朝传的的材桥
2.1 钢结构对钢材性能的要求 钢材的种类很多，性能差别很大，用作钢结构的钢 材必须符合下要求。 2.1.1较高的强度 较高的抗拉强[，和屈服强度[。「是衡量钢材经过较大变 形后的抗拉能力，它直接反映钢材内部组织的优劣，「，高 可以增加结构的安全储备。〔是衡量结构承载能力的指标 〔，高则可减轻结构自重，节约钢材和降低造价。 2.1.2足够的变形能力 即塑性和韧性性能好。塑性好，结构在静载和动载作用下 有足够的应变能力，可减轻结构出现脆性破坏的倾向，又 能通过较大的塑性变形调整局部高峰应力。韧性好，结构 具有较好的抵抗重复荷载作用的能力
2.1 钢结构对钢材性能的要求 钢材的种类很多，性能差别很大，用作钢结构的钢 材必须符合下要求。 2.1.1 较高的强度 较高的抗拉强fu和屈服强度fy。 fu是衡量钢材经过较大变 形后的抗拉能力，它直接反映钢材内部组织的优劣，fu高 可以增加结构的安全储备。 fy是衡量结构承载能力的指标， fy高则可减轻结构自重，节约钢材和降低造价。 2.1.2 足够的变形能力 即塑性和韧性性能好。塑性好，结构在静载和动载作用下 有足够的应变能力，可减轻结构出现脆性破坏的倾向，又 能通过较大的塑性变形调整局部高峰应力。韧性好，结构 具有较好的抵抗重复荷载作用的能力
C ·2.1.3良好的工艺性能 良好的工艺性能包括冷加工、热加工和可焊性能。 具有良好的工艺性能的钢材不但易于加工成各种形 式的结构，而且不致因加工而对结构的强度、塑性、 韧性等造成较大的不利影响。 此外，根据结构的具体工作条件，有时还要求钢材 具有适应低温、高温、腐蚀性环境以及重复荷载作 用等的性能。在符合上述性能的条件下，钢材也应 该容易生产，价格便宜
• 2.1.3 良好的工艺性能 良好的工艺性能包括冷加工、热加工和可焊性能。 具有良好的工艺性能的钢材不但易于加工成各种形 式的结构，而且不致因加工而对结构的强度、塑性、 韧性等造成较大的不利影响。 此外，根据结构的具体工作条件，有时还要求钢材 具有适应低温、高温、腐蚀性环境以及重复荷载作 用等的性能。在符合上述性能的条件下，钢材也应 该容易生产，价格便宜
2.2钢材的破坏形式 。 钢材有两种破坏形式，即塑性破坏和脆性 破坏。 - 塑性破坏 ·变形大，变形持续的时间较长，可采取补救措施。 断裂后的断口呈纤维状，色泽发暗。另外，塑性 变形后出现内力重分布，使结构中原先受力不等 的部分应力趋于均匀，因而提高了结构的承载能 力
2.2 钢材的破坏形式 • 钢材有两种破坏形式，即塑性破坏和脆性 破坏。 –塑性破坏: • 变形大，变形持续的时间较长，可采取补救措施。 断裂后的断口呈纤维状，色泽发暗。另外，塑性 变形后出现内力重分布，使结构中原先受力不等 的部分应力趋于均匀，因而提高了结构的承载能 力
脆性破坏： 塑性变形很小，甚至没有塑性变形，计算应力可能 小于钢材的屈服点y,断裂从应力集中处开始。 冶金和机械加工过程中产生的缺陷，特别是缺口和 裂纹，常是断裂的发源地。破坏前没有任何预兆， 破坏是突然发生的，断口平直并呈有光泽的晶粒状 由于脆性破坏前没有明显的预兆，无法及时察觉和 采取补救措施，而且个别构件的断裂常会引起整体 结构塌毁，后果严重，损较大。因此，在设计、 施工和使用过程中，应特别注意防止钢结构的脆性 破坏
