土木工程材料——项目八金属材料.pptx

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1、金属材料金属材料任务一 建筑钢材任务二 铝合金及制品能力目标 熟悉钢材的分类 掌握钢材的主要技术性能 重点掌握钢材的拉伸性能 熟悉钢材的化学成分对钢材性能的影响 掌握钢材冷加工及时效案例索引1951年1月31日，加拿大魁北克钢桥突然断裂，其中3跨坠入河中，当时气温为-35。比利时在19381950年期间，有17座桥梁发生脆断，其中有9起事故发生在-40-14的低温下。钢材具有低温“冷脆性”，在负温下使用的钢材应经冲击韧性检验合格后方可使用。任务驱动任务一 建筑钢材任务导航任务主要学习建筑钢材的相关知识，包括钢材的分类、主要技术性能、化学成分对钢材性能的影响、钢材冷加工与时效、常用钢材以及钢材的

2、腐蚀与防护等内容。金书缘文化金属材料包括黑色金属和有色金属两大类。黑色金属是指以铁元素为主要成分的金属及其合金，如钢和生铁。有色金属是指黑色金属以外的金属，如铝、铜、铅、锌等金属及其合金。土木工程中应用的金属材料主要有建筑钢材和铝合金两种。建筑钢材是指用于工程建设的各种钢材，包括钢结构用的各种型钢（圆钢、角钢、槽钢和工字钢），钢板，钢筋混凝土用的各种钢筋、钢丝和钢绞线。除此之外，还包括用作门窗和建筑五金等的钢材。建筑钢材强度高、品质均匀，具有一定的弹性和塑性变形能力，能承受冲击振动荷载。钢材还具有很好的加工性能，可以铸造、锻压、焊接、铆接和切割，装配施工方便。建筑钢材广泛用于大跨度结构、多层及

3、高层建筑、受动力荷载结构和重型工业厂房结构，广泛用于钢筋混凝土之中，因此建筑钢材是最重要的建筑结构材料之一。钢材的缺点是容易生锈、维护费用大、耐火性差。一、钢材的分类钢的分类方法很多，目前的分类方法主要有下面几种。（一）按化学成分分类1.碳素钢碳素钢含碳量为0.02%2.06%，按含碳量又可分为低碳钢（含碳量0.6%）。金书缘文化在建筑工程中，主要用的是低碳钢和中碳钢。2.合金钢合金钢可以分为低合金钢（合金元素总量10%）。建筑上常用低合金钢。（二）按有害杂质的含量分类（1）普通钢。硫含量0.050%，磷含量0.045%。（2）优质钢。硫含量0.035%，磷含量0.035%。（3）高级优质钢。

4、硫含量0.025%，磷含量0.025%。（4）特级优质钢。硫含量0.025%，磷含量0.015%。建筑中常用普通钢，有时也用优质钢。（三）根据冶炼时的脱氧程度分类1.沸腾钢炼钢时加入锰铁进行脱氧，脱氧很不完全，故称沸腾钢，代号为“F”。沸腾钢组织不够致密，杂质和夹杂物多，硫、磷等杂质偏析较严重，故质量较差。但其生产成本低、产量高，可广泛用于一般的建筑工程。金书缘文化2.镇静钢炼钢时一般采用硅铁、锰铁和铝锭等作脱氧剂，脱氧充分，这种钢水铸锭时能平静地充满锭模并冷却凝固，基本无CO气泡产生，故称镇静钢，代号为“Z”（亦可省略不写）。镇静钢虽成本较高，但其组织致密、成分均匀、性能稳定，故质量好。适用

5、于预应力混凝土等重要结构工程。3.特殊镇静钢比镇静钢脱氧程度更充分彻底的钢，其质量最好。适用于特别重要的结构工程，代号为“TZ”（亦可省略不写）。4.半镇静钢脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间，为质量较好的钢，其代号为“b”。（四）根据用途分类1.结构钢主要用作工程结构构件及机械零件的钢。2.工具钢主要用作各种量具、刀具及模具的钢。3.特殊钢具有特殊物理、化学或机械性能的钢，如不锈钢、耐酸钢和耐热钢等。建筑上常用的是结构钢。金书缘文化二、钢材的主要技术性能钢材作为重要的工程结构材料，应具有良好的力学性能和工艺性能。（一）钢材的力学性能1.抗拉性能抗拉性能是钢材的主要技术性质，通过低碳钢轴向拉伸的应

