《建筑材料》课程教学资源（教案讲义）第九章 建筑钢材

第九章 建筑钢材建筑钢材有钢结构用型钢（圆钢、角钢、工字钢）、钢板和钢管，以及钢筋混凝土用的钢筋和钢丝。钢材材质均匀，性能可靠，强度高，具有一定的可塑性、韧性，能承受较大的冲击荷载和振动荷载，可焊接、铆接、螺栓连接，便于装配。由各种型材组成的钢结构，安全性大，自重轻，适用于重型工业厂房、大跨结构、可移动结构，及高算结构与高层建筑等。但钢材也存在易锈蚀，维护费用大，耐火性差的缺点。9.1建筑钢材基本知识将铁矿石在化铁炉内熔化，并以碳还原其中的氧化铁得到的铁。铁中含有较多的碳以及其它杂质（锰、硅、硫、磷等），将含碳量为2.06~6.67%的铁碳合金称为生铁，生铁性质硬脆。钢是将生铁在炼钢炉内熔炼，除去其中大部分碳和杂质，使含碳量控制在2.06%以下的铁碳合金。按化学成分钢分为碳素钢和合金钢。碳素钢根据含碳量又可分为：低碳钢（含碳小于0.25%）、中碳钢（含碳0.25%～0.6%）和高碳钢（含碳大于0.6%）。合金钢按合金元素的总含量可分为低合金钢（合金元素总含量小于5%）中合金钢（合金元素总含量为5%10%）和高合金钢（合金元素总含量大于10%）。根据钢中有害杂质的多少，工业用钢可分为普通钢、优质钢和高级优质钢。根据用途的不同，工业用钢常分为结构钢、工具钢和特殊性能钢。建筑上所用的主要是属碳素结构钢的低碳钢和属普通钢的低合金结构钢。根据炼钢设备的不同，建筑钢材的冶炼方法分为氧气转炉法、平炉法、电炉三种炼出的钢液除部分直接浇注成钢铸件外，大多数是先浇注成钢锭，然后再加工成各种型材。按钢治炼过程脱氧程度的不同a可分为沸腾钢（F）、半镇静钢（b）、镇静钢（Z)及特殊镇静钢(TZ)。9.2建筑钢材的技术性能9.2.1力学性能1）抗拉强度TEAL/L抗拉性能是表示建筑钢材性能和选用钢材最重要的指标。建筑钢材的抗拉性能，可通过低碳钢受拉的图7-1低碳钢受拉的应力-应变图应力－应变图阐明（图7一1）。在钢材的应力应变曲线中存在几个重要的极限：比例极限、弹性极限（op）、屈服极限（αs）、强度极限（αb）。屈服极限是结构设计中钢材强度的取值依据

第九章 建筑钢材 建筑钢材有钢结构用型钢（圆钢、角钢、工字钢）、钢板和钢管，以及钢筋混凝 土用的钢筋和钢丝。钢材材质均匀，性能可靠，强度高，具有一定的可塑性、韧 性，能承受较大的冲击荷载和振动荷载，可焊接、铆接、螺栓连接，便于装配。 由各种型材组成的钢结构，安全性大，自重轻，适用于重型工业厂房、大跨结构、 可移动结构，及高耸结构与高层建筑等。但钢材也存在易锈蚀，维护费用大，耐 火性差的缺点。 9.1 建筑钢材基本知识 将铁矿石在化铁炉内熔化，并以碳还原其中的氧化铁得到的铁。 铁中含有较多的碳以及其它杂质（锰、硅、硫、磷等），将含碳量为 2.06~6.67% 的铁碳合金称为生铁，生铁性质硬脆。钢是将生铁在炼钢炉内熔炼，除去其中大 部分碳和杂质，使含碳量控制在 2.06%以下的铁碳合金。 按化学成分钢分为碳素钢和合金钢。碳素钢根据含碳量又可分 为：低碳钢（含碳小于 0.25%）、中碳钢（含碳 0.25%～0.6%）和高碳钢（含碳 大于 0.6%）。合金钢按合金元素的总含量可分为低合金钢（合金元素总含量小 于 5%）、中合金钢（合金元素总含量为 5%～10%）和高合金钢（合金元素总含量 大于 10%）。 根据钢中有害杂质的多少，工业用钢可分为普通钢、优质钢和 高级优质钢。 根据用途的不同，工业用钢常分为结构钢、工具钢和特殊性能 钢。 建筑上所用的主要是属碳素结构钢的低碳钢和属普通钢的低合 金结构钢。 根据炼钢设备的不同，建筑钢材的冶炼方法分为氧气转炉法、 平炉法、电炉三种炼出的钢液除部分直接浇注成钢铸件外，大多数是先浇注成钢 锭，然后再加工成各种型材。