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土木工程材料,福建农林大学交通学院,第八章 建筑钢材,1 定义： 建筑钢材是指建筑工程中使用的各种钢材，包括钢结构用的型钢、钢板和钢筋混凝土用的钢筋、钢丝等，以及钢门窗和各种建筑五金等。2 特点 钢材具有强度高、塑性和韧性好，能承受冲击和振动荷载，且易于加工和装配等优点，钢材的缺点是易锈蚀和耐火性差。3 应用： 钢材广泛应用于工业、民用和市政建筑中。目前在中、大型建筑结构中，只有钢结构和钢筋混凝土结构能相互竟争，所以钢材已成为最重要的建筑结构材料。,概述,鸟巢,钢结构,8.1 钢材的分类及冶炼,金属材料：是一种或两种以上的金属元素与某些非金属元素组成的合金的总称。 金属材料的特征为：不透明、有光泽、密度大、导热性和导电性好，常温下为固态结晶体；强度高、弹性模量大、组织均匀密实、可焊、可铆、易于加工、便于装配和机械化施工 。 金属材料分为：黑色金属和有色金属两大类。黑色金属是以铁元素为主的铁金属及其合金，如钢、铁；有色金属是除黑色金属以外的其他金属，如铝、铜、金、银等。,8.1 钢材的分类及冶炼,一、钢的冶炼1 、钢的定义： 钢是含碳量为 0.022.1，并含有某些其它元素的铁碳合金。2、 生铁的定义： 含碳量为 2.116.67，且杂质含量较多的铁碳合金称为生铁。生铁性脆硬建筑上难以应用。含碳量小于002的铁碳合金称为工业纯铁。3 、炼钢的原理： 将熔融的生铁进行氧化，使碳的含量降到一定程度，同时把其它杂质的含量也降到允许范围内。,8.1 钢材的分类及冶炼,钢锭,8.1 钢材的分类及冶炼,二、钢材的分类1、按冶炼方法分：转炉钢、平炉钢、电炉钢。2、按脱氧程度分：沸腾钢、镇静钢、半镇静钢。3、按化学成分分：（1）、碳素钢：含碳量不大于1.35，含锰量不大于1.2，含硅量不大于0.4，有少量硫、磷杂质的铁碳合金。碳对钢材的性能起决定性作用。 低碳钢：含碳量0.25以下，性质软韧，易加工，是建筑工程的主要用钢。 中碳钢：含碳量0.250.6，性质较硬，可淬火、退火，主要用于机械部件。 高碳钢：含碳量大于0.6，性质很硬，一般用于制造工具。 根据碳素钢中硫、磷等杂质含量，碳素钢分为： 普通碳素钢、优质碳素钢、高级优质碳素钢。,8.1 钢材的分类及冶炼,（2）、合金钢：在碳钢的基础上加入一种或几种合金元素，使钢具有特殊性能。根据合金元素的含量分为： 低合金钢：合金元素总含量小于5。 中合金钢：合金元素总含量在510。 高合金钢：合金元素总含量大于10。4、按用途分：（1）、结构钢 主要用于结构件和机械零件的钢，一般为低碳或中碳钢。（2）、工具钢 碳刀具、模具、量具等，一般为高碳钢。（3）、特殊性能钢 不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。,土木工程中常用的钢种有普通碳素结构钢中的低碳钢和普通合金结构钢中的低合金钢,8.2 钢材的技术性质,钢材的技术性质主要包括力学性能和工艺性能。一、拉伸性能,拉伸试验,8.2 钢材的技术性质,钢材拉伸试件伸长率测量,8.2 钢材的技术性质,拉伸试样,8.2 钢材的技术性质,拉伸曲线图,8.2 钢材的技术性质,一、拉伸性能（一）、低碳钢的拉伸性能 通过对低碳钢进行拉伸试验，可测得低碳钢的屈服强度、抗拉强度、伸长率三个重要指标。,1、弹性阶段：-曲线在该段0A成直线关系，E = /为常量，称为材料的弹性模量。应力极限值p 称为弹性极限。