第二章鋼結構材料

1、2.1 2.1 鋼材的主要力學性能鋼材的主要力學性能 2.2 2.2 影響鋼材性能的因素影響鋼材性能的因素 2.3 2.3 復雜應力下的屈服條件復雜應力下的屈服條件2.4 2.4 鋼結構的疲勞破壞和疲勞計算鋼結構的疲勞破壞和疲勞計算 2.5 2.5 鋼材的種類、選用和型鋼規(guī)格鋼材的種類、選用和型鋼規(guī)格本章內容本章內容：鋼材的種類很多，其化學成分不同，性能各異。鋼材的性能主要有：力學性能、加工性能和抗侵蝕等性能。因此，必須了解鋼材的強度、塑性、冷彎、韌性、可焊性以及影響鋼材性能變化的各種因素，才能根據鋼結構所受的荷載、工作環(huán)境，選擇符合要求的鋼材。2.1 2.1 鋼材的主要力學性能鋼材的主要力學

2、性能2.1.1 鋼材的強度指標和塑性指標（1）單向均勻受拉的工作特性 在常溫靜載情況下，Q235鋼材標準試件（圖2.1）受單向拉伸試驗時的應力應變曲線如圖2.2。圖2.1 標準試件l0d000.150.12.5ffffAECF22/%BDuyep圖2.2 Q235鋼單向受拉應力應變曲線 拉伸曲線反映了鋼材的力學特性，描述如下：1)彈性階段：OAE段 OA直線的斜率稱為彈性模量E，fp稱為比例極限，fe稱為彈性極限。2)彈塑性階段：EC段 與不呈比例，除彈性變形外還有塑性變形，fy稱為屈服強度，又叫屈服點（yield point，材料力學中用s表示）。工作特性工作特性00.150.12.5fff

3、fAECF22/%BDuyep單向受拉應力應變曲線3)屈服階段：CF段 鋼材完全屈服，不增加（保持fy），而驟增。4)強化階段：FB段 經過屈服階段后，鋼材內部組織重新排列，抵抗外力的能力增強。5)頸縮階段：BD段 應力超過fu后，試件出現“頸縮”而斷裂， fu稱為抗拉強度(tensile strength，材料力學中用b表示）。工作特性工作特性00.150.12.5ffffAECF22/%BDuyep單向受拉應力應變曲線 根據上述特性，可確定鋼材的強度指標和塑性指標。(2)強度指標 由于fy、fp、fe很接近，應變很小，0.1%(y0.15%)可以把三點看作為一點，并以屈服點fy作為代表。

4、鋼結構設計中，把鋼材的屈服點fy作為鋼材的強度標準值fkfy。 常用結構鋼材的強度設計值f（design value）可查材料手冊（見附表1.1）。彈性設計時，構件的應力不能大于f值。 抗拉強度fu在實際構件中是不允許達到的，鋼材的抗拉強度fu值高，可以增加結構的安全保障。 另外，Q235鋼材在屈服前接近理想的彈性體，而屈服后的流變現象接近理想的塑性體，且流變的范圍很大（0.15%2.5%）。因此，可認為鋼材是理想的彈-塑性體（圖2.3）。即假定鋼材應力小于fy時是完全彈性的，應力超過fy后則是完全塑性的。利用鋼材理想彈塑性假定，可以簡化鋼構件的彈塑性分析計算。強度指標強度指標0fASy圖2.

5、3 理想彈塑性的應力應變曲線 高強度鋼材沒有明顯的屈服臺階，這類鋼的屈服點是根據實驗分析結果人為規(guī)定的，稱為條件屈服（用f0.2表示，定義為試件卸載后其殘余應變?yōu)?%時所對應的應力）。這類鋼材在設計中不宜利用塑性。 0 0 . 2fES0 . 2圖2.4 高強度鋼的應力應變曲線強度指標強度指標 鋼材在單向受壓時（短試件） ，抗壓強度與單向受拉時相同。鋼材受扭轉時的應力應變曲線也與受拉時相似，但剪切屈服點和抗剪強度低于fy和fu；剪變模量G也低于彈性模量E。鋼材和鑄鋼件的彈性模量、剪變模量、線膨脹系數和質量密度列于表2.1。 強度指標強度指標斷面收縮率：式中l(wèi)0試件拉伸前標距長度; l1試件拉斷

