钢结构设计中低碳钢以什么作为设计依据

1. 钢材选用在建筑结构方面对材质有哪些要求

建筑钢材主要包括：钢结构用各种型钢（如工字钢、角钢、槽钢、方钢等）、板材、钢管、钢筋和钢丝等； 钢材的优点：（1） 抗拉、抗压和抗冲击性能好；（2） 可切割、可焊接、可铆接，装配方便； 缺点是容易腐蚀。建筑钢材的标准与选用1 建筑钢结构常用钢种⑴ 碳素结构钢①牌号及其表示方法国家标准GB 700-88《碳素结构钢》中规定，牌号由代表屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法等四部分按顺序组成。其中以"Q"代表屈服点；屈服点数值共分195、215、235、255和275MPa五种；质量等级以硫、磷等杂质含量由多到少，分别用A、B、C、D符号表示；脱氧方法以F表示沸腾钢、b表示半镇静钢、Z、TZ表示镇静钢和特殊镇静钢，Z和TZ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。 ②碳素结构钢技术性能与应用
根据国家标准GB 700-88《碳素结构钢》，随着牌号的增大，对钢材屈服强度和抗拉强度的要求增大，对伸长率的要求降低。碳素结构钢的化学成分、力学性能、冷弯性能应符合P148表8-3、表8-4和表8-5的规定。 不同牌号的碳素钢在土木工程中有不同的应用：Q195——强度不高，塑性、韧性、加工性能与焊接性能较好，主要用于轧制薄板和盘条等。
Q215——与Q195钢基本相同，其强度稍高，大量用做管坯、螺栓等。
Q235——强度适中，有良好的承载性，又具有较好的塑性和韧性，可焊性和可加工性也较好，是钢结构常用的牌号，大量制作成钢筋、型钢和钢板用于建造房屋和桥梁等。
Q255——强度高、塑性和韧性稍差，不易冷弯加工，可焊性较差，主要用做铆接或栓接结构，以及钢筋混凝土的配筋。 思考题：在钢结构中，为什么Q235结构钢能得到普遍的应用？Q235是建筑工程中最常用的碳素结构钢牌号，其既具有较高强度，又具有较好的塑性、韧性，同时还具有较好的可焊性。Q235良好的塑性可保证钢结构在超载、冲击、焊接、温度应力等不利因素作用下的安全性，因而Q235能满足一般钢结构用钢的要求。Q235－A一般用于只承受静荷载作用的钢结构；Q235－B适合用于承受动荷载焊接的普通钢结构；Q235－C适合用于承受动荷载焊接的重要钢结构；Q235－D适合用于低温环境使用的承受动荷载焊接的重要钢结构。 ⑵ 低合金高强度结构钢低合金高强度钢是一种在碳素钢的基础上添加总量小于5%的一种或多种合金元素的钢材。合金元素有：硅（Si）、锰（Mn）、钒（V）、铌（Nb）、铬（Cr）、镍（Ni）及稀土元素等。
①牌号
根据国家标准GB 1591-94《低合金高强度结构钢》的规定，低合金高强度结构钢分为Q295、Q345、Q390、Q420和Q460共五个牌号。每个牌号根据硫、磷等有害杂质的含量，分为A、B、C、D和E五个等级。�0�5 牌号表示方法为：如Q345B表示屈服强度不小于345MPa，质量等级为B级的低合金高强度结构钢。②技术性能与应用
根据国家标准GB 1591-94《低合金高强度结构钢》的规定， P150表8-6和8-7中分别列出了低合金高强度结构钢的化学成分与力学性能。低合金高强度结构钢主要用于轧制各种型钢、钢板、钢管及钢筋，广泛用于钢结构和钢筋混凝土结构中，特别适用于各种重型结构、高层结构、大跨度结构及桥梁工程等。 2 混凝土结构用钢 混凝土具有较高的抗压强度，但抗拉强度很低。用钢筋增强混凝土，可大大扩展混凝土的应用范围，而混凝土又对钢筋起保护作用。钢筋混凝土结构的钢筋，主要由碳素结构钢和优质碳素钢制成，包括有：⑴ 热轧钢筋热轧钢筋是建筑工程中用量最大的钢材品种之一，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。