,2、屈服阶段：-曲线在该段AB不成直线关系，应力增加较小，应变增加较大，产生较大的塑性变形，应力极限值s 称为屈服极限。,3、强化阶段：BC段，钢材内部组织发生变化，恢复了抵抗变形的能力，应力继续增加，应变也继续增加，应力极限值b 称为强度极限。s /b称为材料的屈强比。,4、颈缩阶段：CD段，试件抵抗变形的能力迅速下降，伸长变形急剧增加，试件断面在最薄弱处急剧缩小，产生颈缩断裂。试件的伸长率按下式计算：n （L1L0）/ L0 。 L0 试件标距长度 ，L1 试件拉断后标距之间的长度。,二、冲击韧性 钢材抵抗冲击荷载的能力。冲击韧性值 M-摆锤质量，kg; g-重力加速度，9.81m/s2; H、h-摆锤冲击前后高度差，m； A-试件槽口处截面积，cm2。三、硬度 钢材抵抗其他物体压入的能力。常用布氏硬度（HB）表示。,8.2 钢材的技术性质,8.2 钢材的技术性质,四、疲劳强度 1、疲劳破坏：受交变荷载的反复作用下。钢材在应力低于其屈服强度的情况下突然发生脆性断裂破坏的现象称为疲劳破坏。 2、疲劳强度：钢材在无数次交变荷载作用下（通常以2106次应力循环为基准）不致引起脆性断裂的最大循环应力值称为疲劳强度极限，简称疲劳强度。 3、钢材产生疲劳破坏的原因：由于钢材内部存在局部缺陷，在应力作用下形成细小的裂纹，裂纹尖端处应力集中，加速了裂纹的扩展，最终导致钢材的疲劳断裂。 4、影响钢材疲劳强度的因素： 钢材品种、钢材质量、 组织结构、表面状态、 受力状态等。,8.2 钢材的技术性质,五、冷弯性能 钢材在常温下承受弯曲变形的能力。冷弯性能用弯曲角度及弯心直径与试件直径（或厚度）的比值来表示。比值越小，冷弯性能越好。,图25 钢筋弯曲实验,六、焊接性能 1、焊接性能定义 焊接性能（又称可焊性）指钢材在通常的焊接方法与工艺条件下获得良好焊接接头的性能。 2、 可焊性好的钢材的特点 易于用一般焊接方法和工艺施焊。 焊接时不易形成裂纹、气孔、夹渣等缺陷。 焊接接头牢固可靠，焊缝及其附近受热影响区的性能不低于母材的力学性能。 3、影响钢材可焊性的主要因素 主要取决于钢的化学成分：低碳钢有优良的可焊接性 。,8.2 钢材的技术性质,8.3 钢材的冷加工与热处理,一、冷加工 钢材在常温下进行加工，使之产生塑性变形，从而提高钢材的强度的过程。冷加工处理的钢材屈服强度增加，塑性、韧性、可焊性降低。常用冷加工方法有：冷拉、冷拔、冷轧、冷扭、刻痕等。 钢材受力超过屈服应力时产生塑性变形，晶体沿晶格界面发生滑移，滑移后的晶体破碎成细小晶粒，不易再滑移变形，要使晶粒继续发生塑性变形，产生新的滑移，需要更大的外力。,冷拉：钢筋经过冷拉，屈服强度可提高2025，并可起到调直除锈作用。 预应力混凝土所用钢筋主要要求强度，对塑性韧性要求不高，为了提高钢筋的强度和节省钢材，常用于冷拉钢筋。,8.3 钢材的冷加工与热处理,冷拔： 将普通碳钢Q235A通过拔丝机上的拔丝模，此时钢筋不仅受拉还受到挤压的作用，经过一次或多次强力拉拔后，抗拉强度可大幅提高，通常可提高40%60%，高时达90%，但已失去软钢的塑性和韧性，具有硬钢的性质。 冷拔钢丝一般都组成钢绞线，由于其强度高，与混凝土结合力大，所以多用于大跨度、重载荷的预应力混凝土结构中的配筋。,8.3 钢材的冷加工与热处理,8.3 钢材的冷加工与热处理,二、时效 钢材在冷加工后，在常温或加热的条件下，随时间的延长，强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象称为时效。经时效处理，金属晶格歪扭和畸变加剧，因而进一步提高了强度。 