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建筑钢材的力学性能都有哪些?

建筑钢材的性能主要包括力学性能和工艺性能两大类。力学性能是钢材最重要的使用特性,涵盖拉伸性能、冲击性能和疲劳性能等;工艺性能则指钢材在各种加工(如弯曲、焊接)过程中的表现。

1、拉伸性能

衡量建筑钢材拉伸性能的核心指标为屈服强度、抗拉强度和伸长率。

屈服强度:是结构设计中确定钢材强度取值的依据。

抗拉强度与强屈比:抗拉强度与屈服强度的比值称为强屈比,它是评价钢材使用可靠性的关键参数。强屈比越大,表明钢材在受力超过屈服点后仍能保持较高的可靠性,安全性更好;但过高的强屈比则意味着钢材强度的实际利用率偏低,可能导致材料浪费。

塑性(伸长率):钢材在断裂前承受永久变形的能力称为塑性。工程上常用伸长率(即试件拉断后标距长度的增量与原标距长度之比的百分比)作为塑性的量化指标。伸长率越大,钢材的塑性越好。对于常用的热轧钢筋,还需考核最大力总伸长率这一指标。

2、 冲击性能

冲击性能指钢材抵抗冲击荷载的能力。该性能受钢的化学成分、冶炼及加工质量的显著影响。

温度影响与冷脆性:冲击性能对温度变化极为敏感,随温度降低而减弱。当温度降至某一特定范围(脆性临界温度)时,冲击韧性会急剧下降,导致钢材发生无明显塑性变形的脆性断裂,此现象称为冷脆性。脆性临界温度越低,表明钢材的低温冲击性能越好。因此,在低温(负温)环境下使用的结构,必须选用其脆性临界温度低于实际使用温度的钢材。

3、疲劳性能

钢材在交变荷载反复作用下,即使承受的应力远低于其屈服强度,也可能突然发生脆性断裂破坏,此现象称为疲劳破坏。

特点与危害:疲劳破坏发生于低应力状态且具有突发性,危害性极大,常引发灾难性事故。

疲劳极限:钢材抵抗疲劳破坏的极限应力值称为疲劳极限。通常,钢材的抗拉强度越高,其疲劳极限也相应较高,两者存在正相关关系。

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