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1概述1

1.1建筑用钢范畴1

1.2国内钢铁生产发展概况5

1.3世界钢铁生产发展概况10

参考文献14

2钢铁材料基本知识15

2.1钢铁材料的分类15

2.1.1铁的分类15

2.1.2钢的分类17

2.1.3钢材的分类19

2.2钢铁产品牌号的表示方法20

2.2.1生铁牌号表示方法22

2.2.2铸铁牌号表示方法22

2.2.3铸钢牌号表示方法23

2.2.4钢产品牌号表示方法24

2.3主要合金元素及有害成分对钢性能的影响25

2.4钢铁产品有关术语28

2.4.1常用钢产品名词说明28

2.4.2钢材标准常用术语31

2.4.3钢材交货状态34

2.4.4钢材产品缺陷术语35

2.4.5铁碳合金的基本组织36

2.4.6钢铁材料的热处理38

2.5金属的晶体结构与结晶41

2.5.1金属41

2.5.2金属的晶体结构43

2.5.3金属的结晶47

2.5.4合金结构概述51

参考文献53

3工程设计、施工及验收规范对建筑钢材的基本规定55

3.1《钢结构设计规范》（GB／T 50017—2003）55

3.2《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ 99—98）57

3.3《预应力钢结构技术规程》（CECS 212： 2006）58

3.4《型钢混凝土组合结构技术规程》（JGJ 138—2001）（J 130—2001）65

3.5《钢管混凝土结构设计与施工规程》（CECS 28： 90）66

3.6《门式钢架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS 102： 98）67

3.7《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB 50018—2002）67

3.8《网架结构设计与施工规程》（JGJ 7—91）68

3.9《网壳结构技术规程》（JGJ 61—2003） J 258—2003）68

3.10《膜结构技术规程》（CECS 158： 2004）70

3.11《高耸结构设计规范》（GB 50135—2006）71

3.12《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB 10002.2—2005）（J 461—2005）71

3.13《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2002）75

3.14《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2002）（J 186—2002）75

3.15《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（TB 10002.3—2005）（J 462—2005）76