6、后原標距間長度; A0試件截面面積; A1拉斷后頸縮區(qū)的截面面積。鋼材的伸長率愈大，鋼材塑性愈好(3)塑性指標延伸率：%100001lll%100010AAA2.1.2 2.1.2 冷彎性能冷彎性能 冷彎性能是指鋼材在冷加工產生塑性變形（deformed）時，對產生裂縫的抵抗能力。如圖2.3所示將試件彎曲成規(guī)定的角度后,檢查試件彎曲部分的表面有無裂縫、裂斷、分層等，沒有即為合格。 冷彎試驗是鑒定鋼材質量的一種良好方法，常作為靜力拉伸試驗和沖擊試驗的一種補充試驗，是一項衡量鋼材力學性能的綜合指標。aadd + 2 .1 a圖2.5 冷彎1800試件 2.1.3 2.1.3 沖擊韌性沖擊韌性 沖擊

7、韌性是衡量鋼材強度、塑性及材質的一項綜合指標。鋼材的韌性與軋制方法、環(huán)境溫度有關。沖擊韌性由沖擊試驗測定。 沖擊韌性： (Nm/cm2) 式中：AK試驗機的沖擊功（Nm)； A缺口處凈截面面積(cm2)。AAkk1551U形 缺 口R=0.25R=1245210101-1圖2.6 沖擊韌性試驗2.1.4 2.1.4 可焊性可焊性 焊接后焊縫金屬及其附近的熱影響區(qū)金屬不產生裂紋，并且焊縫的力學性能不低于母材的力學性能。2.1.5 2.1.5 耐久性耐久性 耐腐蝕性：鋼材耐腐蝕性較差，必須采取防護措施，新建結構需要油漆，已建成的結構需定期維護。 耐老化性：隨著時間的增長，鋼材的力學性能有所改變，出

8、現“時效”現象，即“老化”?！皶r效” 使鋼材變脆。 耐長期高溫性：在長期高溫條件下工作的鋼材，其破壞強度比常溫拉伸試驗的強度低得多，應另行測定“強度”。 耐疲勞性：鋼結構或構件在長期連續(xù)的交變荷載或重復荷載作用下，應力雖低于fy也會發(fā)生破壞，稱為“疲勞破壞”。2.1.6 2.1.6 鋼構件的兩種破壞形式鋼構件的兩種破壞形式1)塑性破壞構件破壞前有明顯的變形或破壞前兆。塑性破壞容易被發(fā)現而采取補救措施,可避免造成嚴重后果.2)脆性破壞破壞前構件變形很小,平均應力一般都小于屈服點fy,破壞始于應力集中處,如缺口、裂紋、凹角和多向受拉區(qū)域. 破壞前沒有任何預兆,無法及時被發(fā)現和采取補救措施,危及生命

9、財產安全,后果嚴重。因此，設計時應盡量避免構件出現脆性破壞。BACK 2.2.1 2.2.1 化學成分的影響化學成分的影響主要化學成分鐵（Fe，在碳素結構鋼中約占99%） 少量元素碳（C）、硅（Si）、錳（Mn）、磷（P）、硫（S）、氧（O）、氮（N）、鈦（Ti）、釩 （V）碳碳是決定鋼材性能的最重要元素。建筑用鋼一般多用碳素結構鋼，屬于低碳鋼，含碳量小于0.25%；工程所用低合金鋼，其含碳量小于0.52%。2.2 2.2 影響鋼材性能的因素影響鋼材性能的因素 硅 硅是作為脫氧劑存在鋼中，是鋼中的有益元素。硅含量較低（小于1.0%）時，能提高鋼材的強度，而對塑性和韌性無明顯影響。 錳 錳是煉鋼

10、時用來脫氧去硫而存在于鋼中的，是鋼中的有益元素。錳具有很強的脫氧去硫能力，能消除或減輕氧、硫所引起的熱脆性，能提高鋼材的強度和硬度。磷 磷是鋼中很有害的元素。隨著磷含量的增加，鋼材的強度、屈強比、硬度均提高，而塑性和韌性顯著降低。特別是溫度愈低，對塑性和韌性的影響愈大，加大鋼材的冷脆性。影響因素影響因素硫 硫是鋼中很有害的元素。硫的存在會加大鋼材的熱脆性，降低鋼材的各種機械性能，也使鋼材的可焊性、沖擊韌性、耐疲勞性和抗腐蝕性等均降低。氧氧是鋼中的有害元素。隨著氧含量的增加，鋼材的強度有所提高，但塑性特別是韌性顯著降低，可焊性變差。氧的存在會造成鋼材的熱脆性。氮 氮對鋼材性能的影響與碳、磷相似，

