鋼結構對材料的要求
鋼材的種類繁多,性能差別很大,適用于鋼結構的鋼材只是其中的一小部分。用作鋼結構的鋼材必須滿足下列要求。
強度要求
用作鋼結構的鋼材必須具有較高的抗拉強度和屈服點。鋼結構設計中常把鋼材應力達到屈服點作為承載能力極限狀態(tài)的標志,因此其值高可以減小截面,從而減輕自重,節(jié)約鋼材,降低造價。而抗拉強度是鋼材塑性變形很大且將破壞時的強度,其值高可以增加結構的安全保障。
變形能力
鋼材有兩種完全不同的破壞形式:塑性破壞和脆性破壞。
塑性破壞的主要特征是破壞前具有較大的塑性變形,常在鋼材表面出現(xiàn)明顯的相互垂直交錯的銹跡剝落線;只有當構件中的應力達到抗拉強度后才會發(fā)生破壞,破壞后的斷口呈纖維狀,色澤發(fā)暗。由于塑性破壞前總有較大的塑性變形發(fā)生,且變形持續(xù)時間較長,容易被發(fā)現(xiàn)和搶修加固,因此不至發(fā)生嚴重后果。鋼材塑性破壞前的較大塑性變形能力,可以實現(xiàn)構件和結構中的內(nèi)力重分布,使結構中原先受力不等的部分應力趨于均勻,因而提高了結構的承載能力,鋼結構的塑性設計就是建立在這種足夠的塑性變形能力上。
脆性破壞的主要特征是破壞前塑性變形很小,或根本沒有塑性變形,而突然迅速斷裂。計算應力可能小于鋼材的屈服點,斷裂從應力集中處開始,破壞后的斷口平直,呈有光澤的晶粒狀或有人宇紋。由于破壞前沒有任何預兆,破壞速度又極快,無法察覺和補救,而且一旦發(fā)生常引發(fā)整個結構的破壞,后果非常嚴重,因此在鋼結構的設計、施工和使用過程中,要特別注意防止這種破壞的發(fā)生。
加工性能
加工性能包括冷、熱加工和可焊性能。鋼材應具有良好的加工性能,以保證其不但易于加工成各種形式的結構,而且不致因加工對強度、塑性及韌性帶來較大的不利影響。
此外,根據(jù)結構的具體工作條件,在必要時還要求鋼材具有適應低溫和腐蝕性環(huán)境、抵抗沖擊及疲勞荷載作用的能力。