6、力（a）-应变（e）曲线，如图8-1所示，可以了解钢材抗拉性能的特征指标和变化规律。低碳钢拉伸过程分为四个阶段。图8-1 低碳钢拉伸时的应力-应变曲线金书缘文化（1）弹性阶段（OA段）在OA范围内，试样受力时发生变形，应力和应变成比例增加，OA是一条直线段，卸除拉力后变形完全恢复，此性质称为弹性。应力（）与应变（）保持直线关系时的最大应力称为弹性极限，即A点所对应的应力，用p表示。在弹性范围内，钢材的应力与应变成正比，其比值为常数，该常数称为弹性模量，用E表示：弹性模量反映了钢材抵抗变形的能力，它是计算钢材在受力条件下结构变形能力的重要指标，其值越大，在相同应力下产生的弹性变形越小。土木工程中

7、常用低碳钢的弹性模量为2.01052.1105 MPa，弹性极限为180200MPa。（2）屈服阶段（AB段）金书缘文化当荷载增大，试件应力超过弹性极限时，应变增加很快，而应力基本不变，这种现象称为屈服。此时的应力与应变不再成比例变化，试件开始出现塑性变形，应力应变曲线呈现摆动，摆动的最大应力与最小应力分别称为屈服上限和屈服下限。由于屈服下限数值较为稳定，容易测试，所以规范规定以屈服下限的应力值定义为钢材的屈服强度，用S表示。屈服强度是钢材开始丧失对变形抵抗的能力。当受力大于屈服强度后，钢材将出现不可恢复的永久变形，虽未破坏但已不能满足使用要求，因此，屈服强度是钢材设计强度取值的依据和工程结构

8、计算中的重要技术参数。（3）强化阶段（BC段）当载荷超过屈服强度以后，试件内部组织结构发生变化，抵抗塑性变形的能力重新得到提高，此阶段称为强化。对应于曲线最高点（C点）的应力是钢材受拉时所能承受的最大应力，称为抗拉强度，用b表示，抗拉强度不能直接作为工程设计时的计算依据。钢材的屈服强度与抗拉强度之比（s/b）称为屈强比，它能反映钢材的利用率和结构的安全可靠度。屈强比越小，延缓结构破坏过程的潜力越大，结构的安全可靠度越高。如果屈强比过小，则钢材强度的利用率偏低，造成钢材浪费。碳素钢合理的屈强比一般为0.580.63；合金钢合理的屈强比一般为0.650.75。金书缘文化（4）颈缩阶段（CD段）当钢

9、材强化达到最高点后，试件局部截面将急剧缩小，呈杯状变细，此现象称为颈缩。由于试件断面急剧缩小，塑性变形迅速增大，直至试件断裂。常用断后伸长率、最大力总伸长率和断面收缩率来表征钢材的塑性变形能力。图8-2 钢材拉伸试件金书缘文化断后伸长率是指试件拉断后，试件标距内的伸长量占原始标距的百分率，它是衡量钢材塑性的重要技术指标，用n表示。钢材拉伸试件如图8-2所示。式中n伸长率（%），n为长或短试件的标识，n=10或n=5；Lo试件原始标距长度（mm）；L1试件拉断后标距部分的长度（mm）。图8-3 硬钢的应力一应变曲线金书缘文化钢材在拉伸时产生的塑性变形主要集中在试件的颈缩处，试件原始标距Lo与试件

