钢材在静载作用下什么阶段

A. 土木工程材料混凝土知识点

1. 土木工程材料彭小芹知识点
土木工程材料彭小芹知识点 1.土木工程材料重点
土木工程材料的基本知识、土木工程材料用钢材和铝合金、木材、砌筑材料、气硬性无机胶凝材料、水泥、建筑砂浆、混凝土、前言

绪论

重点知识提要

习题与解答

第一章 土木工程材料的基本性质

重点知识提要

习题与解答

第二章 气硬性无机胶凝材料

重点知识提要

习题与解答

第三章 水泥

重点知识提要

习题与解答

第四章 混凝土

重点知识提要高分子建筑材料、沥青与沥青混合料、建筑功能材料等
2.岩土工程师考试土木工程材料知识点有哪些
1。

硅酸盐水泥凝结时间是多少？（硅酸盐水泥初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于6h 30min） 2。目前所用的墙体材料有哪些种类？（砖、砌块、板材和材石等） 3。

常用的五大水泥是哪五个？（硅酸盐水泥、普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥） 4。 混凝土的和易性和砂浆的和易性？和易性不良的混凝土会出现什么情况？（出现分层离析、泌水、？） 5。

石油沥青三组分和四组分分析方法把沥青分为哪几个组分，各组分的作用，沥青的主要性质有哪些，在实验室内通常用什么方法测试？ 三组分：分离为油分、树脂和沥青质三个组分。 各组分作用性质P172 四组分：分离为沥青质、饱和分、芳香分和胶质四组分。

各组分作用性质P174 6。混凝土主要有有哪些变形？混凝土的耐久性包括什么内容？ （1）化学变形。

（2）干湿变形。 （3）温度变形。

（4）混凝土在短期荷载作用下的变形。 （5）混凝土在长期荷载作用下的变形——徐变。

P118-120 耐久性是混凝土在使用环境下抵抗各种物理和化学作用破坏的能力。混凝土的耐久性直接影响结构物的安全性和使用性能。

耐久性包括抗渗性、抗冻性、抗化学侵蚀和碱集料反应及混凝土中的钢筋锈蚀等。 P121 8。

硅酸盐水泥的主要矿物有哪些，其对强度，水化热的贡献有多大？其反应速度大小关系。其反应后的产物又是什么？ ①硅酸三钙（简称C3S）②硅酸二钙（简称C2S）③铝酸三钙（简称C3A）④铁铝酸四钙（简称C4AF）⑤其它凯李矿物组成——少量的游离氧化钙和游离氧化镁及少量的碱（氧化钠和氧化钾）。

（1）C3S ？ 硅酸三钙在常温下的水化反应生成水化硅酸钙（C-S-H凝胶）和氢氧化3CaO·SiO2+n H2O=x CaO·SiO2·yH2O+(3-x)Ca(OH)2 ? C3S在最初四个星期内强度发展迅速，它实际上决定着硅酸盐水泥四个星期以内的强度；C3S的水化热较多，其含量也最多，故它放出的热量最多。 （2） C2S ？ β-C2S的水化与C3S相似，只不过水化速度慢而已。

2CaO·SiO2+n H2O=x CaO·SiO2·yH2O+(2-x)Ca(OH)2 所形成的水化硅盯晌迟酸钙在C/S和形貌方面与C3S水化生成的都无大区别，故也称为C-S-H凝胶。 C2S的硬化速度慢，在大约4个星期后才发挥其强度作用，约一年左右达到C3S四个星期的发挥程度；而其水化热少。

（3） C3A ？ 铝酸三钙的水化迅速，放热快。 ？其水化谨笑产物组成和结构受液相CaO浓度和温度的影响很大，先生成介稳状态的水化铝酸钙，最终转化为水石榴石（C3AH6）。

在有石膏的情况下，C3A水化的最终产物与起石膏掺入量有关。最初形成的三硫型水化硫铝酸钙，简称钙矾石，常用AFt表示。

若石膏在C3A完全水化前耗尽，则钙矾石与C3A作用转化为单硫型水化硫铝酸钙（AFm）。 ? C3A硬化速度最快，但强度低，其对硅酸盐水泥在1~3 d或稍长的时间内的强度起到一定作用；C3A的水化热多。

