工程建筑鋼材的力學性能及其技術指標-在線瀏覽
2024-08-07 00:06本頁面
【正文】 應力應變曲線也不同。 軟鋼典型的拉伸應力應變曲線如圖23所示。對應于a點的應力稱為比例極限。當到達b點時，應力不再增加而應變卻繼續(xù)增加，鋼筋開始塑性流動，直至c點。C點以后，鋼筋又部分恢復彈性，應力沿曲線上升至最高點d，對應于d點的應力稱為極限強度，cd段稱為強化階段。斷裂后的殘余應變稱為伸長率，用δ表示。235～500級熱軋鋼筋的應力應變曲線如圖24所示，建筑結構第三版由圖可知，隨著級別的提高，鋼筋的強度增加，但伸長率降低。與軟鋼相比，這類鋼筋的極限強度較高而伸長率較小。它是指鋼筋在常溫下承受彎曲的性能，采用冷彎試驗測定。按鋼筋技術標準，不同種類鋼筋的D和α的取值不同，例如335級月牙紋鋼筋的α=180176。 鋼筋在彈性階段的應力與應變之比稱為彈性模量，用11111表示，各種鋼筋的11111數值見附表5和附表6建筑結構第三版 鋼筋混凝土結構計算時，軟鋼和硬鋼設計強度的取值依據不同。硬鋼無明顯的屈服點，但為防止構件突然破壞并防止構件裂縫和變形太大，設計強度也不能取為抗拉極限強度，%時相應的強度1111111（稱為條件屈服強度）作為設計強度的依據，如圖25所示。這里的強度是指屈服強度或條件屈服強度。2） 有較好的塑性。3） 與混凝土之間有良好粘結力。4） 具有較好的可焊性。此外，在寒冷地區(qū)（例如20℃以下），對鋼筋的低溫性能也有一定的要求，不宜采用冷加工鋼筋，以免發(fā)生脆性破壞。影響建筑鋼材力學性能的因素影響鋼材機械和加工等性能的因素有很多，其中鋼材的化學成分及其微觀組織結構是最主要的，而冶煉﹑澆鑄﹑軋制的過程，殘余應力﹑溫度﹑鋼材硬化﹑熱處理的影響等也是重要的因素，先分述如下。制造鋼結構所用的材料有碳素結構鋼中的低碳鋼和低合金結構鋼。碳及其他元素雖然所占比例不大，但對鋼材性能卻有重要影響。含碳量增加，鋼材的抗拉強度和屈服強度也隨之提高。因此鋼結構的含碳量不宜太高，%，﹪以內。錳能夠顯著提高鋼材強度而不過多降低塑性和沖擊韌性。錳還能消除硫對鋼材的熱脆作用。%～﹪。硅是有益元素，有更強的脫氧作用，是強脫氧劑。過量的硅將降低鋼材的塑性和沖擊韌性，惡化其抗繡能力和焊接性。釩是熔煉錳釩低合金時特意添加的一種合金元素，可提高鋼材強度和細化鋼的晶粒，釩的化合物具有高溫穩(wěn)定性，使鋼材的高溫硬度提高。硫和磷是兩種極為有害的元素。含硫量過大時，會降低鋼材的塑性、沖擊韌性、疲勞強度和抗銹性等。故應限制結構尤其是焊接結構的含硫量，%～%。%～%。這兩種物質是及其有害的元素，使鋼材變脆。氮能使鋼材強化，與磷的作用相似，顯著降低鋼材的塑性、韌性、可焊性和冷彎性能，增大時效傾向和冷脆性。二、冶煉、澆鑄、軋制過程的影響冶煉和澆鑄這一冶金過程形成了鋼的化學成分與含量、金相組織結構以及不可避免的冶金缺陷，從而確定不同的鋼種鋼號和相應的力學性能。電路鋼結構精良，但成本高，鋼結構中一般不用。鎮(zhèn)靜鋼因為澆鑄時投入錳和適量的硅作脫氧劑，保溫時間長，氣體容易逸出，沒有沸騰現象。脫氧程度的不同和脫氧劑部分進入鋼材，對鋼材的化學成分產生影響，鎮(zhèn)靜鋼中硅的含量較多，因而與沸騰鋼相比，其強度和沖擊韌性較高。偏析是指鋼材中化學成分分布不均；非金屬夾雜是指鋼中混有硫化物、氧化物等雜志；氣泡是指澆鑄時氣體不能充分逸出而留在鋼錠內形成的缺陷。薄板因多次的輥扎而比厚板強度更高。三、應力集中的影響前述的鋼材的工作性能及力學性能指標，通常是以軸心受力構件中應力均勻分布的情況為基礎的，事實上鋼構件當中不可避免地存在著孔洞、刻槽、凹角、裂紋以及厚度或寬度的突然改變，此時構件中的應力不再保持均勻分布，而是在某些區(qū)域產生高峰應力，另外一些區(qū)域則應力降低，即所謂應力集中的現象見圖25鋼結構設計原理通常把截面高峰應力與平均應力（當截面受軸心力作用時）的比值稱之為應力集中系數，其數值取決去構件形狀改變的急劇程度，表明應力集中程度的高低。力學知識告訴我們，三向同號應力且各應力數值接近時，材料不易屈服。所以，三向拉應力的應力狀態(tài)使得鋼材塑性變形的發(fā)展受到制約而導致脆性破壞。 鋼結構設計原理由于鋼在冶煉時留在其純鐵體中少量的氮的固溶體，隨著時間的增長逐漸析出并形成氮化物，它阻止了純鐵體晶粒間的滑移
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