10、直径do之比愈大，颈缩处的伸长量在总伸长值中所占的比例愈小，计算所得的伸长率也愈小。通常采用标距与直径尺寸关系为Lo5do和Lo=10do的两种标准比例试件，所得到的断后伸长率分别用s和810表示。对同一种材料试件，510。工程中把断后伸长率n5%的材料称为塑性材料，伸长率n450）时，钢球本身可能会发生变形甚至破坏，所以布氏法仅适用于HB450的钢材，应采用洛氏法测定其硬度。洛氏法是根据压头压入试件深度的大小来表示材料的硬度值。按照不同的荷载和压头类型，洛氏硬度值又可分为HRA、HRB和HRC。洛氏法操作简便，压痕较小，可用于成品检验，但若材料中有偏析及组织不均匀等缺陷时，所测硬度值重复性差

11、。根据硬度值的大小，可以判定钢材的软硬程度，据此还可以估计钢材的抗拉强度。实验证明，当碳素钢的硬度HB175时，其抗拉强度b0.36HB；当HB175时，b0.35HB。（二）钢材的工艺性能对钢材提出具有良好的工艺性能要求，主要是考虑在实际工程中便于加工制作各种工程构件和施工。金书缘文化1.冷弯性能冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。钢材的冷弯性能指标以试件在常温下所承受的弯曲程度来表示，用弯曲角度a、弯心直径d与试件直径（或厚度）a的比值来表征，如图8-5所示。a角越大、d/a越小，表明试件冷弯性能越好。图8-5 钢材冷弯规定弯心直径金书缘文化为钢材冷弯试验示意图，当按规定的弯曲角度

12、a和d/a值对试件进行冷弯时，试件受弯处不发生裂缝、断裂或起层现象，即认为钢材冷弯性能合格。图8-6 钢材冷弯试验2.焊接性能工程中经常需要对钢材进行连接，焊接是各种型钢、钢筋、钢板等钢材的主要连接方式。因此，钢材应具有良好的可焊性。焊接是通过电弧焊或接触对焊的方法，将被连接的钢材进行局部加热，使其接缝部分迅速熔融，冷却后将其牢固连接起来。在焊接过程中，由于高温作用和焊接后的急剧冷却作用，焊缝及周围的过热区（热影响区）将发生晶体组织及结构变化，产生局部变形及内应力，使焊缝周围的钢材出现硬脆效应。因此，焊接性能良好的钢材，焊接以后应尽可能地保持原有钢材（母材）的力学性能。金书缘文化钢材的焊接性能

13、与钢材的化学成分及含量有关。钢材中硫、硅、锰、钒等杂质均会降低钢材的可焊性，尤其是硫能使焊缝处出现热脆并产生裂纹。含碳量小于0.25%的碳素钢具有良好的可焊性，含碳量大于0.30%的碳素钢，其可焊性变差。对于高碳钢和合金钢，为减轻焊接后的硬脆效应，焊接时一般要采用焊前预热和焊后热处理等措施。此外，正确的焊接工艺也是提高焊接质量的重要措施。3.冷加工性能及时效处理（1）冷加工强化处理将钢材在常温下进行冷拉、冷拔或冷轧等冷加工，使之产生一定的塑性变形，使钢材的强度和硬度明显提高，塑性和韧性有所降低，这个过程称为钢材的冷加工强化处理。土木工程施工现场或预制构件厂常用的冷加工强化处理方法是冷拉和冷拔。

14、冷拉后的热轧钢筋，其屈服强度可提高20%30%，同时，钢筋的长度增加4%10%，冷拉也是节约钢材的一项措施。但钢筋冷拉后，其伸长率减小、材质变硬。冷拔是将光圆钢筋在常温下使其多次通过比其直径小0.51mm的硬质合金拔丝模孔的过程。在拉拔过程中，使钢筋受拉的同时，还受到挤压作用，经过一次或多次拉拔之后，可使钢筋的屈服强度提高40%60%，但冷拔后的钢筋塑性大大降低，具有硬钢的性质。金书缘文化（2）时效处理经过冷加工后的钢筋，在常温下存放1520d或加热至100200保持2h左右，其屈服强度、抗拉强度及硬度进一步提高，而塑性及韧性相应降低，这种过程称为时效处理。前者称为自然时效，后者称为人工时效。