按钢冶炼过程脱氧程度的不同 可分为沸腾钢（F）、半镇静钢(b)、镇静钢(Z)及特殊镇静 钢(TZ)。 9.2 建筑钢材的技术性能 9.2.1 力学性能 1）抗拉强度 抗拉性能是表示建筑钢材性能和选用钢材 最重要的指标。建筑钢材的抗拉性能，可通过低碳钢受拉的 应力–应变图阐明（图 7－1）。 在钢材的应力应变曲线中存在几个重要的极限：比例极限、弹 性极限(σp)、屈服极限（σs）、强度极限（σb）。屈服极限是结构设计中钢 材强度的取值依据

钢材屈强比（os/αb）小，钢材塑性好，应力重布能力0.2%强，用于结构的安全性图7-2试件断后标距的测量高，但屈强比过小，不经图7-3硬钢的屈服点002济。伸长率表示钢材塑性的大小，是评定钢材质量的重要指标，计算公式如下：5 =4-3×100%Lo8 5>810L0=5dO和L0=10d0式中8——伸长率；L1—一试件拉断后标距；LO—一试件原始标距；do——试件直径。预应力钢筋混凝土用的高强度钢筋和钢丝具有硬钢的特点：抗拉强度高，无明显的屈服阶段，伸长率小（图7一3）。这类钢材由于没有明显的屈服阶段，不能测定屈服点，故常以发生残余变形0.2%10时的应力作为规定的屈服极限，用00.2表示。2）冲击韧性冲击韧性为钢材抵抗冲击荷载的能力，用冲击韧性指标ak表示，αk越大，钢材韧性越好。钢材的冲击韧性对钢的化学成分、组织状态，以及冶炼、轧制质量都较敏感。试验表明，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；这时的温度称为脆性临界温度。它的数值愈低，钢材的低温冲击性能愈好。所以在负温下使用的结构，应当选用脆性临界温度较使用温度为低的钢材。由于脆性临界温度的测定工作较复杂，规范中通常是根据气温条件规定-20℃或-40℃的负温冲击值指标。随时间的延长而表现出强度提高，塑性和冲击韧性下降，这种现象称为时效。因时效而导致性能改变的程度称为时效敏感性。时效敏感性愈大的钢材，经过时效以后其冲击韧性的降低愈显著。为了保证安全，对于承受动荷载的重要结构，应当选用时效敏感性小的钢材。3）耐疲劳性在交变应力作用下的结构构件，钢材往往在应力远小于抗拉强度时发生断裂，这种现象称为钢材的疲劳破坏。疲劳破坏的危险应力用疲劳极限来表示，它是指疲劳试验中试件在交变应力作用下，于规定的周期基数内不发生断裂所能承受的最大应力。设计承受反复荷载且须进行疲劳验算的结构时，应当了解所用钢材的疲劳极限。测定疲劳极限时，应当根据结构使用条件确定采用的应力循环类型、应力比值（最小与最大应力之比，又称应力特征值P）和周期基数。例

钢材屈 强比（σs/σb）小，钢 材塑性好，应力重布能力 强，用于结构的安全性 高，但屈强比过小，不经 济。伸长率表示钢 材塑性的大小，是评定钢 材质量的重要指 标，计算公式如下： L0=5d0 和 L0=10d0 δ5>δ10 式中 δ——伸长率； L1——试件拉断后标距； L0——试件原始标距； d0——试件直径。 预应力钢筋混凝土用的高强度钢筋和钢丝具有硬钢的特点：抗 拉强度高，无明显的屈服阶段，伸长率小（图 7－3）。这类钢材由于没有明显 的屈服阶段，不能测定屈服点，故常以发生残余变形 0.2%l0 时的应力作为规定 的屈服极限，用 σ0.2 表示。 2）冲击韧性 冲击韧性为钢材抵抗冲击荷载的能力，用冲击韧性指标 αk 表 示，αk 越大，钢材韧性越好。 钢材的冲击韧性对钢的化学成分、组织状态，以及冶炼、轧制 质量都较敏感。 试验表明，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；这时的温度称为脆性临界温度。