➢使钢锭内生成许多气泡 ➢降低了钢的质量 • 为了使 FeO 和 Fe2O3 还原为Fe, 在炼钢的 后阶段必须脱氧。
16
表2 脱氧程度及钢材质量
钢种 沸腾钢
脱氧程度 不充分
冷却情况
浇筑时有大量 CO 逸出
钢材质量 差
半镇静钢
介于二者之间
好
镇静钢 特殊镇静钢
充分
平静冷却，无CO 组织致密、成分均
逸出
• 工艺性能 – 冷弯性能 – 焊接性能
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20
拉伸性能
• 拉伸性能是建筑钢材的主要性能 • 钢材受拉后的技术性能指标可以用低碳钢
的应力—应变图来反映。 –屈服强度 –抗拉强度 –伸长率
拉伸性能录像
21
低碳钢的应力应变图 σ
B A
C D
σb σσσSPSLU
0
δ
ε
图 低碳钢的应力应变图
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12
钢材的冶及铁矿石加入炼钢 炉中精炼，使炭及其它杂质氧化而挥发或 变成氧化物进入渣内，降低炭及其它杂质 的含量。
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13
过程
建筑钢材
高炉 熔融
生铁
钢材的冶炼过程
精炼
氧化 还原
钢锭 铸锭
钢
14
炉种的影响及氧化程度
• 炉种的影响及氧化程度见表1 和表.2。
试验方法
用摆锤打击有槽口的标准试件，直到试件破坏 单位面积所消耗的功
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31
冲击韧性
冲击韧性值公 式
k Ak / A
Ak—试件破坏时的冲 击功
A—试件槽口处截面 积
Flash- 冲击韧性试验
32
冲击韧性
冷脆性
Ak
• αk 与温度有关
• 温度较低时，发生脆性断 裂的现象
Tep：脆性临界
温度范围 韧性断裂
Ao－试件截面积
• 对屈服不明显的钢,
规定以产生0.2%残
余变形时的应力f02
作为屈服强度σ02
O
ε
0.2% 低碳钢的应力应变图 24
拉伸强度
• 定义 σb 是指钢材能承受的最大拉应力. 意义
➢当外力大于抗拉强度时，钢材完全丧失对 变形的抵抗能力而断裂
➢因此，在结构设计中不能应用
25
屈强比（σs/σb）
3
钢筋
4
工字钢
5
圆钢、角钢
6
钢丝绳
7
概述
定义
• 指用于工程建设的各种钢材，包括：
➢型钢
➢钢板
➢钢丝 ➢钢筋
钢筋
钢板
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型钢
钢丝
8
特点
优点
• 比强度高
• 塑性好、韧性好
• 能承受冲击和振动荷载
• 加工性好
缺点
易锈蚀
维护费用大
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9
应用
建筑钢材可用于: ➢大跨度结构 ➢多层及高层结构 ➢受动荷载作用的工业厂房