15、通常对强度较低的钢筋采用自然时效；对强度较高的钢筋采用人工时效。（三）工程案例【案例8-1】某厂125t吊车在向混铁炉兑铁水时，吊车司机将主小车升至极限位置，大车对准混铁炉口，将小车向混铁炉方向移动，当主小车移动1m时，听到有异常响声，同时整个吊车开始晃动，接着吊车梁中部突然断裂，下翼缘板、腹板全部撕开；上翼缘与腹板的连接焊缝撕开，长2.5m；主梁一头坠地，另一头悬挂在东横梁上；两根副梁端焊缝全部脱焊而坠落；北主梁因横梁出轨道变形而呈弓形弯曲，但未落地；主小车落地，副小车落地后冲出厂房外约1m。值得庆幸的是，盛有铁水的铁水罐坐在地面上未翻倒，没有发生更大的次生灾害。金书缘文化原因分析：根据调查

16、分析，吊车梁的破坏与使用和设计无关，其主要原因是由于南侧主梁下翼板距端头13.1m处发生的疲劳断裂，而南侧主梁下翼板的开裂则是由于主梁下翼板与走道板的焊接缺陷引起。疲劳断裂与焊接裂纹有关，焊缝缺陷和焊接残余应力引起微裂，并沿着垂直于拉应力的方向扩展。由于早期没有发现，使用中裂纹又有了新的发展，裂纹从下翼缘板发展到腹板的相当高度，但由于环境很差，多次检查仍没有发现，甚至在有明显变形直至断裂的期间内也没有发现或注意到。因此，缝缺陷和焊接残余应力是该吊车大梁产生疲劳破坏的主要原因。三、钢材的化学成分对钢材性能的影响钢材中除了主要化学成分铁元素以外，还有少量的碳、硅、锰、硫、磷、氮、氧、钛、钒、铌等元

17、素，其中碳元素含量对钢材性能的影响最大，其他元素虽然含量相对较小，但对钢材的性能也有明显影响。1.碳（C）金书缘文化图8-7 含碳量对钢材性能的影响碳含量的大小对钢材的力学及工艺性能均有较大的影响。如图8-7所示，当含碳量小于0.8%时，钢材的强度、硬度随着含碳量的增加而提高，而塑性、韧性和冷弯性能则随着含碳量的增加而降低；当含碳量在0.8%1.0%时，钢材的硬度继续增大，而塑性降低。当含碳量大于1.0%时，钢材的脆性增大，而强度和塑性降低。此外，随着含碳量的增加，钢材的焊接性能变差（含碳量大于0.3%时，钢材的可焊性显著下降），冷脆性和时效敏感性增大，耐大气锈蚀性下降。一般工程所用低碳钢含碳

18、量小于0.25%，工程中所用的低合金钢的含碳量小于0.52%。金书缘文化2.硅（Si）、锰（Mn）硅是钢筋用钢的主加合金元素，当钢中的硅含量不大（小于1%）时，可提高钢的强度、疲劳极限、耐腐蚀性和抗氧化性，而且对钢的塑性及韧性无明显影响；当钢中的硅含量较大（大于1%）时，则会使钢变脆，降低可焊性和耐锈蚀性能。硅作为钢中的有益元素，在碳素钢和低合金钢中的含量应分别小于0.3%和1.8%。锰是低合金钢的主加合金元素，在炼钢时起脱氧去硫作用。锰含量一般控制在1%2%，适宜的锰含量，可减小钢中硫元素所引起的热脆性，改善钢材的热加工性能，同时提高钢材的强度和硬度。当钢中锰含量过高时，则会显著降低钢的焊接