它的数值愈低，钢材的低温冲击性能愈好。 所以在负温下使用的结构，应当选用脆性临界温度较使用温度为低的钢材。由于 脆性临界温度的测定工作较复杂，规范中通常是根据气温条件规定-20℃或-40℃ 的负温冲击值指标。 随时间的延长而表现出强度提高，塑性和冲击韧性下降，这种 现象称为时效。因时效而导致性能改变的程度称为时效敏感性。时效敏感性愈大 的钢材，经过时效以后其冲击韧性的降低愈显著。为了保证安全，对于承受动荷 载的重要结构，应当选用时效敏感性小的钢材。 3）耐疲劳性 在交变应力作用下的结构构件，钢材往往在应力远小于抗拉强 度时发生断裂，这种现象称为钢材的疲劳破坏。疲劳破坏的危险应力用疲劳极限 来表示，它是指疲劳试验中试件在交变应力作用下，于规定的周期基数内不发生 断裂所能承受的最大应力。设计承受反复荷载且须进行疲劳验算的结构时，应当 了解所用钢材的疲劳极限。 测定疲劳极限时，应当根据结构使用条件确定采用的应力循环 类型、应力比值（最小与最大应力之比，又称应力特征值 ρ）和周期基数。例

如，测定钢筋的疲劳极限时，通常采用的是承受大小改变的拉应力循环；应力比值通常为0.1～0.8（非预应力筋）和0.7～0.85（预应力筋）：周期基数一般为200万次或400万次以上。钢材的疲劳极限与其抗拉强度有关，一般抗拉强度高，其疲劳极限也较高。4）硬度钢材的硬度指其表面局部体积内，抵抗外物压人产生塑性变形的能力。测定钢材硬度的方法常用布氏法和洛氏法。布氏法的测定原理，是利用直径为D（mm）的萍火钢球，以P（N）的荷载将其压入试件表面，经规定的持续时间后卸除荷载，即得直径为d（mm）的压痕，以压痕表面积F（mm2）除荷载P，所得的应力值即为试件的布氏硬度值HB，以数字表示，不带单位。各类钢材的HB值与抗拉强度αb之间有较好的相关关系。对于碳素钢，当HB175时，0b=3.5HB。根据这一关系，我们可以直接在钢结构上测出钢材的HB值，并估算出该钢材的αb。洛氏法根据压头压入试件的深度的大小表示材料的硬度值。洛氏法压痕很小，一般可用于判断机械零件的热处理效果。9.2.2工艺性能1）冷弯性能冷弯性能，指钢材在常温下承受弯曲变形的能力，是建筑钢材的重要工艺性能。冷弯部位产生不均匀塑性变形，这种变形在一定程度上比伸长率更能反映钢的内部组织状态、内应力及杂质等缺陷。因此，可用冷弯的方法检验钢的焊接性能。冷弯性能指标以试件被弯曲的角度（900、1800）及弯心直径d与试件厚度（或直径）a的比值（d/a）来表示。2）可焊性指钢材是否适宜通常的焊接方法与工艺的性能。钢的可焊性主要受化学成分的影响。当C>0.3%，或含有较多S时，可焊性差。可焊性差的钢，要采取特殊焊接工艺来保证焊接质量。9.3钢的晶体组织和化学成分及其对钢性能的影响9.3.1钢的组织钢的组织包括：铁素体、渗碳体、珠光体。建筑钢材的含碳量不大于0.8%，其基本组织为铁素体和珠光体。含碳量增大时，珠光体的相对含量随之增大，铁索体则相应减小。因而，强度随之提高，但塑性和韧性则相应下降。9.3.2钢的化学成分对钢材性能的影响1)碳

如，测定钢筋的疲劳极限时，通常采用的是承受大小改变的拉应力循环；应力比 值通常为 0.1～0.8（非预应力筋）和 0.7～0.85（预应力筋）；周期基数一般为 200 万次或 400 万次以上。 钢材的疲劳极限与其抗拉强度有关，一般抗拉强度高，其疲劳 极限也较高。 4）硬度 钢材的硬度指其表面局部体积内，抵抗外物压入产生塑性变形 的能力。 测定钢材硬度的方法常用布氏法和洛氏法。布氏法的测定原理， 是利用直径为 D（mm）的淬火钢球，以 P（N）的荷载将其压入试件表面，经规定 的持续时间后卸除荷载，即得直径为 d（mm）的压痕，以压痕表面积 F（mm2）除 荷载 P，所得的应力值即为试件的布氏硬度值 HB，以数字表示，不带单位。 