3.16《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2001）76

3.17《构筑物抗震设计规范》（GB 50191—93）77

3.18《预应力混凝土结构抗震设计规程》（JGJ 140—2004）（J 301—2004）77

3.19《建筑工程大模板技术规程》（JGJ 74—2003）（J 270—2003）77

3.20《建筑施工扣件式脚手架安全技术规程》（JGJ 130—2001）77

参考文献77

4钢材的力学性能79

4.1单向静拉伸载荷下的力学性能79

4.1.1强度80

4.1.2塑性87

4.2弹性变形88

4.2.1胡克定律88

4.2.2弹性模量89

4.2.3弹性比功90

4.3塑性变形91

4.3.1滑移91

4.3.2多晶体的塑性变形94

4.3.3屈服现象及其本质95

4.3.4应变时效96

4.4断裂97

4.4.1断裂类型97

4.4.2断裂机理98

44.3断裂强度101

4.5钢材在静荷载下的其他力学性能105

4.5.1应力状态系数105

4.5.2扭转107

4.5.3弯曲112

4.5.4压缩115

4.5.5硬度118

4.6缺口试样静载荷试验123

4.6.1缺口效应124

4.6.2缺口试样的静载力学性能试验127

4.6.3缺口试样在冲击载荷下的力学性能130

4.6.4低温脆性及其评定134

4.7断裂韧性基础144

4.7.1线弹性条件下的断裂韧性145

4.7.2裂纹尖端塑性区及KI的修正151

4.7.3影响断裂韧性的因素155

4.7.4断裂韧性KIC的测试157

4.7.5断裂韧性KIC的应用161

4.7.6弹塑性条件下的断裂韧性162

4.8疲劳165

4.8.1疲劳的基本概念165

4.8.2变动载荷与循环应力165

4.8.3疲劳种类167

4.8.4疲劳S-N曲线167

4.8.5疲劳极限169

4.8.6条件疲劳极限和S-N曲线的测定176

4.8.7疲劳破坏机理180

4.8.8改善疲劳强度的方法181

参考文献183

5建筑用钢的合金设计184

5.1纯铁的晶体结构184

5.2铁碳合金的平衡组织类型185

5.2.1铁素体与奥氏体188

5.2.2渗碳体（Fe3C）189

5.2.3平衡态组织189

5.3钢在冷却过程中的相转变191

5.3.1奥氏体化过程192

5.3.2钢在冷却时的转变193

5.3.3钢的典型组织200

5.4钢的强韧化原理212

5.4.1晶体的塑性变形与晶体缺陷212

5.4.2钢组织的强韧化219

5.5合金元素对钢性能的影响222

5.5.1合金元素在钢中的分布状态222

5.5.2合金元素对相图的影响222

5.5.3合金元素对钢的热处理（淬火回火）的影响223

5.6建筑用钢的合金设计226

5.6.1钢筋226

5.6.2桥梁用钢227

5.6.3高强度建筑钢板230

5.6.4耐火钢231

参考文献231

6建筑用钢的现代生产工艺233

6.1冶炼234

6.2炉外精炼236

6.3连铸240

6.4控制轧制与控制冷却244

6.5热处理245

参考文献246

7建筑钢结构用钢247

7.1碳素结构钢247

7.1.1概述247

7.1.2标准解述248

7.2低合金高强度结构钢251

7.2.1概述251

7.2.2发展现状252

7.2.3标准解述253

7.3适应抗震设计要求的建筑结构用钢269

7.3.1概述269

7.3.2标准解述270

7.4耐大气腐蚀用钢（耐候钢）275

7.4.1概述275

7.4.2标准解述276

7.5抗层状撕裂高强度钢281

7.5.1概述281

7.5.2标准解述282

7.6耐火高强度结构钢283

7.6.1概述283

7.6.2标准解述284

7.7合金结构钢287

7.7.1概述287

7.7.2标准解述288

7.8国内外钢种／牌号对照291

参考文献291

8轧钢生产概述292

8.1轧钢机的基本组成292

8.1.1轧机按用途分类293

8.1.2按轧辊装配形式分类295

8.1.3按工作机座布置分类298

8.2轧钢生产工艺流程300

8.2.1原料的准备300

8.2.2原料的加热300

8.2.3轧钢制度的确定301

参考文献302

9型钢303

9.1热轧H型钢和剖分T型钢303

9.1.1热轧H型钢303

9.1.2剖分T型钢313

9.1.3热轧轻型H型钢317

9.2焊接H型钢318

9.2.1常规焊接H型钢（重型）319

9.2.2高频焊接薄壁H型钢322

9.3工、槽钢330

9.3.1工字钢330

9.3.2槽钢333

9.4角钢336

9.4.1热轧等边角钢336

9.4.2热轧不等边角钢340

9.5冷弯型钢344

9.5.1冷弯型钢产品标准345

9.5.2方矩形钢管生产工艺的改进351

9.5.3建筑结构用冷弯矩形钢管尺寸系列353

参考文献359

10板带钢361

10.1概述361

10.2板带钢的分类362

10.3板带钢产品的主要技术要求363

10.4热轧板带钢363

10.4.1热轧板带钢尺寸系列363

10.4.2热轧板带钢的种类和用途368

10.4.3热轧板带钢生产工艺概述370

10.5冷轧板带钢376

10.5.1概述376

10.5.2冷轧钢板和钢带的尺寸系列377

10.5.3碳素结构钢和低合金结构钢冷轧薄板和钢带380

10.5.4优质碳素结构钢冷轧薄钢板和钢带380

10.5.5冷轧板带钢生产工艺过程383

10.6镀层钢板385

10.6.1概述385

10.6.2连续热镀锌钢板和钢带386

10.6.3铝含量为55％的Zn-Al合金镀层钢板391

