第2章钢结构材料
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2023年开放大学钢结构(本)单元小练习题目与答案
钢结构（本）章节小练习第一章绪论1．世界第一座铸铁拱桥是（）正确答案是：雪纹桥2．在公元前60年前后，我国就修建了（）正确答案是：铁链桥1．最早的钢结构由铁结构发展而来。
（）正确的答案是“对”。
2．钢结构的广泛应用源自于钢材的优异性能、制作安装的高度工业化、结构形式的丰富多样以及对复杂结构的良好适应等特点。
（）正确的答案是“对”。
1．下面关于钢结构特点说法有误的一项是（）正确答案是：耐热性差、耐火性好2．相比较来讲，最适合强震区的结构类型是（）正确答案是：钢结构3．相比较来讲，钢结构最大的弱点是（）正确答案是：易于锈蚀4．相比较来讲，当承受大荷载、动荷载或移动荷载时，宜选用的结构类型是（）正确答案是：钢结构5．下列均为大跨度结构体系的一组是（）正确答案是：网壳、悬索、索膜6．通常情况下，输电线塔和发射桅杆的结构形式属于（）正确答案是：高耸结构1．钢材在冶炼和轧制过程中质量随可得到严格控制，但材质波动范围非常大。
（）正确的答案是“错”。
2．钢材质地均匀、各向同性，弹性模量大，具有良好的塑性和韧性，可近似看作理想弹塑性体。
（）正确的答案是“对”。
3．结构钢具有良好的冷、热加工性能，不适合在专业化工厂进行生产和机械加工。
（）正确的答案是“错”。
4．钢结构在其使用周期内易因温度等作用出现裂缝，耐久性较差。
（）正确的答案是“错”。
5．钢材是一种高强度高效能的材料，可以100%回收再利用，而且没有资源损失，具有很高的再循环价值。
正确的答案是“对”。
6．钢材轻质高强的特性使钢结构在跨度、高度大时体现出良好的综合效益。
（）正确的答案是“对”。
1．结构在规定的时间内，规定的条件下，完成预定功能的能力，称为结构的（）正确的答案是：可靠性2．结构可靠性主要包括（）正确的答案是：安全性、适用性和耐久性3．下列均为承载能力极限状态范畴的一组是（）.正确的答案是：构件或连接的强度破坏、疲劳破坏、脆性断裂1．钢结构设计的目的是保证结构和结构构件在充分满足功能要求的基础上安全可靠地工作。
第二章-结构钢材及其性能
第四能量强度理论 材料由弹性转入塑性的强度指标用变形时 单位体积中积聚的能量来表达
Z
sz
zx
zy yz
xz
sy
xy yx
sx
s3 s2
s1 s2
X
o单元体受复杂应力Y
状态下的分量
s1
s3
单元体受
主应力
钢材单元体上的复杂应力状态
在三向应力作用下，钢材由弹性状态转变为塑性状态的条件， 可以用折算应力和钢材在单向应力时的屈服点相比较来判断。
s zs 3 2 3 f y （2.3.5）
1 3
f y 0.58 f y
即钢材的剪切屈服点是拉伸屈
服点fy的0.58 倍
§2.3 钢材的其它性能
不同受力状态对钢材材性的影响
σ （a）—单向拉伸
（b）—双向拉伸
（c）—双向异号应力
分析结果：
f
b y
（1）相对于单向拉伸而言，钢材在钢 f y
四、 钢材的疲劳
1 疲劳破坏的特征
定义：钢材在循环荷载作用下，经历一定时间的损伤积累，构件和连接
部位出现裂纹，直到最后断裂破坏。称为疲劳破坏。
破坏特点：
（1）疲劳破坏时的应力小于钢材的屈服强度，钢材的塑性还没有展开， 属于脆性破坏。危险性大。
（2）疲劳破坏的断口与一般脆性破坏的断口 不同。一般脆性破坏后的断口平直，呈有光泽 的晶粒状或人字纹。而疲劳破坏的主要断口特 征是放射和年轮状花纹。
接近理想的弹性体。
2）屈服点之后的流幅现象又
接近理想的塑性体，并且流幅
的范围（e≈0.15％-2.5％）
已足够用来考虑结构或构件的
塑性变形的发展。 钢材是符合理想中的弹性-塑性材料
钢结构复习题
第2章钢结构材料一、选择题1 钢材在低温下，强度——，塑性——，冲击韧性——。
(A)提高 (B)下降 (C)不变 (D)可能提高也可能下降2 钢材的设计强度是根据——确定的。
(A)比例极限 (B)弹性极限 (C)屈服点 (D)极限强度3 在构件发生断裂破坏前，有明显先兆的情况是——的典型特征。
(A)脆性破坏 (B)塑性破坏 (C)强度破坏 (D)失稳破坏4 结构工程中使用钢材的塑性指标，目前最主要用——表示。
(A)流幅 (B)冲击韧性 (C)可焊性 (D)伸长率5 钢材牌号Q235，Q345，Q390是根据材料——命名的。