1、自然时效：钢材在常温下搁置而产生的时效称为自然时效。一般强度较低的钢筋采用自然时效，冷拉钢筋自然时效需1520天。 2、人工时效：将冷加工的钢筋加热至100200，保持2小时，称为人工时效。强度较高的钢筋采用人工时效。 土木工程中大量使用的钢筋，同时采用冷拉与时效处理可使钢筋的屈服强度提高20%50%，节约钢材20%30%。,三、钢材的热处理 将钢材按一定的制度加热、保温、冷却以改变钢材的内部组织，消除内应力，从而获得所需性能的处理工艺称为热处理。 1、退火：将钢材加热至组织转变温度（723 ）以上，保温一定时间后，在退火炉中缓慢冷却。 退火处理的目的是细化晶粒，改善组织，降低硬度，提高塑性，消除组织缺陷和内应力，防止变形、开裂。 按加热温度可分为重结晶退火和低温退火。 2、正火 ：将钢材加热到一定温度，然后在空气中冷却的一种热处理工艺。 正火的主要目的是细化晶粒，改善组织，降低硬度，提高塑性，消除组织缺陷和内应力，防止变形、开裂。 与退火相比，正火后钢的硬度、强度较高，而塑性减小。,8.3 钢材的加工与热处理,2、淬火：将钢材加热至组织转变温度（723 ）以上，保温一定时间后，在水中或油中急剧冷却。 淬火的目的是得到高强度、高硬度的组织，为在随后的回火时获得具有高的综合力学性能的钢材。但淬火会使钢的塑性和韧性显著降低。3、回火：将淬火后的钢材加热至组织转变温度（723 ）以下，保温一定时间后，再缓慢冷却。 回火的目的是为消除淬火产生的很大内应力，降低脆性，改善机械性能等。,8.3 钢材的加工与热处理,8.4 建筑用钢,一、结构用钢 （一）、碳素结构钢： 1、牌号及其表示方法：碳素结构钢以屈服点等级为主，划分成五个牌号，其表示方法为： 屈服点字母 屈服点等级质量等级脱氧程度 屈服点等级： Q195、Q215、Q235、Q255、Q275（Q表示屈服点，数值为屈服强度值）。,质量等级以硫、磷等杂质含量由多到少，分为A、B、C、D四个等级,随A、B、C、D 顺序质量逐级提高，按冲击韧性划分如下： A级不要求冲击韧性； B级要求十20冲击韧性； C级要求0冲击韧性； D级要求一20冲击韧性。脱氧方法以“F”表示沸腾钢，“b”表示半镇静钢，“Z”表示镇静钢，“TZ”表示特殊镇静钢，Z和TZ可在钢的牌号中予以省略。例如：Q235-A.F表示屈服点为235MPa的A级沸腾钢； Q255-C. 表示屈服点为255MPa的C级镇静钢。,8.4 建筑用钢,8.4 建筑用钢,2、技术要求 碳素结构钢的化学成分（GB700-88）, Q235A、 Q235B级沸腾钢锰含量上限为0.60。,8.4 建筑用钢,碳素结构钢的力学性能（GB700-88）,8.4 建筑用钢,碳素结构钢的冷弯性能（GB700-88）,注：B为试样宽度，a钢材厚度（直径）。,8.4 建筑用钢,3、碳素结构钢的性质与应用： 碳素结构钢随牌号的增大，含碳量增高，屈服强度、抗拉强度提高，塑性、韧性降低，冷弯性能变差，可焊性下降。 工程中常用的碳素结构钢的牌号为Q235，可用Q235轧制成各种型材和板材。其中Q235-A级钢仅适用于承受静荷载作用的结构，Q235-C和D级钢可用于重要的焊接结构，Q235-D级钢尤其适用于低温环境。 Q195和Q215号钢常用作生产钢钉、铆钉、螺栓及铁丝。 Q255及Q275一般用于生产机械零件和工具。,下列结构不宜采用沸腾钢： 焊接结构：重级工作制的吊车梁；温度低于20时的中级工作制的吊车梁；温度低于30时的其他结构。 非焊接结构：温度低于20时的重级工作制的吊车梁或其他结构。