一級建筑師建筑材料與構造:建筑鋼材的技術性能

　　建筑鋼材的技術性能

　　(一)力學性能

　　1.抗拉強度

　　抗拉性能是表示建筑鋼材性能和選用鋼材 最重要的指標。建筑鋼材的抗拉性能。

　　在鋼材的應力-應變曲線中存在幾個重要 的極限：比例極限、彈性極限(σp)、屈服極限(σs)、強度極限(σb)。屈服極限是結構設計中鋼材強度的取值依據(jù)。

　　鋼材屈強比(σs/σb)小，鋼材塑性好，應力重新分布能力強，用于結構的安全性高，但屈強比過小，不經(jīng)濟。伸長率表示鋼材塑性的大小，是評定鋼材質量的重要指標。

　　預應力鋼筋混凝土用的高強度鋼筋和鋼絲具有硬鋼的特點抗拉強度高，無明顯的屈服階段，伸長率小。這類鋼材由于沒有明顯的屈服階段，不能測定屈服點，故常以發(fā)生殘余變形0.2%L0時的應力作為規(guī)定的屈服極限，用σ0.2表示。

　　2.沖擊韌性

　　沖擊韌性為鋼材抵抗沖擊荷載的能力，用沖擊韌性指標αk表示， αk越大，鋼材韌性越好。鋼材的沖擊韌性對鋼的化學成分、組織狀態(tài)，以及冶煉、軋制質量都較敏感。試驗表明，沖擊韌性隨溫度的降低而下降，其規(guī)律是開始下降緩和，當達到一定溫度范圍時，突然下降很多而呈脆性，這種性質稱為鋼材的冷脆性。這時的溫度稱為脆性臨界溫度。它的數(shù)值愈低，鋼材的低溫沖擊性能愈好。所以在負溫下使用的結構，應當選用脆性臨界溫度較使用溫度為低的鋼材。由于脆性臨界溫度的測定工作較復雜，規(guī)范中通常是根據(jù)氣溫條件規(guī)定-20℃或-40℃的負溫沖擊值指標。

　　隨時間的延長而表現(xiàn)出強度提高，塑性和沖擊韌性下降，這種現(xiàn)象稱為時效。因時效而 導致性能改變的程度稱為時效敏感性。時效敏感性愈大的鋼材，經(jīng)過時效以后其沖擊韌性的降低愈顯著。為了保證安全，對于承受動荷載的重要結構，應當選用時效敏感性小的鋼材。

　　3.耐疲勞性

　　在交變應力作用下的結構構件，鋼材往往在應力遠小于抗拉強度時發(fā)生斷裂，這種現(xiàn)象稱為鋼材的疲勞破壞。疲勞破壞的危險應力用疲勞極限來表示，它是指疲勞試驗中試件在交變應力作用下，于規(guī)定的周期基數(shù)內(nèi)不發(fā)生斷裂所能承受的最大應力。設計承受反復荷載且須進行疲勞驗算的結構時，應當了解所用鋼材的疲勞極限。

　　測定疲勞極限時，應當根據(jù)結構使用條件確定采用的應力循環(huán)類型、應力比值(最小與最大應力之比，又稱應力特征值)和周期基數(shù)。例如，測定鋼筋的疲勞極限時，通常采用的是承受大小改變的拉應力循環(huán);應力比值通常為0. 1-0. 8(非預應力筋)和0. 7-0. 85 (預應力筋) ;周期基數(shù)一般為200萬次或400萬次以上。

　　鋼材的疲勞極限與其抗拉強度有關，一般抗拉強度高，其疲勞極限也較高。

　　4.硬度

　　鋼材的硬度指其表面局部體積內(nèi)，抵抗外物壓人產(chǎn)生塑性變形的能力。 測定鋼材硬度的方法常用布氏法和洛氏法。布氏法的測定原理，是利用直徑為D(mm)的淬火鋼球，以P(N)的荷載將其壓入試件表面，經(jīng)規(guī)定的持續(xù)時間后卸除荷載， 即得直徑為d(mm)的壓痕，以壓痕表面積F(mm2 )除荷載P，所得的應力值即為試件的布氏硬度值HB，以數(shù)字表示，不帶單位。

　　各類鋼材的HB與抗拉強度σb之間有較好的相關關系。對于碳素鋼，當HB<175 時， σb =3.6HB;當HB>175時，σb=3.5HB。根據(jù)這一關系，我們可以直接在鋼結構上測出鋼材的HB，并估算出該鋼材的磯。

　　洛氏法根據(jù)壓頭壓入試件的深度的大小表示材料的硬度值。洛氏法壓痕很小，一般可用于判斷機械零件的熱處理效果。

　　(二)工藝性能

　　1.冷彎性能

　　冷彎性能，指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力，是建筑鋼材的重要工藝性能。冷彎部位產(chǎn)生不均勻塑性變形，這種變形在一定程度上比伸長率更能反映鋼的內(nèi)部組織狀態(tài)、內(nèi)應力及雜質等缺陷。因此，可用冷彎的方法檢驗鋼的焊接性能。 冷彎性能指標以試件被彎曲的角度(900、180°)及彎心直徑d與試件厚度(或直徑)α的 比值(d/α)來表示。

　　2.可焊性

　　指鋼材是否適宜通常的焊接方法與工藝的性能。鋼的可焊性主要受化學成分的影響。當C>0. 3%，或含有較多S時，可焊性差?？珊感圆畹匿?，要采取特殊焊接工藝來保證焊接質量。

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