第八章 建筑钢材

建筑钢材的技术性

能 力学性能

工艺性能

化学性能

抗拉性能

冲击韧性

疲劳强度

硬 度

冷弯性能

冷加工强化及时效

焊接性能

二、工艺性能二、工艺性能( 二 ) 冷加工强化及时效

1. 冷加工强化定义：钢材在常温下，经过以超过其屈服强度但不超过抗拉强度的应力进行加工，产生一定塑性变形，屈服强度、硬度提高，而塑性、韧性及弹性模量降低，这种现象称为冷加工强化。

冷加工的方式：冷拉、冷拔、冷轧、刻痕等。

钢筋的冷拉

O

未经冷拉时

AB

C

D

钢筋的应力－应变图

冷拉过程

O′

冷拉后未经时效结论 1 ：钢筋经过冷拉后未经时效处理，也就是立即拉伸，则其屈服强度、硬度得到了提高，但是塑性、韧性降低了。

二、工艺性能二、工艺性能( 二 ) 冷加工强化及时效

2. 时效

左右℃保持热至人工时效：冷加工后加常温下存放自然时效：冷加工后在

时效处理h2200~100

d20~15

钢筋的冷拉

O

未经冷拉时

AB

C

D

钢筋的应力－应变图

冷拉过程

O′

冷拉后未经时效结论 1 ：钢筋经过冷拉后未经时效处理，也就是立即拉伸，则其屈服强度、硬度得到了提高，但是塑性、韧性降低了。

冷拉后经时效处理

结论 2 ：冷拉后的钢材再经时效后，屈服强度、硬度进一步提高，抗拉强度也得到提高，而塑性和韧性进一步降低。

二、工艺性能二、工艺性能( 二 ) 冷加工强化及时效

3. 冷加工在建筑工程中的应用

工程中常对钢筋进行冷拉和对盘条进行冷拔的方法，以采用达到节约钢材的目的。钢筋冷拉后屈服强度可提高 15%~20% ，盘条冷拔后屈服强度可提高 40%~60% 。

对于承受冲击、振动荷载的钢材，不得采用冷加工钢材。

二、工艺性能二、工艺性能( 三 ) 焊接性能

钢材的可焊性是指钢材是否适应通常的焊接方法与工艺的性能。影响钢材可焊性的因素：化学成分及其含量。碳、硫、合金元素、杂质等含量↑，可焊性↓。

钢材的可焊性焊接材料焊接工艺

钢材焊接的质量取决于

三、钢的化学成分对钢材性能的影响三、钢的化学成分对钢材性能的影响( 一 ) 碳（ C ）

三、钢的化学成分对钢材性能的影响三、钢的化学成分对钢材性能的影响( 二 ) 硅（ Si ）、锰（ Mn ）

——有益元素

起到脱氧、降硫的作用；

硅的含量常在 1% 以内，可提高钢材的强度，对塑性和韧性没有明显影响；

锰含量为 0.8 ％ ~1% 时，可显著提高钢的强度和硬度，几乎不降低塑性及韧性。

三、钢的化学成分对钢材性能的影响三、钢的化学成分对钢材性能的影响( 三 ) 硫（ S ）、磷（ P ）

——有害元素

硫能够引起热脆性，热脆性严重降低了钢的热加工性和可焊性；硫的存在还使钢的冲击韧性、疲劳强度及耐蚀性降低。

磷能够引起冷脆性，冷脆性使钢材的冲击韧性以及焊接等性能下降。

三、钢的化学成分对钢材性能的影响三、钢的化学成分对钢材性能的影响( 四 ) 氧（ O ）、氮（ N ）

——有害元素

降低钢材的强度、冷弯性能和焊接性能；

氧还使钢材的热脆性增加；

氮还使钢材的冷脆性及时效敏感性增加。

三、钢的化学成分对钢材性能的影响三、钢的化学成分对钢材性能的影响( 五 ) 铝（ Al ）、钛（ Ti ）、钒（ V ）、铌