（4）C4AF ？ 水泥熟料中铁相固溶体可用C4AF作为代表。它的水化速率比C3A略慢，水化热较低，即使单独水化也不会引起快凝。

其水化反应及其产物与C3A很相似。 ？ C4AF的硬化速度也较快，但强度低，其对硅酸盐水泥的强度贡献小。

9。 沥青掺配要注意什么问题？ 在进行掺配时，为了不使掺配后的沥青胶体结构破坏，应选用表面张力相近和化学性质相似的沥青。

掺配沥青一般是指以同种沥青的不同标号按一定比例互相掺配而制成的沥青。施工中，若采用一种沥青不能满足配制沥青胶所要求的软化点时，可采用两种或三种沥青进行掺配。

一般认为掺配时要注意同源，即用同属石油沥青或同属煤沥青来掺配。 10。

低碳钢受拉至断裂经历哪些过程，各过程里的主要参数及意义。例如强屈比代表什么？ （1）弹性阶段。

应力与应变之比为常数，称为弹性模量，即E=б/ε。这个阶段的最大应力称为比例极限бp。

弹性模量反映了材料受力时抵抗弹性变形的能力，即材料的刚度，它是钢材在静荷载作用下计算结构变形的一个重要指标。（2）屈服阶段。

这一阶段的最大、最小应力分别称为上屈服点和下屈服点。由于下屈服点的数值较为稳定，因此以它作为材料抗力的指标，称为屈服点或屈服强度，用бs表示。

（3）强化阶段。钢材受拉断裂前的最大应力值称为强度极限或抗拉强度бb。
3.请问在土木工程"中间柱"的定义是什麽
土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称。它既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养维修等技术活动；也指工程建设的对象，即建造在地上或地下、陆上或水中 ，直接或间接为人类生活、生产、军事、科研服务的各种工程设施，例如房屋、道路、铁路、运输管道、隧道、桥梁、运河、堤坝、港口、电站、飞机场、海洋平台、给水和排水以及防护工程等。

建造工程设施的物质基础是土地、建筑材料、建筑设备和施工机具。借助于这些物质条件，经济而便捷地建成既能满足人们使用要求和审美要求，又能安全承受各种荷载的工程设施，是土木工程学科的出发点和归宿。

土木工程历史上的三次飞跃

对土木工程的发展起关键作用的，首先是作为工程物质基础的土木建筑材料，其次是随之发展起来的设计理论和施工技术。每当出现新的优良的建筑材料时，土木工程就 会有飞跃式的发展。

人们在早期只能依靠泥土、木料及其它天然材料从事营造活动，后来出现了砖和瓦这种人工建筑材料，使人类第一次冲破了天然建筑材料的束缚。中国在公元前十一世纪 的西周初期制造出瓦。最早的砖出现在公元前五世纪至公元前三世纪战国时的墓室中。砖和瓦具有比土更优越的力学性能，可以就地取材，而又易于加工制作。

B. 从钢材的力学性能和工艺性能要求,分析如何评定建筑钢材的质量.

建筑钢材的力学性能有：抗拉性能、冲击韧性、耐疲劳性
建筑钢材的工艺性能有：冷弯性能、可焊性能

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。

C. 钢材力学性质有哪些

屈服强度和抗拉强度。

钢材的技术性质——力学性能
1．抗拉性能
抗拉性能是钢材最主要的技术性能，通过拉伸试验可以测得屈服强度、抗拉强度和伸长率，这些是钢材的重要技术性能指标。
低碳钢的抗拉性能可用受拉时的应力一应变图来阐明。
低碳钢从受拉到拉断，经历了如下四个阶段：
(1)弹性阶段
oa为弹性阶段。在oa范围内，随着荷载的增加，应力和应变成比例增加。如卸去荷载，则恢复原状，这种性质称为弹性。oa是一直线，在此范围内的变形，称为弹性变形。a点所对应的应力称为弹性极限，用σP表示。在这一范围内，应力与应变的比值为一常量，称为弹性模量，用E表示，即 。弹性模量反映了钢材的刚度。是钢材在受力条件下计算结构变形的重要指标。碳素结构钢Q235的弹性模量E=(2.0～2.1)×105MPa，弹性极限σP=(180～200)MPa。
(2)屈服阶段
ab为屈服阶段。在ab曲线范围内，应力与应变不能成比例变化。应力超过σP后，即开始产生塑性变形。应力到达Reh之后，变形急剧增加，应力则在不大的范围内波动，直到b点止。Reh点是上屈服强度，ReL点是下屈服强度，ReL也可称为屈服极限，当应力到达ReL时，钢材抵抗外力能力下降，发生“屈服”现象。ReL是屈服阶段应力波动的次低值，它表示钢材在工作状态允许达到的应力值，即在ReL之前，钢材不会发生较大的塑性变形。故在设计中一般以下屈服强度作为强度取值的依据。碳素结构钢Q235的ReL应不小于235MPa。
(3)强化阶段
bc为强化阶段。过b点后，抵抗塑性变形的能力又重新提高，变形发展速度比较快，随着应力的提高而增加。对应于最高点C的应力，称为抗拉强度，用Rm表示， (Fm为c点时荷载，S0为试件受力截面面积)。
抗拉强度不能直接利用，但下屈服强度和抗拉强度的比值(即屈强比ReL／Rm)却能反映钢材的安全可靠程度和利用率。屈强比越小，表明材料的安全性和可靠性越高，材料不易发生危险的脆性断裂。如果屈强比太小，则利用率低，造成钢材浪费。碳素结构钢Q235的Rm应不小于375MPa，屈强比在0.58～0.63之间。
对于在外力作用下屈服现象不明显的硬钢类，规定产生残余变形为0.2%L0时的应力作为屈服强度，用 表示。
(4)颈缩阶段
cd为颈缩阶段。过C点，材料抵抗变形的能力明显降低。在cd范围内，应变迅速增加，而应力则反而下降，变形不能再是均匀的。钢材被拉长，并在变形最大处发生“颈缩”，直至断裂。
将拉断的钢材拼合后，测出标距部分的长度，便可按下式求得其断后伸长率A：
式中 L0——试件原始标距长度，mm；
Lu——试件拉断后标距部分的长度，mm。
以A和 分别表示L0=5d0和L0=10d0时的断后伸长率，d0为试件的原直径或厚度。对于同一钢材，A大于 。
伸长率反映了钢材的塑性大小，在工程中具有重要意义。塑性大，钢质软，结构塑性变形大，影响使用。塑性小，钢质硬脆，超载后易断裂破坏。塑性良好的钢材，偶尔超载、产生塑性变形，会使内部应力重新分布，不致由于应力集中而发生脆断。

