第一节钢材

一、钢材的分类TXAPP.TV

钢材的品种繁多，为了便于选用，常将钢材按不同角度进行分类，具体分类如图3-1所示。

钢材：

按化学成分分类：

碳素钢（低碳钢，中碳钢，高碳钢）；糖心

合金钢（低合金钢，中合金钢，高合金钢）；

按质量分类：

普通碳素钢，优质碳素钢，高级优质钢；

按用途分类：

结构钢（建筑工程用结构钢，机械制造用结构钢）；

工具钢（用于制作刀具、量具、模具等）；

特殊钢（不锈钢，耐酸钢，耐热钢）；

二、混凝土结构设计中对钢筋材料的要求

混凝土结构的钢筋应按下列规定选用：

(1）纵向受力普通钢筋可采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500、HRB335、RRB400、HPB300钢筋；梁、柱和斜撑构件的纵向受力普通钢筋宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500钢筋。

(2）箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HRB335、HPB300、HRB500、HRBF500钢筋。

(3）预应力筋宜采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋。

普通钢筋的抗拉强度设计值fy、抗压强度设计值 f'y，应按表3-1采用。

牌号，抗拉强度设计值fy，抗压强度设计值f'y：

HPB300，270，270；

HRB335，300，300；

HRB400、HRBF400、HRB400，360，360；

HRB500、HRBF500，435，435；

预应力筋的抗拉强度设计值fpy、抗压强度设计值f'ypy应按《混凝土结构设计规范(2015年版)》(GB 50010)的相关规定采用。

当构件中配有不同种类的钢筋时，每种钢筋应采用各自的强度设计值。对轴心受压构件，当采用HRB500、HRBF500钢筋时，钢筋的抗压强度设计值应取400N/mm2。横向钢筋的抗拉强度设计值fyv应按表中fy的数值采用；当用作受剪、受扭、受冲切承载力计算时，其数值大于360N/mm2时应取360N/mm2。

三、建筑钢材的主要技术性能

建筑钢材主要技术性能如图3-2所示，只有了解和掌握钢材的各种性能，才能做到正确、经济、合理地选择和使用钢材，这里重点讲述其力学性能。

钢材的主要技术性能：

力学性能：拉伸性能，冲击性能，疲劳性能；

工艺性能：弯曲性能，焊接性能；

（一）拉伸性能

拉伸性能是建筑钢材最重要的性能。低碳钢从受拉到拉断，经历了四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段。通过对钢材进行抗拉试验所测得的弹性模量、屈服强谈起度、抗拉强度和伸长率是钢材的四个重要技术性质指标。

弹性模量反映钢材抵抗弹性变形的能力，是钢材在受力条件下计算结构变形的重要指标。钢材受力大于屈服点后，会出现较大的塑形变形，已不能满足使用要求。因此屈服强度是设计上钢材强度取值的依据，是工程结构计算中非常重要的一个参数。钢材屈服强度和抗拉强度之比（屈强比）能反映钢材的利用率和结构安全可靠程度。计算中屈强比取值越小，其结构的安全可靠程度越高，但屈强比过小，又说明钢材强度的利用率越低，伸长率是衡量钢材塑性的一个重要指标，伸长率越大说明钢材的塑性越好，而强度较低。具有一定的塑性变形能力，可保证应力重新分布，避免应力集中，从而增大结构的安全性大。

（二）冲击韧性

钢材的冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载而不被破坏的能力。它是以试件冲段时缺口处单位面积上所消耗的功来表示，该值越大，钢材的冲击韧性越好。影响钢材冲击韧性的因素吹子包括硫、磷等杂质的含量、环境温度、含有非金属夹杂物及焊接形成的微裂纹等。试验表明，随着温度的降低，钢材的冲击韧性也在下降，冲击韧性刚开始以平缓的速率下降，当达到一定温度范围时，冲击韧性急剧下降，并且钢材呈现出脆性，此即钢材的冷脆性，对应的温度称为脆性临界温度。它的数值越低表示钢材的低温冲击性能越好。因此，处于负温环境条件下的结构所用钢材的脆性临界温度应比使用温度低。

（三）疲劳强度

钢材经过交变荷载的反复作用会突然发生破坏，而且破坏时的钢材应力要远低于抗拉强度，这种破坏称为疲劳破坏。钢材在交变应力的作用下不发生疲劳破坏所对应的最大应力值称为钢材的疲劳强度，也称疲劳极限。疲劳强度（疲劳极限）是表示钢材疲劳破坏的指标。当遇到承受反复荷载且须进行疲劳验算的结构时，在设计阶段就应当了解所用钢材的疲劳强度。通常认为钢材的疲劳破坏是由拉应力导致的，若钢材的抗拉强度高，则其疲劳强度也较高。钢材的表面质量及内部组织均会影响钢材的疲劳强度。