（ Nb ）

——有益元素

它们均是炼钢时的强脱氧剂；

可改善钢材的组织，细化晶粒，显著提高强度和改善韧性。

建筑钢材的技术性

能 力学性能

工艺性能

化学性能

抗拉性能

冲击韧性

疲劳强度

硬 度

冷弯性能

冷加工强化及时效

焊接性能

第三节 建筑钢材的常用钢种

第三节 建筑钢材的常用钢种第三节 建筑钢材的常用钢种建筑工程中应用的钢材钢种有：碳素结构钢 低合金高强度结构钢

优质碳素结构钢

）量＞高合金钢（合金元素总）～量中合金钢（合金元素总

）量＜低合金钢（合金元素总合金钢

％）高碳钢（含碳量＞）～中碳钢（含碳量

％）低碳钢（含碳量＜碳素钢

按化学成分分

10%

10%5%

5%

0.60

0.60%0.25%

0.25

）～，含磷量～高级优质钢（含硫量）～，含磷量～优质碳素钢（含硫量）～，含磷量～普通碳素钢（含硫量

按质量分0.035%0.027%0.030%0.020%

0.040%0.035%0.045%0.030%

0.085%0.045%0.065%0.055%

第三节 建筑钢材的常用钢种第三节 建筑钢材的常用钢种一、碳素结构钢

现行国家标准《碳素结构钢》

（ GB700/T － 2006 ）具体规

定了它的牌号表示方法、技术要求、试验方法、检验规则等。

第三节 建筑钢材的常用钢种第三节 建筑钢材的常用钢种一、碳素结构钢( 一 ) 碳素结构钢的牌号表示方法

例如： Q215 － A•F 表示

代表屈服点的字母

屈服点数值（MPa ） 质量等级 脱氧程度 备注

Q

195

215

235

275

A

B

C

D

F

Z

TZ

Z和 TZ 在钢的牌号中予

以省略

屈服点 215MPa 的 A 级沸腾钢。

第三节 建筑钢材的常用钢种第三节 建筑钢材的常用钢种一、碳素结构钢( 二 ) 碳素结构钢的技术要求

碳素结构钢的技术要求包括：化学成分 力学性能

冷弯性能

冶炼方法

交货状态

表面质量

碳素结构钢的化学成分 (GB/T 700-2006 ）

牌号 质量等级厚度

( 或直径 )/mm脱氧方法

化学成分

C Si Mn P S

Q195 — — F、 Z 0.12 0.30 0.50 0.035 0.040

Q215

A

— F、 Z 0.15 0.35 1.20 0.045

0.050

B 0.045

Q235

A

—

F、 Z

0.22

0.35 1.40

0.045

0.050

B 0.20 0.045

C Z

0.17

0.040 0.040

D TZ 0.035 0.035

Q275

A — F、 Z 0.24

0.35 1.50

0.045 0.050

B≤40

Z0.21

0.045 0.045＞ 40 0.22

C

—

Z

0.20

0.040 0.040

D TZ 0.035 0.035

碳素结构钢的力学性能（ GB/T 700 － 2006 ）

牌号

质量等级

拉 伸 试 验冲击试验

(V 型缺口 )

屈服强度① σs （ MPa ），不小于

抗拉强度②σb

（ MPa)

