1、CHAPTER 2 Materials of Steel Structure 鋼結構的材料 2.1 Demands to the Materials of the Steel Structure 對鋼結構用材的要求對鋼結構用材的要求 2.2 Main behaviors of steel material 鋼材的主要性能鋼材的主要性能2.3 Factors for Effect Steel Products Performances影響鋼材性能的因素影響鋼材性能的因素2.4 Effects of Ductility Damage and Non- Ductility Damage 、Cycle

2、 Loading and Fast Loading of Steel Materials鋼材的延性破壞和非延性破壞、循環加鋼材的延性破壞和非延性破壞、循環加載和快速加載的效應載和快速加載的效應2.5 Categories of Structure Steel material and Selection of Steel material建筑鋼材的類別及鋼材的選用建筑鋼材的類別及鋼材的選用2.1 Demands to the Materials of the Steel Structure 對鋼結構用材的要求對鋼結構用材的要求 Only a few of carbon steels and a

3、lloy steels can meet the demands to the materials of the steel structure. 符合鋼結構性能要求的鋼材只有符合鋼結構性能要求的鋼材只有碳素鋼碳素鋼及及合金鋼合金鋼中的少數幾種。中的少數幾種。The steel which can be used for steel structure must own the following performance:用作鋼結構的鋼材必須具有下列性能用作鋼結構的鋼材必須具有下列性能 :用作鋼結構的鋼材必須具有下列性能用作鋼結構的鋼材必須具有下列性能 :1.較高的強度，即抗拉強度和屈服強度比

4、較高。較高的強度，即抗拉強度和屈服強度比較高。2.足夠足夠的變形能力的變形能力, ,即塑性和韌性性能好。即塑性和韌性性能好。3.良好的加工性能良好的加工性能，即適合冷、熱加工，同時具有即適合冷、熱加工，同時具有良好的良好的可焊性可焊性，不因這些加工而對強度、塑性及韌性，不因這些加工而對強度、塑性及韌性帶來較大的有害影響。帶來較大的有害影響。4.根據結構的具體工作條件，在必要時還應該具有根據結構的具體工作條件，在必要時還應該具有適應適應低溫低溫、有害介質侵蝕有害介質侵蝕以及以及重復荷載作用重復荷載作用等的性能。等的性能。 2.2 鋼材的主要性能及其鑒定鋼材的主要性能及其鑒定2.2.1 Stres

5、s-strain behavior at tension test 單向拉伸時的應力單向拉伸時的應力-應變性能應變性能 2.2.2 Cold bending behavior 冷彎性能冷彎性能 2.2.3 Impact toughness 沖擊韌性沖擊韌性 2.2.4 Solderability 可焊性可焊性 2.2.5 Identification of steel material 鋼材性能的鑒定鋼材性能的鑒定2.2.1 Stress-strain behavior at tension test 單向拉伸時的應力單向拉伸時的應力-應變性能應變性能 The behavior of stee

6、l material occurs at room temperatures under dead load in one time stretch test is most representative. And the main indexes of strength and deformation for steel material are determined by this test using standard specimen. 鋼材在鋼材在常溫常溫、靜載靜載條件下條件下一次拉伸一次拉伸所表現的性能所表現的性能最具有代表性。鋼材的主要最具有代表性。鋼材的主要強度指標強度指標和和

7、變形性能變形性能都是根據都是根據標準試件一次拉伸試驗標準試件一次拉伸試驗確定的。確定的。Typical stress-strain diagram for low-carbon steel and Typical stress-strain diagram for low-carbon steel and low-alloy steellow-alloy steel典型的低碳鋼和低合金鋼一次拉伸時的應力典型的低碳鋼和低合金鋼一次拉伸時的應力-應變曲線應變曲線 Simplified stress-strain diagram簡化的應力簡化的應力-應變曲線應變曲線 RThe mechanics p

