建筑材料鋼材簡第一頁，共四十四頁，2022年，8月28日建筑鋼材建筑鋼材：是指建筑工程中使用的各種鋼材。包括①鋼結構用各種型鋼。如圓鋼、角鋼、槽鋼和工字鋼②板材。③鋼筋混凝土結構中用的各種鋼筋、鋼絲、鋼絞線等。第二頁，共四十四頁，2022年，8月28日建筑鋼材本章主要內容第一節、鋼的冶煉及分類第二節、鋼材的主要性能第三節、常用建筑鋼材第四節、建筑鋼材的檢驗方法(略）第三頁，共四十四頁，2022年，8月28日鋼

的

冶

煉

及

分

類第一節、鋼的冶煉及分類一、鋼的冶煉步驟：冶煉、脫氧、熱處理三個步驟

1、鋼的冶煉

冶煉過程

鐵礦石———（生）鐵————鋼

冶煉精煉

氧化鐵還原

生鐵中雜質氧化含碳量降到2.06%以下磷、硫等雜質減少到規定值

2、鋼的脫氧

（加入脫氧劑）

在煉鋼爐內和盛鋼桶中，加入少量的錳鐵、硅鐵或鋁塊等脫氧劑，使之與鋼中殘留的FeO反應，使鐵還原，達到去氧的目的。第四頁，共四十四頁，2022年，8月28日鋼

的

冶

煉

及

分

類根據脫氧程度分：1、沸騰鋼（F）：脫氧不充分2、鎮靜鋼（Z）：脫氧充分3、半鎮靜鋼（b）：脫氧程度介于

“Ｆ”與“Ｚ”之間4、特殊鎮靜鋼（TZ）：脫氧徹底第五頁，共四十四頁，2022年，8月28日鋼

的

冶

煉

及

分

類3、熱處理

將鋼加熱到臨界溫度以上，并保持一定時間后，以不同的速度冷卻，則會形成完全不同的晶體組織。

熱處理的綜合操作工藝

將鋼進行加熱---保溫---以不同的速度冷卻。

*目的——通過不同的工藝，改變鋼的晶體組織從而改變鋼的性能。熱處理方式：退火、正火、淬火、回火等。第六頁，共四十四頁，2022年，8月28日鋼

的

冶

煉

及

分

類二、鋼的分類

（鋼、鐵的區別在于含碳量的不同）鋼的化學成分

鐵（Fe)：主要元素

碳（C)：

0.02%—2.06%

生產鋼不可避免的元素：

其他元素：

Si、Mn、P、S、N···

專門加入的合金元素：

Si、Mn、Ti、V、Cr···(*非金屬夾雜物大部分是各種氧化物和硅酸鹽，硬而脆，易造成微裂縫，破壞鋼的整體連續性，引起應力集中，使鋼脆化，降低鋼的質量。）第七頁，共四十四頁，2022年，8月28日二、鋼的分類

1、按冶煉方法分類

*2、按化學成分分類

3、按質量分類4、按用途分類（需要角度不同，注重的分類方式不同）鋼

的

冶

煉

及

分

類第八頁，共四十四頁，2022年，8月28日1、按冶煉方法分類按爐的種類分：

平爐鋼、轉爐鋼、電爐鋼

按冶煉時脫氧程度分類

沸騰鋼（F）

鎮靜鋼（Z）

半鎮靜鋼（b）

特殊鎮靜鋼（TZ）2、按化學成分分類

低碳鋼（C﹤0.25%）

碳素鋼

中碳鋼（C0.25-0.60%）

高碳鋼（C﹥0.60%）

低合金鋼（總含量﹤5%）

合金鋼

中合金鋼（總含量5-10%）(合金元素)高合金鋼（總含量﹥10%鋼

的

冶

煉

及

分

類第九頁，共四十四頁，2022年，8月28日

3、按品質（質量等級）分類

（S、P含量控制程度）

普通碳素鋼：S≤0.050%，P≤0.045%

優質碳素鋼：S≤0.035%，P≤0.035%

高級優質碳素鋼：S≤0.025%P≤0.025%

特級優質碳素鋼：S≤0.015%，P≤0.025%4、按用途分類

（使用角度）

結構鋼：建筑鋼材

工具鋼：量具鋼、刃具鋼、模具鋼

專門用途鋼：鐵道用鋼、船舶用鋼

特殊性能鋼：不銹鋼、耐熱鋼第十頁，共四十四頁，2022年，8月28日第二節鋼材的主要性能一、力學性能：*1、力學性質——強度、塑性、沖擊韌性、硬度、疲勞強度*2、抗拉性能-----拉伸試驗（針對建筑用低碳鋼）