10.6.4连续热浸镀铝锌硅合金镀层钢带和钢板393

10.6.5含5％铝的Zn-Al合金镀层钢板394

10.6.6连续热浸镀锌铝稀土合金镀层钢带和钢板396

10.6.7电镀锌钢板397

10.7彩色涂层钢板400

10.7.1彩色涂层钢板技术标准400

10.7.2彩色涂层钢板的选择403

10.7.3彩涂钢板的典型生产工艺403

10.7.4彩色涂层钢板产品质量检验405

参考文献406

11钢管408

11.1钢管的分类408

11.2焊接钢管409

11.2.1直缝电焊钢管410

11.2.2低压流体输送用焊接钢管413

11.2.3结构用高强度耐候焊接钢管415

11.2.4螺旋焊钢管417

11.2.5焊接钢管尺寸的统一419

11.2.6焊接钢管生产工艺421

11.3无缝钢管425

11.3.1概述425

11.3.2无缝钢管尺寸规格427

11.3.3结构用无缝钢管429

11.3.4输送流体用无缝钢管431

11.3.5无缝钢管生产工艺432

参考文献434

12铸钢件435

12.1铸钢的分类和牌号435

12.1.1铸钢的分类435

12.1.2铸钢钢号的表示方法436

12.2建筑工程结构用铸造碳钢件436

12.2.1一般工程用碳素钢铸件436

12.2.2焊接结构用碳素钢铸件437

12.3铸钢的铸造工艺特点438

12.4铸钢件的热处理438

12.5工程实例439

参考文献440

13混凝土结构用钢441

13.1钢筋的分类442

13.2混凝土结构对钢筋的性能要求444

13.3钢筋的发展和钢种系列444

13.4钢筋的品种、性能448

13.4.1混凝土结构用钢筋448

13.4.2预应力混凝土用钢筋463

13.5钢筋的生产工艺及其特点481

13.5.1普通钢筋的生产工艺及其特点481

13.5.2预应力钢材的生产工艺及其特点493

13.6钢筋在国内外的应用、生产概况及今后的发展趋势497

参考文献498

14桥梁用钢499

14.1桥梁发展概况499

14.1.1我国古代桥梁499

14.1.2现代桥梁501

14.2我国钢桥常用钢的化学成分515

14.2.1十六锰桥钢（16 Mnq）516

14.2.2十五锰矾氮桥钢（15 MnVNq）517

14.2.3十四锰铌桥钢（14 MnNbq）522

14.3钢桥用钢的化学成分与焊接522

14.3.1钢材的可焊性522

14.3.2焊接质量标准523

14.3.3焊接的热裂纹倾向与脆硬冷裂倾向523

14.4 钢桥制造试验525

14.4.1可焊性试验525

14.4.2焊接工艺评定试验525

14.4.3主要杆件的试制525

14.4.4随梁试板试验525

14.5桥梁用钢的力学性能要求525

145.1强度要求526

14.5.2塑性要求527

14.5.3冷弯要求528

14.5.4冲击韧性要求528

14.6缺陷检查530

14.6.1表面缺陷530

14.6.2内部缺陷531

14.7基于断裂力学理论的桥梁钢断裂韧性研究531

14.7.1宽板拉伸试验531

14.7.2裂纹尖端张开位移试验539

14.8国外桥梁用钢情况546

14.8.1概况546

14.8.2各国桥梁用钢牌号的表示法547

14.8.3各国桥梁用钢材547

14.9国产桥梁钢标准（国标及铁路钢桥铁道部标准）561

14.9.1桥梁用钢标准（国标GB／T 714—2000）主要规定561

14.9.2《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB 10002.2—2005）的主要规定564

14.10高强度钢丝拉索567

14.10.1桥梁镀锌高强度钢丝567

14.10.2高强度钢丝拉索568

参考文献569

15建筑用钢的焊接570

15.1焊接和钢材焊接性570

15.1.1焊接的最新定义和焊接方法分类570

15.1.2钢材焊接性概念的提出和对其内涵的不同界定572

15.2建筑钢结构用钢的焊接性能评定574

15.2.1对评定历程的回顾和定位574

15.2.2评定关注的主要问题和评定方法574

15.2.3各种碳当量计算公式的含义、应用条件及问题575

15.2.4常用的焊接性试验方法580

15.2.5焊接裂纹的形成和防止措施587

15.3焊接对钢材性能的影响和要求590

15.3.1焊接热过程的特殊性和组织转变590

15.3.2钢材焊接热影响区的硬化、软化和脆化593

15.3.3提高焊接热影响区韧性应作为改善钢材性能的重要目标595

15.3.4日本对抗震焊接钢结构用钢的要求595

15.4焊接材料的作用、标准、选用及发展596

15.4.1焊接材料的作用596

15.4.2焊接材料的标准和选用原则597

15.4.3手工焊条电弧焊对焊条的选用598

15.4.4气体保护焊对焊丝的选用600

15.4.5埋弧焊对焊丝和焊剂的选用604

15.4.6焊接材料的发展606

参考文献608

16建筑用钢的腐蚀与防护609

16.1建筑用钢的腐蚀与国民经济609

16.1.1概述609

16.1.2建筑用钢腐蚀造成的经济损失610

16.2钢结构的腐蚀与防护611

16.2.1钢结构的腐蚀与发展速率611

16.2.2钢（铁）腐蚀的电化学性质613

16.2.3钢结构的主要腐蚀类型618

16.2.4环境与钢结构腐蚀625

16.2.5钢结构的防护628

16.3混凝土中钢筋的腐蚀与防护634

16.3.1概述634

16.3.2混凝土中钢筋腐蚀原理635

16.3.3钢筋腐蚀类型与结构破坏的发展阶段636

16.3.4氯盐环境与钢筋腐蚀637

16.3.5中性化、污染与钢筋腐蚀644

16.3.6钢筋腐蚀的防护技术646

参考文献655

术语索引657