(A)屈服点 (B)设计强度 (C)标准强度 (D)含碳量6 钢材经历了应变硬化(应变强化)之后——。
(A)强度提高 (B)塑性提高 (C)冷弯性能提高 (D)可焊性提高7 型钢中的H钢和工字钢相比，——。
(A)两者所用的钢材不同 (B)前者的翼缘相对较宽(C)前者的强度相对较高 (D)两者的翼缘都有较大的斜8 同类钢种的钢板，厚度越大，——。
(A)强度越低 (B)塑性越好 (C)韧性越好 (D)内部构造缺陷越少 是钢材的——指标。
9k(A)韧性性能 (B)强度性能 (C)塑性性能 (D)冷加工性能10符号L 125X80XlO表示——。
(A)等肢角钢 (B)不等肢角钢 (C)钢板 (D)槽钢11钢材的冷作硬化，使——。
(A)强度提高，塑性和韧性下降 (B)强度、塑性和韧性均提高(C)强度、塑性和韧性均降低 (D)塑性降低，强度和韧性提高12 承重结构用钢材应保证的基本力学性能内容应是——。
(A)抗拉强度、伸长率 (B)抗拉强度、屈服强度、冷弯性能(C)抗拉强度、屈服强度、伸长率 (D)屈服强度、伸长率、冷弯性能13 对于承受静荷载常温工作环境下的钢屋架，下列说法不正确的是——。
(A)可选择Q235钢 (B)可选择Q345钢(C)钢材应有冲击韧性的保证 (D)钢材应有三项基本保证13 钢材的三项主要力学性能为——。
第二章钢结构的材料2
耐久性需要考虑的有耐腐蚀性、“时效”
现象、疲劳现象等。 耐腐蚀性
钢材在潮湿或腐蚀性环境中工作，需要注 意防锈涂装。 时效
随着时间的增长，钢材的力学性能有所改 变称作时效。
23
疲劳
钢材在多次循环反复荷载作用下，即使 应力低于屈服点σs也可能发生破坏的现象 称疲劳破坏
持久强度
高温和长期荷载作用下，其屈服强度有
1.较高的抗拉强度σb和屈服点σs； 2.较好的塑性、韧性； 3.良好的工艺性能（冷、热加工，可焊性）； 4.对环境的良好适应性。
3
钢材性能的要求主要有： • 强度 • 塑性 • 韧性 • 冷弯性 • 耐久性 • 可焊性 • Z向伸缩率
4
强度 强度是材料受力时抵抗破坏的能力。说明钢
材强度性能的指标有弹性模量E、比例极限σp、 屈服点σs和抗拉强度σb（fu ）等。这些指标可 以根据钢材标准试件一次单向拉伸试验确定。
ε0 ε ε
0.15% 2.5%-3%
1)σs与σp相差很小； 2)超过 σs到屈服台阶终
止的变形约为2.5%-3%，足以满足考虑结 构的塑性变形发展的 要求。
14
（2）钢材在静载作用下：
强度计算以σs为依据; σb为结构的安全储备。
（3）断裂时变形约为弹性变形的200倍，在破坏前
产生明显可见的塑性
采用短试件l0/d=3, 屈服点同单向拉伸时的屈服点。 （三）受弯时的性能
同单向拉伸时的性能，屈服点也相差不多。
（四）受剪时的性能
抗剪强度可由折算应力计算公式得到：
fvfy y3
（ 23 ）G 79 103N m m 2
18
二、冲击韧性
衡量钢材在动力（冲击）荷载、复杂应 力作用下抗脆性破坏能力的指标，用断裂时吸 收的总能量（弹性和非弹性能）来表示。
现象、疲劳现象等。 耐腐蚀性
钢材在潮湿或腐蚀性环境中工作，需要注 意防锈涂装。 时效
随着时间的增长，钢材的力学性能有所改 变称作时效。
23
疲劳
钢材在多次循环反复荷载作用下，即使 应力低于屈服点σs也可能发生破坏的现象 称疲劳破坏
持久强度
高温和长期荷载作用下，其屈服强度有
1.较高的抗拉强度σb和屈服点σs； 2.较好的塑性、韧性； 3.良好的工艺性能（冷、热加工，可焊性）； 4.对环境的良好适应性。
3
钢材性能的要求主要有： • 强度 • 塑性 • 韧性 • 冷弯性 • 耐久性 • 可焊性 • Z向伸缩率
4
强度 强度是材料受力时抵抗破坏的能力。说明钢
材强度性能的指标有弹性模量E、比例极限σp、 屈服点σs和抗拉强度σb（fu ）等。这些指标可 以根据钢材标准试件一次单向拉伸试验确定。
ε0 ε ε
0.15% 2.5%-3%
1)σs与σp相差很小； 2)超过 σs到屈服台阶终
止的变形约为2.5%-3%，足以满足考虑结 构的塑性变形发展的 要求。
14
（2）钢材在静载作用下：
强度计算以σs为依据; σb为结构的安全储备。
（3）断裂时变形约为弹性变形的200倍，在破坏前
产生明显可见的塑性
采用短试件l0/d=3, 屈服点同单向拉伸时的屈服点。 （三）受弯时的性能
同单向拉伸时的性能，屈服点也相差不多。
（四）受剪时的性能
抗剪强度可由折算应力计算公式得到：
fvfy y3
