建筑鋼材的性能和應(yīng)用教材解讀
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1A412000 建筑工程材料
命題考點二 建筑鋼材的性能和應(yīng)用
【教材解讀】
一、建筑鋼材的主要鋼種
1.碳素結(jié)構(gòu)鋼
碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號由代表屈服強度的字母Q、屈服強度數(shù)值、質(zhì)量等級符號、脫氧程度符號等四部分按順序組成。碳素結(jié)構(gòu)鋼為一般結(jié)構(gòu)和工程用鋼，適于生產(chǎn)各種型鋼、鋼板、鋼筋、鋼絲等。
2.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼
優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼材按冶金質(zhì)量等級分為優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼和特級優(yōu)質(zhì)鋼。一般用于生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲、鋼絞線、錨具，以及高強度螺栓、重要結(jié)構(gòu)的鋼鑄件等。
3.低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼
低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的牌號與碳素結(jié)構(gòu)類似，不過其質(zhì)量等級分為A、B、C、D、E五級，牌號有Q345、Q390、Q420、Q460幾種。主要用于軋制各種型鋼、鋼板、鋼管及鋼筋，廣泛用于鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，特別適用于各種重型結(jié)構(gòu)、高層結(jié)構(gòu)、大跨度結(jié)構(gòu)及橋梁工程等。
二、常用的建筑鋼材
1.鋼結(jié)構(gòu)用鋼
鋼結(jié)構(gòu)用鋼主要是熱軋成型的鋼板和型鋼等。薄壁輕型鋼結(jié)構(gòu)中主要采用薄壁型鋼、圓鋼和小角鋼。鋼材所用的母材主要是普通碳素結(jié)構(gòu)鋼及低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼。鋼結(jié)構(gòu)常用的熱軋型鋼有：工字鋼、H型鋼、T型鋼、槽鋼、等邊角鋼、不等邊角鋼等。型鋼是鋼結(jié)構(gòu)中采用的主要鋼材。鋼板材包括鋼板、花紋鋼板、建筑用壓型鋼板和彩色涂層鋼板等。鋼板規(guī)格表示方法為寬度×厚度×長度(單位為mm)。鋼板分厚板(厚度>4mm)和薄板(厚度≤4mm)兩種。厚板主要用于結(jié)構(gòu)，薄板主要用于屋面板、樓板和墻板等。在鋼結(jié)構(gòu)中，單塊鋼板一般較少使用，而是用幾塊板組合成工字形、箱形等結(jié)構(gòu)形式來承受荷載。
2.鋼管混凝土結(jié)構(gòu)用鋼管
鋼管混凝土結(jié)構(gòu)即在薄壁鋼管內(nèi)填充普通混凝土，將兩種不同性質(zhì)的材料組合而形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)用鋼管可采用直縫焊接管、螺旋形縫焊接管和無縫鋼管。
3.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼主要品種有熱軋鋼筋、預(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋、預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲和鋼絞線等。熱軋鋼筋是建筑工程中用量最大的鋼材品種之一，主要用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的配筋。
4.建筑裝飾用鋼材制品
(1)不銹鋼及其制品。
不銹鋼是指含鉻量在12%以上的鐵基合金鋼。鉻的含量越高，鋼的抗腐蝕性越好。建筑裝飾工程中使用的是要求具有較好的耐大氣和水蒸氣侵蝕性的普通不銹鋼。用于建筑裝飾的不銹鋼材主要有薄板(厚度小于2mm)和用薄板加工制成的管材、型材等。
(2)輕鋼龍骨。
輕鋼龍骨是以鍍鋅鋼帶或薄鋼板由特制軋機經(jīng)多道工藝軋制而成，斷面有U形、C形、T形和L形。主要用于裝配各種類型的石膏板、鈣塑板、吸聲板等，用作室內(nèi)隔墻和吊頂
的龍骨支架。與木龍骨相比，具有強度高、防火、耐潮、便于施工安裝等特點。輕鋼龍骨主要分為吊頂龍骨(代號D)和墻體龍骨(代號Q)兩大類。吊頂龍骨又分為主龍骨(承載龍骨)、次龍骨(覆面龍骨)。墻體龍骨分為豎龍骨、橫龍骨和通貫龍骨等。
三、建筑鋼材的力學性能
1.拉伸性能
反映建筑鋼材拉伸性能的指標包括屈服強度、抗拉強度和伸長率。
2.沖擊性能
沖擊性能是指鋼材抵抗沖擊荷載的能力。脆性臨界溫度的數(shù)值愈低，鋼材的低溫沖擊性能愈好。在負溫下使用的結(jié)構(gòu)，應(yīng)當選用脆性臨界溫度較使用溫度為低的鋼材。
3.疲勞性能
受交變荷載反復(fù)作用時，鋼材在應(yīng)力遠低于其屈服強度的情況下突然發(fā)生脆性斷裂破壞的現(xiàn)象，稱為疲勞破壞。
鋼材的疲勞極限與其抗拉強度有關(guān)，一般抗拉強度高，其疲勞極限也較高。
【命題考點】
各種建筑鋼材的適用范圍;型鋼和鋼板;碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼;大跨度;高聳結(jié)構(gòu);承受動荷載的鋼結(jié)構(gòu);熱軋鋼筋;受力鋼筋;力學性能;鋼管;鋼材制品。
【分析預(yù)測】
(1)分析判斷不同的結(jié)構(gòu)應(yīng)該采用何種鋼材。
(2)根據(jù)所提供的材料，分析鋼材化學成分及其對鋼材性能的影響。
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【典型習題】
1.用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的配筋是( )。
A.預(yù)應(yīng)力混凝土鋼絲
B.預(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋
C.鋼絞線
D.熱軋鋼筋
2.鋼筋實測抗拉強度與實測屈服強度之比不小于( )。
A.1
B.1.2
C.1.25
D.1.3
3.鋼材中的( )元素是決定鋼材性能的最重要元素。
A.碳
B.硅
C.錳
D.磷
4.鋼材的主要性能包括力學性能和工藝性能，其中力學性能是鋼材最重要的使用性能，包括( )。
A.拉伸性能
B.焊接性能
C.彎曲性能
D.沖擊性能
E.疲勞性能
5.以下關(guān)于鋼材化學成分及其對鋼材性能影響的說法中，錯誤的是( )。
A.碳是決定鋼材性能的最重要元素
B.當硅含量小于0.5%時，可提高鋼材強度，對塑性和韌性影響明顯
C.硫化物所造成的低熔點使鋼材在焊接時易產(chǎn)生熱裂紋，形成熱脆現(xiàn)象稱為熱脆性
D.氧是鋼中的有利元素，會提高鋼材的機械性能，特別是韌性
E.氮對鋼材性質(zhì)的影響與碳、磷相似，會使鋼材強度提高，塑性特別是韌性顯著下降
【答案】1.D2.C3.A4.ADE5.BD
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