钢材料的有关内容
一、钢的生成:
钢是由生铁冶炼而成的。生铁是铁矿石、溶剂(石灰石)、燃料(焦碳)在高炉中经过还原反应和造渣反应得到的一种碳铁合金。
二、钢结构的特点
1、 强度高、重量轻——钢比混凝土、砌体和木材的强度和弹性模量要高出很多倍,因此,钢的自重常较轻。例如在跨度和荷载都相同时,普通钢屋架的重量只有钢筋混凝土屋架的1/4~1/3,若采用冷弯薄壁型钢屋架,只约1/10,轻得更多。由于自重小,刚度大,钢结构用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜。由于质量轻,钢结构也便于运输和吊装,且可减轻下部结构和基础的负担,降低造价。
2、 材质均匀——钢材的内部组织均匀,非常接近于各向同性体,且在一定的应力范围内,属于理想弹性工作,符合工程力学所采用的基本假设。因此,钢结构的计算方法可根据力学理论,计算方法可根据力学理论,计算结果准确可靠。
3、 塑性、韧性好—钢材具有良好的塑性,钢结构的在一般情况下,不会发生突发性破坏,而是在事先有较大变形作预兆。此外,钢材还具有良好的韧性,能很好的承受动力荷载和地震作用。这些都为钢结构的安全应用提供了可靠保证。
4、 工业化程度高——钢结构是用各种型材(H型钢、T型钢、工字钢、槽钢、角钢)和钢板,经切割、焊接等工序制成钢构件,然后运至工地安装。一般钢构件都可在金属结构厂采用机械化程度高的专业化生产,故精确度高,制造周期短。对一些轻型屋面结构(压型钢板屋面、彩板拱形波纹屋面等),甚至可在工地边压制边安装。钢结构的安装,由于是装配化作业,故效率也很高,建造期短,发挥投资效益快。
5、 拆迁方便——钢结构由于强度高,故适宜于建造重量轻、连接简便的可拆迁结构。对已经使用的钢结构,也便于加固、改建,甚至拆迁。
6、 密闭性好——焊接的钢结构可以做到完全密闭,因此适宜于建造要求气密性和水密性好的气罐、油罐和高压容器。
7、 耐腐蚀性差——一般钢材较易锈蚀,特别是在湿度大和有侵蚀性介质的环境中更甚,因此须采用除锈、刷油漆等防护措施,而且还须定期维修,需要一定的维护费用。在必要时,可采用具有防锈性能的耐候钢。
8、 耐火性差——当辐射热温度低于100℃时,即使长期作用,钢材的主要性能变化很小,其屈服点和弹性模量均降低不多,因此其耐热性能较好。当温度超过250℃时,其材质变化较大,故当结构表面长期受辐射热达150℃以上或在短时间内可能受到火焰作用时,须采取隔热和防火措施。
三、钢的分类:
1、 按化学成分分为碳素钢和合金钢。
2、 按质量分可分为普通碳素钢、优质碳素钢、高级优质钢
3、 按用途分可分为结构钢、工具钢和特殊钢
四、钢的防锈:
1:保护层法
在钢材表面施加保护层,使钢与周围介质隔离,从而防止锈蚀。保护层可分为金属保护层和非金属保护层两类。
金属保护层是用耐蚀性较强的金属,以电镀或喷镀的方法覆盖钢材表面,如镀锌、镀锡等。
非金属保护层是用有机或无机物作保护层,常用的是在钢材表面涂刷各种防锈材料,此法简单易行,但不耐久。此外,还可以采用塑料保护层、沥青保护层及搪瓷保护层。
2:制成合金钢
钢材的化学成分对耐锈蚀性有很大影响。也可以制成不锈钢,可以提高耐锈蚀能力。
五、钢结构用钢材
钢结构构件一般应直接选用各种型钢。构件之可直接附连钢板进行联接。联接方式有铆接、螺栓联接或焊接。所用母材主要是碳素结构及低合金高强度结构钢。
型钢有热轧和冷轧成型两种。钢板也有热轧(厚度为0.35~200mm)和冷轧(厚度为0.2~5mm)两种。
1. 热轧型钢:
热轧型钢有角钢、工字钢、槽钢、T型钢、H型钢、Z型钢、角钢和钢管等。
2. 冷弯薄壁型钢
通常是用2~6mm薄钢板冷弯或模压而成,有角钢、槽钢等开口薄壁型钢及方形、矩形等空心薄壁型钢。主要用于轻型钢结构。