（ 23 ）G 79 103N m m 2
18
二、冲击韧性
衡量钢材在动力（冲击）荷载、复杂应 力作用下抗脆性破坏能力的指标，用断裂时吸 收的总能量（弹性和非弹性能）来表示。
钢结构学习指导
钢管： Φ102 × 5＝ Φ外径102 × 壁厚5 H型钢和T型钢
宽翼缘H型钢 HW 宽翼缘T型钢 TW 窄翼缘H型钢 HN 窄翼缘T型钢 TN 中翼缘H型钢桩 HM 中翼缘T型钢桩TM HW305×203×7.8×13.0表示其公称高度305㎜， 宽度203㎜，腹板厚度7.8㎜，翼缘厚度13.0㎜
（1）矩形截面
max
N Aw
M ww
ft w
max
vsw I wtw
f
w v
如下图所示两块Q235-B·F钢板用对接焊缝相 连接，内力设计值为：V=220kN，M=25kN·m， 焊缝质量等级为3级，试验算该对接焊缝强度。
3.承受弯、剪、轴力共同作用的对接焊缝
（2）对称工字 形截面
max
0.7
1
max
对缀板柱： 0.5
1
max
且 1 40
9.缀条和缀板的设计 规范实用计算公式为
V Af
f y
85 235
1）缀条设计
V
b
1 2
V
N
t
n
Vb
cos
n——承受Vb的斜缀条数
有了 N t 即可按轴压构件设计缀条。
注意：缀条一般为单角钢，可能产生偏心，应对强 度设计值 f 折减 , P135
1.选用的影响因素
结构重要性； 荷载特性； 连接方法； 结构所处的环境与工作温度 ； 钢材的厚度
2.钢材的选用
根据上述原则，规范推荐钢材 Q235、 Q345 (16Mn、 16Mnq)Q390 （15MnV、15MnVq）
Q420 Q460
（1） 一般承重构件 三项保证（fy、fu、δ5）和S、P含量合格
弯矩、轴力、剪力共同作用
第二章钢结构材料
作用则属于连续交变荷载，或称循环荷载。
1） 加载速度的影响
高于此温度时，不论 何种加载方式材料的 韧性性能均好。T3
低于此温度时，不论 何种加载方式材料的 韧性性能均差。T1
常温下某温度时，静载下材料 的韧性最好，中等加载速度下 次之，冲击加载最差。T2
2）循环荷载的影响
钢材在连续交变荷载作用下，会逐渐积累损伤、 产生裂纹、裂纹逐渐扩展，直到最后破坏，这种现
锰、硅含量不高时可提高钢材强度，但又不会过多 降低塑性和冲击韧性，不过量时是有益元素。
硫、磷、氧、氮均是有害元素，一般情况下其含量
元旦应严格控制。（但也有例外） 2-4-2 钢材的焊接性能 指钢材经过焊接后能获得良好的焊接接头的性能。 包括焊缝金属和近缝区钢材在施焊时不开裂、焊接
构件在施焊后的机械性能不低于母材。
达到屈服点作为评价钢结构承载能力极限状态的标
志，即取屈服强度作为钢材的标准强度。 钢材的伸长率是反映钢材塑性的指标之一。反映钢 材塑性的另一个指标是截面收缩率。 伸长率δ等于试件拉断后原标距间的伸长量和原标 距比值的百分率。原标距长度有10倍标距δ 和5倍标
10
距δ5两种。
断面收缩率ψ是试件拉断后，颈缩区的断面面积 缩小值与原断面面积比值的百分率。 由单向拉伸试验还可以看出钢材的韧性好坏。 韧性用材料破坏过程中单位体积吸收的总能量来衡 量，包括弹性能和非弹性能两部分，其值等于应力
力集中。应力高峰值及应
力分布不均匀的程度与杆件 截面变化急剧的程度有关。
实验表明，应力集中处，不仅有纵向应力，还有横向应力， 常常形成同号应力场，有时还会有三向的同号应力场。这种同 号应力场导致钢材塑性降低，脆性增加，结构发生脆性破坏的 危险性增大。
金属材料学-第2章 工程结构钢
第2章 工程结构钢
2.1 工程结构钢的基本要求 2.2 低合金高强度结构钢的合金化
Me对力学性能\焊接性和耐大气腐蚀性的影响
2.3 铁素体-珠光体钢 2.4 微珠光体低合金高强度钢 2.5 针状铁素体钢 2.6 低碳贝氏体和马氏体钢 2.7 双相钢
工程结构钢是指专门用来制造工程结构件的一大类钢 种。在钢总产量中，工程结构钢占90％左右。工程结构 钢包括碳素钢和低合金高强度钢。
强度 MPa
双相钢
600
400 普通钢
200
10 20 30 40 应变 / % 双相钢和普通钢应力应变曲线的比较
冲压型双相钢主要是板材，广泛用 于各种容器和汽车冲压件。
非冲压双相钢有棒材、线材、钢筋、
应 薄壁无缝钢管等产品。钢材经热轧后 用 控制冷却，得到F加M双相钢组织，然
后经冷拨、冷墩等工艺制成成品。可用 于汽车的大梁和滚型车轮，汽车的前后 保险杠、发动机悬置梁等，使用双相钢 可使汽车重量降低10~30% .