8、erformance indexes behaved by stress-strain rule are as follows: 由應力由應力-應變規律表現出的應變規律表現出的力學性能指標力學性能指標： Proportional limit p （比例極限（比例極限p）Yield stress y（屈服應力（屈服應力y） Tensile strength u（抗拉強度（抗拉強度u） Elongation ratio （伸長率（伸長率 ） 由于達到由于達到y 后構件產生后構件產生較大變形較大變形，故取它為計算，故取它為計算構件的構件的強度標準強度標準；由于達到；由于達到u 后構件開始破壞，故它后

9、構件開始破壞，故它為材料的為材料的安全儲備安全儲備。 規范規定用于規范規定用于塑性設計塑性設計的鋼材必須有的鋼材必須有fy / fu 0.85的屈強比的屈強比。Elongation ratio （伸長率（伸長率 ） Elongation ratio （伸長率（伸長率 ）is the percentage of the permanent deformation of the specimen before fracture to the original marked length. When the marked length is chosen by five or ten times o

10、f the diameter of the specimen, then the Elongation ratio is defined with 5 or 10 respectively.%100001lll伸長率伸長率 是斷裂前試件的永久是斷裂前試件的永久變形與原標定長度的百分率。取變形與原標定長度的百分率。取試件直徑試件直徑d d 的五或十倍為標定長的五或十倍為標定長度，其相應的伸長率用度，其相應的伸長率用 5 5或或 1010 表表示。示。Yield point，tensile strength and elongation ratio are the three important

11、mechanics performance indexes of steel material .屈服點、抗拉強度屈服點、抗拉強度和和伸長率伸長率是鋼材的三個重要是鋼材的三個重要力學性能指標。力學性能指標。The modulus of elasticity E and the strain-hardening modulus Est are also the performance indexes of steel material presented in one time stretch test.材料的材料的彈性模量彈性模量E和和應變硬化模量應變硬化模量Est也是一次也是一次拉伸所表現的

12、性能指標。拉伸所表現的性能指標。 2.2.2 Cold bending behavior 冷彎性能冷彎性能 Cold bending behavior means the capability of steel material to resist the crack when cold-finished (at room temperatures) brings up the plastic deformation. It is the synthesis indexes to the determinations of plastic deformation capacity and me

13、tallurgy quality. Cold bending behavior is inspected by bending test.冷彎性能是指鋼材在冷彎性能是指鋼材在冷加工冷加工（常溫下加工）產（常溫下加工）產生塑性變形時，對產生生塑性變形時，對產生裂縫裂縫的抵抗能力。是判別的抵抗能力。是判別鋼材鋼材塑性變形能力塑性變形能力及及冶金質量冶金質量的綜合指標。的綜合指標。冷彎性能由冷彎性能由冷彎試驗冷彎試驗來檢測。來檢測。 2.2.3 Impact toughness 沖擊韌性沖擊韌性 The toughness of steel is a measure of its ability t

14、o absorb energy during its plastic deformation and sudden fracture, also, indicates the ability of steel to the impact resistance. Impact toughness is the synthesis performance of strength and ductility.鋼材的韌性是鋼材在塑性變形和斷裂的過程鋼材的韌性是鋼材在塑性變形和斷裂的過程中中吸收能量吸收能量的能力，也是表示鋼材的能力，也是表示鋼材抵抗沖擊荷載抵抗沖擊荷載的能力。的能力。沖擊韌性是沖擊韌性

15、是強度強度與與延展性延展性的綜合表現。的綜合表現。 Impact toughness is indicated by measuring the impact work at impact test. Code states Charpy V-notch test must to be used. 鋼材韌性通過鋼材韌性通過沖擊沖擊試驗試驗，測定沖擊功，測定沖擊功Akv或或Cv來表示。來表示。標準規定采用標準規定采用夏比夏比實驗法實驗法測定。測定。Code for design of steel structures has the specifications to the steel imp