11、隨著氮含量的增加，可使鋼材的強度提高，塑性特別是韌性顯著降低，可焊性變差，冷脆性加劇。氮在鋁、鈮、釩等元素的配合下可以減少其不利影響，改善鋼材性能，可作為低合金鋼的合金元素使用。影響因素影響因素鈦 鈦是強脫氧劑。鈦能顯著提高強度，改善韌性、可焊 性，但稍降低塑性。鈦是常用的微量合金元素。釩 釩是弱脫氧劑。釩加入鋼中可減弱碳和氮的不利影響，有效地提高強度，但有時也會增加焊接淬硬傾向，釩也是常用的微量合金元素。影響因素影響因素2.2.2 2.2.2 冶煉、澆鑄、軋制的影響冶煉、澆鑄、軋制的影響(1)冶煉 我國目前鋼結構用鋼主要是平爐和氧氣轉爐冶煉而成，兩種冶煉方法煉制的鋼質量大體相當。影響因素影響

12、因素(2)脫氧方法 用錳、硅、鋁作為脫氧劑進行脫氧（deoxidize）.它們之間的脫氧能力比為錳:硅:鋁=1:5:90。按脫氧程度或方法不同而分為沸騰鋼(F)、鎮(zhèn)定鋼(Z)、半鎮(zhèn)定鋼(b)和特殊鎮(zhèn)定鋼(TZ)。沸騰鋼 組織不夠致密，成分不太均勻，硫、磷等雜質偏析較嚴重，故質量較差。但因其成本低、產量高，故被廣泛用于一般工程。鎮(zhèn)靜鋼 成本較高，但其組織致密，成分均勻，含硫量較少，性能穩(wěn)定，故質量好。適用于預應力混凝土等重要結構工程。半鎮(zhèn)靜鋼 質量較好。特殊鎮(zhèn)靜鋼 質量最好，適用于特別重要的結構工程。影響因素影響因素（3）軋制 軋制（rolling）鋼材是把鋼錠加熱到1200-1300高溫時進行

13、，這時鋼具有較好的熱塑性，利用軋鋼機壓力的作用，可使鋼錠中的小氣泡、裂紋和質地較疏松部分壓合密實，消除組織缺陷和細化鋼的晶粒。因此，軋制鋼比鑄鋼質量好。壓縮比越大，鋼材的力學性能越好。此外，由于軋輥的壓延作用，鋼材順軋輥軋制方向的性能比橫向的性能好。影響因素影響因素2.2.3 2.2.3 殘余應力的影響殘余應力的影響 熱軋型鋼中的殘余應力（remaining stress）是因不均勻冷卻而產生的。型鋼冷卻時其邊緣、尖角及薄細部位因與空氣接觸多而冷卻快，先冷卻部位常形成強勁的約束（constraint），阻止后冷卻部位的自由收縮，從而使后冷卻部位受拉，形成自相平衡的復雜的殘余應力分布。此后鋼材的

14、調直和加工（剪切、氣割、焊接等）還將改變這種分布。構件承受荷載時，荷載引起的應力將與殘余應力疊加（superposition），使構件有些部位提前達到屈服并發(fā)展塑性變形，使截面的彈性區(qū)域減少。因此殘余應力將降低構件的剛度（stiffness）和穩(wěn)定性，而對構件的強度不產生影響。影響因素影響因素 2.2.4 2.2.4 溫度的影響溫度的影響(1)溫度升高 當溫度升高，鋼材的強度和彈性模量的總趨勢是降低，但在150以下時變化不大。當溫度在250時，鋼材的抗拉強度有較大的提高，但塑性、韌性變差，此時的破壞為脆性破壞，稱為“藍脆”。當溫度超過300時，其強度和彈性模量開始顯著下降，而塑性開始顯著增大，