19、性能。3.硫（S）、磷（P）硫在钢中以非金属硫化物（FeS）形式存在，由于FeS的熔点低，在钢材热加工或焊接时，会增大钢材的热脆性，降低钢材的可焊性、热加工性、冲击韧性、耐疲劳性和抗腐蚀性等性能。因此，钢中的硫元素属于有害成分，工程用钢要求硫含量不得超过0.045%。在常温下，钢中的磷含量增加，虽可提高钢材的强度和耐磨性，但钢材的塑性和韧性下降显著，且温度越低，对钢材的塑性和韧性影响越大，使钢材表现出显著的冷脆性。另外，磷也会使钢材的可焊性显著降低。因此，磷也是有害成分之一，在低合金钢中可配合其他合金元素（如铜）作合金元素使用。工程用钢要求磷含量不得超过0.045%。金书缘文化4.氧（O）、氮

20、（N）氧和氮元素均是在炼钢过程中带入的，在钢中大部分以非金属化合物的形式存在（如FeO）。这些非金属化合物会降低钢的力学性能，尤其使钢材的塑性和韧性显著降低。钢中的氧元素可使钢的热脆性增加，氮元素可使钢的冷脆性和时效敏感性增加。因此，钢中的氧和氮也是有害成分，氧含量不得超过0.03%，氮含量不得超过0.008%。若在钢中加入少量的铝、钒等元素，并使其变为氮化物，可减少氮的不利影响，从而得到强度较高的细晶粒结构钢。5.铝（Al）、钛（Ti）、铌（Nb）以上元素均是炼钢时的强脱氧剂，适量加入钢内，可改善钢的组织和细化晶粒，改善钢的韧性和可焊性，但钢的塑性会稍有降低。6.钒（V）钒是弱脱氧剂，加入钢

21、中可减弱碳和氮的不利影响，有效地提高强度，但有时也会增加焊接淬硬倾向。钒也是常用的微量合金元素。四、钢材冷加工与时效钢材在常温下进行冷加工（冷拉、冷拔或冷轧）使其产生塑性变形，使抗拉强度和屈服强度提高，这个过程称为钢材的冷加工强化。钢材冷加工强化的原因是由于钢材在塑性变形中晶格缺陷增多，发生畸变，对进一步变形起到阻碍作用。因此，钢材的屈服点提高，塑性、韧性和弹性模量下降。金书缘文化图8-8 钢筋冷拉时效后应力-应变图的变化在土木工程施工中常对钢筋和低碳钢盘条按一定规定进行冷加工，以达到提高强度、节约钢材的目的。经过冷加工的钢材经时效后，其强度和硬度提高，塑性和韧性逐渐降低，如图8-8所示。金书

22、缘文化在施工过程中，常将经冷拉或冷拔的钢筋，在常温下存放1520d，或加热到100200并保持23h后，钢筋强度进一步提高，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。通常对强度较低的钢筋采用自然时效，强度较高的钢筋采用人工时效。冷拉与时效处理后的钢筋，在冷拉的同时还被调直并清除了锈皮，简化了施工工序。在冷加工时，一般钢筋严格控制冷拉率，称为单控。对于用作预应力的钢筋，既要控制冷拉率，又要控制冷拉应力，称为双控。在土木工程中大量使用的钢筋，同时采用冷拉与时效处理可取得明显的经济效益，它可使钢筋的屈服强度提高20%50%，可节约钢材20%30%。五、土木工程中常用的钢材土木工程中所

23、用钢材可分为钢结构用钢和钢筋混凝土用钢两大类，实际工程中应根据结构的重要性、荷载性质（动荷载或静荷载）、连接方法（焊接、铆接或螺栓连接）、温度条件（正温或负温）等，综合考虑钢种或钢号、质量等级和脱氧程度等选用，以保证结构的安全。（一）主要钢种1.碳素结构钢碳素结构钢的化学成分应符合表8-2，力学性能应符合表8-3，冷弯试验应符合表8-4的要求。金书缘文化根据碳素结构钢（GB/T 700-2006）的规定，碳素结构钢的牌号表示方法由代表屈服强度的字母、屈服强度数值、质量等级符号、脱氧方法符号4个部分按顺序组成。代表屈服强的字母以“屈”字的汉语拼音首位字母“Q”代表；质量等级分为A、B、C、D4级

