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1、第三部分 高层建筑钢结构 钢材及连接材料,两部分内容,构件材料（钢材）,连接材料,构件材料（钢材）,高层建筑钢结构对所使用材料的特殊要求,结构具体采用何类钢材,国外钢材的应用,钢材的基本知识（复习）,连接材料,高层建筑钢结构对所使用连接材料的特殊要求,基本知识（复习）,焊接材料,高强度螺栓,每类连接材料,一、构件材料（钢材）,碳素钢,合金钢,分类,碳素结构钢,低合金结构钢,应用于建筑钢结构,化学成分,碳素结构钢,介绍四种分类方法,韧性性能,生产工艺（脱氧方法）,铁和碳的合金，含碳量通常不超过1，含锰量不超过1.65%，含铜量和硅量不超过0.6%。这类钢的焊接主要取决于含碳量，其它元素只起有限作
2、用。,含碳量,1 碳素结构钢 分类和表示方法,含碳量,三类,脱氧方式,三类,镇静钢（Z）,沸腾钢（F）,半镇静钢（b),A级B级C级D级,韧性性能的好坏,由差到好,冲击功（一定的温度环境下）,冲击试验,韧性级别,无冲击功要求,20 C0，冲击功=27 J,0 C0，冲击功=27 J,-20 C0，冲击功=27 J,碳素钢结构钢 表示方法,依据,碳素结构钢（GB700）,Q,屈服点,韧性级别,脱氧方式,屈服点符号,N/mm 2,A、B、C、D级,沸腾钢（F）镇静钢 半镇静钢（b)特种镇静钢,例如,Q 235 A F,屈服点为235 N/mm 2，韧性级别为A，脱氧方式为沸腾钢,碳素结构钢（GB7
3、00）,碳素结构钢的五种牌号,Q195，Q215，Q235，Q255，Q275,2、低合金结构钢 表示方法,同 碳素钢结构钢,低合金高强度结构钢的牌号和性能（GBT1591-1994）,五种牌号,Q295，Q345，Q390，Q420，Q460,3、高层建筑钢结构 对钢材性能的特殊要求,普通建筑钢结构,对钢材性能的要求,较高的强度,良好的变形能力,良好的加工能力,高层建筑钢结构 对钢材性能的特殊要求,延展,包括,抗震设计,非抗震设计,A、非抗震设计时,1、满足结构使用要求,结构重要性,结构所处环境,结构所受荷载特征,结构连接方法,2、保证机械性能符合设计要求,强度 fy,fu,伸长率，冷弯试验
4、,冲击韧性,3、承重构件外露或处于低温环境中时，钢材应具有耐大气腐蚀或低温冷脆性能,4、当钢板厚度较厚（50mm），且沿厚度方向受拉时，应根据厚度方向性能钢板（GB531385）附加保证沿厚度方向的收缩率大于Z25级，防止层状撕裂,收缩率（钢板厚度方向的断面）=,原断面面积,试样断裂处面积,原断面面积,Z15、Z25、Z35,如图，通过轧制而成的钢板，三个方向的机械性能均不相同，其中Z向（厚度方向）最差，特别是塑性和韧性,钢板受撕裂情况,B、抗震设计时,1、满足 非抗震设计 的所有要求,2、钢材的屈强比 fu/fy 1.2 或 1.5（8度或8度以上）,3、钢材的拉伸图有明显的屈服平台,6、对
5、于乙类（重要性）高层建筑钢结构，材料fy 不超过10%的标准值，以避免结构中预定构件塑性铰位置转移,4、伸长率应 20%,5、具有较好的可焊性能,4、中国高层建筑钢结构 使用钢材,A、非抗震设计时,1、Q235 B，C，D，质量满足碳素结构钢（GB700）,注意：Q235 A无冲击功规定，且一般不进行冷弯试验，一般不用于高层建筑钢结构（用户要求除外）,2、Q345，质量满足低合金结构钢（GB1591-94）,B、抗震设计时,钢材的选用与非抗震时相同，但对材料除满足规范要求外，还应满足设计和使用要求,二、焊接材料,1、焊接方法,电阻焊,电弧焊,气体保护焊,电弧焊,手工电弧焊,自动埋弧焊,半自动埋