断后伸长率 δ （％），不小于

温度（℃）

冲击吸收功（纵向）

（ J ），不小于

钢材厚度（或直径）（ mm ） 钢材厚度（或直径）（ mm ）

≤16 ＞ 16～ 40

＞ 40～ 60

＞ 60～ 10

0

＞ 100 ～ 1

50＞ 15

0 ～ 200≤40

＞ 40～ 60

＞ 60～ 100

＞ 100～ 150

＞ 150 ～ 200

Q195 — 195 185 — — — — 315 ～ 430 33 — — — — — —

Q215A

215 205 195 185 175 165 335 ～ 450 31 30 29 27 26— —

B +20 27

Q235

A

235 225 215 215 195 185 370 ～ 500 26 25 24 22 21

— —

B +20

27③C 0

D -20

Q275

A

275 265 255 245 225 215 410 ～ 540 22 21 20 18 17

— —

B +20

27C 0

D -20

注：① Q195 的屈服强度值仅供参考，不作交货条件。② 厚度大于的钢材，抗拉强度下限允许降低 20MPa 。宽带钢 ( 包括剪切钢板 ) 抗拉强度上限不作交货条件。③ 厚度小于的 Q235B 级钢材，如供方能保证冲击吸收功值合格，经需方同意，可不作检验。

碳素结构钢的冷弯试验指标（ GB/T 700 － 2006 ）

牌 号 试样方向

冷弯试验 180º B=2a

钢材厚度（或直径）（ mm ）

≤60 ＞ 60 ～ 100

弯心直径 d

Q195纵 0

—横 0.5a

Q215纵 0.5a 1.5a

横 a 2a

Q235纵 a 2a

横 1.5a 2.5a

Q275纵 1.5a 2.5a

横 2a 3a

第三节 建筑钢材的常用钢种第三节 建筑钢材的常用钢种( 三 ) 碳素结构钢的性能和应用牌号↑，含碳量 ，强度和硬度 ，塑性、冲击韧性、

冷弯性能 。 Q195 、 Q215 号钢强度低，塑性和韧性较好，易于冷加工，常用于轧制薄板和盘条，制造钢钉、铆钉、螺栓及铁丝等。

Q235 号钢具有较高的强度，良好的塑性、韧性及可焊性，综合性能好，且成本较低，大量被用作轧制各种型钢、钢板及钢筋。

Q275 号钢强度较高，但塑性、韧性较差，可焊性也差，不易焊接和冷弯加工，可用于轧制钢筋、作螺栓配件等，但更多用于机械零件和工具等。

↑ ↑↓

第三节 建筑钢材的常用钢种第三节 建筑钢材的常用钢种一、碳素结构钢二、低合金高强度结构钢 低合金高强度结构钢是在碳素结构钢的基础上，添加少量的一种或几种合金元素（总含量小于5% ）的一种结构钢。

所加元素主要有：锰（ Mｎ）、硅（ Sｉ）、钒（ V ）、钛（ Tｉ）、铌（ Nｂ）、铬（ Cｒ）、镍（ Nｉ）及稀土元素 .

第三节 建筑钢材的常用钢种第三节 建筑钢材的常用钢种一、碳素结构钢二、低合金高强度结构钢

添加合金元素的目的：为了提高钢的屈服强度、抗拉强度、耐磨性、耐蚀性及耐低温性能等。

低合金高强度结构钢综合性能较为理想，尤其在大跨度、承受动荷载和冲击荷载的结构中更适用，与使用碳素钢相比，可节约钢材 20%~30% ，但成本并不很高。

第三节 建筑钢材的常用钢种第三节 建筑钢材的常用钢种一、碳素结构钢二、低合金高强度结构钢( 一 ) 低合金高强度结构钢的牌号表示方法( 二 ) 低合金高强度结构钢的技术要求