2．冲击韧性
冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载作用的能力。
钢材的冲击韧性是用标准试件(中部加工有V型或U型缺口)，在摆锤式冲击试验机上进行冲击弯曲试验后确定，试件缺口处受冲击破坏后，以缺口底部处单位面积上所消耗的功，即为冲击韧性指标，用冲击韧性值ak(J／cm2)表示。ak越大，表示冲断试件时消耗的功越多，钢材的冲击韧性越好。
钢材进行冲击试验，能较全面地反映出材料的品质。钢材的冲击韧性对钢的化学成分、组织状态、冶炼和轧制质量，以及温度和时效等都较敏感。

3．耐疲劳性
钢材在交变荷载反复作用下，在远小于抗拉强度时发生突然破坏，这种破坏叫疲劳破坏。疲劳破坏的危险应力用疲劳极限或疲劳强度表示。它是指钢材在交变荷载作用下，于规定的周期基数内不发生断裂所能承受的最大应力。
钢材耐疲劳强度的大小与内部组织、成分偏析及各种缺陷有关。同时钢材表面质量、截面变化和受腐蚀程度等都影响其耐疲劳性能。

4．硬度
表示钢材表面局部体积内，抵抗外物压入产生塑性变形的能力，是衡量钢材软硬程度的一个指标。
测定钢材硬度的方法有布氏法、洛氏法和维氏法。常用的是布氏法和洛氏法。