热轧带肋钢筋的牌号由HRB和牌号的屈服点最小值构成，有HRB335、HRB400、HRB500三个牌号，其力学性能规定见P153表8－9。应用：普通混凝土非预应力钢筋可根据使用条件选用I级钢筋或HRB335、HRB400钢筋；预应力钢筋应优先选用HRB400钢筋，也可以选用HRB335钢筋。⑵ 冷拉热轧钢筋 P153表8.10 冷拉热轧钢筋的性质⑶ 冷轧带肋钢筋冷轧带肋钢筋是由热轧圆盘条经冷轧后，在其表面带有沿长度方向均匀分布的三面或二面横肋的钢筋。P154表8.11 冷轧带肋钢筋的性质冷轧带肋钢筋分为CRB550、CRB650、CRB800、CRB970、CRB1170五个牌号。CRB550为普通钢筋混凝土用钢筋，其他牌号为预应力混凝土钢筋。CRB550钢筋的公称直径范围为4～12mm。CRB650及以上牌号钢筋的公称直径为4、5、6mm。（1） 热处理钢筋 热处理钢筋是将钢筋按一定规则加热、保温和冷却，以改变其组织，从而获得需要性能的一种工艺过程。其特点是塑性降低不多，但其强度提高很大，综合性能比较理想。其力学性质见P154表8.12 应用：主用用于预应力混凝土轨枕和其他预应力混凝土工程等。（2） 冷拔低碳钢丝： 冷拉低碳钢丝是将直径为6.5～8mm的Q235圆盘条通过截面小于钢筋截面的钨合金拔丝而制成。应用：主用用于预应力混凝土工程。 （6）预应力混凝土用钢丝预应力混凝土用钢丝是以优质碳素结构钢盘条为原料，经淬火奥氏体化、酸洗、冷拉制成的用作预应力混凝土骨架的钢丝。钢丝的抗拉强度比钢筋混凝土用热轧光圆钢、热轧带肋钢筋高许多，在构件中采用预应力钢丝可收到节省钢材、减少构件截面和节省混凝土的效果，主要用作桥梁、吊车梁、大跨度屋架、管桩等预应力钢筋混凝土构件中。 ⑸ 钢绞线根据GB 5224－95《预应力混凝土用钢绞线》规定，预应力混凝土用钢绞线是以数根优质碳素结构钢钢丝经绞捻和消除应力的热处理而制成。根据钢丝的股数分为1×2、1×3和1×7三种类型，其中1表示以一根钢丝为芯、2、3、7分别表示其周围围绕的钢丝数量为2、3和7根。应用：预应力钢绞线主要用于预应力混凝土配筋，适用于大型屋架、薄腹梁、大跨度桥梁等负荷大、跨度大的预应力结构。 建筑钢材的力学性能 1. 抗拉性能 低碳钢拉伸时的应力－应变图 硬钢应力－应变图抗拉性能是建筑钢材最重要的力学性能。钢材受拉时，在产生应力的同时，相应地产生应变。应力和应变的关系反映出钢材的主要力学特征。从低碳钢（软钢）的应力-应变关系中可看出，低碳钢从受拉到拉断，经历了四个阶段：弹性阶段（OA）、屈服阶段(AB)、强化阶段(BC)和颈缩阶段(CD)。 ⑴ 弹性阶段在图中OA段，应力较低，应力与应变成正比例关系，卸去外力，试件恢复原状，无残余形变，这一阶段称为弹性阶段。弹性阶段的最高点（A点）所对应的应力称为弹性极限，用σp表示，在弹性阶段，应力和应变的比值为常数称为弹性模量，用E表示，即E=σ/ε。 ⑵ 屈服阶段当应力超过弹性极限后，应变的增长比应力快，此时，除产生弹性变形外，还产生塑性变形。当应力达到B上点时，即使应力不再增加，塑性变形仍明显增长，钢材出现了“屈服”现象，这一阶段称为屈服阶段。在屈服阶段中，应力会有波动，出现上屈服点（B上）和下屈服点(B下)。由于下屈服点比较比较稳定且容易测定，因此，采用下屈服点对应的应力作为钢材的屈服极限（σS）或屈服强度。钢材受力达到屈服强度后，变形迅速增长，尽管尚未断裂，已不能满足使用要求，故结构设计中以屈服强度作为容许应力取值的依据。 ⑶ 强化阶段在钢材屈服到一定程度后，由于内部晶格扭曲、晶粒破碎等原因，阻止了塑性变形的进一步发展，钢材抵抗外力的能力重新提高，在应力－应变图上，曲线从B点开始上升直至最高点C，这一过程称为强化阶段；对应于最高点C的应力称为抗拉强度（σb）。