16、act toughness at room temperatures and below-zero temperatures. So, when choose the structure steels, the usage situation, loading condition and required temperature should be considered. 鋼結構設計規范鋼結構設計規范對鋼材的沖擊韌性有對鋼材的沖擊韌性有常溫常溫和和負溫負溫要求的規定。要求的規定。選用鋼材時，應考慮結構的選用鋼材時，應考慮結構的使用情況使用情況、荷載條件荷載條件和和要求溫度要求溫度。 2.2.4

17、 Solderability 可焊性可焊性 The solderability of steel material means the capability of steel to get the qualified welded joint by welding under specified process and structural situation. The solderability of steel material is affected by the contents of carbon and alloy elements. The content of carbon i

18、n Q235A is a little higher, which normally is not used at welded members. 鋼材的可焊性是指在一定工藝（焊接方法、材鋼材的可焊性是指在一定工藝（焊接方法、材料、預熱溫度）和結構條件（鋼材厚度、變形約束料、預熱溫度）和結構條件（鋼材厚度、變形約束程度）下，鋼材經過焊接能夠獲得合格的焊接接頭程度）下，鋼材經過焊接能夠獲得合格的焊接接頭的性能。的性能。 鋼材的可焊性受鋼材的可焊性受碳含量碳含量和和合金元素含量合金元素含量的影響。的影響。Q235AQ235A的碳含量略高，通常不用于焊接構件的碳含量略高，通常不用于焊接構件。碳當量碳

19、當量用于衡量低合金鋼的可焊性。用于衡量低合金鋼的可焊性。CEV=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15CEV0.38%，可焊性很好；，可焊性很好；0.38% 0.45%，鋼材淬硬明顯，較高的預熱溫度措施和，鋼材淬硬明顯，較高的預熱溫度措施和嚴格的控制施焊工藝。嚴格的控制施焊工藝。2.2.5 2.2.5 鋼材性能的鑒定鋼材性能的鑒定根 據根 據 鋼 結 構 工 程 施 工 質 量 驗 收 規 范鋼 結 構 工 程 施 工 質 量 驗 收 規 范 （GB50205-2001GB50205-2001）, , 對進入鋼結構工程實施現場的對進入鋼結構工程實施現場的主要材料需進行主要材

20、料需進行進場驗收進場驗收，即檢查鋼材的質量合格，即檢查鋼材的質量合格證明文件、中文標識及檢驗報告，確認鋼材的品種、證明文件、中文標識及檢驗報告，確認鋼材的品種、規格、性能是否符合現行國家標準和設計要求。規格、性能是否符合現行國家標準和設計要求。對屬于下列情況之一的鋼材，應進行對屬于下列情況之一的鋼材，應進行抽樣復驗抽樣復驗，其復驗結果應符合現行國家產品標準和要求。其復驗結果應符合現行國家產品標準和要求。 1.1.國外進口鋼材；國外進口鋼材；2.2.鋼材混批；鋼材混批；3.3.板厚等于或大于板厚等于或大于40mm40mm，且設計有，且設計有Z Z向性能要向性能要求的厚板；求的厚板；4.4.建筑結

21、構安全等級為一級，大跨度鋼結構中主建筑結構安全等級為一級，大跨度鋼結構中主要受力構件所采用的鋼材；要受力構件所采用的鋼材；5.5.設計有復驗要求的鋼材；設計有復驗要求的鋼材；6.6.對質量有疑義的鋼材。對質量有疑義的鋼材。復驗時，各項試驗都應按有關的國家標準的規復驗時，各項試驗都應按有關的國家標準的規定進行。鋼材質量的抽樣檢驗應由具有相應資質的定進行。鋼材質量的抽樣檢驗應由具有相應資質的質檢單位進行。質檢單位進行。 2.3 Factors for Effect Steel Products Performances 影響鋼材性能的因素影響鋼材性能的因素2.3.1 Effect of the c