,8.4 建筑用钢,（二）优质碳素钢 1、牌号及其表示方法： 牌号表示组成及顺序为：含碳量的万分数、合金元素符号、合金元素平均含量的百分数、脱氧程度符号等4部分。其中合金元素含量是以在合金元素符号右下角加注数字来表示，并规定：当合金元素含量小于1.5时，不脚注；合金元素含量为1.52.5时，脚注“2” 依此类推。低合金结构钢一般均为镇静钢，若为半镇静钢时，则在牌号后加符号“b”。 优质碳素结构钢共有31个牌号，如：16Mn表示平均含碳量为0.16，平均锰含量小于1.5的镇静低合金钢。,8.4 建筑用钢,2、优质碳素结构钢性能与应用： 性能优于普通碳素结构钢，质量稳定，综合性能好，但成本较高。优质碳素钢的性能主要取决于含碳量。 在建筑工程中，3045号钢主要用于重要结构的钢铸件和高强度螺栓等，45号钢用做预应力混凝土锚具，6580号钢用于生产预应力混凝上用钢丝和钢绞线。,8.4 建筑用钢,8.4 建筑用钢,（三）、低合金高强度结构钢：定义：是一种在碳素结构钢的基础上添加总量小于5合金元素的钢材。1、牌号及其表示方法 低合金高强度结构钢以屈服点等级为主，划分成五个牌号，其表示方法为： 屈服点等级一质量等级 屈服点等级： Q295、Q345、Q390、Q420、Q460。 质量等级： E、D、C、B、A(E级要求一40冲击韧性）。 Q345钢的综合性能较好，是钢结构的常用牌号，Q390也是推荐使用的牌号。,8.4 建筑用钢,低合金高强度结构钢的力学性能（GB1591-94）,8.4 建筑用钢,2、低合金高强度结构钢的性能与应用： 与碳素钢相比，低合金高强度结构钢具有屈服强度、抗拉强度及韧性高，塑性、可焊性较差，耐低温性能较好，时效敏感性较小等优点，钢材进行合金化，一般利用铁矿石或废铁中原有的金属元素，或者加入少量的廉价元素如硅、锰等，冶炼设备与生产碳素钢的设备相同，因此生产成本与碳素钢相近，在相同的使用条件下可比碳素钢节约用钢量2030 ，并减轻结构的自重。 低合金高强度结构钢厂泛应用于钢结构和钢筋混凝土结构中，特别是大型结构、重型结构、大跨度结构、高层建筑、桥梁工程、承受动力荷载和冲击荷载的结构。,（四）、钢的选用 1、总的要求： 结构钢材采用氧气转炉钢或平炉钢，最少应具有屈服点、抗拉强度、伸长率三项机械性能和硫、磷含量两项化学成分的合格保证；对焊接结构还应有含碳量的合格保证。 对于较大型构件、直接承受动力荷载的结构，钢材应具有冷弯试验的合格保证。对于大、重型结构和直接承受动力荷载的结构，根据冬季工作温度情况钢材应具有常温或低温冲击韧性的合格保证。 2、具体要求 根据具体工程，应具有较高的强度、足够的塑性、良好的可焊性，必要时具有一定的冲击韧性。,8.4 建筑用钢,8.4 建筑用钢,二、钢结构用钢材 定义： 钢结构用钢材主要是热轧成型的钢板和型钢等。 钢材所用的母材： 主要是普通碳素结构钢及低合金高强度结构钢。 钢结构构件一般直接选用各种型钢。构件之间可直接连接或辅以连接钢板进行连接，连接方式可铆接、螺栓连接或焊接。型钢有热轧和冷轧两种。 常用的型钢有：工字钢、H型钢、T型钢、槽钢、等边角钢、不等边角钢等。,钢结构,1、工字钢 热轧普通工字钢是截面为工字形的长条钢材。其截面尺寸以腰高（h）腰厚（d）的毫米数来表示，如腰高为160mm,腿宽为88mm,腰厚为6mm的工字钢标记为“工160886”。,8.4 建筑用钢,工字钢的另一种标记方法是用型号来表示，即用腰高的厘米数表示，如工16#。 