15、鋼材產生徐變。達到600時，強度幾乎為零。影響因素影響因素(2)溫度降低 溫度下降到負溫時，鋼材的強度雖有提高，但塑性和韌性降低、脆性增加，出現脆性轉變溫度。以韌性指標為例（右圖），反彎點對應的溫度T0即為脆性轉變溫度。選用鋼材時應使結構所處的環(huán)境溫度高于脆性轉變溫度的下限值T1，且在環(huán)境溫度下具有足夠的沖擊韌性值。脆 性 破 壞兩 種 破 壞 兼 有塑 性 破 壞（ 轉 變 溫 度 區(qū) ）T1T0T2T(oC)Akv(J)影響因素影響因素2.2.5 2.2.5 鋼材硬化的影響鋼材硬化的影響(1)冷作硬化 鋼材在常溫下冷加工（拉、拔、彎、沖切、剪切等）的過程。當加載到強化區(qū)間卸載后，鋼材的塑性

16、變形不能恢復，再次加時，鋼材的屈服強度提高，彈性范圍增加，但塑性和伸長率降低。這一性質稱為冷作硬化（stiffening）。(2)時效硬化 鋼材隨存放時間延長，會出現屈服強度提高，彈性范圍增加，伸長率降低，這一性質稱為時效effectiveness for a given period of time）硬化。這是因為隨著時間的推移，鋼材化學成分中的氮和碳逐漸析出，形成了自由的氮化物和碳化物，他們能起到阻止純鐵體晶粒間的滑移，約束塑性發(fā)展，從而提高鋼材的強度，降低塑性。人工加載讓鋼試件先產生10%左右的塑性變形，然后加熱至250，并保溫一小時后自然冷卻（cooling），這一方法能加速時效進程，

17、稱為人工時效。2.2.6 2.2.6 應力集中的影響應力集中的影響 在構件截面發(fā)生變化的區(qū)域，截面應力分布并不均勻，突變處將產生局部高峰應力，這種因截面尺寸顯著變化而引起應力局部增大的現象稱應力集中（stress concentration）。分析表明：應力集中產生的高峰應力區(qū)附近總是存在平面或三維應力場，使鋼材性能變脆而引發(fā)脆性破壞。 鋼結構中應力集中現象不可避免，但只要在設計和施工時注意采取合理的構件形狀和構造措施，使截面的變化平緩過渡，就能降低應力集中的影響。另外，在常溫下承受靜力荷載作用的鋼結構，由于建筑鋼材的塑性較好，當應力在局部達到屈服應力后，鋼材的塑性變形使應力重分布，應力分布不

18、均勻現象也會趨于平緩。因此，只要符合設計與施工規(guī)范的有關規(guī)定，計算時可不考慮應力集中的影響。BACK2.3 2.3 復雜應力下的屈服條件復雜應力下的屈服條件 鋼材在單向拉伸時，以屈服點為臨界點，應力小于屈服點為彈性工作狀態(tài)，大于屈服點為塑性狀態(tài)。實際鋼結構中，鋼材常是在兩向或三向的復雜應力狀態(tài)下工作，這時鋼材的屈服并不取決于某一個方向的應力，而是由反映各方向應力綜合影響的相當應力（也稱折算應力）來表示。當eq fy時，鋼材處于彈性階段；當eq fy時，鋼材處于塑性階段。 根據強度理論，三維應力場的相當應力（equivalent stress）計算表達式為：222eq12233112(2.4 )

19、a222222eqxyzxyxzy zxyxzyz() 3()或（ 2.4b） 由相當應力計算公式可知，鋼材處于同號應力場時，若三個主應力均為拉應力，且應力值都接近單向拉伸時的屈服極限fy，而相當應力卻始終小于屈服點，鋼材拉斷了也不會有明顯的塑性變形。因此，在構件中如果出現多向拉應力作用的區(qū)域，總是發(fā)生脆性破壞。只有兩向應力作用時，如：z=xz=yz=0受純剪時： xyyzxzzyx, 02xyyx2y2xeq3 xyyzxzzyx, 0 xyyzxzzyx, 0 xyyzxzzyx, 0 xyyzxzzyx, 0 xyyzxzzyx, 0 2eq3 yyv58. 03fff yeqf vf