D. 求Q235A钢材质量证明书

2．1 对钢结构用材的要求 国民经济各部门几乎都需要钢材，但由于各自用途的不同，所需钢材性能各异。如有的机器零件需要钢材有较高的强度，耐磨性和中等的韧性；有的石油化工设备需要钢材具有耐高温性能；机械加工的切削工具，需要钢材有很高的强度和硬度等等。因此，虽然碳素钢有一百多种，合金钢有三百多种，符合钢结构性能要求的钢材只有碳素钢及合金钢中的少数几种。 用作钢结构的钢材必须具有下列性能： 1．较高的强度。即抗拉强度fu和屈服点fy比较高。屈服点高可以减小截面，从而减轻自重，节约钢材，降低造价。抗拉强度高，可以增加结构的安全保障。 2．足够的变形能力。即塑性和韧性性能好。塑性好则结构破坏前变形比较明显从而可减少脆性破坏的危险性，并且塑性变形还能调整局部高峰应力，使之趋于平缓。韧性好表示在动荷载作用下破坏时要吸收比较多的能量，同样也降低脆性破坏的危险程度。对采用塑性设计的结构和地震区的结构而言，钢材变形能力的大小具有特别重要的意义。 3．良好的加工性能。即适合冷、热加工，同时具有良好的可焊性，不因这些加工而对强度，塑性及韧性带来较大的有害影响。 此外，根据结构的具体工作条件，在必要寸还应该具有适应低温、有害介质侵蚀(包括大气锈蚀)以及重复荷载作用等的性能。 在符合上述性能的条件下，同其他建筑材料一样，钢材也应该容易生产，价格便宜。 《钢结构设计规范》(GB50017—2002)推荐的普通碳素结构钢Q235钢和低合金高强度结构钢Q345、Q390及Q420是符合上述要求的。选用GB50017规范还未推荐的钢材时，需有可靠依据。以确保钢结构的质量。 2．2 钢材的主要性能及其鉴定 2．2．1 单向拉伸时的工作性能 钢材在常温、静载条件下一次拉伸所表现的性能最具有代表性，拉伸试验也比较容易进行，并且便于规定标准的试验方法和多项性能指标。所以，钢材的主要强度指标和变形性能都是根据标准试件一次拉伸试验确定的。 低碳钢和低合金钢(含碳量和低碳钢相同)一次拉伸时的应力-应变曲线示于图2-1(a)，简化的光滑曲线示于图2—1(b)。由应力—应变规律示出的各种力学性能指标如下。 比例极限σP 这是应力-应变图中直线段的最大应力值。严格地说，比σP略高处还有弹性极限，但弹性极限与σP极其接近，所以通常略去弹性极限的点，把σP看做是弹性极限。这样，应力不超过σP时，应力与应变成正比关系，即符合虎克定律，且卸荷后变形完全恢复。这一阶段，是图2-1(a)中的弹性阶段 OA。 材料的比例极限与焊接构件整体试验所得的比例极限，往往有差别，这是因构件中残余应力的影响所致。构件应力超过比例极限后，变形模量z，逐渐下降，对构件刚度有不利影响。 屈服点σy 应变ε在σP之后不再与应力成正比，而是渐渐加大，应力-应变间成曲线关系，一直到屈服点。这一阶段，是图2-1(b)中的弹塑性阶段AB。图2—1(b)中B点的应力为屈服点σy，在此之后应力保持不变而应变持续发展，形成水平线段即屈服平台BC。这是塑性流动阶段。 应力超过σP以后，任一点的变形中都将包括有弹性变形和塑性变形两部分，其中的塑性变形在卸载后不再恢复，故称残余变形或永久变形。 σP与σy之间是简化了的光滑曲线(图2-1b)，这样便于应用。实际上，由于加载速度及试件状况等试验条件的不同，屈服开始时总是形成曲线的上下波动，波动最高点称上屈服点，最低点称下屈服点。下屈服点的数值对试验条件不敏感，并形成稳定的水平线，所以计算时以下屈服点作为材料抗力的标准(用符号fy表示)。 屈服点是建筑钢材的一个重要力学特性。其意义在于以下两个方面： 1．作为结构计算中材料强度标准，或材料抗力标准。应力达到σy时的应变 (约为ε=0．15％)与σP时的应变(约为ε=0.1％)较接近，可以认为应力达到σy时为弹性变形的终点。同时，达到σy后在一个较大的应变范围内(约从ε= 0．15％到ε=2．5％)应力不会继续增加，表示结构一时丧失继续承担更大荷载的能力，故此以σy作为弹性计算时强度的标准。 2.形成理想弹塑性体的模型，为发展钢结构计算理论提供基础。σy之前，钢材近于理想弹性体，σy之后，塑性应变范围很大而应力保持不增长，所以接近理想塑性体。因此，可以用两根直线的图形(图2-1b中的OA′F)作为理想弹塑性体的应力—应变模型。钢结构设计规范对塑性设计的规定，就以材料是理想弹塑性体的假设为依据，忽略了应变硬化的有利作用。 有屈服平台并且屈服平台末端的应变比较大，这就有足够的塑性变形来保证截面上的应力最终都达到σy。因此一般的强度计算中不考虑应力集中和残余应力。在拉杆中截面的应力按均匀分布计算，即以此为基础。 低碳钢和低合金钢有明显的屈服点和屈服平台(图2-1a)。而热处理钢材 (如σy高达690N／mm2的美国A514钢)，它可以有较好的塑性性质但没有明显的屈服点和屈服平台，应力应变曲线形成一条连续曲线。对于没有明显屈服点的钢材，规定永久变形为ε=0．2％时的应力作为屈服点，有时用σ0.2表示。为了区别起见，把这种名义屈服点称作屈服强度(图2-2)。