可測得鋼材的：彈性極限、屈服強度、抗拉強度和伸長率。

抗拉性能通過鋼材受拉時的應力----應變圖來闡明。

二、工藝性能：冷彎性能、可焊接性能

第十一頁，共四十四頁，2022年，8月28日一、鋼材的力學性能

1、鋼材的力學性質

1）強度----在外力作用下，材料抵抗塑性變形或斷裂的能力。

抗拉強度是建筑鋼材最主要的技術性能。

*建筑鋼材的抗拉強度包括：（*復1）

彈性極限、屈服強度、極限抗拉強度、疲勞強度。

*2）塑性---鋼的塑性是指在外力作用下鋼破壞前產生塑性變形的能力。通常用拉伸斷裂時的伸長率A來表示。

（*復3鋼的塑性定義及表示方法）

3）沖擊韌性(鋼材抵抗沖擊荷載作用的能力）4）硬度（鋼材軟硬程度指標）

5）疲勞強度----鋼構件承受反復或交變荷載作用時，可能在遠低于屈服強度的應力作用下突然發生斷裂，這種斷裂現象稱為疲勞破壞。----疲勞破壞對應的應力稱為疲勞強度。

疲勞破壞斷裂是突發的，事先無明顯塑性變形，危害性大。

第十二頁，共四十四頁，2022年，8月28日2、鋼材的抗拉性能-----拉伸試驗*拉伸過程分四個階段：

OA：彈性階段

AB：屈服階段

BC：強化階段

CD：頸縮階段可測得鋼材的

①彈性模量E（MPa)

彈性極限Rp

②屈服強度Rel（MPa)③抗拉強度Rm（MPa)④斷后伸長率/%

鋼材的力學性能第十三頁，共四十四頁，2022年，8月28日

（1）彈性階段（OA段）（線性、可逆性）OA范圍內，應力與應變成（線性）正比例關系。若卸荷，試件恢復原狀。在這一范圍內，應力與應變的比值為一常量，稱為彈性模量。

技術指標：彈性模量E、彈性極限Rp

彈性模量（E=σ/ε）：彈性模量反應了鋼材的剛度，是鋼材在受力條件下計算結構變形的重要指標。*彈性極限：彈性階段應力的最大值稱為彈性極限,用Rp表示。（普通碳素鋼Q235的彈性模量E=(2.0～2.1)×105MPa彈性極限Rp=180～200MPa。鋼材拉伸試驗第十四頁，共四十四頁，2022年，8月28日（2）屈服階段（AB段）：（非線性、不可逆性、塑性變形急劇增加）：當應力超過彈性極限，鋼筋出現屈服現象。此時，應力不增加，但應變卻迅速增長。在屈服階段，變形為塑性，若卸去外力，試件不能恢復原狀。

技術指標:*屈服強度（Rel）：*屈服強度（Rel）--不記初始瞬時效應時應力波動的最低值。表示鋼材在工作狀態允許達到的應力值。在Rel之前，鋼材一般不會發生較大的塑性變形。----在設計中一般以屈服點作為強度取值依據。（普通碳素鋼Q235的Rel應不小于235MPa）鋼材拉伸試驗第十五頁，共四十四頁，2022年，8月28日（3）強化階段（BC段）（彈塑性、變形均勻連續）

當應力超過屈服極限后（B點），鋼材內部組織重新建立了新的平衡，又恢復了抵抗外力的能力，這時變形隨著應力增大而增加，變形是彈塑性變形。

技術指標：*抗拉強度Rm----對應于最高點的應力.

*抗拉強度在結構設計中不能完全利用。鋼材拉伸試驗第十六頁，共四十四頁，2022年，8月28日（4）頸縮階段（局部塑性變形）：

過C點，材料抗拉變形能力明顯降低。應變迅速增加,應力反而下降。變形不再均勻，鋼材被拉長，并在變形最大處發生“頸縮”，直至鋼筋斷裂。技術指標*斷裂伸長率A----體現的是鋼材塑性變形的能力*塑性：在外力作用下鋼材破壞前產生塑性變形的能力。通常用拉伸斷裂時的伸長率A表示。鋼材拉伸試驗第十七頁，共四十四頁，2022年，8月28日*2、塑性：在外力作用下鋼材破壞前產生塑性變形的能力。通常以試件斷裂時的伸長率A表示。Lo——試件原始標距，mm；Lu——試件斷后標距，mm。