22、hemistry elements2.3.1 Effect of the chemistry elements 化學成分的影響化學成分的影響2.3.2 Effect of material shape 2.3.2 Effect of material shape 成材過程的影響成材過程的影響2.3.3 Other effects on the steel performance2.3.3 Other effects on the steel performance 影響鋼材性能的其他因素影響鋼材性能的其他因素 2.3.1 Effect of the chemistry elements 化學成

23、分的影響化學成分的影響 The basic element of steel is iron(Fe), occupying 99% of ordinary carbon steel. Besides iron, impurity elements are carbon(C), silicon(Si), manganese(Mn),etc. and harmful elements are suphur(S), phosphor(P), oxygen(O), nitrogen(N), etc. The amount of these elements is about 1%, however,

24、they bring about great effects to the mechanics performance of steel. 鋼的基本元素為鋼的基本元素為鐵（鐵（Fe），普通碳素鋼中占，普通碳素鋼中占99%。此外還有碳（。此外還有碳（C）、硅（）、硅（Si）、錳（）、錳（Mn）等雜質元素，及硫（等雜質元素，及硫（S）、磷（）、磷（P）、氧（）、氧（O）、氮）、氮（N）等有害元素，這些總含量約）等有害元素，這些總含量約1%，但對鋼材，但對鋼材力學性能卻有很大影響。力學性能卻有很大影響。 1. Carbon(C)碳碳：碳是形成碳是形成鋼材強度鋼材強度的主要的主要成分。成分。碳含量增加

25、，使鋼材強度提高，塑性、韌性，碳含量增加，使鋼材強度提高，塑性、韌性，特別是低溫沖擊韌性下降，同時耐腐蝕性、疲勞強特別是低溫沖擊韌性下降，同時耐腐蝕性、疲勞強度和冷彎性能也顯著下降，惡化鋼材可焊性，增加度和冷彎性能也顯著下降，惡化鋼材可焊性，增加低溫脆斷的危險性。低溫脆斷的危險性。一般建筑用鋼要求一般建筑用鋼要求含碳量含碳量在在0.22%0.22%以下，以下，焊接焊接結構結構中應限制在中應限制在0.20%0.20%以下。以下。 2. Manganese(Mn)錳：有益元素。是一種錳：有益元素。是一種弱弱脫氧劑脫氧劑。適量的錳可有效提高鋼材強度，消除硫、氧對適量的錳可有效提高鋼材強度，消除硫、氧

26、對鋼材的熱脆影響，改善鋼材熱加工性能，并改善鋼鋼材的熱脆影響，改善鋼材熱加工性能，并改善鋼材的冷脆傾向，同時不顯著降低鋼材的塑性、沖擊材的冷脆傾向，同時不顯著降低鋼材的塑性、沖擊韌性。韌性。普通碳素鋼中錳的含量約為普通碳素鋼中錳的含量約為0.3%0.8%。含量過高（達含量過高（達1.0%1.5%以上）使鋼材變脆變以上）使鋼材變脆變硬，并降低鋼材的抗銹性和可焊性。硬，并降低鋼材的抗銹性和可焊性。 3. Silicon(Si)硅硅：有益元素。作為：有益元素。作為脫氧劑脫氧劑加加入普通碳素鋼。入普通碳素鋼。適量硅可提高鋼材的強度，而對塑性、沖擊韌適量硅可提高鋼材的強度，而對塑性、沖擊韌性、冷彎性能及

27、可焊性無顯著的不良影響。性、冷彎性能及可焊性無顯著的不良影響。一般鎮靜鋼的含硅量為一般鎮靜鋼的含硅量為0.10%0.10%0.30%0.30%，含量，含量過高（達過高（達1%1%），會降低鋼材塑性、沖擊韌性、抗會降低鋼材塑性、沖擊韌性、抗銹性和可焊性。銹性和可焊性。 4. Sulphur (S)硫：硫：有害有害元素。引起鋼材元素。引起鋼材熱脆熱脆，降低鋼材的塑性、沖擊韌性、疲勞強度和抗銹性等。降低鋼材的塑性、沖擊韌性、疲勞強度和抗銹性等。一般建筑用鋼含硫量要求不超過一般建筑用鋼含硫量要求不超過0.055%，在焊在焊接結構中應不超過接結構中應不超過0.050%。抗層間斷裂的鋼材，含。抗層間斷裂的