它是钢材所承受的最大拉应力。常用低碳钢的抗拉强度为375～500MPa。条件屈服点： 某些合金钢或含碳量高的钢材（如预应力混凝土用钢筋和钢丝）具有硬钢的特点，其抗拉强度高，无明显屈服阶段，伸长率小。故采用产生残余变形为0.2％原标距长度时的应力作为屈服强度，称为条件屈服点，用δ0.2表示。强屈比：抗抗拉强度与屈服强度之比（强屈比）σb/σS，是评价钢材使用可靠性的一个参数。强屈比愈大，钢材受力超过屈服点工作时的可靠性越大，安全性越高，但是，强屈比太大，钢材强度的利用率偏低，浪费材料。钢材的强屈比一般不低于1.2，用于抗震结构的普通钢筋实测的强屈比应不低于1.25。 ⑷ 颈缩阶段在钢材达到C点后，试件薄弱处的断面将显著减小，塑性变形急剧增加，产生“颈缩”现象而断裂（图8－3）。钢材的塑性通常用拉伸试验时的伸长率或断面收缩率来表示。伸长率：将拉断后试件拼合起来，测量出标距长度l1,l1与试件受力前的原标距l0之差为塑性变形值，它与原标距l0之比为伸长率δ，按下式计算： 式中 δ——伸长率；l0——试件原始标距长度，mm；l1——断裂试件拼合后标距长度，mm； 断面收缩率：是指断口处的面积收缩量与原面积之比 试件拉伸前和断裂后标距的长度 2.冷弯性能冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力，以试验时的弯曲角度α和弯心直径d为指标表示。钢材的冷弯试验是通过直径(或厚度)为a的试件，采用标准规定的弯心直径d（d = na，n为整数），弯曲到规定的角度时（180°或90°），检查弯曲处有无裂纹、断裂及起层等现象。若没有这些现象则认为冷弯性能合格。钢材冷弯时的弯曲角度α越大，d/a越小，则表示冷弯性能越好。 3. 冲击韧性 钢材的冲击韧性是处在简支梁状态的金属试样在冲击负荷作用下折断时的冲击吸收功。钢材的冲击韧性与钢材的化学成分、组织状态，以及冶炼、加工都有关系。例如，钢材中磷、硫含量较高，存在偏析、非金属夹杂物和焊接中形成的微裂纹等都会使冲击韧性显著降低。冲击韧性随温度的降低而下降，其规律是：开始下降缓和，当达到一定温度范围时，突然下降很多而呈脆性，这种性质称为钢材的冷脆性； 4. 耐疲劳性受交变荷载反复作用时，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。疲劳破坏是在低应力状态下突然发生的，所以危害极大，往往造成灾难性的事故。 在一定条件下，钢材疲劳破坏的应力值随应力循环次数的增加而降低。钢材在无穷次交变荷载作用下而不至引起断裂的最大循环应力值，称为疲劳强度极限，实际测量时常以2×106次应力循环为基准。一般来说，钢材的抗拉强度高，其疲劳极限也较高。 5.焊接性能焊接是把两块金属局部加热，并使其接缝部分迅速呈熔融或半熔融状态，而牢固的连接起来。它是钢结构的主要连接形式。建筑工程的钢结构中，焊接结构要占90％以上。
钢材的焊接性能是指在一定的焊接工艺条件下，在焊缝及其附近过热区不产生裂纹及硬脆倾向，焊接后钢材的力学性能，特别是强度不低于原有钢材的强度。
钢材的化学成分对钢材的可焊性有很大的影响。随钢材的含碳量、合金元素及杂质元素含量的提高，钢材的可焊性降低。钢材的含碳量超过0.25%时，可焊性明显降低；硫含量较多时，会使焊口处产生热裂纹，严重降低焊接质量。 [工程实例分析] 钢结构屋架倒塌概况：某厂的钢结构屋架是用中碳钢焊接而成的，使用一段时间后，屋架坍塌，请分析事故原因。分析讨论：首先是因为钢材的选用不当，中碳钢的塑性和韧性比低碳钢差；且其焊接性能较差，焊接时钢材局部温度高，形成了热影响区，其塑性及韧性下降较多，较易产生裂纹。注意：建筑上常用的主要钢种是普通碳素钢中的低碳钢和合金钢中的低合金高强度结构钢。