各类钢材的 HB 值与抗拉强度 σb 之间有较好的相关关系。对于 碳素钢，当 HB175 时，σb=3.5HB。根据这一关系， 我们可以直接在钢结构上测出钢材的 HB 值，并估算出该钢材的 σb。 洛氏法根据压头压入试件的深度的大小表示材料的硬度值。洛 氏法压痕很小，一般可用于判断机械零件的热处理效果。 9.2.2 工艺性能 1）冷弯性能 冷弯性能，指钢材在常温下承受弯曲变形的能力，是建筑钢材 的重要工艺性能。冷弯部位产生不均匀塑性变形，这种变形在一定程度上比伸长 率更能反映钢的内部组织状态、内应力及杂质等缺陷。因此，可用冷弯的方法检 验钢的焊接性能。 冷弯性能指标以试件被弯曲的角度（900、1800）及弯心直径 d 与试件厚度（或直径）a 的比值（d/a）来表示。 2）可焊性 指钢材是否适宜通常的焊接方法与工艺的性能。钢的可焊性主 要受化学成分的影响。当 C>0.3%，或含有较多 S 时，可焊性差。可焊性差的钢， 要采取特殊焊接工艺来保证焊接质量。 9.3 钢的晶体组织和化学成分及其对钢性能的影响 9.3.1 钢的组织 钢的组织包括：铁素体、渗碳体、珠光体。 建筑钢材的含碳量不大于 0.8%，其基本组织为铁素体和珠光 体。含碳量增大时，珠光体的相对含量随之增大，铁索体则相应减小。因而，强 度随之提高，但塑性和韧性则相应下降。 9.3.2 钢的化学成分对钢材性能的影响 1）碳

D未冷控经冷拉时效后建筑钢材含碳量不大于0.8%。当碳含量提高，钢中的珠光体随之增多，故强度和硬度相应提高，而塑性和韧0性则相应降低。碳是显著降低钢材可焊性元素之一，含碳量超过0.3%时钢的可焊性显著降低。碳还增加钢的冷脆性和时效敏图7-4钢筋冷拉时效后应力-应变变化感性，降低抗大气锈蚀性。2）硅硅在钢中除少量呈非金属夹杂物外，大部分溶于铁素体中。当含量较低（小于1%）时，可提高钢材的强度，对塑性和韧性影响不明显。硅是我国钢筋用钢材中的主加合金元素。3)锰锰溶于铁素体中。锰能消减硫和氧所引起的热脆性，使钢材的热加工性质改善。锰溶于铁素体中使其强化，并起到细化珠光体作用，使强度提高。锰是我国低合金结构钢的主加合金元素，含量一般股在1%～2%范围内。4)磷磷是碳钢中的有害杂质。主要溶于铁素体起强化作用。含量提高，钢材的强度提高，塑性和韧性显著下降。特别是温度愈低，对塑性和韧性的影响愈大。磷在钢中的偏析倾向强烈，一般认为：磷的偏析富集，使铁素体晶格严重畸变，是钢材冷脆性显著增大的原因。磷使钢材变脆的作用，使它显著降低钢材的可焊性。磷可提高钢的耐磨性和耐蚀性，在低合金钢中可配合其他元素作为合金元素使用。5）硫硫是很有害的元素。呈非金属的硫化物夹杂物存在于钢中，降低各种机械性能。硫化物所造成的低熔点使钢在焊接时易于产生热裂纹，显著降低可焊性。硫亦有强烈的偏析作用，增加了危害性。6）氧氧是钢中的有害杂质，主要存在于非金属夹杂物内，少量溶于铁素体中。非金属夹杂物降低钢的机械性能，特别是韧性。氧有促进时效倾向的作用。氧化物所造成的低熔点亦使钢的可焊性变坏。7)氮氮主要嵌溶于铁素体中，也可呈化合物形式存在。氮对钢材性质的影响与碳、磷相似，使钢材的强度提高，塑性特别是韧性显著下降。在建筑常用的低合金钢中，还常用钛、锯、钒等作为合金元素。9.4钢材的冷加工强化将钢材于常温下进行冷拉、冷拔或冷轧，使产生塑性变形，从而提高屈服强度，这个过程称为冷加工强化处理

