三、建筑钢材
建筑钢材是指用于建筑结构中的钢结构和钢筋混凝土结构的钢材。主要有型钢、钢板、钢管和各种钢筋、钢丝、钢绞线等。
钢材的优点是材质均匀、性能可靠、强度高而结构自重轻;具有良好的塑性和韧性;能承受较大的冲击荷载和振动荷载;既可以采用焊缝连接，又可以采用螺栓和铆钉连接;便于装配，易于拆卸。适用于重型工业厂房、大跨度结构、可装配移动的结构以及高耸结构和高层建筑。
钢材的缺点是易锈蚀，需经常进行维护，维护费高，且耐火性差。
在钢筋混凝土中，钢材能弥补混凝土抗拉、抗弯、抗剪和抗裂性能低的缺点。
(一)钢材的分类(掌握)
钢材将生铁(含碳量高于2.06%)在钢炉中冶炼，使其含碳量降低到指定的范围，去除杂质后即得到钢。
1.按化学成分分类。钢是含碳量低于2.06%的铁碳(Fe—C)合金。按所含化学成分分类，钢材可分为碳素钢和合金钢：
(1)碳素钢。碳素按其含碳(c)量的高低可分为：低碳钢(C：<0.25%)，中碳钢(C：0.25%～0.6%)，;高碳钢(C：0.6%-1.3%)。
钢的含碳量越高，钢材的硬度、强度越高，但其塑性、韧性越差。
硫(S)、磷(P)是钢材中的有害物质，含量越高，其脆性越大。
(2)合金钢。除Pe和C之外，另加入一种或多种的合金元素的钢，称为合金钢。
加入少量合金元素后，钢材的性质变得高强，具有弹性、韧性和良好的可焊性。根据合金元素总含量的大小，合金钢可分为：
低合金钢：合金元素总含量小于5%的合金钢。
中合金钢：合金元素总含量为5%—10%的合金钢。
高合金钢：合金元素总含量大于10%的合金钢。
2.根据用途不同，钢材可分为：结构钢、工具钢和特殊钢(如不锈钢、耐酸钢、耐热钢等)。
建筑工程常用的钢材多为普通碳素钢中的结构钢和低合金钢，轧材占绝大部分。
(二)钢材的技术性能(掌握)
钢材的主要技术性能包括：抗拉性能、冲击韧性、疲劳强度、硬度、冷弯性能、时效反应、焊接性能等。
1.抗拉性能。抗拉性能是建筑钢材最重要和最常用的性能。通过拉伸试验可以测出弹性极限(或比例极限)、屈服强度、抗拉强度及伸长率等技术指标。考核重点。
图2—2为拉伸试验中反映钢材在拉力作用下的应力与应变曲线图。
其纵坐标为钢材单位面积上施加的拉应力，横坐标为在钢材单位长度上产生的应变。从图2—2中可看出，钢材拉伸变形过程可分为(O—A)、(A—B)、(B—C)和(C～D)四个阶段。
(1)第1阶段：弹性阶段(O～A)。和A点对应的应力称为弹性极限，用fp表示。
(2)第Ⅱ阶段：屈服阶段(A—B)。应力超过A点以后，应力与应变不再成正比关系，这时如卸去拉力，试件变形不能完全消失，已有部分残余变形。拉力继续增加则曲线达到B点，此时钢材屈服。故与B点对应的应力称为屈服强度，用fy表示。屈服强度是钢材的重要指标，是钢材弹性变形转变为塑性变形的转折点。如果钢材在超过屈服强度下工作，将会引起塑性变形。钢材在正常使用情况下，不允许超过屈服点。
(3)第Ⅲ阶段：强化阶段(B—C)。钢材应力超过屈服点B以后，变形即迅速发展，进入(B-C)阶段，此阶段尽管钢材尚未破坏，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的依据。从图中BC曲线逐步上升可以看出，试件在屈服阶段以后，由于钢材内部组织产生晶格畸变，钢材得到强化，其抵抗塑性变形的能力又重新提高，故称(B～C)为强化阶段。对应于最高点C的应力称为抗拉强度，用fu表示。抗拉强度在结构设计上虽然不能应用，超过抗拉强度钢材会被拉断，但是屈服强度与抗拉强度的比值，即屈强比fy/fu，却有一定的意义。在一定范围内，屈强比小，则表明钢材在超过屈服点工作时结构的可靠性较高，较为安全。
(4)第Ⅳ阶段：颈缩阶段(C～D)。应力一应变曲线超过C点以后，变形加快，应力迅速下降，钢材试件断面收缩，在D点被拉断，C—D颈缩阶段是钢材从拉伸到破坏的最后阶段。
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