2. 建筑材料都包括什么

当我们在建房子的时候，需要使用到很多的材料。这些材料有一个统一的称号叫做建材。建材工业已经成为了中国很重要的一个材料工业了。刚开始，建材只是简单的建筑用到的普通材料而已。现在已经逐渐的增多了。现在的建材一般包括建筑材料及制品和无机非金属等。建材除了可以用于建筑之外，也可以用于高新技术产业。

建材包括哪些建材大全

1.结构材料

包括木材、竹材、石材、水泥、混凝土、金属、砖瓦、软瓷、陶瓷板材、玻璃、工程塑料、复合材料等;装饰材料包括各种涂料、油漆、镀层、贴面、各色瓷砖、具有特殊效果的玻璃等;专用材料指用于防水、防潮、防腐、防火、阻燃、隔音、隔热、保温、密封等。建筑材料长期承受风吹、日晒、雨淋、磨损、腐蚀等，性能会逐渐变化，建筑材料的合理选用至关重要，首先应当安全、经久耐用。

2.装饰材料

有以下几类：大芯板、密度板、饰面板、三厘板、五厘板、九厘板、十二厘板、防水板、石膏板水泥板免漆板、烤漆板。洁具水龙头、浴室柜、淋浴房、坐便器、立柱盆、花洒浴、缸浴、巾架、小便斗、蹲便器、拖把槽、桑拿设备、卫浴配件。陶瓷外墙砖瓷片、内墙地砖、广场马赛克、琉璃瓦、陶瓷模具、陶瓷原料、陶瓷机械。涂料乳胶漆、水性漆、纳米漆、木器涂料通用涂料、汽车涂料、建筑涂料建材、船舶涂料、轻工涂料、防腐涂料、油漆、聚酯漆、木器漆、硝基漆、聚氨酯漆、防锈漆、防水油漆、防火漆、桥梁漆。石材荒料地板、环境装饰、石雕、石材家具、异形工艺、墓碑石、石材机械。厨具橱柜、灶具油烟机、燃气具、厨房电器、消毒柜、烘烤设备、水槽、洗涤、洗碗机、炉具配件。窗帘窗饰电动窗帘、布艺窗帘、办公窗帘、窗帘配件布艺、窗帘布艺、家居布艺、沙发布艺、其它布艺门窗实木门、玻璃钢门、防盗门、塑钢门、不锈钢门锁具锁具、门窗锁、电子锁IC卡锁、特殊锁、密码锁、车锁、保险柜锁、锁具配件五金。

3.灯具

室内灯具、室外灯具、车用灯具、舞台灯具、专用灯具、彩灯、电光源、灯具配件。

4.软瓷

软瓷天然石材、软瓷艺术石材、软瓷劈开砖、软瓷外墙砖、软瓷网格砖、软瓷木、软瓷皮、软瓷金属板、软瓷保温装饰一体化板、软瓷编织、软瓷艺术品。

5.砌块

普通砖、多孔砖、空心砖、粘土砖、煤矸砖、免烧砖、混凝土砌块。

以上这些建材都是很常见的，大家应该都见过了吧。建材有很多不同的类别，不同的类别下面又有很多不同的材料。正是因为有了这些材料，我们才能看到那么多精明的建筑。大家要是需要建筑房子的话，应该针对不同的类别选择建材。要根据自己的需求去选择，虽然材料的种类很多，但并不是说，所有的材料都要使用。要根据自己的需要选择合适的材料。