產生塑性變形越大，表示鋼的塑性越好。鋼材拉伸試驗第十八頁，共四十四頁，2022年，8月28日拉伸性能中技術指標的計算公式屈服強度Rel當金屬材料呈現屈服現象時，在試驗期間達到塑性變形發生而力不增加的應力點，分為上屈服強度和下屈服強度。鋼筋試驗取下屈服強度。指不記初始瞬時效應的應力波動的最低值。

抗拉強度（Rm)

對于呈現明顯屈服（不連續屈服）現象的金屬材料，從測力盤讀取過了屈服現象之后的最大力。---相應最大力（Fm)的應力。無明顯屈服（連續屈服），讀取試驗過程中的最大力（Fm

)。

斷后伸長率(A)的測定試樣拉斷后，將試樣斷裂的部分仔細地配接在一起使軸線處于同一直線上，用分辨率優于0.1mm的量具或測量裝置測斷后標距，準確到±0.25mm，按式計算斷后伸長率。第十九頁，共四十四頁，2022年，8月28日*復2、鋼筋拉伸過程分幾個階段?各階段有什么特點?答：四個階段彈性階段屈服階段強化階段頸縮階段彈性階段：應力與應變基本成正比，變形是彈性變形，若卸荷，試件仍然能夠恢復原狀。屈服階段：當應力超過彈性極限，鋼筋出現屈服現象，此時，應力不增加，但應變卻迅速增長，在屈服階段，變形為塑性，若卸去外力，試件不能恢復原狀。強化階段：當應力超過屈服極限后，鋼材內部組織重新建立了新的平衡，又恢復了抵抗外力的能力，這時變形隨著應力增大而增加，變形是彈塑性變形。頸縮階段：試件的某一斷面開始縮小，產生大量的塑性變形,承受外力的能力開始下降，最后鋼筋斷裂。第二十頁，共四十四頁，2022年，8月28日根據鋼筋試樣原始標距L0的選取規則，將鋼材拉伸試驗試樣分為三種規格：鋼材拉伸試驗第二十一頁，共四十四頁，2022年，8月28日二、鋼材的工藝性能1、冷彎性能：鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力。

α—彎曲角度d--彎心直徑a---鋼材厚度彎曲角度越大，d/a比值越小，表明鋼材冷彎級別越高。判定標準：按規定的彎曲角度和彎心直徑進行試驗，試件的彎曲處外面無裂斷、裂縫或起皮，視為合格。鋼材的工藝性能第二十二頁，共四十四頁，2022年，8月28日2、可焊性

焊接是鋼結構的連接方式之一。鋼的可焊性就是指鋼材在焊接后，體現其焊頭聯結的牢固程度和硬脆性傾向大小的一種性能。

可焊性好的鋼，焊接后的焊頭牢固可靠，硬脆傾向小，仍能保持與母體基本相同的性質。鋼的化學成分、冶金質量及冷加工對可焊性影響很大。

含碳量小于0.25%的低碳鋼具有良好的可焊性。

含碳量增加、硫、磷及氣體雜質、過多的合金元素均降低可焊性。鋼材的工藝性能第二十三頁，共四十四頁，2022年，8月28日第三節常用建筑鋼材1、鋼結構用鋼①碳素結構鋼牌號和化學成分應符合國標②低合金高強度結構鋼

（GB/T1591-2008）*2、鋼筋混凝土結構用鋼（*復4）

①熱軋鋼筋鋼筋混凝土用熱軋光園鋼筋（GB1499.1-2008)

鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋（GB1499.2-2007)②冷軋帶肋鋼筋（GB13788-2000）

③預應力混凝土用鋼絲及鋼絞線略第二十四頁，共四十四頁，2022年，8月28日

解釋鋼筋混凝土結構用鋼

①熱軋鋼筋熱軋成型并經自然冷卻的成品鋼筋有：熱軋光園鋼筋、熱軋帶肋鋼筋②冷軋帶肋鋼筋將熱軋圓盤條經冷軋后，在其表面帶有沿長度方向均勻分布的三面或兩面肋的鋼筋。③預應力混凝土用鋼絲及鋼絞線

預應力混凝土用鋼絲、鋼絞線是鋼廠用優質碳素結構鋼經冷加工、再回火、冷軋、或絞捻加工而成的專用產品。第二十五頁，共四十四頁，2022年，8月28日①鋼筋混凝土用熱軋鋼筋

