钢材性能影响因素钢结构体系-同济大学建筑工程系.PDF

同济大学土木工程学院研究生课程 《高等钢结构与组合结构理论》 钢材性能影响因素 钢结构体系 授课教师：吴明儿教授 2015年秋 一、钢材性能影响因素 1.1 钢材的冶炼和轧制过程 1.2 生产过程对钢材性能的影响 1.3 钢结构建造过程对钢材性能的影响 1.4 外界作用对钢材性能的影响 二、钢结构体系 1.1 钢材的冶炼和轧制过程 1.1 钢材的冶炼和轧制过程 1.2 生产过程对钢材性能的影响 1.钢的熔炼 氮等有害杂质的含量 2.钢的脱氧 沸腾钢：采用锰脱氧 镇静钢：采用硅脱氧 影响冲击韧性 1.2 生产过程对钢材性能的影响 3.钢的轧制 热轧和冷轧：晶粒细化、分层、残余应力、冷作硬化 轧制钢板 热轧工字钢 宽翼缘H型钢 厚度小的热轧钢板，辊轧次数多，轧制的压缩比大， 钢材组织密实，其强度、塑性及冲击韧性好于厚度大 的热轧钢板。 1.2 生产过程对钢材性能的影响 3.钢的轧制 热轧引起的残余应力：后冷却的地方为残余拉应力 1.2 生产过程对钢材性能的影响 4.热轧后矫直和热处理 矫直：塑性变形、产生残余应力 普通建筑结构钢，一般是以热轧状态交货，无需热处理 （正火处理） 高强钢 热处理 淬火——900℃保温后快冷：强度提高，塑性和韧性降低 回火——600℃保温后空冷：恢复塑性和韧性 正火——900℃保温后空冷：热轧交货 加热温度、冷却速度 1.3 钢结构建造过程对钢材性能的影响 1.冷加工的影响 剪切：剪断边严重硬化——刨边 冲孔：孔壁严重硬化，甚至出现微裂纹——扩孔 冷弯：弯角处屈服点提高 1.3 钢结构建造过程对钢材性能的影响 2.热加工的影响 焊接 热影响区 热影响区范围数毫米； 对构件的总体力学性能 影响不大。 过热区：晶粒粗大，强度硬度高，塑性韧性低 正火区：强度、塑性、韧性都较高 部分重结晶区：晶粒粗细不均匀，力学性能较差 1.3 钢结构建造过程对钢材性能的影响 2.热加工的影响 焊接和火焰切割 残余应力 有纵向焊缝板的残余应力 火焰切割后的残余应力 火焰切割+焊接后的残余应力 1.4 外界作用对钢材性能的影响 1.多轴应力的影响 双向/三向拉应力：脆性破坏  1 多轴同号应力 单轴应力 f y 多轴异号应力  1 双向/三向拉伸：屈服点和抗拉强度提高，伸长率下降 异号双向应力：屈服点和抗拉强度下降，伸长率提高 1.4 外界作用对钢材性能的影响 2.加载速率的影响 强度及塑性提高 3.循坏加载的影响 包辛格效应，滞回曲线 1.4 外界作用对钢材性能的影响 4.高低温及腐蚀性介质的影响 高温：强度，低温：韧性。耐候钢 400