3. 钢结构设计时，钢材强度的取值依据是什么σ0.2表示的意义是什么

取值依据是屈服强度，对于中碳钢或高碳等硬钢，受拉时的应力内-应变曲线不同于低碳容钢的，其特点是抗拉强度高，塑形变形小，无明显屈服现象。这类钢材难以测定其屈服点，故相关标准规定以产生残余变形达到试件原始标距长度L0的0.2%时所对应的应力作为硬钢的屈服强度，称为条件屈服强度，用σ0.2表示。
还有，不是陈状，是陈伏。因为生石灰中含有欠火石灰和过火石灰，欠火石灰降低石灰的利用率．过火石灰密度较大，表面常被杂质融化形成的玻璃釉状物包裹，熟化很慢．当石灰已经硬化后，其中的过火颗粒才开始熟化，体积膨胀，引起隆起和开裂．为了消除过火石灰的危害，石灰浆应在储灰坑中保存两星期以上，称为”陈伏”，”陈伏”期间，石灰表面应保有一层水分，与空气隔绝，以免碳化。

4. 就单钢结构来讲其要求有哪些呢

钢结构是由钢制材料组成的结构，是主要的建筑结构类型之一。结构主要由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成，各构件或部件之间通常采用焊缝、螺栓或铆钉连接。因其自重较轻，且施工简便，广泛应用于大型厂房、场馆、超高层等领域。钢结构在使用过程中会受到各种形式的作用（荷载、基础不均匀沉降、温度等），所以要求钢材应具有良好的机械性能（强度、塑性、韧性）和加工性能（冷热加工和焊接性能），以保证结构安全可靠。钢材的种类很多，符合钢结构要求的只是少数几种，如碳素钢中的Q235，低合金钢中的l6Mn，用于高强螺栓的20锰钒钢（20MnV）等。

强度，钢材的强度指标由弹性极限σe，屈服极限σy，和抗拉极限σu，设计时以钢材的屈服强度为基础，屈服强度高可以减轻结构的自重，节省钢材，降低造价。抗拉强度σu即是钢材破坏前所能承受的最大应力，此时的结构因塑性变形很大而失去使用性能，但结构变形大而不垮，满足结构抵抗罕遇地震时的要求。‘σu/σy值的大小，可以看作钢材强度储备的参数。

塑性，钢材的塑性一般指应力超过屈服点后，具有显著的塑性变形而不断裂的性质。衡量钢材塑性变形能力的主要指标是伸长率δ和断面收缩率。

设备钢结构通常会在以下方面提出特殊要求或者更高要求：结构件：材质、表面粗糙度、公差、表面处理、直线度（或弧度）。连接：孔位偏差、螺栓等级；焊接方法、焊接标准、焊材；气密性，要求进行无损检测、液体渗透检测等。整体结构：垂直度、水平度等。包装：包装材料、包装方法。仓储：环境温度、环境湿度。运输：装卸、车内摆放、集装箱内摆放，等等。

5. 建筑钢材有哪几种力学性能

建筑钢材力学性能主要有3种，包括抗拉性能、冲击韧性、耐疲劳性。
（1）抗拉性能：抗拉性能钢材最重要的力学性能。
屈服强度是结构设计中钢材强度的取值依据。抗拉强度与屈服强度之比（强屈比）σb／σs，是评价钢材使用可靠性的一个参数。对于有抗震要求的结构用钢筋，实测抗拉强度与实测屈服强度之比不小于1.25；实测屈服响度与理论屈服强度之比不大于1.3；
强屈比愈大，钢材受力超过屈服点工作时的可靠性越大，安全性越高；但强屈比太大，钢材强度利用率偏低，浪费材料。
（2）冲击韧性，是指钢材抵抗冲击荷载的能力，在负温下使用的结构，应当选用脆性临界温度较使用温度为低的钢材。
（3）耐疲劳性：钢材在应力远低于其屈服强度的情况下突然发生脆断破裂的现象，称为疲劳破坏。危害极大，钢材的疲劳极限与其抗拉强度有关，一般抗拉强度高，其疲劳极限也较高。