生产试验时为了简单易行，也可以用与ε=0．5％对应的应力作为屈服强度，因为它与σ0.2相差不多。以后，为简明统一起见，在钢结构中对σy与σ0.2不再区分而且用符号fy表示，并统一用屈服强度一词。 抗拉强度σu 屈服平台之后，应变增长时又需有应力的增长，但相对地说应变增加得快，呈现曲线关系直到最高点，这是应变硬化阶段CD(图2-1b)。最高点应力为抗拉强度σu(设计时作为材料抗力用fu表示)。到达σu后试件出现局部横向收缩变形，即“颈缩”，随后断裂。 由于到达σy后构件产生较大变形，故把它取为计算构件的强度标准；由于到达D点时构件开始断裂破坏，故σu是材料的安全储备。塑性设计虽然把钢材看做理想弹塑性体，忽略应变硬化的有利因素，却是以σu高出σy为条件的。如果没有硬化阶段，或是σu比σy高出不多，就不具备塑性设计应有的转动能力。因此，规范规定钢材必须有σu/σy≥1．2的强屈比。 伸长率δ10或δ5 伸长率是断裂前试件的永久变形与原标定长度的百分比。取圆形试件直径d的五倍或十倍为标定长度，其相应的伸长率用δ5或δ10表示 (图2-1b)，伸长率代表材料断裂前具有的塑性变形的能力。结构制造寸，这种能力使材料经受剪切、冲压、弯曲及锤击所产生的局部屈服而无明显损坏。 屈服点、抗拉强度和伸长率，是钢材的三个重要力学性能指标。钢结构中所采用的钢材都应满足钢结构设计规范对这三项力学性能指标的要求。 除上述的三个指标及其表现的性能外，材料的弹性模量E及硬化开始时应变硬化模量Est(图2—1b)，也是一次拉伸试验表现的性能。钢材在一次压缩或剪切时所表现出来的应力—应变变化规律基本上与一次拉伸试验时相似，压缩时的各强度指标也取用拉伸时的数值，只是剪切时的强度指标数值比拉伸时的小。 2．2．2 冷 弯 性 能根据试样厚度，按规定的弯心直径将试样弯曲180°，其表面及侧面无裂纹或分层则为“冷弯试验合格”(见图2-3)。“冷弯试验合格”一方面同伸长率符合规定一样，表示材料塑性变形能力符合要求，另一方面表示钢材的冶金质量(颗粒结晶及非金属夹杂分布，甚至在一定程度上包括可焊性)符合要求，因此，冷弯性能是判别钢材塑性变形能力及冶金质量的综合指标。重要结构中需要有良好的冷热加工的工艺性能时，应有冷弯试验合格保证。 2．2．3 冲 击 韧 性 与抵抗冲击作用有关的钢材的性能是韧性。韧性是钢材断裂时吸收机械能能力的量度。吸收较多能量才断裂的钢材，是韧性好的钢材。钢材在一次拉伸静载作用下断裂时所吸收的能量，用单位体积吸收的能量来表示，其值等于应力-应变曲线下的面积。塑性好的钢材，其应力-应变曲线下的面积大，所以韧性值大。然而，实际工作中，不用上述方法来衡量钢材的韧性，而用冲击韧性衡量钢材抗脆断的性能，因为实际结构中脆性断裂并不发生在单向受拉的地方，而总是发生在有缺口高峰应力的地方，在缺口高峰应力的地方常呈三向受拉的应力状态。因此，最有代表性的是钢材的缺口冲击韧性，简称冲击韧性或冲击功。 冲击韧性的测量，可用不同的方法进行。我国过去多用梅氏(Mesnager)方法进行。该法规定用跨中带U型缺口的方形截面小试件在规定试验机上进行 (图2-4a及b)。试件在摆锤冲击下折断后，断口处单位面积上的功即为冲击韧性值，用αk表示，单位为J／cm2。现行国家标准《碳素结构钢》(GB700—88)规定采用国际上通用的夏比试验法(Charpy V-notch test)，试件和梅氏试件的区别仅仅在于带V型缺口， 由于缺口比较尖锐(图2-4c)，缺口根部的高峰应力及其附近的应力状态能更好地描绘实际结构的缺陷。夏比缺口韧性用Akv或Cv表示，其值为试件折断所需的功，单位为J。因为试件都用同一标准尺寸，不用缺口处单位面积的功，可以使测量工作简化。缺口韧性值受温度影响，温度低于某值时将急剧降低。设计处于不同环境温度的重要结构，尤其是受动载作用的结构时，要根据相应的环境温度对应提出常温(20±5℃)冲击韧性、0℃冲击韧性或负温(-20℃或-40℃)冲击韧性的保证要求。 2．2．4 可 焊 性 可焊性是指采用一般焊接工艺就可完成合格的(无裂纹的)焊缝的性能。钢材的可焊性受碳含量和合金元素含量的影响。碳含量在0.12％—0.20％范围内的碳素钢，可焊性最好。碳含量再高可使焊缝和热影响区变脆。Q235B的碳含量就定在这一适宜范围。Q235A的碳含量略高于B级，且不作为交货条件，除非把碳含量作为附加保证，这一钢号通常不能用于焊接构件。提高钢材强度的合金元素大多也对可焊性有不利影响。衡量低合金钢的可焊性可以用下列公式计算其碳当量。此式是国际焊接学会(UV)提出的，为我国行业标准《建筑钢结构焊接技术规程》(JGJ81)所采用。当CE不超过0.38％时，钢材的可焊性很好，Q235和Q345钢属于这一类。当CE大于0.38％但未超过0.45％时，钢材淬硬倾向逐渐明显，需要采取适当的预热措施并注意控制施焊工艺。预热的目的在于使焊缝和热影响区缓慢冷却，以免因淬硬而开裂。当CE大于0.45％时，钢材的淬硬倾向明显，需采用较高的预热温度和严格的工艺措施来获得合格的焊缝。 