工字钢广泛应用于各种建筑结构和桥梁，主要用于承受横向弯曲（压板平面内受弯）的杆件,工字钢,8.4 建筑用钢,2、H型钢 热轧H型钢（GB1263-89）热轧H型钢也称宽腿工字钢，H型钢的特点是两腿平行，腿的内侧没有斜度。 H型钢由工字钢发展而来，优化了截面的分布。与工字钢相比H型钢具有翼缘宽，侧向刚度大，抗弯能力强，翼缘两表面相互平行、连接构造方便、省劳力，自重轻、节省钢材等优点。,H字钢,H钢的应用： H型钢截面形状经济合理，力学性能好，常用于要求承载能力大，截面稳定性好的大型建筑（如高层建筑、厂房等）、桥梁、船舶、起重运输机械、机械基础、支架和基础桩等。,8.4 建筑用钢,8.4 建筑用钢,3、槽钢： 槽钢是截面形状为凹槽形的长条钢材。同工字钢相同，槽钢也分普通槽钢和轻型槽钢两种，型号和规格的表示方法同样以腰高（h）腿宽(b)腰厚（d）的毫米数表示，如120535槽钢，即为腰高120mm、圆钢，需在型号右边加a、b、c等予以区别。通常，槽钢以腰高的厘米数表示其型号，如上槽钢称12#槽钢。,槽钢的规格范围为5-40#。（1）热轧普通槽钢（GB707-88） 主要用途：普通槽钢主要用于建筑结构、车辆制造和其他工业结构，常与工字钢配合使用。（2）热轧轻型槽钢（YB164-63） 热轧轻型槽钢是一种腿宽壁薄的钢材，比普通热轧槽钢有较好的经济效果。其规格型号范围从5-40#。1966年冶标规定规格范围从10-40#。 主要用途：建筑和钢架结构等用。,8.4 建筑用钢,8.4 建筑用钢,4、角钢： 角钢俗称角铁，其截面是两边互相垂直成直角形的长条钢材。角钢有等边角钢和不等边角钢之分，两垂直边长度相同为等边角钢，一长一短的为不等边角钢。其规格以边宽边宽边厚的毫米数表示。,（1）热轧等边角钢（GB9787-88） 主要用途：角钢可按结构的不同需要组成各种不同的受力构件，也可作构件之间的连接件。角钢广泛地用于各种建筑结构和工程结构，如用于厂房、桥梁、车辆等大型结构件；也用于建筑桁架、铁塔、井架等结构件。 热轧等边角钢的规格范围从2# - 20#。,（2）热轧不等边角钢（GB978-88） 不等边角钢是两边宽长度不一样，一长一短，其规格以长边宽短边宽边厚的毫米数表示。热轧不等边角钢的规格范围从2.5/1.6#-20/12.6#。 主要用途：大型热轧不等边角钢主要用于厂房、桥梁、车辆等大型结构件；中型角钢主要用于建筑结构、桁架、铁架、支架等；小型不等边角钢主要用于结构件。,8.4 建筑用钢,8.4 建筑用钢,5、板材 板材是一种宽厚比和表面积都很大的扁平钢材。钢带包括在钢板类内。钢板（包括带钢）的分类： 按厚度分类：（1）薄板（厚度25mm）、（4）特厚板 按生产方法分类：（1）热轧钢板（2）冷轧钢板 按表面特征分类：（1）、镀锌板（热镀锌板、电镀锌板）（2）、镀锡板（3）、复合钢板（4）、彩色涂层钢板 厚板主要用于结构，薄板主要用于屋面板、楼板和墙板等。在钢结构中，单块钢板不能独立工作，必须用几块板组合成工字形、箱形等结构来承受荷载。,钢板,6、钢管 钢结构中常用热轧无缝钢管和焊接钢管。无缝钢管是以优质碳素钢和低合金高强度结构钢为原材料，采用热轧（挤压、扩）和冷拔（轧）无缝方法制造而成的，具有良好的力学性能和工艺性能。焊缝钢管由优质或普通碳素钢钢板卷焊而成，价格相对较低，分为直缝电焊钢管和螺旋焊钢管。 钢管在建筑结构上多用于制作桁架、塔桅等构件，也可用于制作钢管混凝土。,8.4 建筑用钢,钢管,8.4 建筑用钢,三、钢筋混凝土用钢材 钢筋混凝土： 是指用钢筋增强的混凝土 (混凝土抗压强度较高，但抗拉强度较低)。 