建筑钢材的性能和应用

掌握建筑钢材的性能和应用
建筑钢材可分为钢结构用钢、钢筋混凝土结构用负和建筑装饰钢材制品。
一建筑钢材的主要钢种
以铁为主要元素，含碳量为0.02%~2.06%,按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类.碳素钢根据含碳量又分为低碳钢(小于0.25%),中碳钢(0.25%~0.6%),高碳钢(大于0.6%);合金钢中加入多种合金元素如硅\锰\钛\钒等,又可分为低合金钢(总含量小于5%),中合金钢(5%~10%),高合金钢(大于10%).
根据钢中有害杂质硫\磷的多少,可分为普通钢\优质钢\高级优质钢;根据用途可分为结构钢、工具钢和特殊性能钢。
建筑钢材的主要钢种有碳素结构钢、优质碳素钢和低合金高强度结构钢。
碳素结构钢的牌号由屈服强度的字母Q,屈服强度值,质量等级符号(A,B,C,D),脱氧方法(F,A,T)等4个部分按顺序组成.例Q235-AF,Q175,Q195,Q275等.
优质碳素结构钢可分为优质钢,高级优质钢(牌号后加A),特级优质钢(牌号后加E)
低合金高强度结构钢.分为A,B,C,D,E五级,牌号有Q345,Q390,Q420,Q460几种.
二常用的建筑钢材
(一)钢结构用钢,主要是热轧成型的钢板和型钢等.热轧型钢有:工字钢\H型钢\T型钢\槽钢\等边角钢\不等边角钢等.钢板材包括钢板\花纹钢板\建筑用压型钢板和彩色涂层钢板等.钢板规格表示方法为宽度X厚度X长度(单位mm)。钢板厚板（厚度大于4mm）和薄板（厚度小于或等于4mm），厚度主要用于结构，薄板主要用于屋面板，楼板和墙板等。
(二)钢管混凝土结构用钢管：即在薄壁钢管内填充普通混凝土。按截面形式的不同可分矩形钢管、圆钢管、多边形钢管混凝土结构等。其中矩形和圆钢管混凝土结构应用较广，使用范围还主要限于柱、桥墩、拱架等。钢管可采用直缝焊接管、螺旋形缝焊接管和无缝钢管。按设计施工图要求由工厂提供的钢管应有出厂合格证。钢管内不得有油渍等污物，不应保证钢管内壁与核心混凝土紧密。钢管焊接必须采用对接焊缝，并达到与母材等，焊缝质量达到二级焊缝质量标准要求。由由施工单位自行卷制的钢管，其钢板必须平直，不得使用表面锈蚀或受过冲击的钢板，并应有出厂证明书或试验报告单。卷管方向应与钢板压延方向一致。
(三)钢筋混凝土结构用钢：主要品种有热轧钢筋、预应力混凝土用热处理钢筋、预应力混凝土用钢丝和钢绞线等。热轧钢筋是建筑工程中用量原钢材品种之一，主要用于钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构的配筋。热轧光圆钢筋强度较低，与混凝土的粘结强度也较低，主要用你板的受力钢筋、箍筋以及构造钢筋。热轧带肋钢筋与混凝土之间的握裹力大，共同工作性能较好，HRB335和HRB400级钢筋是钢筋混凝土用的主要受力钢筋。HRB

400又称新Ⅲ级钢，是我国规范提倡使用的钢筋品种。热轧带肋钢筋应在其表面轧上牌号标志，还可依次轧上经注册的厂名和公称直径毫米数字。对公称直径不大于10mm的钢筋，可不轧制标志，可采用挂标牌方法。
(四)建筑装饰用钢材制品：主要有不锈钢和钢管、彩色不锈钢板、彩色涂层钢板和彩色涂层压型钢板，以及镀锌钢卷帘门板及轻钢龙骨等。
1不锈钢及其制品：是指铬量在12%以上的铁基合金钢。铬的含量越高，钢的抗腐蚀性越好。用于建筑装饰的不锈钢材主要有薄板（厚度小于2mm）和用薄板加工制成的管材，型材等。
2轻钢龙骨：是以镀锌钢带或薄钢板轧制而成，断面有U形、C形、T形和L形主要用于装配各种类型的石膏板、钙塑板、吸声板等，用作室内隔墙和吊顶的龙骨支架。与木龙骨相比，具有强度高、防火、耐潮、便于施工安装等。主要分为吊顶龙骨（代号D）墙体龙骨（代号Q）两大类。吊顶龙骨又分为主龙骨（承载龙骨）、次龙骨（覆面龙骨）。墙体龙骨又分为竖龙骨、横龙骨和通贯龙骨等。
三建筑钢材的力学性能：钢材的主要性能包括力学性能和工艺性能。其中力学性能是钢材最重要的使用性能，包括拉伸性能、冲击性能、疲劳性能等。工艺性能表示钢材在各种加工过程中的行为，包括弯曲性能和焊接性能等。
（一）拉伸性能：反映建筑钢材拉伸性能的指标包括屈服强度、抗拉强度、伸长率。抗拉强度与屈服强度之比（强屈比）是评价钢材使用可靠性的一个参数。强屈比愈大，钢材受力超过屈服点工作时的可靠性越大，安全性越高；但强屈比太大，钢材强度利用率偏低，浪费材料。钢材在受力破坏前可以经受永久变形的性能，称为塑性。伸长率越大，说明钢材的塑性越大。
（二）冲击性能：钢的冲击性能受温度的影响较大，冲击性能随温度的下降而减小；当降到一定温度范围时，冲击值急剧下降，从而可使钢材出现脆性断裂，这种性质称为钢的冷脆性，这时的温度称为脆性临界温度。脆性临界温度的数值越低，钢材的低温冲击性能愈好。所以，在负温下使用的结构，应当选用脆性临界温度较使用温度为低的钢材。
（三）疲劳性能：钢材的疲劳极限与其抗拉强度有关，一般抗拉强度高，其疲劳极限也较高。
四钢材化学成分及其对钢材性能的影响：钢材中除主要化学成分铁以外，还含有少量的碳、硅、锰、磷、硫、氧、氮、钛、钒等元素，这些元素虽含量很少，钽对钢材性能的影响很大。其中有害元素有磷、硫、氧、氮。
1碳：碳是决定钢材性能的最重要元素。建筑的含碳量不大于0.8%，随着含碳量的增加，钢材

的强度和硬度提高，塑性和韧性下降。含碳量越过0.3%时钢材的可焊性显著降。碳还增加钢材的冷脆性和时效敏感性，降低抗大气锈蚀性。
2硅：当含量小于1%时，可提高钢材强度，对塑性和韧性影响不明显。
3锰：锰能消减硫和氧引起的热脆性，使钢材的热加工性能改善，同时也提高钢材强度。
4磷：有害元素，磷含量增加，钢材的强度、硬度提高，塑性和韧性显著下降。特别是温度愈低，对塑性和韧性的影响愈大，从而显著加大钢材的冷脆性，也使钢材可焊性显著降低。但磷可提高钢材的耐磨性和耐蚀性，在低合金钢中可配合其他元素使用。
5硫：有害元素，硫化物所造成的低熔点使钢材在焊接时易产生热裂纹，形成热脆现象，称为热脆性。硫使钢的可焊性、冲击韧性、耐疲劳性和抗腐蚀性等均降低。
6氧：有害元素，会降低钢材的机械性能，特别是韧性。氧有促进时效倾向的作用。氧化物所造成的低熔点亦使钢材的可焊性变差。
7氮：有害元素，与碳、磷相似，会使钢材强度提高，塑性特别是韧性显著下降。