20、設 時的 則BACK2.4 2.4 鋼結構的疲勞破壞和疲勞計算鋼結構的疲勞破壞和疲勞計算2.4.1 2.4.1 疲勞破壞疲勞破壞 試驗表明，鋼構件在連續(xù)反復荷載作用下，盡管應力低于抗拉強度，甚至低于屈服點，但經過一定的循環(huán)次數后，也會發(fā)生斷裂破壞。這種經歷長期反復荷載作用而發(fā)生突然斷裂的現象，稱為疲勞破壞。疲勞破壞前構件沒有明顯的變形特征，屬于脆性破壞。 破壞原因:鋼構件上難免有微觀裂紋（crack），如非金屬雜質、扎制或加工時造成的微小裂紋等。在荷載作用下，受拉區(qū)的微裂紋尖端因應力集中而出現高應力區(qū)，并伴隨雙向或三向拉應力場，使鋼材的塑性發(fā)展受到限制。在工作初期，由于應力較小，這些微小裂紋不

21、會立刻引起構件斷裂。但在長期反復荷載作用下，裂紋尖端的拉應力使裂紋有逐步擴展的趨勢并緩慢地擴展，與此同時，構件的有效截面也逐步減小。經過一定的循環(huán)（circle）次數后，一旦裂紋擴展到構件截面不能承受荷載時，構件出現突然斷裂。 2.4.2 2.4.2 鋼材的疲勞強度極限鋼材的疲勞強度極限 反復荷載在構件內引起的應力隨時間變化的曲線稱為循環(huán)應力譜（圖2.6）。用=min/max來表示（拉應力為正，壓應力為負）。例如，=-1表示完全對稱（symmetry）循環(huán)，=0表示脈沖（pulse）循環(huán)。值可以介于-1和+1之間。ma xt0mi nma xt0mi n（a）完全對稱循環(huán) =-1 （b）脈動應

22、力循環(huán) =0 圖2.6 循環(huán)應力譜 應力變化的幅度稱為應力幅，用=max-min表示。在應力循環(huán)過程中，如果應力幅保持為常量，稱為常幅循環(huán)應力，否則稱變幅應力循環(huán)。常幅疲勞試驗可以測定鋼材的疲勞強度極限。試驗用一組（10根）相同材料的光滑小試件，每次將一根試件安裝在疲勞試驗機上，第一根試件可施加較大的彎矩，使試件受純彎曲，上緣受拉，下緣受壓；no圖2.7 鋼材的疲勞強度極限當電機帶動試件旋轉時，試件表面各點的應力交替出現拉、壓變化，轉動一圈完成一次循環(huán)，由施加的彎矩可以算出應力幅；當經過某一循環(huán)次數n，試件破壞，得到n曲線上的一個點（圖2.7）。疲勞極限疲勞極限 依次對其余試件進行實驗，并逐步

23、減小彎矩，也即減小應力幅 ，試件破壞時的循環(huán)次數將不斷增加，每一根試件得到n曲線上的一個點。當應力幅小于一定值時，即使有無限次循環(huán)，試件也不會產生疲勞破壞。按照有關國際標準建議，將n5106所對應的應力幅稱為材料的疲勞極限。疲勞極限疲勞極限2.4.3 2.4.3 鋼結構的疲勞計算鋼結構的疲勞計算 鋼結構的疲勞計算是針對具體構件或連接部位，特別是連接部位，應力集中和焊接殘余應力對疲勞強度影響很大，因此構件或連接的疲勞強度都低于材料的疲勞強度。我國鋼結構設計規(guī)范（GB5000172003）規(guī)定，當構件的工作應力循環(huán)次數n5104時，應進行疲勞計算。 另外，不同構件或連接形式其疲勞性能各不相同，因此

24、也不能用一個標準來衡量。鋼結構設計規(guī)范（GB5000172003）將不同構造和受力特點的鋼構件和連接，按其疲勞性能的高低歸并為八個疲勞計算類別（見附錄6）。其中一類疲勞性能最好，八類最差。疲勞計算表達式如下：1) 常幅疲勞計算 計算公式： 式中應力幅。對焊接部位，=max-min；對非焊接部位， =max-0.7min 。max計算部位每次應力循環(huán)中的最大拉應力（取正值）；min計算部位每次應力循環(huán)中的最大壓應力（取負值）；常幅疲勞的容許應力幅（N/mm2）,按下式計算： = (c/n) 1/ 式中: n應力循環(huán)次；c,系數,根據疲勞計算分類按表2.3取值。疲勞計算疲勞計算2)變幅疲勞計算 實