28、鋼材，含硫量要求控制在硫量要求控制在0.010%以下。以下。 5. Phosphor(P)磷磷：有害有害元素。雖可提高元素。雖可提高強度、抗銹性強度、抗銹性，但嚴重降低塑性、沖擊韌性、冷但嚴重降低塑性、沖擊韌性、冷彎性能和可焊性，尤其低溫時發生冷脆，含量需彎性能和可焊性，尤其低溫時發生冷脆，含量需嚴格控制，一般不超過嚴格控制，一般不超過0.050%0.050%，焊接結構中不超，焊接結構中不超過過0.045%0.045%。 6. Oxygen(O)氧氧：有害有害元素。引起熱脆。元素。引起熱脆。一般要求含量小于一般要求含量小于0.05%0.05%。 7. Nitrogen(N)氮氮：能使鋼材強化，

29、但顯著降：能使鋼材強化，但顯著降低鋼材塑性、韌性、可焊性和冷彎性能，增加時效低鋼材塑性、韌性、可焊性和冷彎性能，增加時效傾向和冷脆性。一般要求含量小于傾向和冷脆性。一般要求含量小于0.008%0.008%。 鋼結構所用碳素鋼鋼結構所用碳素鋼Q235Q235及低合金鋼及低合金鋼Q345Q345和和Q390Q390的的化學成分化學成分及及含量含量見見附表附表9(p385)9(p385)。 2.3.2 Effect of material shape 成材過程的影響成材過程的影響 1. Smelting 冶煉冶煉建筑結構用鋼我國主要使用頂吹氧氣轉爐煉建筑結構用鋼我國主要使用頂吹氧氣轉爐煉鋼法生產的鋼

30、材。鋼法生產的鋼材。冶煉是形成鋼的冶煉是形成鋼的化學成分化學成分與與含量含量、鋼的、鋼的金相金相組織組織結構的冶金過程，必定存在不同的結構的冶金過程，必定存在不同的冶金缺陷冶金缺陷，從而確定不同的鋼種、鋼號及其相應的從而確定不同的鋼種、鋼號及其相應的力學性能力學性能。2. Moulding 澆鑄澆鑄把熔煉好的鋼水澆鑄成鋼錠或鋼坯。把熔煉好的鋼水澆鑄成鋼錠或鋼坯。按按脫氧程度脫氧程度分沸騰鋼、鎮靜鋼和半鎮靜鋼。分沸騰鋼、鎮靜鋼和半鎮靜鋼。澆鑄過程中會產生的常見的澆鑄過程中會產生的常見的冶金缺陷冶金缺陷有：有：偏析、非金屬夾雜、氣孔及裂紋等。偏析、非金屬夾雜、氣孔及裂紋等。3. Rolling 軋

31、制軋制軋制能使金屬的晶粒變細，使氣泡、裂紋軋制能使金屬的晶粒變細，使氣泡、裂紋焊合，因而改善了鋼材的力學性能。焊合，因而改善了鋼材的力學性能。薄板薄板因輥軋次數多，其強度比厚板略高。因輥軋次數多，其強度比厚板略高。4. Heat treatment 熱處理熱處理熱處理的目的在于取得熱處理的目的在于取得高強度高強度的同時能夠的同時能夠保持良好的保持良好的塑性塑性和和韌性韌性。 2.3.3 Other effects on the steel performance 影響鋼材性能的其他因素影響鋼材性能的其他因素 1.Cold-finished hardening 冷加工硬化冷加工硬化 鋼結構在鋼結