24、；脱氧方法符号分为F（为沸腾钢），Z（为镇静钢），TZ（为特殊镇静钢）。在牌号表示方法中，“Z”与“TZ”符号可以省略。例如，Q235-B，表示屈服强度为235MPa（当钢材厚度或直径4mm以上的为厚板，厚度4mm的为薄板。热轧碳素结构钢厚板是钢结构的主要用材。薄板用于屋面、墙面或压型板的原料。低合金厚板用于重型结构、大跨度桥梁和高压容器等。土木工程常用钢管有无缝钢管和焊接钢管。金书缘文化六、钢材的腐蚀与防护（一）钢材腐蚀原因钢材的腐蚀是指钢材表面与周围介质发生化学或电化学作用而引起的破坏现象。钢材的腐蚀会使钢材的有效截面积减小，局部产生锈坑，并引起应力集中，从而降低钢材的强度。对于钢筋混凝土

25、，钢筋腐蚀膨胀易使混凝土胀裂，削弱混凝土对钢筋的握裹力。在冲击和交变荷载作用下，则产生腐蚀疲劳现象，使结构出现脆性断裂。根据钢材与环境介质的作用原理，钢材的腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀。钢材在大气中的腐蚀，实际上是化学腐蚀和电化学腐蚀共同作用所致，以电化学腐蚀为主。化学腐蚀是指钢材与周围介质（如氧气、二氧化碳、二氧化硫和水等）直接发生化学作用，生成疏松的氧化物而引起的腐蚀现象。化学腐蚀在干燥环境中的速度缓慢，但在干湿交替的情况下腐蚀速度则大大加快。电化学腐蚀是指钢材与电解质溶液接触形成微电池而产生的腐蚀现象。钢材在潮湿的环境中，其表面会被一层电解质水膜覆盖，由于钢材中的铁、碳及杂质成分的电极电

26、位不同，当有电解质溶液（如水）存在时，就在钢材表面形成许多局部微电池。在阳极区，铁被氧化成Fe2+离子进入水膜。在阴极区，溶于水膜中的氧被还原为OH-离子。随后二者结合生成不溶于水的Fe（OH）2，并进一步氧化成为疏松的红色铁锈Fe（OH）3。金书缘文化（二）钢材的防护钢材的腐蚀原因既有其成分与材质等方面的内在因素，又有环境介质的外部作用与影响。在钢中加入少量的铜、铬、镍等合金元素，可制成耐腐蚀性较强的耐候钢（不锈钢）。对于钢结构用型钢和混凝土用钢筋，防止钢材腐蚀应从隔离环境中的侵蚀性介质和改变钢材表面的电化学等过程等方面，选择有效措施予以防护。对于钢结构用型钢的防锈，主要采用在钢材表面涂覆耐

27、腐蚀性好的金属（镀锌、镀锡、镀铜和镀铬等）和刷漆的方法，来提高钢材的耐腐蚀能力。表面刷漆分为底漆、中间漆和面漆等工序。底漆要求有比较好的附着力，中间漆为防锈漆，面漆要求有较好的牢固度和耐候性。使用时，应注意钢构件表面的除锈以及底漆、中间漆和面漆的匹配。对于混凝土用钢筋的防锈，主要是提高混凝土的密实度，保证钢筋外侧混凝土保护层的厚度，限制氯盐外加剂的掺加量。此外，采用环氧树脂涂层钢筋或镀锌钢筋也是有效的防锈措施。任务二 铝合金及制品本任务主要学习铝合金的相关知识，包括铝合金、铝合金门窗、铝合金装饰板及吊顶等内容。金书缘文化铝合金近年来在建筑装修领域中，广泛用作门窗和室内装修、装饰，有优良的建筑功