1）鋼筋混凝土用熱軋光圓鋼筋（GB1499.1—2008）

定義：經熱軋成型并經自然冷卻的、橫截面通常為圓形，表面光滑的成品鋼筋。

*熱軋光圓鋼筋牌號（兩個）：

HPB235、HPB300

（*復5）

構成：HPB＋屈服強度特征值構成

HPB(HotrolledＰlain

bars)熱軋光圓鋼筋的英文縮寫）

鋼筋的公稱直徑范圍

為6mm-22mm

（6、8、10、12、16、20）mm六種

比例試樣L0=5d

（L0原始標距）

直徑超過22mm為碳素結構鋼2、鋼筋混凝土結構用鋼第二十六頁，共四十四頁，2022年，8月28日2）鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋（GB1499.2-2007）

熱軋帶肋鋼筋分為兩種

普通熱軋鋼筋細晶粒熱軋鋼筋

普通熱軋鋼筋：

按熱軋狀態交貨的鋼筋。

牌號：

HRB335、HRB400、HRB500

牌號構成：

HRB＋屈服強度特征值構成

HRB（HotrolledＲibbedBars)的縮寫

細晶粒熱軋鋼筋

在熱軋過程中，通過控軋和控冷工藝形成的細晶粒鋼筋。（HRBFF----Fine細）

牌號：

HRBF335、

HRBF400、

HRBF500（*復6）熱軋帶肋鋼筋有6個牌號：

HRB335、HRB400、HRB500

HRBF335、HRBF400、HRBF500

公稱直徑范圍6-50mm

比例試樣L0=5d

鋼筋混凝土結構用鋼第二十七頁，共四十四頁，2022年，8月28日

簡單解釋：細晶粒熱軋鋼筋

在熱軋過程中，通過控軋和控冷工藝形成的細晶粒鋼筋。其金相組織主要是鐵素體加珠光體。

通過控扎控冷工藝獲得超細組織，可在不增加合金含量的基礎上大幅度提高鋼材的性能，并可以節省資源、降低成本。目前成為國際上研究的熱點。同時未來鋼鐵材料研究發展方向是以高純潔度、高均勻度和細晶粒為主要發展目標之一。第二十八頁，共四十四頁，2022年，8月28日②、冷軋帶肋鋼筋

（GB13788-2008）

定義：熱軋圓盤條經冷軋后，在其表面帶有沿長度方向均勻分布的三面或兩面橫肋的鋼筋。*牌號：CRB550、CRB650、CRB800、CRB970四個牌號。(*復7)

由CRB和鋼筋的

抗拉強度最小值構成。

CRB（ColdrolledRibbedBars）英文縮寫。

冷軋帶肋鋼筋具有強度高、塑性好，與鋼筋粘結牢固，節約鋼材，質量穩定等優點。公稱直徑范圍：

4~12mm(CRB650以上4、5、6mm----可用作預應力鋼筋)原始標距:CRB550為比例試樣L0=10dCRB650、CRB800、CRB970為非比例試樣

L0=100mm

*冷軋鋼筋：冷軋鋼筋時把熱軋鋼筋再進行冷加工而得。比如在常溫下對鋼筋進行冷拉、冷拔。熱軋鋼筋屈服強度較低，塑性性能好；冷軋鋼筋屈服強度較高，塑性性能較差，但兩者的極限抗拉強度相同。鋼筋混凝土結構用鋼第二十九頁，共四十四頁，2022年，8月28日③、預應力混凝土用鋼絲及鋼絞線

定義：預應力混凝土用鋼絲、鋼絞線是鋼廠用優質碳素結構鋼經冷加工、再回火、冷軋或絞捻加工而成的專用產品。

特點及應用：預應力混凝土鋼絲與鋼絞線具有強度高、柔性好、無接頭等優點，且質量穩定，安全可靠。施工時不需冷拉及焊接，主要用作大跨度橋梁、屋架、吊車梁、電桿、軌枕等預應力鋼筋。鋼筋混凝土結構用鋼第三十頁，共四十四頁，2022年，8月28日第四節建筑鋼材的檢驗方法（以后略）一、鋼材試驗的常用標準、檢測項目1、鋼材試驗常用標準