6. 钢材的力学性能有哪些

力学性能是钢材最重要的使用性能，包括抗拉性能、塑性、韧性及硬度等。
(1)抗拉性能。表示钢材抗拉性能的指标有屈服强度、抗拉强度、屈强比、伸长率、断面收缩率。
屈服是指钢材试样在拉伸过程中，负荷不再增加，而试样仍继续发生变形的现象。发生屈服现象时的最小应力，称为屈服点或屈服极限，在结构设计时，一般以屈服强度作为设计依据。
抗拉强度是指试样拉伸时，在拉断前所承受的最大荷载与试样原横截面面积之比。
钢材的屈服点（屈服强度）与抗拉强度的比值，称为屈强比。屈强比越大，结构零件的可靠性越高，一般碳素钢屈强比为0.6～0.65，低合金结构钢为0.65～0.75，合金结构钢为0.84～0.86。
伸长率是指金属材料在拉伸时，试样拉断后，其标距部分所增加的长度与原标距长度的百分比；断面收缩率是指金属试样拉断后，其缩颈处横截面面积的最大缩减量与原横截面面积的百分比。伸长率和断面收缩率越大，钢材的塑性越好。
(2)冷弯性能。冷弯性能是指钢材在常温下抵抗弯曲变形的能力，表示钢材在恶劣条件下的塑性。钢材按规定的弯曲角度a和弯心直径d弯曲后，通过检查弯曲处的外面和侧面有无裂纹、起层或断裂等进行评定。
通过冷弯可以揭示钢材内部的应力、杂质等缺陷，还可用于钢材焊接质量的检验，能揭示焊件在受弯面的裂纹、杂质等缺陷。
(3)冲击韧性。冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载作用而不破坏的能力。
工程上常用一次摆锤冲击弯曲试验来测定材料抵抗冲击载荷的能力，即测定冲击载荷试样被折断而消耗的冲击功Ak，单位为焦耳(J)。钢材的冲击韧性是衡量钢材质量的一项指标，特别对经常承受荷载冲击作用的构件，如重量级的吊车梁等，要经过冲击韧性的鉴定。冲击韧性越大，表明钢材的冲击韧性越好。
(4)硬度。硬度是指金属抵抗硬物体压人其表面的能力，硬度不是一个单纯的物理量，而是反映弹性、强度、塑性等的一个综合性能指标。
硬度的表示方法有布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度。最常用表示方法为布氏硬度，是用一定直径的球体（钢球或硬质合金球），以相应的试验力压人试样表面，经规定的保持时间后，卸除试验力，测表面压痕直径计算其硬度值。
(5)疲劳破坏。钢材在交变应力作用下，应力在远低于静荷载抗拉强度的情况下突然破坏，甚至在低于静荷载屈服强度时即发生破坏，这种破坏称为疲劳破坏。钢材疲劳破坏的应力指标用疲劳强度（或称疲劳极限）来表示，它是指试件在交变应力的作用下，不发生疲劳破坏的最大应力值。一般把钢材承受交变荷载1×107周次时不发生破坏所能承受的最大应力作为疲劳强度。设计承受交变荷载且需进行疲劳验算的结构时，应当了解所用钢材的疲劳强度。

7. 在钢筋混凝土结构、钢结构设计中,设计取值的依据是

在钢抄筋混凝土结构、钢袭结构设计中,设计取值的依据是屈服强度。
屈服强度是材料开始发生明显塑性变形时的最低应力值。

屈服强度：是金属材料发生屈服现象时的屈服极限，亦即抵抗微量塑性变形的应力。对于无明显屈服的金属材料，规定以产生0.2%残余变形的应力值为其屈服极限，称为条件屈服极限或屈服强度。大于此极限的外力作用，将会使零件永久失效，无法恢复。如低碳钢的屈服极限为207MPa，当大于此极限的外力作用之下，零件将会产生永久变形，小于这个的，零件还会恢复原来的样子。
（1）对于屈服现象明显的材料，屈服强度就是屈服点的应力（屈服值）；
（2）对于屈服现象不明显的材料，与应力-应变的直线关系的极限偏差达到规定值（通常为0.2%的原始标距）时的应力。通常用作固体材料力学机械性质的评价指标，是材料的实际使用极限。因为在应力超过材料屈服极限后产生颈缩，应变增大，使材料破坏，不能正常使用。