25、際工程構件的工作應力幅多為變化的，或稱隨機荷載，如吊車起吊荷載每次可能都不一樣，且多數工作荷載小于設計荷載。對于重級工作制吊車梁和重級、中級工作制吊車桁架，按照線性疲勞累積損傷原則，將隨機變化的應力幅折算成等效常應力幅按下式計算： 式中： 欠載效應的等效系數,查表2.4 循環(huán)次數n 2106的容許應力幅,可查表2.5。6102f疲勞計算疲勞計算f6102進行疲勞計算時需注意以下兩點：1）目前疲勞計算仍采用容許應力法，荷載采用標準值，不考慮分項系數和動力系數，并按彈性工作計算。2）鋼構件或連接的疲勞破壞是由于循環(huán)應力反復作用下疲勞裂紋的生成和擴展而導致斷裂。因而疲勞允許應力幅主要取決于應力循環(huán)次

26、數，以及構件或連接的具體構造細節(jié)和應力集中程度，鋼材強度等級對疲勞破壞應力幅或疲勞壽命的影響并不顯著，計算時可認為疲勞容許應力幅與鋼材種類無關。疲勞計算疲勞計算BACK2.5 2.5 鋼材的種類、選用和型鋼規(guī)格鋼材的種類、選用和型鋼規(guī)格2.5.1 2.5.1 鋼材的種類鋼材的種類常用鋼材碳素結構鋼鋼低合金高強度橋梁用鋼耐候鋼（1）碳素結構鋼 按國家現行標準碳素結構鋼(GB700-1988)規(guī)定，碳素結構鋼的牌號（brand）由代表屈服點的字母Q、屈服點數值、質量等級（A、B、C、D）、脫氧方法符號（F、b、Z、TZ，分別表示沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼）四個部分順序組成。 目前生產的碳

27、素結構鋼有：Q195、Q215、Q235、Q255和Q275五種，含碳量越多，屈服點越高，塑性越低。 Q235的含碳量低于0.22，屬于低碳鋼，其強度適中，塑性、韌性和可焊性較好，是建筑鋼結構常用的鋼材品種之一。碳素結構鋼牌號舉例：Q235A.FQ ：鋼材屈服點代號235:屈服點數值（N/mm2）A:質量等級代號(A、B、C、D)F:脫氧程度代號(F、b、Z、TZ，其中Z、TZ可以省略)(2) 低合金高強度鋼 低合金高強度鋼是在碳素鋼中加入少量幾種合金元素，其總量雖低于5%，但鋼的強度明顯提高，故稱為低合金高強度鋼。其牌號按屈服點由小到大排列，有Q295、Q345、Q390、Q420和Q460

28、等五種，牌號意義和碳素結構鋼相同。不同的是，低合金高強度鋼的質量等級分為A、B、C、D、E五級，A級對沖擊韌性無要求；B、C、D級對應溫度200C、00C、200C的沖擊功34J；E級要求400C的沖擊功27J。(3) 耐大氣腐蝕用鋼（耐候鋼） 在鋼的冶煉過程中，加入少量特定的合金元素，一般指銅（Cu）、磷（p）、鉻（Cr）、鎳（Ni）等，使之在金屬基體表面形成保護層，提高鋼材耐大氣腐蝕性能，這類鋼統(tǒng)稱為耐大氣腐蝕用鋼或耐候鋼。我國目前生產的耐候鋼分為高耐候結構鋼和焊接結構用耐候鋼兩類。鋼材的種類鋼材的種類1）高耐候結構鋼 其耐候性能比焊接結構用耐候鋼好，故稱為高耐候結構鋼。按其化學成分分為：

29、銅磷鋼和銅磷鉻鎳鋼兩種。其牌號表示方法是由分別代表“屈服點”的拼音字母Q、屈服點的數值和“高耐候”拼音字母GNH順序組成，含Cr、Ni的高耐候鋼在牌號后加代號“L”。例如，Q345GNHL表示屈服點為345（N/mm2）、含有鉻鎳的高耐候鋼。若將高耐候結構用于焊接結構，其鋼板厚度應不大于16mm。2）焊接結構用耐候鋼 這類鋼能保持良好的焊接特性，適用厚度達100mm。其表示方法是由分別代表“屈服點”拼音字母Q、屈服點的數值和“耐候”的拼音字母NH以及質量等級（C、D、E）順序組成。耐候鋼的的化學成分、力學性能等參數可查閱國標（GB/T 41712000）和焊接結構用耐候鋼（GB/T4172）。