建筑钢材含碳量不大于 0.8%。当碳含量提高， 钢中的珠光体随之增多，故强度和硬度相应提高，而塑性和韧 性则相应降低。碳是显著降低钢材可焊性元素之一，含碳量超 过 0.3%时钢的可焊性显著降低。碳还增加钢的冷脆性和时效敏 感性，降低抗大气锈蚀性。 2）硅 硅在钢中除少量呈非金属夹杂物外，大部分溶于铁素体中。当 含量较低（小于 1%）时，可提高钢材的强度，对塑性和韧性影响不明显。硅是 我国钢筋用钢材中的主加合金元素。 3）锰 锰溶于铁素体中。锰能消减硫和氧所引起的热脆性，使钢材的 热加工性质改善。锰溶于铁素体中使其强化，并起到细化珠光体作用，使强度提 高。锰是我国低合金结构钢的主加合金元素，含量一般在 1%～2%范围内。 4）磷 磷是碳钢中的有害杂质。主要溶于铁素体起强化作用。含量提 高，钢材的强度提高，塑性和韧性显著下降。特别是温度愈低，对塑性和韧性的 影响愈大。磷在钢中的偏析倾向强烈，一般认为：磷的偏析富集，使铁素体晶格 严重畸变，是钢材冷脆性显著增大的原因。磷使钢材变脆的作用，使它显著降低 钢材的可焊性。 磷可提高钢的耐磨性和耐蚀性，在低合金钢中可配合其他元素 作为合金元素使用。 5）硫 硫是很有害的元素。呈非金属的硫化物夹杂物存在于钢中，降 低各种机械性能。硫化物所造成的低熔点使钢在焊接时易于产生热裂纹，显著降 低可焊性。硫亦有强烈的偏析作用，增加了危害性。 6）氧 氧是钢中的有害杂质，主要存在于非金属夹杂物内，少量溶于 铁素体中。非金属夹杂物降低钢的机械性能，特别是韧性。氧有促进时效倾向的 作用。氧化物所造成的低熔点亦使钢的可焊性变坏。 7）氮 氮主要嵌溶于铁素体中，也可呈化合物形式存在。氮对钢材性 质的影响与碳、磷相似，使钢材的强度提高，塑性特别是韧性显著下降。 在建筑常用的低合金钢中，还常用钛、铌、钒等作为合金元素。 9.4 钢材的冷加工强化 将钢材于常温下进行冷拉、冷拔或冷轧，使产生塑性变形，从 而提高屈服强度，这个过程称为冷加工强化处理

工地或预制构件厂常利用这一原理，对钢筋或低碳钢盘条按一定制度进行冷拉或冷拔加工，以提高屈服强度节约钢材。将经过冷拉的钢筋于常温下存放15～20d；或加热到100~200℃并保持一定时间。这个过程称为时效处理，前者称为自然时效。后者称为人工时效。冷拉以后再经时效处理的钢筋，其屈服点进一步提高，抗拉极限强度稍见增长，塑性继续有所降低。由于时效过程中内应力的消减，故弹性模量可基本恢复。钢筋经冷拉时效后性能变化的规律，可明显地从拉力试验的应力-应变图（图7-4）得到反映。9.5建筑钢材的标准与选用9.5.1建筑钢材的主要钢种1）碳素结构钢根据国家标准《碳素结构钢》（GB700一88）的规定，碳素结构钢有五个牌号，牌号由屈服点字母、屈服点数值、质量等级符号与脱氧方法符号组成组成。例如Q235一BZ，表示这种碳素结构钢的屈服点S≥235Mpa，质量等级为B级，脱氧程度为镇静钢。一般而言，碳素结构钢的塑性较好，适宜于各种加工，在焊接、冲击及适当超载的情况下也不会突然破坏，它的化学性能稳定，对轧制、加热及骤冷的敏感性较小，因而常用于建筑结构。碳素钢的屈服强度和抗拉强度随含碳量的增加而增大，伸长率则随含碳量的增加而下降。其中Q235综合性能好，所以是结构常用的牌号（用它轧制各种型钢、钢板、钢管）。碳素钢选用应根据荷载类型、焊接与非焊接结构、环境温度等条件确定。2）优质碳素结构钢根据国家标准《优质碳素结构钢技术条件》（GB699一88）的规定，根据其含锰量不同可分为普通含锰量（含Mn<0.8%，共20个钢号）和较高含锰量（含Mn0.7%~1.2%，共11个钢号）两组。优质碳素结构钢的钢号用两位数字表示，它表示平均含碳量的万分数。较高含锰量时，在钢号后加注“Mn”。在优质碳素钢中，只有三个钢号属沸腾钢，应在钢号后加注“F”，其余均为镇静钢。例如：45Mn即表示含碳量为0.42%~0.50%，含锰量0.70~1.00%的优质碳素结构钢。优质碳素结构钢的特点是生产过程中对硫、磷等有害杂质控制较严（S<0.035%，P<0.035%），一般都用平炉、氧气碱性转炉或电弧炉冶炼，脱氧程度大部分为镇静状态，因此质量较稳定。优质碳素结构钢的性能主要取决于含碳量，含碳量高则强度高，但塑性和韧性降低