《建筑钢结构焊接技术规程》 (JGJ81)给出常用结构钢材最低施焊温度表。厚度不超过40mm的Q235钢和厚度不超过25mm的Q345钢，在温度不低于0℃时一般不需预热。除碳当量外，预热温度还和钢材厚度及构件变形受到约束的程度有直接关系。因此，重要结构施焊时实际采用的焊接制度最好由工艺试验确定。 综上所述，钢材可焊性的优劣实际上是指钢材在采用一定的焊接方法，焊接材料、焊接工艺参数及一定的结构形式等条件下，获得合格焊缝的易难程度。可焊性稍差的钢材，要求更为严格的工艺措施。 2．2．5 钢材性能的鉴定 由前可知，反映钢材质量的主要力学指标有：屈服强度、抗拉强度，伸长率、冷弯性能及冲击韧性。此外，钢材的工艺性能和化学成分也是反映钢材性能的重要内容。根据《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205—2001)的规定，对进入钢结构工程实施现场的主要材料需进行进场验收，即检查钢材的质量合格证明文件、中文标识及检验报告，确认钢材的品种、规格、性能是否符合现行国家标准和设计要求。对属于下列情况之一的钢材，应进行抽样复验，其复验结果应符合现行国家产品标准和要求。 1)国外进口钢材； 2)钢材混批； 3)板厚等于或大于40mm，且设计有Z向性能要求的厚板； 4)建筑结构安全等级为一级，大跨度钢结构中主要受力构件所采用的钢材； 5)设计有复验要求的钢材； 6)对质量有疑义的钢材。 复检时各项试验都应按有关的国家标准《金属拉伸试验方法》(GB／T228)，《金属夏比缺口冲击试验方法》(GB／T229)和《金属材料弯曲试验方法》(GB／ T232)的规定进行。试件的取样则按国家标准《钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备》(GB／T2975)和《钢的化学分析用试样取样法及成品化学成分允许偏差》(GB／T222)的规定进行。做热轧型钢的力学性能试验时，原则上应该从翼缘上切取试样。这是因为翼缘厚度比腹板大，屈服点比腹板低，并且翼缘是受力构件的关键部位。钢板的轧制过程使它的纵向力学性能优于横向，因此，采用纵向试样或横向试样，试验结果会有差别。国家标准中要求钢板、钢带的拉伸和弯曲试验取横向试件，而冲击韧性试验则取纵向试件。 钢材质量的抽样检验应由具有相应资质的质检单位进行。 2．3 影响钢材性能的因素 2．3．1 化学成分的影响 钢是含碳量小于2％的铁碳合金，碳大于2％时则为铸铁。制造钢结构所用的材料有碳素结构钢中的低碳钢及低合金结构钢。 碳素结构钢由钝铁、碳及杂质元素组成，其中纯铁约占99％，碳及杂质元素约占1％。低合金结构钢中，除上述元素外还加入合金元素，后者总量通常不超过3％。碳及其他元素虽然所占比重不大，但对钢材性能却有重要影响。 1．碳(C) 碳是形成钢材强度的主要成分。材料中大部分空间内为柔软的纯铁体，而化合物渗碳体(Fe3C)及渗碳体与纯铁体的混合物一珠光体则十分坚硬，它们形成网络夹杂于纯铁体之间。钢的强度来自渗碳体与珠光体。碳含量提高，则钢材强度提高，但同时钢材的塑性、韧性，冷弯性能，可焊性及抗锈蚀能力下降。因此不能用含碳量高的钢材，以便保持其他的优良性能。按碳的含量区分，小于 0．25％的为低碳钢，大于0．25％而小于0．6％的为中碳钢，大于0．6％的为高碳钢。钢结构用钢的碳含量一般不大于0．22％，对于焊接结构，为了有良好的可焊性，以不大于0．2％为好。所以，建筑钢结构用的钢材基本上都是低碳钢。只有高强度螺栓用的40B和35VB钢及组成预应力钢索的高强钢丝，含碳量高于 0．25％。 2．锰(Mn) 锰是有益元素，它能显著提高钢材强度但不过多降低塑性和冲击韧性。锰有脱氧作用，是弱脱氧剂。锰还能消除硫对钢的热脆影响。碳素钢中锰是有益的杂质，在低合金钢中它是合金元素。我国低合金钢中锰的含量在1．0％—1．7％。但是锰可使钢材的可焊性降低，故含量有限制。 3．硅(Si) 硅是有益元素，有更强的脱氧作用，是强脱氧剂。硅能使钢材的粒度变细，控制适量时可提高强度而不显著影响塑性、韧性、冷弯性能及可焊性。硅的含量在碳素镇静钢中为0．12％—0．3％，低合金钢中为0．2％—0．55％，过量时则会恶化可焊性及抗锈蚀性。 4．钒(V)、铌(Nb)、钛(Ti) 钒、铌、钛都能使钢材晶粒细化。我国的低合金钢都含有这三种元素，作为锰以外的合金元素，既可提高钢材强度，又保持良好的塑性，韧性。 5．铝(Al)、铬(Cr)、镍(Ni) 铝是强脱氧剂，用铝进行补充脱氧，不仅进一步减少钢中的有害氧化物，而且能细化晶粒。低合金钢的C、D及E级都规定铝含量不低于0．015％，以保证必要的低温韧性。铬和镍是提高钢材强度的合金元素，用于Q390钢和Q420钢。 6．硫(S) 硫是有害元素，属于杂质，能生成易于熔化的硫化铁，当热加工及焊接使温度达800~1000℃时，可能出现裂纹，称为热脆。硫还能降低钢的冲击韧性，同时影响疲劳性能与抗锈蚀性能。因此，对硫的含量必须严加控制，一般不得超过 0．