第四节 钢筋混凝土用钢材

第四节 钢筋混凝土用钢材第四节 钢筋混凝土用钢材

基础布钢筋网

第四节 钢筋混凝土用钢材第四节 钢筋混凝土用钢材

主体结构施工

第四节 钢筋混凝土用钢材第四节 钢筋混凝土用钢材

大桥承台施工

第四节 钢筋混凝土用钢材第四节 钢筋混凝土用钢材

钢绞线钢丝钢筋

钢筋混凝土用钢材

第四节 钢筋混凝土用钢材第四节 钢筋混凝土用钢材一、钢筋混凝土用热轧钢筋——经热轧成型并自然冷却的钢筋。

带肋钢筋光圆钢筋

按外形分

等高肋钢筋月牙肋钢筋

带肋钢筋

第四节 钢筋混凝土用钢材第四节 钢筋混凝土用钢材一、钢筋混凝土用热轧钢筋( 一 ) 热轧钢筋的牌号表示方法与技术要求

第四节 钢筋混凝土用钢材第四节 钢筋混凝土用钢材一、钢筋混凝土用热轧钢筋( 一 ) 热轧钢筋的牌号表示方法与技术要求根据《钢筋混凝土用钢 第 1部分：热轧光圆钢

筋》（ GB1499.1 － 2008 ）及《钢筋混凝土用钢 第 2部分：

热轧带肋钢筋》（ GB1499.2 － 2007 ）的规定： 热轧光圆钢筋的牌号由 HPB 与屈服强度特征值构成，有 HPB235 、 HPB300两个牌号；

热轧带肋钢筋的牌号由 HRB 与屈服强度特征值构成，有 HRB335 、 HRB400 、 HRB500 等牌号。

( 一 ) 热轧钢筋的牌号表示方法与技术要求热轧钢筋的力学性能和冷弯性能

牌号屈服强度

（ Mpa ）抗拉强度

（ Mpa ）断后伸长

率（ % ）最大力总

伸长率（ % ）

冷弯试验 180°

≥公称直径

a弯心直径

dHPB235

HPB300

235 37025.0 10.0 a d=a

300 420

HRB335

HRBF335335 455 17

7.5

6 ～ 25 3a28 ～ 40 4a

＞ 40 ～ 50

5a

HRB400

HRBF400400 540 16

6 ～ 25 4a28 ～ 40 5a

＞ 40 ～ 50

6a

HRB500

HRBF500500 630 15

6 ～ 25 6a28 ～ 40 7a

＞ 40 ～ 50

8a

第四节 钢筋混凝土用钢材第四节 钢筋混凝土用钢材( 二 ) 热轧钢筋的应用牌号↑，屈服强度 ，抗拉强度 ，塑性、冷弯性

能 ，冲击韧性 。 热轧光圆钢筋的强度较低，但塑性及焊接性能很好，便于各种冷加工，广泛用作普通钢筋混凝土构件的受力筋及构造筋。

HRB335 和 HRB400 钢筋强度较高，塑性和焊接性能也较好，广泛用作大、中型钢筋混凝土结构的受力钢筋。

HRB500 钢筋强度高，但塑性和焊接性能较差，可用作预应力钢筋。

↑ ↑↓ ↓

第四节 钢筋混凝土用钢材第四节 钢筋混凝土用钢材二、低碳钢热轧圆盘条——低碳钢热轧圆盘条是由屈服强度较低的碳素结构钢热轧制成的盘条，通过卷线机成盘卷供应，也称为盘圆或线材。