• 脆性破坏: –塑性变形很小，甚至没有塑性变形，计算应力可能 小于钢材的屈服点fy ，断裂从应力集中处开始。 冶金和机械加工过程中产生的缺陷，特别是缺口和 裂纹，常是断裂的发源地。破坏前没有任何预兆， 破坏是突然发生的，断口平直并呈有光泽的晶粒状。 由于脆性破坏前没有明显的预兆，无法及时察觉和 采取补救措施，而且个别构件的断裂常会引起整体 结构塌毁，后果严重，损失较大。因此，在设计、 施工和使用过程中，应特别注意防止钢结构的脆性 破坏
2.3 钢材的主要性能 ·2.3.1单向均匀拉伸时的性能 钢材标准试件在常温、静载情况下，单向一 次均匀受拉试验时的应力一应变曲线，如图 2.1所示。 从这条曲线中可以看出钢材的单向受拉过程中有下列几 个阶段： ·弹性阶段（曲线的O4段）》 ·弹塑性阶段（曲线的A段） ·屈服阶段（曲线的B段） ·应变硬化阶段（曲线的C段) ·颈缩阶段（曲线的D段）
2.3 钢材的主要性能 • 2.3.1 单向均匀拉伸时的性能 从这条曲线中可以看出钢材的单向受拉过程中有下列几 个阶段： • 弹性阶段（曲线的OA段） • 弹塑性阶段（曲线的AB段） • 屈服阶段（曲线的BC段） • 应变硬化阶段（曲线的CD段） • 颈缩阶段（曲线的DE段） – 钢材标准试件在常温、静载情况下，单向一 次均匀受拉试验时的应力—应变曲线，如图 2.1所示
D &S E B A tan E 图2.1低碳钢拉伸曲线示意图
ε δ A B C D E σ 0 tan-1E ε fy fu fp fe 图2.1 低碳钢拉伸曲线示意图
椰蓉伸毫窬颗祝屡譽控黌雾织 钢结构设计中：将钢材屈服点y作为钢材的标 准强度。同时抗拉强度义比屈服点应力高， 可以使钢结构有相当大的强度储备。 设计时还将曲线简化为如图2、2所云的理想弹 塑性的模型。根据这条曲线，头为钢材应力少 fy时是克全瑾性的，应方超过后fy则是全 塑性的
• 钢材的拉伸试验所得屈服点fy、抗拉强度fu和 伸长率δ，是钢材机械性能的三项重要指标。 • 钢结构设计中，将钢材屈服点fy作为钢材的标 准强度。同时抗拉强度fu又比屈服点应力高， 可以使钢结构有相当大的强度储备。 • 设计时还将 曲线简化为如图2.2所示的理想弹 塑性的模型。根据这条曲线，认为钢材应力小 于fy时是完全弹性的，应力超过后fy则是完全 塑性的
￡y 图2.2理想弹塑性材料的σ-ε曲线
0 σ ε fy fy σ 0 0.2%残余应变 ε 图 2.2 理想弹塑性材料的σ-ε曲线 图 2.3 钢材的条件屈服点 图2.2 理想弹塑性材料的σ-ε曲线
钢材的伸长率δ是反映钢材塑性（或延性）的指标之 一。其值愈大，钢材破坏时吸收的应变能愈多，塑性 愈好。建筑用的钢材不仅要求强度高，还要求塑性好 以便调整局部高峰应力，提高结构抗脆断的能力。 反映钢材塑性（或延性）的另一个指标是截面收缩率 ψ，其值为试件发生颈缩拉断后，断口处横截面积 (即颈缩处最小横截面积)A,与原横截面积A,的缩减百 分比，即 w=4-x100% 截面收缩率标志着钢材颈缩区在三向拉应力状态下 的最大塑性变形能力。ψ值愈大，塑性愈好.对于 抗层状撕裂的Z向钢，要求ψ值不得过低
• 钢材的伸长率δ是反映钢材塑性（或延性）的指标之 一。其值愈大，钢材破坏时吸收的应变能愈多，塑性 愈好。建筑用的钢材不仅要求强度高，还要求塑性好， 以便调整局部高峰应力，提高结构抗脆断的能力。 100% ( ) 0 0 1 − = A A A 截面收缩率标志着钢材颈缩区在三向拉应力状态下 的最大塑性变形能力。ψ值愈大，塑性愈好．对于 抗层状撕裂的Z向钢，要求ψ值不得过低。 • 反映钢材塑性（或延性）的另一个指标是截面收缩率 ψ，其值为试件发生颈缩拉断后，断口处横截面积 （即颈缩处最小横截面积）A1与原横截面积A0的缩减百 分比，即