工地或预制构件厂常利用这一原理，对钢筋或低碳钢盘条按一 定制度进行冷拉或冷拔加工，以提高屈服强度节约钢材。 将经过冷拉的钢筋于常温下存放 15～20d；或加热到 100～ 200℃并保持一定时间。这个过程称为时效处理，前者称为自然时效。后者称为 人工时效。 冷拉以后再经时效处理的钢筋，其屈服点进一步提高，抗拉极 限强度稍见增长，塑性继续有所降低。由于时效过程中内应力的消减，故弹性模 量可基本恢复。钢筋经冷拉时效后性能变化的规律，可明显地从拉力试验的应力 –应变图（图 7-4）得到反映。 9.5 建筑钢材的标准与选用 9.5.1 建筑钢材的主要钢种 1）碳素结构钢 根据国家标准《碳素结构钢》（GB700—88）的规定，碳素结构 钢有五个牌号，牌号由屈服点字母、屈服点数值、质量等级符号与脱氧方法符号 组成组成。例如 Q235—BZ，表示这种碳素结构钢的屈服点 σS≥235Mpa，质量等 级为 B 级，脱氧程度为镇静钢。 一般而言，碳素结构钢的塑性较好，适宜于各种加工，在焊接、 冲击及适当超载的情况下也不会突然破坏，它的化学性能稳定，对轧制、加热及 骤冷的敏感性较小，因而常用于建筑结构。碳素钢的屈服强度和抗拉强度随含碳 量的增加而增大，伸长率则随含碳量的增加而下降。其中 Q235 综合性能好，所 以是结构常用的牌号（用它轧制各种型钢、钢板、钢管）。 碳素钢选用应根据荷载类型、焊接与非焊接结构、环境温度等 条件确定。 2）优质碳素结构钢 根据国家标准《优质碳素结构钢技术条件》（GB699－88）的规 定，根据其含锰量不同可分为普通含锰量（含 Mn＜0.8%，共 20 个钢号）和较高 含锰量（含 Mn0.7%～1.2％，共 11 个钢号）两组。 优质碳素结构钢的钢号用两位数字表示，它表示平均含碳量的 万分数。较高含锰量时，在钢号后加注“Mn”。在优质碳素钢中，只有三个钢号 属沸腾钢，应在钢号后加注“F”，其余均为镇静钢。例如：45Mn 即表示含碳量 为 0.42%～0.50%，含锰量 0.70～1.00%的优质碳素结构钢。 优质碳素结构钢的特点是生产过程中对硫、磷等有害杂质控制 较严（S<0.035%，P<0.035%），一般都用平炉、氧气碱性转炉或电弧炉冶炼，脱 氧程度大部分为镇静状态，因此质量较稳定。优质碳素结构钢的性能主要取决于 含碳量，含碳量高则强度高，但塑性和韧性降低

在建筑工程中，优质碳素结构钢主要用于重要结构的钢铸件及高强螺栓，常用30～45号钢。在预应力钢筋混凝土中常用45号钢制作锚具，以及6580号钢制作碳素钢丝、刻痕钢丝和钢绞线。3）低合金高强度结构钢在碳素结构钢的基础上加入总量小于5%的合金元素即成低合金高强度结构钢。根据国家标准《低合金高强度结构钢》（GB1591一94）的规定，共有5个牌号，所加元素主要有锰、硅、钒、钛、锯、铬、镍及稀土元素。低合金钢具有较高的强度，较好的塑性、韧性和可焊性。因此它是综合性能较为理想的建筑钢材，尤其是大跨度、承受动荷载和冲击荷载的结构物中更为适用。9.5.2常用建筑钢材1）热轧钢筋根据《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》（GB13013-98）、《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB1499-98），热轧钢筋可分为4级，各级钢筋的主要性能见表7-1。