↑C，↓塑、韧性，↓焊接性、冷成型。
如0.1%C，TK为-50℃，0.3%C，TK为50℃
一般均应限制在0.2%以下
最常用且较经济的元素。强化F较显著，
Si
1%Si，σs↑85MPa，↑TK，量多时可大为
降低塑韧性，所以Si控制在<1.1%
固溶强化作用大，1%Mn， ReL↑33MPa。
Mn
约有3/4量溶入F中，弱的细晶作用(↓ A3)， ↓TK。同样量多时可大为降低塑韧性.
主要用于制造容器的板材和其他 钢结构。
14MnMoV和14MnMoVBRE钢是我国发展的 低碳贝氏体钢
工程机械上相对运动部件和低温下使用部件， 要求有更高的强度和良好的韧性。
2.1 工程结构钢的基本要求 2.2 低合金高强度结构钢的合金化
Me对力学性能\焊接性和耐大气腐蚀性的影响
2.3 铁素体-珠光体钢 2.4 微珠光体低合金高强度钢 2.5 针状铁素体钢 2.6 低碳贝氏体和马氏体钢 2.7 双相钢
工程结构钢是指专门用来制造工程结构件的一大类钢 种。在钢总产量中，工程结构钢占90％左右。工程结构 钢包括碳素钢和低合金高强度钢。
强度 MPa
双相钢
600
400 普通钢
200
10 20 30 40 应变 / % 双相钢和普通钢应力应变曲线的比较
冲压型双相钢主要是板材，广泛用 于各种容器和汽车冲压件。
非冲压双相钢有棒材、线材、钢筋、
应 薄壁无缝钢管等产品。钢材经热轧后 用 控制冷却，得到F加M双相钢组织，然
后经冷拨、冷墩等工艺制成成品。可用 于汽车的大梁和滚型车轮，汽车的前后 保险杠、发动机悬置梁等，使用双相钢 可使汽车重量降低10~30% .
↑C，↓塑、韧性，↓焊接性、冷成型。
如0.1%C，TK为-50℃，0.3%C，TK为50℃
一般均应限制在0.2%以下
最常用且较经济的元素。强化F较显著，
Si
1%Si，σs↑85MPa，↑TK，量多时可大为
降低塑韧性，所以Si控制在<1.1%
固溶强化作用大，1%Mn， ReL↑33MPa。
Mn
约有3/4量溶入F中，弱的细晶作用(↓ A3)， ↓TK。同样量多时可大为降低塑韧性.