钢筋的作用： 用钢筋增强混凝土，可扩大混凝土的应用范围，克服单纯混凝土抗拉强度较低的缺点，同时混凝土又对钢筋起保护作用，故钢筋与混凝土结合可达到优势互补的目的。 混凝土钢筋用钢材，主要有热轧钢筋、冷加工钢筋、热处理钢筋、预应力混凝土用钢丝和钢绞线。,8.4 建筑用钢,常用钢筋,8.4 建筑用钢,1、热轧钢筋： 热轧钢筋是建筑工程中用量最大的钢材品种，按力学性能分为4级，主要用于钢筋混凝土结构和预应力钢筋混凝土结构的配筋。,注：表中d为弯心直径，d0为钢筋公称直径。 HRB分别为热轧（Hotrolled）、 带肋（Ribbed）、钢筋（Bars）三个字母的首字母。,级钢筋：用Q235轧制成的光圆钢筋，强度较低，但具有可塑性好，伸长率高，便于弯折成型、容易焊接等特点。主要用于受力中小型钢筋混凝土主要受力钢筋、构件的箍筋，也可作为冷拔冷轧钢筋的原料。、 级钢筋：用低合金钢轧制，强度高，塑性和可焊性较好，作为钢筋混凝土结构的受力钢筋，比使用级钢筋节约钢材4050，因此广泛用于大中型钢筋混凝土结构的主筋，经冷拉后也可作预应力钢筋。级钢筋：用中碳低合金镇静钢轧制，主要用于预应力钢筋混凝土结构，使用前可进行冷拉处理提高屈服点，达到节约钢材的目的。,8.4 建筑用钢,2、冷轧带肋钢筋： 冷轧带肋钢筋是用热轧圆盘条经冷轧减经后在其表面冷轧成有肋的钢筋。其中CRB550用于非预应力混凝土，其余是预应力混凝土使用。冷轧带肋钢筋力学性能冷轧钢筋（GB13788-2000),注：表中d为弯心直径，d0为钢筋公称直径。CRB分别为冷轧（Cold rolled）、 带肋（Ribbed）、钢筋（Bars）三个字母的首字母。,8.4 建筑用钢,性能特点： 冷轧带肋钢筋具有强度高、塑性好，与混凝土粘结牢固、节约钢材、质量稳定等优点。应用： CRB650级和CRB800级钢筋宜用做中、小型预应力混凝土结构构件中的受力主筋，CRB550级钢筋宜用做普通钢筋混凝土结构构件中的受力主筋、架立筋、箍钢和构造钢筋。,8.4 建筑用钢,8.4 建筑用钢,3、预应力混凝土用热处理钢筋： 预应力混凝土是用热轧螺纹钢筋经淬火、回火调质处理的钢筋。钢筋代号为RB150，通常有6、8.2、10mm三种规格，钢筋表面通常轧有通长的纵肋和均匀分布的横肋，卷成直径1.7-2m的弹性盘条供应，开盘后自行伸直，不需人工调直，具有高强度、高韧性和高握裹力等优点，施工方便，节约钢材。主要用于预应力钢筋混凝土结构。技术性能应符合预应力混凝土用热处理钢筋（GB446392）标准。预应力混凝土用热处理钢筋力学性能冷轧钢筋（GB13788-92),8.4 建筑用钢,4、冷拉低碳钢筋 冷拉钢筋是用热轧钢筋进行冷拉而制成。其中、级可用于预应力钢筋混凝土工程。 冷拉钢筋钢筋力学性能,8.4 建筑用钢,5、冷拔低碳钢丝 冷拔低碳钢丝是用直径6.5或8mm的碳素结构钢热轧盘条，在常温下经冷拔工艺制成的直径为3、4、5mm的钢丝。分为甲乙两级。甲级钢丝主要用于小型预应力筋，乙级钢丝一般用于焊接或绑扎骨架、箍筋或构造钢筋。冷拔低碳钢丝力学性能,8.4 建筑用钢,6、预应力钢丝、刻痕钢丝 预应力钢丝是以优质高碳钢盘条经淬火并拔制而成。预应力钢丝的直径为2.55mm，抗拉强度为15001900MPa。若将预应力钢丝经辊压出规律性凹痕，以增强与混凝土的粘结，则成刻痕钢丝。预应力混凝土用钢丝的力学性能,8.4 建筑用钢,7、预应力钢铰线 预应力混凝土用钢铰线是用7根圆截面钢丝，以一根钢丝为中心，其余6根围绕着进行螺旋状铰合，再经低温回火制成。