28、能及独特的装饰效果。铜、铝及其合金由于具有质量轻、可装配化生产等特点，在现代土木工程中的应用也很广泛。一、铝合金铝为银白色轻金属，纯铝的密度为2.7gcm3，约为钢的1/3。铝的性质活泼，在空气中能与氧结合形成致密坚固的氧化铝薄膜，覆盖在下层金属表面，阻止其继续腐蚀。因此，铝在大气中有良好的抗腐蚀能力。由于纯铝的强度低而限制了它的应用范围，工业生产中常采用合金化的方式，即在铝中加入一定量的合金元素，如铜、镁、锰、锌和硅等来提高强度和耐腐蚀性。铝合金由于一般力学性能明显提高并仍保持铝质量轻的固有特性，所以使用价值也大为提高，在建筑装饰中得到广泛的应用。常用的铝合金有防锈铝合金（LF）、硬铝合金（

29、LY）、超硬铝合金（LC）和锻铝合金（LD）。防锈铝合金中主要的合金元素是锰和镁。锰的主要作用是提高合金的抗腐蚀能力，起到固溶强化作用。在铝中加入镁也可以起到固溶强化作用。硬铝合金主要是铝铜镁合金，这类合金的强度高但其抗腐蚀性差。超硬铝合金抗腐蚀性差，在高温下软化快。锻铝合金在铝中加入了镁、硅及铜等元素，这类合金具有良好的热塑性并有较好的机械性能，常用来制造建筑型材。金书缘文化二、铝合金门窗在现代建筑装饰工程中，尽管铝合金门窗比普通门窗的造价高34倍，但由于其具有长期维修费用低、性能好、美观和节约能源等优点，故在世界范围内仍得到广泛应用。与普通木门窗、钢门窗相比，铝合金门窗具有如下特点。1.质

30、量轻铝合金门窗用材省、质量轻，每平方米耗用铝型材平均为812kg，比用钢、木门窗的质量减轻50%左右。2.性能好如气密性、水密性、隔声性、隔热性均比普通门窗好，故对安装空调设备的建筑，相对防尘、隔声、保温隔热等有特殊要求的建筑，更适宜采用铝合金门窗。3.色泽美观制作铝合金门窗框料的型材，表面可经过氧化着色处理，可着银白色、古铜色、暗红色、黑色等柔和的颜色或带色的花纹，还可以涂装聚丙烯酸树脂膜，使其表面光亮，增加了建筑物的立面和内部的美观。4.使用维修方便铝合金门窗不需要涂漆，不褪色、不脱落，表面不需要维修。铝合金门窗强度较高、刚性好、坚固耐用、零部件经久不坏、开关灵活轻便、无噪声。金书缘文化5

31、.便于工业化生产铝合金门窗的加工、制作、装配、试验都可在工厂进行大批量工业化生产。有利于实现产品设计标准化、系列化、零配件通用化以及产品的商品化。三、铝合金装饰板及吊顶铝合金装饰板是现代较为流行的建筑装饰板材，具有质量轻、不燃烧、耐久性好、施工方便、装饰效果好等特点。在装饰工程中用得较多的铝合金板材有以下几种。1.铝合金花纹板及浅纹板是采用防锈铝合金材料，用特殊的花纹机辊轧而成的。花纹美观大方、筋高适中、不易磨损、防滑性好、防腐蚀性能强、便于冲洗，通过表面处理可以得到各种不同的颜色，花纹板板材平整、裁剪尺寸精确、便于安装。广泛用于现代建筑墙面装饰及楼梯、踏板等处。铝合金浅花纹板，其花纹精巧别致

32、，色泽美观大方，同普通铝合金相比，刚度提高20%，抗污垢、防划伤、耐擦伤能力均有提高，是优良的建筑装饰材料之一。2.铝合金压型板它的特点是质量轻、外形美观、耐腐蚀、经久耐用、安装容易和施工快速等，经表面处理可得到各种优美的色彩，是现代广泛应用的一种新型建筑材料。主要用作墙面和屋面。金书缘文化3.铝合金穿孔平板它是用各种铝合金平板经机械穿孔而成的。根据需要孔型有圆孔、方孔、长方孔、三角孔和大小组合孔等。是近年来开发的一种吸声并兼有装饰效果的新产品。铝合金穿孔板具有良好的防腐蚀性能，光洁度高，有一定的强度，易加工成各种形状、尺寸，有良好的防震、防水、防火性能及良好的消音效果，广泛用于宾馆、饭店、剧