表 71热轧钢筋的力学性能和工艺性能抗拉强度屈服点S伸长率8S强度等级ob表面钢筋公称直径(%)(MPa)代冷弯(MPa)形状级别(mm)号不小于25光圆R2358~202353701180°d=a6~25180° d=3a月牙II33516HRB335490肋28~50180°d=4a6~25180°d=4a月牙IIIHRB40040057014肋28~50180°d=5a6~25180°d=6a等高IV50063012HRB500肋28~50180°d=7a热轧钢筋是建筑工程中用量最大的钢材品种之一，主要用于钢筋混凝土结构和预应力钢筋混凝土结构的配筋。I级钢筋是用Q235碳素结构钢轧制而成的光圆钢筋，II、IⅢI级钢筋用低合金钢镇静钢和半镇静钢轧制，V级钢筋用中碳低合金钢镇静钢轧制而成。I、II、IⅢI可用作非预应力钢筋，IV用作预应力钢筋；冷拉I、IⅢI级可用作预应力钢筋；梁、柱的纵向受力钢筋宜采用IⅡI、IⅢ级钢筋；箍筋宜采用I、ⅡI级钢筋

在建筑工程中，优质碳素结构钢主要用于重要结构的钢铸件及 高强螺栓，常用 30～45 号钢。在预应力钢筋混凝土中常用 45 号钢制作锚具，以 及 65～80 号钢制作碳素钢丝、刻痕钢丝和钢绞线。 3）低合金高强度结构钢 在碳素结构钢的基础上加入总量小于 5%的合金元素即成低合 金高强度结构钢。 根据国家标准《低合金高强度结构钢》（GB1591－94）的规定， 共有 5 个牌号，所加元素主要有锰、硅、钒、钛、铌、铬、镍及稀土元素。 低合金钢具有较高的强度，较好的塑性、韧性和可焊性。因此， 它是综合性能较为理想的建筑钢材，尤其是大跨度、承受动荷载和冲击荷载的结 构物中更为适用。 9.5.2 常用建筑钢材 1）热轧钢筋 根据《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》（GB13013–98）、《钢筋 混凝土用热轧带肋钢筋》（GB1499–98），热轧钢筋可分为 4 级，各级钢筋的主 要性能见表 7－1。 表 7－1 热轧钢筋的力学性能和工艺性能 表面 形状 钢筋 级别 强度等级 代 号 公称直径 （mm） 屈服点 σS （MPa） 抗拉强度 σb （MPa） 伸长率 δS （%） 冷弯 不 小 于 光圆 Ⅰ R235 8~20 235 370 25 180°d=a 月牙 肋 Ⅱ HRB335 6~25 335 490 16 180°d=3a 28~50 180°d=4a 月牙 肋 Ⅲ HRB400 6~25 400 570 14 180°d=4a 28~50 180°d=5a 等高 肋 Ⅳ HRB500 6~25 500 630 12 180°d=6a 28~50 180°d=7a 热轧钢筋是建筑工程中用量最大的钢材品种之一，主要用于钢 筋混凝土结构和预应力钢筋混凝土结构的配筋。 I 级钢筋是用 Q235 碳素结构钢轧制而成的光圆钢筋，Ⅱ、Ⅲ级 钢筋用低合金钢镇静钢和半镇静钢轧制，Ⅳ级钢筋用中碳低合金钢镇静钢轧制而 成。I、Ⅱ、Ⅲ可用作非预应力钢筋，Ⅳ用作预应力钢筋；冷拉Ⅱ、Ⅲ级可用作 预应力钢筋；梁、柱的纵向受力钢筋宜采用Ⅱ、Ⅲ级钢筋；箍筋宜采用 I、Ⅱ级 钢筋