预应力钢铰线具有强度高、与混凝土粘结性能好、断面积大、在结构中排列布置方便、易于锚固等优点。主要应用于大跨度、重荷载的预应力混凝土结构。预应力混凝土用钢铰线的力学性能,8、 钢筋的选用 （1）普通受力钢筋宜采用热轧钢筋(HB235、HRB335、HRB400级)和冷轧带肋钢筋(CRB550级)。 （2）预应力钢筋宜采用预应力混凝土用钢丝、钢绞线和热处理钢筋，也可采用HRB335、HRB400和HRB500级热轧带肋钢筋。 （3）CRB650、CRB800级冷轧带肋钢筋和冷拔低合金钢丝宜用做中、小型预应力混凝土结构构件中的受力主筋。,8.4 建筑用钢,8.5 钢材的腐蚀与防护,一、钢材的腐蚀 钢材的腐蚀指其表面与周围介质发生化学反应而遭到的破坏。引起锈蚀的介质有潮湿的空气、土壤、工业废气等。 锈蚀使钢材的截面积减少，使结构受力面积减少，局部锈坑的产生可造成应力集中，促使结构早期破坏。锈蚀使钢材材质降低甚至报废，而且除锈工作耗费很大。,生锈的桩基钢筋圈,钢材绣蚀分类： 根据钢材表面与周围介质的不同作用，锈蚀可分为下述两类： 1、化学锈蚀：化学腐蚀指钢材与周围介质（如氧气、二氧化碳、二氧化硫和水等）直接发生化学作用，生成疏松的氧化物而引起的腐蚀。化学腐蚀在高温潮湿环境中进行较快。 2、电化学腐蚀：钢材由不同的晶体组织构成，并含有杂质，由于这些成分的电极电位不同，钢材与电解质溶液接触而产生电流，形成许多微小微电池从而引起的锈蚀。,8.5 钢材的腐蚀与防护,整个电化学腐蚀过程如下： 阳极区：FeFe2+2e（铁溶解，即铁被腐蚀，并放出电子） 阴极区：2H2O十2e十1/2O2=2OHH2O（消耗电子，氧被还原） 溶液区；Fe2+2 OH=Fe（OH）2（生成铁锈，体积膨胀） 4Fe（OH）2O22H2O=4Fe（OH）3（进一步氧化，体积再膨胀） 钢材在大气中的腐蚀，实际上是化学腐蚀和电化学腐蚀共同作用所致，但以电化学腐蚀为主。,8.5 钢材的腐蚀与防护,混凝土用钢筋的生锈原因 在正常的混凝土中pH值约为12，这时在钢材表面能形成碱性氧化膜（钝化膜），对钢筋起保护作用。 若混凝土结构不密实，二氧化碳入侵与氢氧化钙发生碳化反应， pH值下降，由于碱度降低（中性化）会使混凝土失去对钢筋的保护作用。 此外，混凝土中氯离子达到一定浓度，也会严重破坏钢筋表面的钝化膜，使钢筋锈蚀。,8.5 钢材的腐蚀与防护,8.5 钢材的腐蚀与防护,二、钢材的防腐 1、涂敷保护层：涂刷防锈漆、喷塑、电镀（镀锌、镀铬）。 2、设置阳极或阴极保护。 3、合金化：在钢材中加入合金元素制成耐腐蚀的合金钢，如不锈钢。 在空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的一种高合金钢，不锈钢具有美观的表面和耐腐蚀性能好，不必经过镀色等表面处理。 代表性能的有13铬钢，18-铬镍钢等高合金钢。 4、钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土中的钢筋：保证混凝土的密实度、限制水灰比、增加钢筋保护层厚度、限制氯盐外加剂掺入量、掺用防锈剂等。,三、防火 1 钢材的耐火性能 试验表明：当温度超过300以后，弹性模量、屈服点和极限强度均开始显著下降，应变急剧增大；到达600时已失去承载能力。所以，没有防火保护层的钢结构是不耐火的。 2 钢结构防火保护的基本原理 是采用绝热或吸热材料，阻隔火焰和热量，推迟钢结构的升温速率。 3 防火方法 以包覆法为主，即以防火涂料、不燃性板材或混凝土和砂浆将钢构件包裹起来。,8.5 钢材的腐蚀与防护,