33、场、影院、播音室等公共建筑和中高级民用建筑中。4.铝合金波纹板这种板材有银白色等多种颜色，主要用于墙面装饰，也可用作屋面，有很强的反射阳光的能力，且十分经久耐用，在大气中使用20年不需要更换。更换拆卸下来的花纹板仍可使用，因此得到了广泛应用。5.铝合金吊顶具有质量轻、不燃烧、耐腐蚀、施工方便和装饰华丽等特点。能力训练1.填空题（1）在炼钢过程中，由于脱氧程度不同，钢材一般可分为 。（2）吊车梁和桥梁选用钢材的一般原则是 。（3）评定钢材冷弯性能的指标有 。金书缘文化（4）钢结构设计时，对直接承受动荷载的结构应选用的钢材为 。（5）钢结构设计时，低碳钢作为设计计算取值的依据是 。（6）钢材冷加工

34、的目的是 。（7）钢材焊接质量主要取决于 。（8）对于钢材而言，有害元素一般包括 。（9）普通碳素结构钢分为A、B、C、D四个质量等级的主要依据是 。（10）低碳钢在受拉过程中经历的四个阶段是 。（11）表示钢材冷弯性能的指标一般包括 。（12）钢筋混凝土用钢材一般包括 。（13）冷轧带肋钢筋的牌号分为 。（14）热轧带肋钢筋的牌号分为 。（15）预应力混凝土用的螺纹钢筋强度等级分为 。（16）预应力混凝土用钢丝按加工状态可分为 。（17）钢结构中常使用的连接方式有 。（18）土木工程中主要用的四种变形铝合金是 。2.判断题（1）与沸腾钢比较，镇静钢的冲击韧性和焊接性较差，特别是低温冲击韧性的

35、降低更为显著。（）金书缘文化（2）钢筋同时取样做拉伸试验时，其伸长率8108s。（）（3）钢筋冷拉后可提高其屈服强度和极限抗拉强度，而时效只能提高其屈服点。（）（4）钢材中含磷较多呈热脆性，含硫较多呈冷脆性。（）（5）钢材中冲击韧性ak值越大，表示钢材抵抗冲击荷载的能力越低。（）（6）在钢材设计时，屈服点是确定钢材容许应力的主要依据。（）（7）钢材屈强比越大，表示结构使用安全度越高。（）（8）s是表示钢筋拉伸至变形达5%时的伸长率。（）（9）钢筋进行冷拉处理是为了提高其加工性能。（）（10）碳素结构钢的牌号越大，表示其强度越高，塑性越好。（）（11）对于大跨度、重负荷的后张法预应力屋架、薄腹梁

36、、桥梁等混凝土结构一般优先选用预应力钢筋。（）3.问答题（1）钢材与生铁在化学成分上有何区别？钢材按化学成分不同可分为哪几种？土木工程中常用哪几种钢材？（2）含碳量对钢材各技术性能有何影响？（3）什么是钢材的屈强比？其大小对使用性能有什么影响？（4）钢材的冷加工对性能有什么影响？什么是自然时效和人工时效？金书缘文化（5）低合金高强结构钢与碳素结构钢有哪些不同？（6）解释Q235-C与Q390-D符号的含义？（7）热轧钢筋各等级符号的含义是什么？试述各钢筋的用途。（8）对于有冲击、震动荷载和在低温下工作的结构应采用什么钢材？（9）解释产品标记为预应力钢绞线17-15.20-1860-GB/T 5224-2003的含义？（10）铝合金是如何分类的？试述铝合金在建筑上的主要用途？4.计算题从新进货的一批热轧钢筋中抽样，截取两根做拉伸试验，测得结果如下：屈服下限荷载分别为53.5kN和54.6kN；抗拉极限荷载分别为72.2kN和71.8kN；钢筋公称直径为16mm，标距为80mm，拉断时长度分别为92.6mm和91.5mm。试评定该钢筋的级别，其强度利用率和结构安全度如何？项目自测金书缘文化