32、構在常溫下常溫下加工即冷加工。加工即冷加工。冷加工過程中使鋼材產生很大冷加工過程中使鋼材產生很大塑性變形塑性變形，在重，在重新加荷時引起的強度提高，同時降低塑性和韌性，新加荷時引起的強度提高，同時降低塑性和韌性，稱為稱為冷作硬化冷作硬化。 冷加工包括：冷拉、冷彎、剪切、沖孔、輥、冷加工包括：冷拉、冷彎、剪切、沖孔、輥、壓、折、鉆、刨、鏟、撐、敲等。壓、折、鉆、刨、鏟、撐、敲等。 2. Temperature 溫度溫度 溫度升高和降低都使鋼材性能發生變化溫度升高和降低都使鋼材性能發生變化，且，且低溫低溫情況下情況下鋼材力學性能更重要。鋼材力學性能更重要。 當溫度逐漸升高時當溫度逐漸升高時，鋼材的

33、強度、彈性模量下降鋼材的強度、彈性模量下降，變形能力增大。變形能力增大。 250 0 C C附近發生附近發生藍脆藍脆現象。溫度達到現象。溫度達到600600 C C時，屈服強度為室溫的時，屈服強度為室溫的1/31/3，彈性模量為室溫的，彈性模量為室溫的40%40%。但但耐火鋼耐火鋼改善了鋼材在高溫下的力學性能。改善了鋼材在高溫下的力學性能。 溫度從常溫下降到一定值溫度從常溫下降到一定值，鋼材的鋼材的沖擊韌性沖擊韌性突然突然急劇下降急劇下降，試件斷口屬脆性破壞試件斷口屬脆性破壞，這種現象稱為這種現象稱為冷脆冷脆現象。現象。3. Stress concentration 應力集中應力集中鋼結構構件

34、中存在的孔洞、槽口、凹鋼結構構件中存在的孔洞、槽口、凹角、裂縫、厚度變化、形狀變化、內部缺陷等使一角、裂縫、厚度變化、形狀變化、內部缺陷等使一些區域產生局部些區域產生局部高峰應力高峰應力，此謂此謂應力集中應力集中現象現象。應力集中越嚴重應力集中越嚴重，鋼材塑性越差。鋼材塑性越差。 2.4 Effects of Ductility Damage and Non- Ductility Damage 、Cycle Loading and Fast Loading of Steel Materials鋼材的延性破壞和非延性破壞、循環加鋼材的延性破壞和非延性破壞、循環加載和快速加載的效應載和快速加載的效

35、應 1 1延性破壞和非延性破壞延性破壞和非延性破壞超過屈服點有超過屈服點有明顯塑性變形明顯塑性變形產生的構件，當產生的構件，當達到抗拉強度時將在很大變形的情況下斷裂，稱達到抗拉強度時將在很大變形的情況下斷裂，稱為延性破壞；為延性破壞；當沒有塑性變形或只有當沒有塑性變形或只有很小塑性變形很小塑性變形時就發時就發生的破壞，稱為脆性破壞。生的破壞，稱為脆性破壞。鋼結構需選用塑性好的材料，還必須避免導鋼結構需選用塑性好的材料，還必須避免導致材料轉脆。致材料轉脆。2. 2. 疲勞斷裂疲勞斷裂(fatigue fracture)(fatigue fracture)疲勞斷裂是疲勞斷裂是微觀裂縫微觀裂縫在在連

36、續重復荷載連續重復荷載作用下作用下不斷擴展不斷擴展直至直至斷裂斷裂的脆性破壞。的脆性破壞。疲勞斷裂的過程可分為三個階段：疲勞斷裂的過程可分為三個階段：裂紋的形裂紋的形成、裂紋緩慢擴展成、裂紋緩慢擴展和和最后迅速斷裂。最后迅速斷裂。 3. 3. 循環加載循環加載連續重復荷載之下連續重復荷載之下應力往復變化一周叫應力往復變化一周叫做做一個循環一個循環。應力幅應力幅表示應力變表示應力變化的幅度，應力幅總化的幅度，應力幅總是正值。是正值。 minmaxmax min t max min t （b） （a） 圖 1-1 疲勞應力譜 疲勞壽命疲勞壽命（致損循環次數）指在連續反復荷載作（致損循環次數）指在連