6、弧焊,焊条,焊丝、焊剂,2、焊条,低合金钢焊条,碳钢焊条,不锈钢焊条,施焊的材料类型,铝及铝合金焊条,A、碳钢焊条 的表示方法,E,X X,X,X,焊条符号,焊缝金属的抗拉强度最小值，kgf/mm 2,焊条的焊接位置,例如,0、1：全位置焊接（平、立、仰、横）,2：平焊和平角焊,4：向下立焊,电流种类和药皮类型,B、低合金钢焊条 的表示方法,E XX X XX,X,同碳钢焊条相同,熔敷金属化学成分分类符号,A1：碳钼钢焊条,D3：锰钼钢焊条,B1、B2：铬钼钢焊条,C1、C2、C3：镍钢焊条,X,X,X,熔敷金属中的合金元素,C、焊条型号 的选择,1、符合标准碳钢焊条（GB5117-85）、低
7、合金钢焊条（GB5118-85）,2、为充分利用材料，焊条的选择应与构件的材料强度相匹配,5、焊条药皮的选择应同构件的重要性联系,3、焊丝,自动、半自动埋弧焊的焊接材料,分类,建筑钢材常用焊丝的牌号及化学成分,GB1300-77焊接用焊丝,焊丝的表示方法,低碳钢用焊丝,多采用低碳焊丝,H08、H08A、H08E、H08Mn、H08MnA,低合金结构钢用焊丝,H08A、H08E、H08Mn、H08MnA、H10MnA,4、焊剂,埋弧焊的焊接材料,作用,保护焊缝金属,对焊缝金属冶金处理,改善焊缝工艺性能,焊剂分类,熔炼焊剂,制造方法,非熔炼焊剂,混合焊剂,烧结焊剂,粘结焊剂,将各种矿物原料按一定比
8、例混合,加热到1300度使其熔化,搅拌均匀,出炉后在水中激冷而粒化,烘干、粉碎、过筛,使用,在中国应用最为广泛,熔炼焊剂 表示方法,H J,X,X,X,焊 剂,MnO的含量,SiO2、CaF2的含量,同一类型焊剂的不同牌号,焊丝、焊剂 的组合表示方法,埋弧焊时，焊缝金属的力学性能主要取决于焊剂、焊丝及两者的匹配,两者可以组合表示,组合表示方法（GB5293-85）,5、高层建筑钢结构 焊丝、焊剂的选择,选择要求,选择的焊丝、焊剂应相互匹配,选择的焊丝、焊剂应与主体金属强度相匹配,选择的焊丝、焊剂应符合标准焊接用钢丝（GB1300）,常用搭配,焊丝：H08、H08A、H08E焊剂：中锰型或高锰型
9、,Q235,方案一,焊丝：H08Mn、H08MnA焊剂：无锰型或低锰型,方案二,焊丝：H08A、H08E焊剂：高锰型,Q345,方案一,焊丝：H08Mn、H08MnA焊剂：中锰型或高锰型,方案二,焊丝：H10Mn2焊剂：无锰型或低锰型,方案三,常用搭配,三、高强度螺栓,1、分类,受剪时的承载力极限状态,摩擦型：剪力超过摩擦力时，极限状态,承压型：剪力超过摩擦力时，没有破坏,极限状态同普通螺栓相同,形状、材料、预拉力获得方式,大六角头 高强度螺栓,扭剪型高强度螺栓,大六角头 高强度螺栓,扭剪型高强度螺栓,扭剪型高强度螺栓,施工前,施工后,施工中,2、预拉力获得方法,大六角头 高强度螺栓,扭剪型高强度螺栓,扭矩法,转角法,直接拧断卡头,予置式扭矩扳手,指示表式扭矩扳手,指示表式扭矩扳手,予置式扭矩扳手,3、高强度螺栓 的性能等级、力学性能,性能等级,8.8 级：用于大六角头高强度螺栓,10.9 级：用于扭剪型高强度螺栓,45号钢、35号钢,20 Mn Ti B,