《金屬材料室溫拉伸試驗方法》GB/T228-2002《金屬材料彎曲試驗方法》GB/T232-19992、檢驗批劃分

鋼筋應按批進行檢查和驗收，每批由同一牌號、同一爐罐號、同一規格的鋼筋組成。每批重量通常不大于60t。

超過60t的部分，每增加40t（或不足40t的余數），增加一個拉伸試驗試樣和一個彎曲試驗試樣。3、鋼筋的主要檢測項目

鋼筋的主要檢測項目：室溫拉伸試驗與彎曲試驗。

使用中有脆斷、焊接不良或機械性能不正常時，應進行化學分析；現場驗收包括尺寸、表面及質量偏差等。4、試驗設備

材料拉力試驗機、鋼筋劃線機、彎曲試驗機、游標卡尺。第三十一頁，共四十四頁，2022年，8月28日建筑鋼材的檢驗方法二、鋼材的檢驗方法

鋼筋拉伸試驗鋼筋彎曲試驗1、鋼筋拉伸試驗

對鋼筋做拉伸試驗，可以求得鋼筋的屈服強度、抗拉強度、斷后伸長率三個指標。（作為評定鋼筋強度等級的主要技術指標）

①試樣原始標距的標記

1）比例試樣

—比例標距試樣標距L0與橫截面積S0存在如下關系

（修約到5mm的倍數）

短比例試樣K取5.65L0=5d長比例試樣K取11.3L0=10d

2）非比例試樣—非比例標距—L0與S0不存在固定關系（固定數值不修約）

3）原始標距的標記---兩個或一系列等分小沖點或細劃線標出。

第三十二頁，共四十四頁，2022年，8月28日比例試樣

短比例試樣（L0=5d）：

鋼筋混凝土用鋼

熱軋光圓鋼筋（GB1499.1-2008）

熱軋帶肋鋼筋（GB1499.2-2007）

長比例試樣（L0=10d）：

冷軋帶肋鋼筋中的CRB550牌號

非比例試樣

冷軋帶肋鋼筋中的CRB650、CRB800、CRB970

牌號，要求原始標距L0=100mm第三十三頁，共四十四頁，2022年，8月28日數值修約

四舍六入五考慮五后非零應進一五后皆零視奇偶五前為偶應舍去五前為奇應進一第三十四頁，共四十四頁，2022年，8月28日原始標距L0第三十五頁，共四十四頁，2022年，8月28日②拉伸性能的測定屈服強度Rel當金屬材料呈現屈服現象時，在試驗期間達到塑性變形發生而力不增加的應力點，分為上屈服強度和下屈服強度。鋼筋試驗取下屈服強度。指不記初始瞬時效應的應力波動的最低值。

抗拉強度（Rm)

對于呈現明顯屈服（不連續屈服）現象的金屬材料，從測力盤讀取過了屈服現象之后的最大力。---相應最大力（Fm)的應力。無明顯屈服（連續屈服），讀取試驗過程中的最大力（Fm

)。

斷后伸長率(A)的測定試樣拉斷后，將試樣斷裂的部分仔細地配接在一起使軸線處于同一直線上，用分辨率優于0.1mm的量具或測量裝置測斷后標距，準確到±0.25mm，按式計算斷后伸長率。第三十六頁，共四十四頁，2022年，8月28日建筑鋼材的檢驗方法性能測定結果數值修約（GB/T228-2002性能范圍修約間隔

≤200

1＞200-1000

5

＞1000

10A（斷后伸長率）0.5%5的倍數修約

·≤2.5舍去

2.5<·<7.5修約為5

·≥7.5

進100.5的倍數修約

·≤0.25

舍去

0.25<·<0.75修約為0.5

·≥0.75

進1.0第三十七頁，共四十四頁，2022年，8月28日建筑鋼材的檢驗方法33527531041531.534.028.5第三十八頁，共四十四頁，2022年，8月28日建筑鋼材的檢驗方法例題:

有兩根直徑為16的熱軋帶肋鋼筋,拉伸試驗結果是:屈服荷載FeL1=73.6kN、FeL2=74.3kN，極限荷載Fm1=99.8kN、Fm2=101.2kN,斷后標距長度分別為Lu-1=98.00mm、Lu-2=99.00mm。試計算鋼筋的屈服強度ReL、抗拉強度Rm、伸長率A。（注：熱軋帶肋鋼筋采用短比例試樣;要求列出公式、計算過程）。第三十九頁，共四十四頁，2022年，8月28日*數值取值注意事項①橫截面積S0：計算結果取4位有效數字如:S0=254.5mm2。②鋼筋原始標距長度L0：5mm的倍數③斷裂伸長率A:

熱軋帶肋鋼筋1%（取整數）；其余0.5%④強度：≤200N