主要用于制造容器的板材和其他 钢结构。
14MnMoV和14MnMoVBRE钢是我国发展的 低碳贝氏体钢
工程机械上相对运动部件和低温下使用部件， 要求有更高的强度和良好的韧性。
钢结构的材料
[7]大跨度结构应优先选用钢材，其主要原因是。
A、钢结构具有良好的装配性
B、钢材的韧性好
C、钢材接近均质等向体，力学计算结果与实际结果最符合
D、钢材的重量与强度之比小于混凝土等其他材料
[8]当钢材具有较好的塑性时，焊接残余应力
A、降低结构的静力强度
B、提高结构的静力强度
C、不影响结构的静力强度
D、与外力引起的应力同号，将降低结构的静力强度
第二章、钢结构的材料
一、单项选择题 (15 小题,共 15.0 分) [1]钢材在复杂应力状态下的屈服条件是由( )等于单向拉伸时的屈服点决定的。
A、最大主拉应力
B、最大剪应力
C、最大主压应力
D、极限强度折算应力
[2]符号
表示。
A、等肢角钢
B、不等肢角钢
C、钢板
D、槽钢
[3]在多轴应力状态下，钢材强度的计算标准为
[7]Q215 钢与 Q235 钢相比，( )钢含碳量较高。 [8]复杂应力状态下钢材发生屈服是以( )来衡量的。
[9]某构件当其可靠指标 减小时，相应失效概率将随之( )。
[10]钢结构规范采用近似概率极限状态设计法，规定结构或构件要满足两种极限状态，第极 限状态为( )，第二极限状态为( )。 [11]钢结构强度设计是以钢材的( )作为静力强度的标准值的。 [12][13]近似概率极限状态设计方法是以( )来衡量结构或构件的可靠程度的。 [14]钢材受三向同号拉应力作用时，由于塑性变形受到约束，虽然其( )提高了，但塑性、 韧性却降低了。
[2]钢材的抗剪设计强度 与 f 有关，一般而言 =（ ）。
[3]衡量钢材抵抗冲击荷载能力的指标称为（ ），它的值越小，表明击断时间所耗的能量 越（ ），钢材的韧性越（ ）。 [4]钢材的设计强度等于钢材的屈服强度 fy 人除以( )。 [5]钢结构是用( )和各种( )和( )等制成的结构。
钢结构设计原理复习思考题
《钢结构设计原理》复习思考题2010.04第1章绪论１、钢结构与其它材料的结构相比，具有哪些特点？２、钢结构采用什么设计方法？其原则是什么？３、两种极限状态指的是什么？其内容有哪些？４、概率极限状态设计法和分项系数设计公式中，各符号的意义？第2章钢结构的材料１、钢材的生产和加工工艺有哪些？对钢材质量和组织结构各有什么影响？２、钢结构的破坏形式有哪两种？其特点如何？３、钢材有哪几项主要机械性能指标？各项指标可用来衡量钢材哪些方面的性能？各指标如何测定？4、影响钢材机械性能的主要因素有哪些？各因素大致有哪些影响？5、什么是钢材的疲劳？影响疲劳强度的主要因素是哪些？疲劳计算有哪些原则？６、钢结构采用的钢材主要有哪几类？牌号如何表示？７、钢材的规格如何表示？８、承重结构的钢材应具有哪些机械性能及化学成分的合格保证？第3章连接１、钢结构有哪几种连接方法？它们各在哪些范围应用较合适？２、焊接方法、焊缝型式有哪些？焊条的级别及选用。
３、焊缝质量级别如何划分和应用？４、普通螺栓和高强度螺栓的级别如何表示？５、说明常用焊缝代号表示的意义？６、对接焊缝如何计算？在什么情况下对接焊缝可不必计算？７、角焊缝的尺寸有哪些要求？角焊缝在各种应力作用下如何计算？８、焊接残余应力和残余变形对结构工作有什么影响？９、螺栓的排列有哪些型式和规定？普通螺栓连接有哪几种破坏形式？螺栓群在各种力单独或共同作用时如何计算？１０、高强度螺栓连接有哪些类型？高强度螺栓连接在各种力作用下如何计算？第4章受弯构件的计算原理、第5章梁的设计１、梁的类型有哪些？如何分类？２、梁的强度、刚度如何验算？３、梁如何丧失整体稳定？整体稳定性与哪些因素有关？４、梁的整体稳定如何验算？增强梁的整体稳定性可采用哪些措施？５、梁受压翼缘和腹板的局部稳定如何保证？腹板加劲肋的种类及设置原则？第6章轴心受力构件１、轴心受力构件有哪些种类和截面形式？２、轴心受力构件各需验算哪几个方面的内容？３、实腹式轴心受压构件的截面如何计算？４、格构式轴心受压构件的计算特点？第7章拉弯、压弯构件１、拉弯、压弯构件有哪些种类和截面形式？２、拉弯、压弯构件各需验算哪几个方面的内容？３、实腹式压弯构件的计算特点？公式中各符号的意义及取值原则？。
第二章 钢结构的材料及计算方法
• 对于重要或承受动荷的焊接结构，需用带焊缝的试 件进行试验，测试其钢材焊接性能。
