二級建造師建筑工程知識:建筑鋼材的力學性能
鋼材的主要性能包括力學性能和工藝性能。其中力學性能是鋼材最重要的使用性能,包括抗拉性能、沖擊韌性、耐疲勞性等。工藝性能表示鋼材在各種加工過程中的行為,包括冷彎性能和可焊性等。
(一)抗拉性能
抗拉性能是建筑鋼材最重要的力學性能。鋼材受拉時,在產生應力的同時相應地產生應變。應力和應變的關系反映出鋼材的主要力學特征。在低碳鋼(軟鋼)受拉的應力一應變曲線中,存在幾個重要的極限:比例極限、彈性極限σp、屈服極限(或屈服強度)σs、強度極限(或抗拉強度)σb.屈服強度是結構設計中鋼材強度的取值依據。
鋼材在受力破壞前可以經受永久變形的性能,稱為塑性,它是鋼材的一個重要性能指標。在工程應用中,鋼材的塑性指標通常用伸長率和斷面收縮率表示。試件拉斷后標距長度的增量與原標距長度之比的百分比即為伸長率。斷面收縮率是試件拉斷后,縮頸處橫斷面積的最大縮減量占橫截面積的百分率。伸長率或斷面收縮率越大,說明鋼材的塑性越大塑性大的鋼材不僅便于進行各種加工,而且能保證鋼材在建筑上的安全使用。
預應力混凝土用高強度鋼筋和鋼絲具有硬鋼的特點,抗拉強度高,無明顯的屈服階段,伸長率小。由于屈服現象不明顯,不能測定屈服點,故常以發(fā)生殘余變形為0.2%原標距長度時的應力作為屈服強度,稱條件屈服強度,用σ0.2表示。
(二)沖擊韌性
沖擊韌性是指鋼材抵抗沖擊荷載的能力。鋼的化學成分及冶煉、加工質量都對沖擊韌性有明顯的影響。除此以外,鋼的沖擊韌性受溫度的影響較大,沖擊韌性隨溫度的下降而減小;當降到一定溫度范圍時,沖擊值急劇下降,從而可使鋼材出現脆性斷裂,這種性質稱為鋼的冷脆性,這時的溫度稱為脆性臨界溫度。
(三)耐疲勞性
受交變荷載反復作用時,鋼材在應力遠低于其屈服強度的情況下突然發(fā)生脆性斷裂破壞的現象,稱為疲勞破壞。疲勞破壞是在低應力狀態(tài)下突然發(fā)生的,所以危害極大,往往造成災難性的事故。
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