第四节 钢筋混凝土用钢材第四节 钢筋混凝土用钢材二、低碳钢热轧圆盘条

低碳钢热轧圆盘条的技术要求

低碳钢热轧圆盘条的力学性能和工艺性能（ GB/T 701-2008 ）  

牌号

力学性能冷弯试验 180°

d= 弯心直径a= 试样直径

抗拉强度（ Mpa ） 断后伸长率 δ11.3 （ % ）

≥

Q195 410 30 d=0

Q215 435 28 d=0

Q235 500 23 d=0.5a

Q275 540 21 d=1.5a

第四节 钢筋混凝土用钢材第四节 钢筋混凝土用钢材三、冷轧带肋钢筋——低碳钢热轧圆盘条经冷轧后，在其表面带有沿长度方向均匀分布的三面或两面横肋的钢筋。

第四节 钢筋混凝土用钢材第四节 钢筋混凝土用钢材三、冷轧带肋钢筋( 一 ) 冷轧带肋钢筋的牌号表示方法与技术要求

第四节 钢筋混凝土用钢材第四节 钢筋混凝土用钢材三、冷轧带肋钢筋( 一 ) 冷轧带肋钢筋的牌号表示方法与技术要求

根据《冷轧带肋钢筋》（ GB13788 － 2008 ）的规定：

冷轧带肋钢筋的牌号由 CRB 和抗拉强度最小值表示，有CRB550 、 CRB650 、 CRB800 、 CRB970四个牌号。

( 一 ) 冷轧带肋钢筋的牌号表示方法与技术要求

冷轧带肋钢筋的力学性能和工艺性能（ GB13788-2008 ）  

牌号

屈服强度σ0.2 （ M

pa ）

抗拉强度（ Mpa ）

伸长率（ % ）

弯曲试验180°

反复弯曲次数

应力松弛初始应力应相当于公称抗

拉强度的 70%δ11.3 δ100

≥ 1000h 松弛率（ % ）≤

CRB550 500 550 8.0 — d=3a — —

CRB650 585 650 — 4.0 — 3 8

CRB800 720 800 — 4.0 — 3 8

CRB970 875 970 — 4.0 — 3 8

第四节 钢筋混凝土用钢材第四节 钢筋混凝土用钢材( 二 ) 冷轧带肋钢筋的性能与应用

冷轧带肋钢筋，与热轧圆盘条相比，强度提高17%左右；与冷拔低碳钢丝相比，伸长率高，塑性好；由于表面带肋，提高了钢筋与混凝土之间的粘结力，是一种比较理想的预应力钢材。

冷轧带肋钢筋 CRB550宜用于普通钢筋混凝土结构，其他牌号的钢筋宜用于预应力混凝土结构。

第四节 钢筋混凝土用钢材第四节 钢筋混凝土用钢材四、预应力混凝土用钢丝

刻痕钢丝螺旋肋钢丝光圆钢丝

预应力混凝土用钢丝

第四节 钢筋混凝土用钢材第四节 钢筋混凝土用钢材四、预应力混凝土用钢丝预应力混凝土用钢丝质量稳定、安全可靠、强度高、无接头、施工方便，主要用于大跨度的屋架、薄腹梁、吊车梁或桥梁等大型预应力混凝土构件，还可用于轨枕、压力管道等预应力混凝土构件。

第四节 钢筋混凝土用钢材第四节 钢筋混凝土用钢材五、预应力混凝土用钢绞线——预应力混凝土用钢绞线，是以数根圆形断面钢丝经绞捻和消除内应力的热处理后制成。

第四节 钢筋混凝土用钢材第四节 钢筋混凝土用钢材五、预应力混凝土用钢绞线

第四节 钢筋混凝土用钢材第四节 钢筋混凝土用钢材五、预应力混凝土用钢绞线

根据《预应力混凝土用钢绞线》（ GB/T 5224－ 2003 ）的规定：

再经冷拔模拔型钢绞线：捻制后丝捻制刻痕钢绞线：由刻痕钢光圆钢丝捻制标准型钢绞线：由冷拉

预应力混凝土用钢绞线

第四节 钢筋混凝土用钢材第四节 钢筋混凝土用钢材五、预应力混凝土用钢绞线根据《预应力混凝土用钢绞线》（ GB/T 5224

－ 2003 ）的规定：钢绞线按结构分为 5类。

7C1

71

3I1

31

21

钢绞线按结构

第四节 钢筋混凝土用钢材第四节 钢筋混凝土用钢材五、预应力混凝土用钢绞线 钢绞线具有强度高，与混凝土粘结好，断面面积大，使用根数少，在结构中排列布置方便，易于锚固等优点，主要用于大跨度、大荷载的预应力屋架、薄腹梁等构件，还可用于岩土锚固。

小结小结建筑钢材的常用钢种：碳素结构钢 低合金高强度结构钢

钢绞线钢丝钢筋

钢筋混凝土用钢材