37、續反復荷載作用下應力的循環次數，用用下應力的循環次數，用n表示。表示。疲勞曲線疲勞曲線（ n曲線）曲線） 4. 疲勞驗算疲勞驗算 直接受到重復荷載作用直接受到重復荷載作用的構件，如吊車梁、的構件，如吊車梁、橋梁、輸送棧橋和某些工作平臺以及它們的連接，橋梁、輸送棧橋和某些工作平臺以及它們的連接，當當應力循環次數應力循環次數n 5x104 時應進行疲勞驗算。時應進行疲勞驗算。由于現階段對疲勞裂縫的形成、擴展以至斷由于現階段對疲勞裂縫的形成、擴展以至斷裂這一過程的裂這一過程的極限狀態極限狀態定義，和有關影響因素的研定義，和有關影響因素的研究不足，我國規范規定對疲勞計算按究不足，我國規范規定對疲勞計算

38、按容許應力方法容許應力方法進行驗算。進行驗算。疲勞驗算時，按可變荷載疲勞驗算時，按可變荷載標準值標準值進行。進行。參數的取值見參數的取值見p321的表的表8-2. 5. 5. 快速加載快速加載快速加載致使所得鋼材的屈服點和抗拉強度快速加載致使所得鋼材的屈服點和抗拉強度偏高。影響鋼材對偏高。影響鋼材對能量能量吸收的能力。吸收的能力。 對于同一沖擊韌性的材料，當設計承受對于同一沖擊韌性的材料，當設計承受動力動力荷載荷載時，允許最低的使用溫度比承受時，允許最低的使用溫度比承受靜力荷載靜力荷載高。高。除遭除遭強烈強烈地震作用地震作用外，建筑結構通常在考慮外，建筑結構通常在考慮荷載的荷載的動力系數動力系

39、數后按靜力計算；但承受循環荷載后按靜力計算；但承受循環荷載時需考慮是否進行時需考慮是否進行疲勞驗算疲勞驗算。2.5 Categories of Structure Steel material and Selection of Steel material 結構鋼材的類別及鋼材的選用結構鋼材的類別及鋼材的選用 2.5.1 結構鋼材的類別結構鋼材的類別 、牌號和等級2.5.2 鋼材的選擇鋼材的選擇 2.5.3 型型鋼規格鋼規格 2.5.1 2.5.1 結構鋼材的類別結構鋼材的類別 、牌號和等級1. 熱軋鋼材熱軋鋼材鋼結構中采用的鋼材主要有三類：鋼結構中采用的鋼材主要有三類：碳素結構鋼碳素結構鋼、

40、低合金高強度結構鋼低合金高強度結構鋼和和高性能的高性能的GJ鋼鋼。此外，還可以采用特殊性能的鋼材：厚度方向此外，還可以采用特殊性能的鋼材：厚度方向性能鋼板和耐候性結構鋼。性能鋼板和耐候性結構鋼。建筑結構用鋼板建筑結構用鋼板 。2. 鑄鋼鑄鋼用于大型空間結構的復雜節點和支座。用于大型空間結構的復雜節點和支座。3. 冷成型鋼材（冷成型鋼材（Q215、Q235和和Q345）4. 高強鋼絲和鋼索材料高強鋼絲和鋼索材料1. 碳素結構鋼、低合金高強度結構鋼碳素結構鋼、低合金高強度結構鋼工程中鋼材的標號的表示工程中鋼材的標號的表示: :QXXX QXXX 例如:Q235AF、Q235Bb、Q345E。 Q

