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    現(xiàn)在我們都多數(shù)的建筑采用的都是鋼結(jié)構(gòu)材料的，這是因?yàn)槲覀兛吹搅虽摻Y(jié)構(gòu)材料的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在我們就來(lái)了解了解有關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)的知識(shí)。
    鋼結(jié)構(gòu)的定義：主要受力構(gòu)件采用型鋼、鋼板加工制造而成的結(jié)構(gòu)稱為鋼結(jié)構(gòu)。
    鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)：
    優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)度高；可靠性好；容易施工。
    缺點(diǎn)：鋼材容易被腐蝕；耐火性差；成本較高。
    鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用：鋼結(jié)構(gòu)一般適用于工業(yè)建筑及高層建筑結(jié)構(gòu)中。
    鋼結(jié)構(gòu)材料
    一、鋼材的主要力學(xué)性能
    1、鋼材單向均勻受拉時(shí)的力學(xué)性能鋼材在均勻受拉時(shí)的工作性能用單向均勻靜力拉伸試驗(yàn)的荷載—變形曲線或應(yīng)力-應(yīng)變曲線來(lái)表示。
    2、鋼結(jié)構(gòu)對(duì)材料性能的要求鋼結(jié)構(gòu)對(duì)材料性能的要求是多方面的，使用時(shí)必須全面的衡量，慎重地選擇合適的材料。
    鋼材材性主要有：強(qiáng)度；塑性；韌性；可焊性；冷彎性能；耐久性；Z向伸縮率
   （1）鋼材的強(qiáng)度：強(qiáng)度體現(xiàn)了材料的承載能力，主要指標(biāo)有屈服點(diǎn)fy 和抗拉強(qiáng)度f(wàn)u ，通過(guò)靜力拉伸試驗(yàn)得到。屈服點(diǎn)：為設(shè)計(jì)時(shí)鋼材可達(dá)到的最大應(yīng)力。
    抗拉強(qiáng)度 fu是鋼材破壞前能夠承受的最大應(yīng)力。鋼材達(dá)到 fu 時(shí)，已產(chǎn)生很大塑性變形而失去使用性能，但fu 高則可以增加結(jié)構(gòu)的安全保障，故fu/fy 的值可看作鋼材強(qiáng)度儲(chǔ)備系數(shù)。
   （2）鋼材的塑性：鋼材的塑性為當(dāng)應(yīng)力超過(guò)屈服點(diǎn)后，能產(chǎn)生顯著的殘余變形（塑性變形）而不立即斷裂的性質(zhì)。塑性好壞可用伸長(zhǎng)率d 和斷面收縮率y表示。通過(guò)靜力拉伸試驗(yàn)得到。
    伸長(zhǎng)率d 根據(jù)試件原標(biāo)距長(zhǎng)度 l0與試件中間部分的直徑d0 的比值為10或5而分為d10或d5，為試件拉斷時(shí)原標(biāo)距間長(zhǎng)度伸長(zhǎng)值與原標(biāo)距比值的百分率。斷面收縮率是指試件拉斷后，頸縮區(qū)的斷面面積縮小值與原斷面面積比值的百分率。
    結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在受力時(shí)（尤其承受動(dòng)力荷載時(shí)）材料塑性好壞往往決定了結(jié)構(gòu)是否安全可靠，因此鋼材塑性指標(biāo)比強(qiáng)度指標(biāo)更為重要。
   （3）鋼材的韌性：鋼材的韌性是鋼材在塑性變形和斷裂的過(guò)程中吸收能量的能力，也是表示鋼材抵抗沖擊荷載的能力，它是強(qiáng)度與塑性的綜合表現(xiàn)。鋼材韌性通過(guò)沖擊試驗(yàn)，測(cè)定沖擊功來(lái)表示。
    鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)鋼材的沖擊韌性ak有常溫和負(fù)溫要求的規(guī)定。選用鋼材時(shí)，根據(jù)結(jié)構(gòu)的使用情況和要求提出相應(yīng)溫度的沖擊韌性指標(biāo)要求。