045％~0．05％，质量等级为D、E级的钢则要求更严，Q345E的硫含量不应超过0．25％。近年来发展的抗层间断裂的钢(厚度方向性能的钢板)，含硫量要求控制在0．01％以下。 7．磷(P) 磷既是有害元素也是能利用的合金元素。磷是碳素钢中的杂质，它在低温下使钢变脆，这种现象称为冷脆。在高温寸磷也能使钢减少塑性，其含量应限制在 0．045％以内，质量等级C、D、E级的钢则含量更少。但磷能提高钢的强度和抗锈蚀能力。经过合适的冶金工艺也能作为合金元素，如过去用的牌号09锰铜磷钛就含有磷元素，含量在0．05％~0．12％之间。 8．氧(O)、氮(N) 氧和氮也是有害杂质，在金属熔化的状态下可以从空气中进入。氧能使钢热脆，其作用比硫剧烈，氮能使钢冷脆，与磷相似。故其含量必须严加控制。钢在浇铸过程中，应根据需要进行不同程度的脱氧处理。碳素结构钢的氧含量不应大于0．008％。但氮有时却作为合金元素存在于钢之中，桥梁用钢15锰钒氮 (15MnVNq)就是如此，它的B级钢氮含量为0．01％—0．02％。 钢结构所用碳素结构钢中的Q235钢及低合金结构钢中的Q345钢和Q390钢的化学成分及其含量，见书后附表9。 2．3．2 成材过程的影响 1．冶炼 钢材的冶炼方法主要有平炉炼钢、氧气顶吹转炉炼钢，碱性侧吹转炉炼钢及电炉炼钢。其中平炉炼钢由于生产效率低，碱性侧吹转炉炼钢生产的钢材质量较差，目前基本已被淘汰。而电炉冶炼的钢材一般不在建筑结构中使用。因此，在建筑钢结构中，主要使用氧气顶吹转炉生产的钢材。目前氧气顶吹转炉钢的质量，由于生产技术的提高，已不低于平炉钢的质量。同时，氧气顶吹转炉钢具有投资少、生产率高、原料适应性大等特点，目前已成为主流炼钢方法。 冶炼这一冶金过程形成钢的化学成分与含量、钢的金相组织结构，不可避免地存在冶金缺陷，从而确定不同的钢种，钢号及其相应的力学性能。 2．浇铸 把熔炼好的钢水浇铸成钢锭或钢坯有两种方法，一种是浇人铸模做成钢锭，另一种是浇入连续浇铸机做成钢坯。前者是传统的方法，所得钢锭需要经过初轧才成为钢坯。后者是近年来迅速发展的新技术，浇铸和脱氧同时进行。铸锭过程中因脱氧程度不同，最终成为镇静钢、半镇静钢与沸腾钢。镇静钢因浇铸时加入强脱氧剂，如硅，有时还加铝或钛，保温时间得以加长，氧气杂质少且晶粒较细，偏析等缺陷不严重，所以钢材性能比沸腾钢好，但传统的浇铸方法因存在缩孔而成材率较低。 连续浇铸可以产出镇静钢而没有缩孔，并且化学成分分布比较均匀，只有轻微的偏析现象。采用这种连续浇铸技术既提高产品质量，又降低成本。 钢在冶炼及浇铸过程中会不可避免地产生冶金缺陷。常见的冶金缺陷有偏析，非金属夹杂，气孔及裂纹等等。偏析是指金属结晶后化学成份分布不匀；非金属夹杂是指钢中含有如硫化物等杂质；气泡是指浇铸时由FeO与C作用所生成的CO气体不能充分逸出而滞留在钢锭内形成的微小空洞。这些缺陷都将影响钢的力学性能。 3．轧制 钢材的轧制能使金属的晶粒变细，也能使气泡、裂纹等焊合，因而改善了钢材的力学性能。薄板因辊轧次数多，其强度比厚板略高、浇铸时的非金属夹杂物在轧制后能造成钢材的分层，所以分层是钢材(尤其是厚板)的一种缺陷。设计时应尽量避免拉力垂直于板面的情况，以防止层间撕裂。 4．热处理 一般钢材以热轧状态交货，某些高强度钢材则在轧制后经过热处理才出厂。热处理的目的在于取得高强度的同时能够保持良好的塑性和韧性。国家标准《低合金高强度结构钢》(GB／T1591—94)规定：“钢一般应以热轧、控轧，正火及正火加回火状态交货。Q420、Q460C、D、E级钢也可按淬火加回火状态交货”。具体交货状态由需方提出并订入合同，否则由供方决定。正火属于最简单的热处理：把钢材加热至850—900℃并保持一段时间后在空气中自然冷却，即为正火。如果钢材在终止轧制时温度正好控制在上述温度范围，可得到正火的效果，称为控轧。回火是将钢材重新加热至650℃并保温一段时间，然后在空气中自然冷却。淬火加回火也称调质处理，淬火是把钢材加热至 900℃以上，保温一段时间，然后放入水或油中快速冷却。强度很高的钢材，包括高强度螺栓的材料都要经过调质处理。 2．3．3 影响钢材性能的其他因素 钢材的性能和各种力学指标，除由前面所列各因素决定之外，在钢结构的制造和使用中，还可能受其他因素的影响。 1．冷加工硬化(应变硬化) 在常温下加工叫冷加工。冷拉、冷弯、冲孔、机械剪切等加工使钢材产生很大塑性变形，产生塑性变形后的钢材在重新加荷时将提高屈服点(图2-5中的B点)，同时降低塑性和韧性(图2-5中的CD)。由于减小了塑性和韧性性能，普通钢结构中不利用硬化现象所提高的强度。重要结构还把钢板因剪切而硬化的边缘部分刨去。用作冷弯薄壁型钢结构的冷弯型钢，是由钢板或钢带经冷轧成型的，也有的是经压力机模压成型或在弯板机上弯曲成型的。由于冷成型操作，实际构件截面上各点的fy与fu几乎都有不同百分比的提高，其性能与原钢板已经有所不同。由于这个原因，薄壁型钢结构设计中允许利用因局部冷加工而提高的强度。此外，还有性质类似的时效