2）预应力混凝土用热处理钢筋预应力混凝土用热处理钢筋指用热轧中碳低合金钢筋经淬火、回火调质处理的钢筋。通常有直径为6、8.2、10mm的三种规格，抗拉强度ob≥1500MPa，屈服点00.2≥1350MPa，伸长率810≥6%。热处理钢筋在预应力结构中使用，具有与混凝土粘结性能好，应力松弛率低，施工方便等优点。3）冷拔低碳钢丝用直径6.5或8mm的碳素结构钢热轧盘条，在常温下经冷拔工艺拔制而成的直径为3、4或5mm的圆截面钢丝，称为冷拔低碳钢丝。建筑用冷拔低碳钢丝按力学性能分为甲、乙两级。甲级钢丝主要用于小型预应力构件；乙级钢丝一般用于焊接或绑扎骨架、网片或箍筋。4）预应力钢丝、刻痕钢丝和刚绞线以优质高碳钢圆盘条经等温淬火并拔制而成。预应力钢丝的直径为2.5~5mm，抗拉强度为1500~1900MPa。若将预应力钢丝经辊压出规律性凹痕，以增强与混凝土的粘结，则成刻痕钢丝。以一根钢丝为芯、6根钢丝围绕其周围绞合在一起，即成7股的钢绞线。预应力钢丝、刻痕钢丝和钢绞线适用于大荷载、大跨度及曲线配筋的预应力混凝土结构。5）型钢钢结构构件一般应直接选用各种型钢。构件之间可直接连接或附以连接钢板进行连接。型钢有热轧型钢、冷弯薄壁型钢、钢板和压型钢板、轻钢龙骨。9.6建筑钢材的锈蚀及防止钢材的锈蚀指其表面与周围介质发生化学反应而遭到的破坏。锈蚀可发生于许多引起锈蚀的介质中，如湿润空气、土壤、工业废气等，温度提高，锈蚀加速。根据钢材表面与周围介质的不同作用，锈蚀可分为化学锈蚀、电化学锈蚀两类。钢结构防止锈蚀的方法通常是采用表面刷漆。常用底漆有红丹、环氧富锌漆、铁红环氧底漆等，面漆有灰铅油、醇酸磁漆、酚醛磁漆等。薄壁钢材可采用热浸镀锌或镀锌后加涂塑料涂层。混凝土配筋的防锈，主要是是通过限制水灰比和水泥用量，加强施工管理，以保证混凝土的密实性，保证足够的保护层厚度以及限制氯盐外加剂的掺用量等方法进行。除此之外，还有掺用防锈剂（加重铬酸盐等）的方法，国外也有采用钢筋镀锌、镀镉或镀镍等方法

2）预应力混凝土用热处理钢筋 预应力混凝土用热处理钢筋指用热轧中碳低合金钢筋经淬火、 回火调质处理的钢筋。通常有直径为 6、8.2、10mm 的三种规格，抗拉强度 σb≥1500MPa，屈服点 σ0.2≥1350MPa，伸长率 δ10≥6%。热处理钢筋在预应 力结构中使用，具有与混凝土粘结性能好，应力松弛率低，施工方便等优点。 3）冷拔低碳钢丝 用直径 6.5 或 8mm 的碳素结构钢热轧盘条，在常温下经冷拔工 艺拔制而成的直径为 3、4 或 5mm 的圆截面钢丝，称为冷拔低碳钢丝。 建筑用冷拔低碳钢丝按力学性能分为甲、乙两级。甲级钢丝主要用于小型预应力 构件；乙级钢丝一般用于焊接或绑扎骨架、网片或箍筋。 4）预应力钢丝、刻痕钢丝和刚绞线 以优质高碳钢圆盘条经等温淬火并拔制而成。预应力钢丝的直 径为 2.5～5mm，抗拉强度为 1500～1900MPa。 若将预应力钢丝经辊压出规律性凹痕，以增强与混凝土的粘结， 则成刻痕钢丝。以一根钢丝为芯、6 根钢丝围绕其周围绞合在一起，即成 7 股的 钢绞线。 预应力钢丝、刻痕钢丝和钢绞线适用于大荷载、大跨度及曲线 配筋的预应力混凝土结构。 5）型钢 钢结构构件一般应直接选用各种型钢。构件之间可直接连接或 附以连接钢板进行连接。型钢有热轧型钢、冷弯薄壁型钢、钢板和压型钢板、轻 钢龙骨。 9.6 建筑钢材的锈蚀及防止 钢材的锈蚀指其表面与周围介质发生化学反应而遭到的破坏。 锈蚀可发生于许多引起锈蚀的介质中，如湿润空气、土壤、工业废气等，温度提 高，锈蚀加速。 根据钢材表面与周围介质的不同作用，锈蚀可分为化学锈蚀、 电化学锈蚀两类。 钢结构防止锈蚀的方法通常是采用表面刷漆。常用底漆有红丹、 环氧富锌漆、铁红环氧底漆等，面漆有灰铅油、醇酸磁漆、酚醛磁漆等。薄壁钢 材可采用热浸镀锌或镀锌后加涂塑料涂层。 混凝土配筋的防锈，主要是是通过限制水灰比和水泥用量，加 强施工管理，以保证混凝土的密实性，保证足够的保护层厚度以及限制氯盐外加 剂的掺用量等方法进行。除此之外，还有掺用防锈剂（加重铬酸盐等）的方法， 国外也有采用钢筋镀锌、镀镉或镀镍等方法