   （4）鋼材的可焊性：鋼材的可焊性是指在一定工藝和結(jié)構(gòu)條件下，鋼材經(jīng)過(guò)焊接能夠獲得良好的焊接接頭的性能。可焊性分為施工上的可焊性和使用性能上的可焊性。施工上的可焊性指對(duì)產(chǎn)生裂紋的敏感性，使用性能上的可焊性是指焊接構(gòu)件在焊接后的力學(xué)性能是否低于母材。
   （5）鋼材的冷彎性能：冷彎性能是指鋼材在冷加工（常溫下加工）產(chǎn)生塑性變形時(shí)，對(duì)產(chǎn)生裂縫的抵抗能力。冷彎性能用試驗(yàn)方法來(lái)檢驗(yàn)鋼材承受規(guī)定彎曲程度的彎曲變形性能，檢查試件彎曲部分的外面、里面和側(cè)面是否有裂紋、裂斷和分層。
   （6）鋼材的耐久性：耐久性需要考慮的有：耐腐蝕性、“時(shí)效”現(xiàn)象、疲勞現(xiàn)象等。時(shí)效：隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，鋼材的力學(xué)性能有所改變。疲勞：多次反復(fù)荷載作用下，低于屈服點(diǎn)fy 發(fā)生的破壞。
   （7）鋼材的Z向伸縮率：鋼材的Z向伸縮率是指鋼材沿厚度方向的收縮率。當(dāng)鋼材較厚時(shí)，或承受沿厚度方向的拉力時(shí)，要求鋼材具有板厚方向的收縮率要求，以防厚度方向的分層、撕裂。
    二、各種因素對(duì)鋼材主要性能的影響
    影響鋼材力學(xué)性能的因素有：化學(xué)成分；冶金和軋制過(guò)程；時(shí)效；冷作硬化；溫度；應(yīng)力集中和殘余應(yīng)力；復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)
    1、化學(xué)成分的影響：鋼的基本元素為鐵（Fe），普通碳素鋼中占99%，此外還有碳（C）、硅（Si）、錳（Mn）等雜質(zhì)元素，及硫（S）、磷（P）、氧（O）、氮（N）等有害元素，這些總含量約1%，但對(duì)鋼材力學(xué)性能卻有很大影響。
   （1）碳含量對(duì)鋼材性能的影響：除鐵以外最主要的元素。碳含量增加，使鋼材強(qiáng)度提高，塑性、韌性，特別是低溫沖擊韌性下降，同時(shí)耐腐蝕性、疲勞強(qiáng)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(xiǎn)性。一般建筑用鋼要求含碳量在0.22%以下，焊接結(jié)構(gòu)中應(yīng)限制在0.20%以下。
   （2）硅、錳：作為脫氧劑加入普通碳素鋼。適量硅、錳可提高鋼材的強(qiáng)度，而對(duì)塑性、沖擊韌性、冷彎性能及可焊性無(wú)顯著的不良影響。但其含量過(guò)高，會(huì)降低鋼材塑性、沖擊韌性、抗銹性和可焊性。
   （3）硫、磷：有害元素。引起鋼材熱脆，降低鋼材的塑性、沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度和抗銹性等，含量需嚴(yán)格控制。
   （4）氧：有害元素，引起熱脆。
   （5）氮：能使鋼材強(qiáng)化，但顯著降低鋼材塑性、韌性、可焊性和冷彎性能，增加時(shí)效傾向和冷脆性。一般要求含量小于0.008%。
    為改善鋼材力學(xué)性能，可適量增加錳、硅含量，還可摻入一定數(shù)量的鉻、鎳、銅、釩、鈦、鈮等合金元素，煉成合金鋼。鋼結(jié)構(gòu)常用合金鋼中合金元素含量較少，稱為普通低合金鋼。
    2、冶金和軋制過(guò)程的影響
   （1）按爐種分：結(jié)構(gòu)用鋼我國(guó)主要有三種冶煉方法：堿性平爐煉鋼法、頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法、堿性側(cè)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法。平爐鋼和頂吹轉(zhuǎn)爐鋼的力學(xué)性能指標(biāo)較接近，而堿性側(cè)吹轉(zhuǎn)爐鋼的沖擊韌性、可焊性、時(shí)效性、冷脆性、抗銹性能等都較差，故這種煉鋼法已逐步淘汰。
  （2）按脫氧程度分：沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼。
   沸騰鋼脫氧程度低，氧、氮和一氧化碳?xì)怏w從鋼液中逸出，形成鋼液的沸騰。沸騰鋼的時(shí)效、韌性、可焊性較差，容易發(fā)生時(shí)效和變脆，但產(chǎn)量較高、成本較低；半鎮(zhèn)靜鋼脫氧程度較高些，上述性能都略好；而鎮(zhèn)靜鋼的脫氧程度最高，性能最好，但產(chǎn)量較低，成本較高。