• 钢材的焊接性与钢材的含碳量、化学成分、钢材的 塑性和冲击韧性密切有关，焊接性可间接地用冲击 韧性AkV来检验。
7、抗蚀性和防腐措施
• （1）腐蚀的原因 • ① 化学锈蚀：钢材直接与周围介质发生化学反应
而产生的锈蚀。 • ② 电化学锈蚀：钢材与电解质溶液接触而产生电
破坏前应力较低，没有先兆现象，破坏速度极 快，断口呈平直状态。
塑 性 拉 伸 断 裂
颈缩
断裂
脆性破坏断口
二、钢材的主要性能
• 1、力学性能 • （1）抗拉性能 • （3）冲击韧性 • 2、工艺性能 • （1）冷弯性能
（2）硬度 （4）耐疲劳性
（2）焊接性能
满足要求的主要有碳素结构钢与低合金钢，最常用的如 Q235 和 Q345
• 构件及连接中存在一些局部缺陷（夹渣、微裂纹、 孔洞、焊缝气孔等），在重复荷载作用下，这些缺 陷处产生应力集中，出现微裂纹，当循环次数达到 一定程度，则扩展形成宏观裂缝，出现突然断裂。 此外，由钢材轧制及焊接时产生的残余应力会增加 压力集中程度，加剧疲劳破坏。
• （3）影响疲劳破坏的因素 • 钢材质量、构件几何尺寸和缺陷、应力循环特征
•（2）冲击韧性与钢材的厚度有关，大厚度钢 材的冲击韧性在负温下显著降低，因此在负温 条件下应尽量采用小厚度的钢材。
5、耐疲劳性
• （1）疲劳破坏 • 钢材在重复荷载的反复作用下，在应力远小于抗
拉强度时就发生破坏，破坏时断口较整齐，表面 有半椭圆状呈放射线的疲劳纹理，断裂前无预兆 ，是脆性断裂。
• （2）疲劳破坏产生的原因
• ② 钢材的疲劳破坏一般是由拉应力引起的，当 荷载变化不大或只承受压应力，而不承受拉应 力时，则不会发生疲劳破坏，可不进行疲劳计 算；
• 钢材的焊接性与钢材的含碳量、化学成分、钢材的 塑性和冲击韧性密切有关，焊接性可间接地用冲击 韧性AkV来检验。
7、抗蚀性和防腐措施
• （1）腐蚀的原因 • ① 化学锈蚀：钢材直接与周围介质发生化学反应
而产生的锈蚀。 • ② 电化学锈蚀：钢材与电解质溶液接触而产生电
破坏前应力较低，没有先兆现象，破坏速度极 快，断口呈平直状态。
塑 性 拉 伸 断 裂
颈缩
断裂
脆性破坏断口
二、钢材的主要性能
• 1、力学性能 • （1）抗拉性能 • （3）冲击韧性 • 2、工艺性能 • （1）冷弯性能
（2）硬度 （4）耐疲劳性
（2）焊接性能
满足要求的主要有碳素结构钢与低合金钢，最常用的如 Q235 和 Q345
• 构件及连接中存在一些局部缺陷（夹渣、微裂纹、 孔洞、焊缝气孔等），在重复荷载作用下，这些缺 陷处产生应力集中，出现微裂纹，当循环次数达到 一定程度，则扩展形成宏观裂缝，出现突然断裂。 此外，由钢材轧制及焊接时产生的残余应力会增加 压力集中程度，加剧疲劳破坏。
• （3）影响疲劳破坏的因素 • 钢材质量、构件几何尺寸和缺陷、应力循环特征
•（2）冲击韧性与钢材的厚度有关，大厚度钢 材的冲击韧性在负温下显著降低，因此在负温 条件下应尽量采用小厚度的钢材。
5、耐疲劳性
• （1）疲劳破坏 • 钢材在重复荷载的反复作用下，在应力远小于抗
拉强度时就发生破坏，破坏时断口较整齐，表面 有半椭圆状呈放射线的疲劳纹理，断裂前无预兆 ，是脆性断裂。
• （2）疲劳破坏产生的原因
• ② 钢材的疲劳破坏一般是由拉应力引起的，当 荷载变化不大或只承受压应力，而不承受拉应 力时，则不会发生疲劳破坏，可不进行疲劳计 算；
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批，但每批不得多于6个炉罐号，且每炉罐号含碳量之差不得
大于0.02%.含锰量之差不得大于0.15%。
表2.8钢材通用检验项目规定
检验项目 化学分析 拉伸 弯曲 常温冲击 低温冲击 取样数量，个 1(每炉罐号) 1 1 3 3 取样方法 GB222 GB2975 GB2975 GB2975 GB2975 试验方法 GB223 GB228 GB6397 GB232 GB/T229 GB/T229
按国家标准规定，复验属于成品分析，试样必须在钢材
具有代表性的部位采取。化学分析用试样样屑，可以钻取、刨 取或用其他工具机制取。采样时严禁接触油类，防止油类中的 碳使复试结果发生偏差；为防止浮锈物和表面脱碳等影响试验 结果，必须去除钢材表面锈蚀或氧化铁皮并有足够的深度。