41、Q ：屈屈服強度的第一個拼音字母。服強度的第一個拼音字母。 XXXXXX ：屈服強度值，單位為：屈服強度值，單位為MpaMpa或或N/mmN/mm2 2。：Quality grades 質量等級質量等級。有有A、B、C、D和和E五等，表示質量由低到高。五等，表示質量由低到高。質量高低主要是以對質量高低主要是以對沖擊韌性的要求沖擊韌性的要求區分的。區分的。A無沖擊功規定；無沖擊功規定；B有有20 C時的沖擊功要求；時的沖擊功要求；C有有0 C時的沖擊功要求；時的沖擊功要求；D有有20 C時的沖擊功時的沖擊功要求；要求；E有有40 C時的沖擊功要求，時的沖擊功要求，低合金高強低合金高強度結構鋼度結

42、構鋼才有才有E等。等。(p386)QXXXQXXX ：Deoxidizing methods 脫氧方法。脫氧方法。 在澆鑄過程中由于脫氧程度的不同，可在澆鑄過程中由于脫氧程度的不同，可分為分為F、b、Z和和TZ，F表示沸騰鋼，表示沸騰鋼，b表示半表示半鎮靜鋼，鎮靜鋼，Z表示鎮靜鋼，表示鎮靜鋼，TZ表示特殊鎮靜鋼。表示特殊鎮靜鋼。QXXXQXXX 3.高強鋼絲和鋼索材料高強鋼絲和鋼索材料 高強鋼絲是由高強鋼絲是由優質碳素鋼優質碳素鋼經過多次經過多次冷拔冷拔而成，而成，分為光面和鍍鋅兩種。分為光面和鍍鋅兩種。鋼絲強度的主要指標是鋼絲強度的主要指標是抗拉強度抗拉強度，并對，并對化學化學成分成分有嚴格

43、要求。有嚴格要求。鋼絞線是由多根鋼絲捻成，亦稱單股鋼絲繩。鋼絞線是由多根鋼絲捻成，亦稱單股鋼絲繩。鋼絲繩是由鋼絞線捻成。鋼絲繩是由鋼絞線捻成。 2.5.2 Selection of Steel material鋼材的選擇鋼材的選擇 1. 選擇鋼材應考慮下列因素選擇鋼材應考慮下列因素：荷載性質（靜載或動載）荷載性質（靜載或動載）; ;應力狀態（受拉、受壓，或雙軸、三軸受應力狀態（受拉、受壓，或雙軸、三軸受拉）；拉）；連接方法（焊接或栓接）；連接方法（焊接或栓接）；工作環境（低溫）；工作環境（低溫）；供貨價格。供貨價格。 2. 2. Q235AQ235A鋼鋼保證項目中，碳含量、冷彎試驗合格保證項目

44、中，碳含量、冷彎試驗合格和沖擊韌性未作為必要的保證條件，只宜用于和沖擊韌性未作為必要的保證條件，只宜用于不直接不直接承受動力作用承受動力作用的結構中。的結構中。3. 3. 工作溫度工作溫度不高于不高于0 0的結構宜采用的結構宜采用B B級鋼；溫度級鋼；溫度不高于不高于-20-20的受拉板件：厚度的受拉板件：厚度40mm40mm時用時用C C級鋼，厚級鋼，厚度度40mm40mm用用D D級。級。4. 4. 需要需要驗算疲勞驗算疲勞的的焊接焊接結構，根據結構，根據溫度溫度高低采用高低采用不同質量等級的鋼材。需要驗算疲勞的不同質量等級的鋼材。需要驗算疲勞的非焊接非焊接結構，結構，鋼材質量等級比焊接者降低一級，但不低于鋼材質量等級比焊接者降低一級，但不低于B B級級。5. 5. 抗震設防抗震設防的鋼結構，其受力在彈性范圍的構件的鋼結構，其受力在彈性范圍的構件鋼材，可參照需要驗算疲勞的非焊接結構選用；承擔鋼材，可參照需要驗算疲勞的非焊接結構選用；承