30、鋼材的種類鋼材的種類(4)橋梁用結構鋼 由于橋梁所受荷載性質特殊，橋梁用鋼的力學性能、焊接性能等技術要求一般都嚴于房屋建筑用鋼，其牌號表達方式與其他鋼材一樣，由屈服點拼音字母Q、屈服點數值、橋梁鋼拼音字母q和質量等級（C、D、E）四部分順序組成，如Q235qC。橋梁鋼的化學成分、力學性能等參數可查閱國家標準橋梁用結構鋼。（5）厚度方向性能鋼板由于扎制工藝的原因，厚鋼板沿厚度方向（Z向）的力學性能最差。當結構局部構造形成有板厚方向的拉力作用時，很容易沿平行于鋼板表面層間內出現層狀撕裂。因此，對于重要焊接構件的鋼板，還要求厚度方向有良好的抗層間撕裂性能。鋼材的種類鋼材的種類 鋼板的抗層間撕裂性能采

31、用厚度方向拉伸試驗時的斷面收縮率來評定。并以此分為Z15、Z25、Z35三個級別，分別代表鋼板的厚度方向斷面收縮率Yz不小于15 %、25 %和35 %。 高層建筑鋼結構是首先提出鋼板厚度方向性能要求的建筑結構，已頒布行業(yè)標準高層建筑結構用鋼板（YB4104-2000）。其中，對厚度方向性能有要求的鋼板，牌號由代表屈服點拼音字母Q、屈服點數值、高層建筑拼音字母GJ、質量等級（C、D、E）和后綴字母Z組成，如Q235GJZ。2.5.2 2.5.2 鋼材的選用鋼材的選用 基本原則：即要保證結構的安全可靠，又要做到用料經濟合理。選擇鋼材時考慮的因素：1)結構的重要性； 2)荷載的性質；3)連接方法；

32、4)結構的工作溫度鋼結構用鋼：承重結構宜用Q235、Q345、Q390、Q420 。品質保證： 承重結構鋼材 ，應具有抗拉強度、伸長率、屈服強度（通稱三項保證）和硫、磷含量的合格保證； 焊接結構鋼材，除滿足上項外，還應有碳含量合格保證，冷彎、沖擊韌性等要求； 有疲勞驗算和抗震要求的結構鋼材 ，要求有沖擊韌性的合格保證。 優(yōu)先選用型鋼。 ( a )( b )( d )( c )( e )( g )( f )圖2.8 型鋼截面形式2.5.3 2.5.3 型鋼及規(guī)格型鋼及規(guī)格型鋼包括：熱軋型鋼、冷彎薄壁型鋼、鋼索。(1) 熱軋型鋼1）鋼板鋼板（plate）有厚鋼板、薄鋼板和扁鋼。厚鋼板：厚度為4.5

33、60mm，寬度為600300mm，長度為412m；用于制作焊接組合截面構件，如焊接工字形截面梁翼緣板、腹板等。薄鋼板：厚度為0.354mm，寬度為5001500mm，長度為0.54m；用于制作冷彎薄壁型鋼。扁鋼：厚度為360mm，寬度為10200mm，長度為39m。用于焊接組合截面構件的翼緣板、連接板、桁架節(jié)點板和制作零部件等。鋼板的表示方法為“-寬度厚度長度”，如：“-40012800”。單位為mm。2) 角鋼 角鋼（angle steel）分等邊角鋼和不等邊角鋼。不等邊角鋼的表示方法為，“長邊寬短邊寬厚度”，如“100808”，等邊角鋼表示為“邊寬厚度”，如1008。單位為。 3) 鋼管 鋼管分無縫鋼管（seamless steel tube）和焊接鋼管（welded steel pipe）兩種，表示方法為“外徑壁厚”，如1804。單位為。4) 槽鋼 槽鋼（channel steel）有普通槽鋼和輕型槽鋼，用截面符號“”和截面高度（cm）表示，高度在20以上的槽鋼，還用字母a、b、c表示不同的腹板厚度。如30a，稱“30號”槽鋼。號數相同的輕型槽鋼與普通槽鋼相比，其翼緣寬而薄，腹板也較薄。型鋼及規(guī)格型鋼及規(guī)格角鋼角鋼槽鋼槽鋼鋼管鋼管型鋼及規(guī)格型鋼及規(guī)格5）工字鋼 有普通工字鋼和輕型工字鋼。用截面符號“I”和截面高度（cm）表示，高度在20以上的普通工字鋼