（2）钢材性能试验 钢材性能复试项目中主要是力学性能和工艺性能酌复试 。由于钢材轧制方向等方面原因，钢材各个都位的性能不尽相 同，按标准规定截取试样才能正确反映钢材的性能。 1)试样切取位置 a)板材试样。对钢板和宽度大于或等于400mm的扁钢，应
目前我国生产的角钢最大边长
为200mm，角钢的供应长度一
般为4～19m。
工字钢有普通工字钢、轻型工字钢。不宜单独用作受压 构件，而宜用作腹板平面内受弯的构件，或由工字钢和其它
型钢组成的组合构件或格构式构件。
普通工字钢型号用“I”加截面高度厘米数表 示，20号以上的按腹板厚度分a、b或a、b、 c等类别，例如I20a表示高度为200mm， 腹板厚度为a类的工字钢。
轻型工字钢壁薄、截面外展，不分厚度类别，符号表示
如I32Q 。
槽钢有普通槽钢和轻型槽钢二种。适于作檩条等双向受
弯的构件，也可用其组成组合或格构式构件。槽钢的型号与 工字钢相似，例如［ 32a 指截面高度 320mm ，腹板较薄的槽 钢。目前国内生产的最大型号为［40c。供货长度为5～19。 轻型如［ 25Q 。
牌号命名与碳素结构钢类似，因A、B级为镇静钢
，C、D、E级为特种镇静钢，故可不加脱氧符号。 如
Q390A，Q420E。
（3）优质碳素结构钢 比碳素结构钢杂质少，缺陷限制严格，综合性 能好。钢结构中使用较少，仅用于冷拔高强钢丝或 制作高强螺栓、自攻螺钉等。 按《优质碳素结构钢》GB/T699分普通含锰量的 钢和较高含锰量的钢。 牌号由三部分表示：含碳量、合金元素种类及 含量。两位数字为平均含碳量的万分数；合金元素 后未附数字表示平均含量 ＜ 1.5% ，附数字“ 2” 表示 平均含量1.5%～ 2.5%；最后如附有“ b”，表示为半 镇静钢，否则为镇静钢。 如：45号钢，表示平均含碳量为0.45％的优质碳 素钢；45Mn钢则表示同样含碳量、但锰的含量也较 高。 16Mn表示平均含碳量为0.16%，平均含Mn量低 于1.5%的镇静钢。
由施工单位卷制。
焊接钢管分为直缝焊、 螺旋焊两种，用符号 “Ф”后加“外径×厚 度” 如Ф102×5
2.3钢材的材质检验及验收
1、一般要求
钢结构工程采用的钢材，都应具有质量证明书，当对钢 材的质量有疑义时，可按国家现行有关标准的规定进行抽样检 验。钢材通用的检验项目、取样数量和试验方法参见表 2.9 。 钢材应成批进行验收，每批由同一牌号、同一尺寸、同一交货 状态组成，重量不得大于60t。有A级钢或B级钢允许同一牌号 、同一质量等级、同一冶炼和浇筑方法、不同炉罐号组成目合
3/批
3/批
2/批
逐张
高层建筑用钢板
1/每炉罐号 1/批 1/批 3/批 3/批 逐张
4、钢材的验收 钢材验收应达到以下要求：
(1) 钢材的品种和数量是否与订货单一致。
(2)钢材的质量保证书是否与钢材上打印的记号相符。 (3) 核对钢材的规格尺寸，测量钢材尺寸是否符合标准规 定，尤其是钢板厚度的偏差。 (4) 钢材表面质量检验，表面不允许有结疤、裂纹、折叠 和分层等缺陷，钢材表面的锈蚀深度不得超过其厚度负偏差值 的一半，有以上问题的钢材应另行堆放，以便研究处理。
验方法》(GB/T229-94)的规定。
c) 钢 材 弯 曲 试 验 应 符 合 国 家 标 准 《 金 属 弯 曲 试 验 方 法 》 (GB232-88)的规定。
3、试验取样数量
常用钢材化学成分分析和钢材性能试验取样数量见表2.10。
表2.10钢材化学成分分析和钢材性能试验取样数量
检验项目 标准名称 及标准号 碳素结构钢 GB/T 700-1988 优质碳素结构钢 GB/T 699-1999 低合金高强度结构钢 GB/T 1591-1994 化学成分 拉伸试 验 弯曲试 验 常温冲 击 低温冲 击 时效冲 击 表面 厚度方向性 能 超声波探 伤
焊接 H 型钢是钢板经切割、组合并焊接而成 H 型的型钢 。分为焊接H型钢（HA）、焊接H型钢钢桩（HGZ）、轻型
焊接H型钢（HAQ），其规格型号用高度×宽度表示，规格
应符合行标《焊接H型钢》（YB3301）
（4）冷弯薄壁型钢 采用薄钢板经冷弯和辊压成型材及压型钢板，能充分利
用强度、节约钢材，在国内外轻钢建筑结构中被广泛地应用
（4）其它建筑用钢
要采用特殊钢材时，材质应符合国家相关标准。如： 当焊接承重结构为防止钢材的层状撕裂而采用 Z 向钢 时，应符合《厚度方向性能钢板》GB/T5313的规定； 处于外露环境对耐腐蚀有特殊要求或在腐蚀性气、固 态介质作用下的承重结构采用耐候钢时，应满足《耐候结 构钢》GB/T4171的规定； 当在钢结构中采用铸钢件时，应满足《一般工程用铸 造碳钢件》GB/T11352的规定等。