E. 钢材的受力可分为哪五个阶段

1. 钢材受力的五个阶段：

2. 1.先是弹性阶段，然后到达屈服点，
3. 2.进入屈服阶段，这内个阶段特点是钢材的容应力不增加，但是应变增大。
4. 3.强度不变然后应变增大到一定地步时，进入强化阶段，这个阶段钢材强度显著提升，但是应变也增大。
5. 4.最后到达强化的顶点时，进入颈缩阶段，这个阶段强度下降，应变增加。
   5.弹性快到头了的时间点就是屈服点进入屈服阶段。

F. 钢材一次拉伸应力应变曲线的四个工作阶段是什么

1,弹性阶段:该段的应力与应变成线形关系；
2,屈服阶段:该段钢筋将产生很大的塑性变形版,应力应变权关系呈水平直线；
3,强化阶段:该段应力应变关系曲线重新变成上升趋势,将达到钢筋的抗拉强度值的顶点；
4,破坏阶段:该段应力应变关系曲线变化为下降曲线,应变加大,直至钢筋最终被拉断.

G. 钢筋受拉破坏四个阶段

钢筋受拉破坏四个阶段：

1、弹性阶段：

随着荷载的增加，应变随应力成正比增加。如卸去荷载，试件将恢复原状，表现为弹性变形。在这一范围内，应力与应变的比值为一常量，称为弹性模量E。

弹性模量反映钢材的刚度，是钢材在受力条件下计算结构变形的重要指标。常用低碳钢的弹性模量E=2.0×105～2.1×105MPa，弹性极限E=180～200MPa。

2、屈服阶段：

应力与应变不成比例，开始产生塑性变形，应变增加的速度大于应力增长速度，钢材抵抗外力的能力发生“屈服”了。因比较稳定易测，常用低碳钢的为195～300MPa。该阶段在材料万能试验机上表现为指针不动或来回窄幅摇动。

钢材受力达屈服点后，变形即迅速发展，尽管尚未破坏但已不能满足使用要求。故设计中一般以屈服点作为强度取值依据。

3、强化阶段：

抵抗塑性变形的能力又重新提高，变形发展速度比较快，随着应力的提高而增强，称为抗拉强度，用бb表示。

常用低碳钢的为385～520MPa。抗拉强度不能直接利用，但屈服点与抗拉强度的比值，能反映钢材的安全可靠程度和利用率。屈强比越小，表明材料的安全性和可靠性越高，结构越安全。

但屈强比过小，则钢材有效利用率太低，造成浪费。常用碳素钢的屈强比为0.58～0.63，合金钢为0.65～0.75。

4、颈缩阶段（破坏）：

材料变形迅速增大，而应力反而下降。试件在拉断前，于薄弱处截面显著缩小，产生“颈缩现象”，直至断裂。

通过拉伸试验，除能检测钢材屈服强度和抗拉强度等强度指标外，还能检测出钢材的塑性。塑性表示钢材在外力作用下发生塑性变形而不破坏的能力，它是钢材的一个重要性指标。钢材塑性用伸长率或断面收缩率表示。

工程量计算规则：

1、钢筋工程，应区别现浇、预制构件、不同钢种和规格，分别按设计长度乘以单位重量，以吨计算。

2、计算钢筋工程量时，设计已规定钢筋塔接长度的，按规定塔接长度计算；设计未规定塔接长度的，已包括在钢筋的损耗率之内，不另计算塔接长度。钢筋电渣压力焊接、套筒挤压等接头，以个计算。

3、先张法预应力钢筋，按构件外形尺寸计算长度，后张法预应力钢筋按设计图规定的预应力钢筋预留孔道长度，并区别不同的锚具类型，分别按下列规定计算：

1、低合金钢筋两端采用螺杆锚具时，预应力的钢筋按预留孔道长度减0.35m，螺杆另行计算。

2、低合金钢筋一端采用徽头插片，另一端螺杆锚具时，预应力钢筋长度按预留孔道长度计算，螺杆另行计算。

3、低合金钢筋一端采用徽头插片，另一端采用帮条锚具时，预应力钢筋增加0.15m，两端采用帮条锚具时预应力钢筋共增加0.3m计算。

4、低合金钢筋采用后张硅自锚时，预应力钢筋长度增加0.35m计算。

5、低合金钢筋或钢绞线采用JM、XM、QM型锚具孔道长度在20m以内时，预应力钢筋长度增加1m；孔道长度20m以上时预应力钢筋长度增加1.8m计算。

6、碳素钢丝采用锥形锚具，孔道长在20m以内时，预应力钢筋长度增加1m；孔道长在20m以上时，预应力钢筋长度增加1.8m。

7、碳素钢丝两端采用镦粗头时，预应力钢丝长度增加0.35m计算。

钢筋的砼保护层厚度：

受力钢筋的砼保护层厚度，应符合设计要求，当设计无具体要求时，不应小于受力钢筋直径，并应符合下面的要求：

1、处于室内正常环境由工厂生产的预制构件，当砼强度等级不低于C20且施工质量有可靠保证时，其保护层厚度可按表中规定减少5mm，但预制构件中的预应力钢筋的保护层厚度不应小于15mm。

2、处于露天或室内高湿度环境的预制构件，当表面另作水泥砂浆抹面且有质量可靠保证措施时其保护层厚度可按表中室内正常环境中的构件的保护层厚度数值采用。

3、钢筋砼受弯构件，钢筋端头的保护层厚度一般为10mm；预制的肋形板，其主肋的保护层厚度可按梁考虑。

4、板、墙、壳中分布钢筋的保护层厚度不应小于10mm；梁、柱中的箍筋和构造钢筋的保护层厚度不应小于15mm。

抗拉强度是钢筋在承受静力荷载的极限能力，可以表示钢筋在达到屈服点以后还有多少强度储备，是抵抗塑性破坏的重要指标。

钢筋有熔炼、轧制过程中的缺陷，以及钢筋的化学成分含量的不稳定，常常反映到抗拉强度上，当含碳量过高，轧制终止时温度过低，抗拉强度就可能很高；当含碳量少，钢中非金属夹杂物过多时，抗拉强度就较低。抗拉强度的高低，对钢筋混凝土结构抵抗反复荷载的能力有直接影响。

H. 钢材一次拉伸应力应变曲线的四个工作阶段是什么

1,弹性阶段:该段抄的应力与应变成线形关系；
2,屈服阶段:该段钢筋将产生很大的塑性变形,应力应变关系呈水平直线；
3,强化阶段:该段应力应变关系曲线重新变成上升趋势,将达到钢筋的抗拉强度值的顶点；
4,破坏阶段:该段应力应变关系曲线变化为下降曲线,应变加大,直至钢筋最终被拉断.