2.2常用建筑钢材的品种、规格
钢材分为型材、板材、管材及金属制品四大类 ，建筑钢结构中使用最多的是型材、板材和钢管。 主要为热轧成型的钢板和型钢，以及冷加工成型的 冷轧薄钢板和冷弯薄壁型钢等。
（1）钢板及钢带 以平板状态供货的称钢板；以卷状供货的称钢 带。分为热轧和冷轧两种；按厚度热轧钢板分为 厚板(厚度大于4mm)和薄板(厚度为0．35～4mm) 两种；冷轧钢板只有薄板(厚度为0．2～4mm)一种。 表示方法：符号“－”后加“宽度×厚度”， 如： －200×20。
。近年来，冷弯高频焊接圆管和方、矩形管的生产和应用在 国内有了很大的进展，冷弯型钢的壁厚已达12.5mm（部分生 产厂的可达22mm，国外为25.4mm）。
冷弯C型钢、Z型钢
壁薄自重轻，截面性能优良，强度高，与
传统槽钢相比，同等强度可节约材30%。 C型钢广泛用于钢结构建筑的檩条、墙梁。 Z型钢特别适用于大坡度屋面的檩条。 C型钢高度为80、100、120、140、160五 种规格，长一般不超过12米。
C型钢、Z型钢
（5）钢管
钢管有无缝钢管和焊接钢管两种。常用作桁架、网架、
网壳等平面和空间格构式结构的杆件；在钢管混凝土柱中也 有广泛的应用。型号可用代号“D”后加“外径d×壁厚t”表示 ，如 D180×8等。国产热轧无缝钢管的最大外径可达 630mm 。供货长度为3～12m。焊接钢管的外径可以做的更大，一般
TW200×400×13×21等。 宽翼缘和中翼缘 H型钢可用于钢柱等受压构件，窄翼缘
H型钢则适用于钢梁等受弯构件。
H型钢与普通工字钢的区别:
1. 翼缘宽，故早期有宽翼缘工字钢一说； 2. 翼缘内表面无斜度、上下表面平行，便于与其它构件连接； 3. 从材料分布形式来看，工字钢材料主要集中在腹板附近，愈向 两侧延伸，钢材愈少，而在轧制H型钢中，材料分布侧重在翼 缘部分。所以，H型钢的截面特性要明显优越于传统的工、槽、 角钢及它们的组合截面。
（2）热轧普通型钢
常用的有角钢、工字钢、槽钢等。
角钢分为等边（也叫等肢）的和不等边（也叫不等肢） 的两种，主要用来制作桁架等格构式结构的杆件和支撑等连 接杆件。角钢型号的表示方法为在符号“∟”后加“长边宽× 短边宽×厚度”（对不等边角钢，如 ∟125×80×8 ），或加
“边长×厚度”（对等边角钢，如∟125×8）。
图2.5管材试样试样切取位置
2)试样切取方法
a)拉伸试样。板材试样主轴线与最终轧制方向垂直；型钢试样
主轴线与最终轧制方向平行。 b)冲击试样。纵向冲击试样主轴绒与最终轧制方向平行；横向 冲击试样主轴线与最终轧制方向垂直。 3)试验方法 a) 钢材拉伸试验应符合国家标准《金属拉伸试样方法》(GB 228-87)的规定。 b) 钢材冲击试验应符合国家标准《金属夏比 (V 形缺口 ) 冲击试
序 号 1 2 3 4 5
符合下列情况的，钢结构工程用的钢材须同时具备材质质 量保证书和试验报告：①国外进口的钢材；④钢材不同批次混 淆；③钢材质量保证书的项目少于设计要求 (应提供缺少项目
对应的试验报告单)；④设计有特殊要求的钢结构用钢材。
2、钢材性能复验 （1）化学成分分析 常见项目，对钢厂生产能力有怀疑，钢材表面铭牌标记 不清，钢号不明时一般都要取样做化学成分分析。
（2）低合金高强度结构钢 按国家标准《低合金高强度结构钢》GB/T1591 生 产的钢材共有 Q345 、 Q390 、 Q420 、 Q460 和 Q500 等 5 种牌号。强度的提高主要依靠添加少量几种合金元素
，合金元素的总量低于5％，故称为低合金高强度钢。
划分为A、B、C、D、E共5个质量等级。
（3）H型钢及T型钢 H型钢与普通工字钢相比，其翼缘板的内外表面平行， 便于与其它构件连接。H型钢的基本类型可分为宽翼缘（HW ）、中翼缘（HM ）及窄翼缘（ HN）三类。还可剖分成 T型
钢供应，代号分别为 TW、TM 、TN。H 型钢和相应的 T型钢
的型号分别为代号后加“高度h×宽度 b×腹板厚度 t1×翼缘 厚 度 t2” ， 例 如 HW400×400×13×21 和
2.1建筑用钢的种类
我国的建筑用钢主要为碳素结构钢和低合
金高强度结构钢两种，优质碳素结构钢在冷拔
碳素钢丝和连接用紧固件中也有应用。另外，