相信并不是所有考生都是具有造价基础的人,所以在开始进行备考的初期阶段,各位考生需要通过教材进行系统学习,以建立基本的入门基础作为初期阶段的任务目标。233网校2020年一级造价工程师《建设工程技术与计量(土建)》视频内部资料,今天跟着王洪强老师一起掌握考点“建筑结构材料”。详情内容如下:
第三章 工程材料
第一节 建筑结构材料
2020年一级造价工程师《技术与计量(土建)》精讲班视频,20%免费试学
王洪强老师介绍:副教授,曾参编中国计划出版社《考试教材:建设工程技术与计量(土木建筑工程)》;曾主编中国建筑工业出版社的《建设工程技术与计量(土木建筑工程)》应试指南;从事一/二级建造师、一级造价工程师、监理工程师考试培训多年。
教学特点:培训经验丰富,知识脉络梳理清晰,讲课图表结合,并联系实际分析考点,通俗易懂。
主讲领域:造价工程师
(一)常用的建筑钢材
1.钢筋混凝土结构用钢
(1)热轧钢筋
表3.1.1 热轧钢筋的技术要求
(新规范删除了HRB335)
热轧光圆钢筋由碳素结构钢或低合金结构钢经热轧而成,从表中可以看出其强度较低,但具有塑性好,伸长率高,便于弯折成型、容易焊接等特点,可用于中小型混凝土结构的受力钢筋或箍筋,以及作为冷加工(冷拉、冷拔、冷轧)的原料。
热轧带肋钢筋采用低合金钢热轧而成,具有较高的强度,塑性和可焊性较好。钢筋表面有纵肋和横肋,从而加强了钢筋与混凝土中间的握裹力,可用于混凝土结构受力筋,以及预应力钢筋。
(2)冷加工钢筋
1)冷拉热轧钢筋
在常温下将热轧钢筋拉伸至超过屈服点小于抗拉强度的某一应力,然后卸荷,即制成了冷拉热轧钢筋。
如卸荷后立即重新拉伸,卸荷点成为新的屈服点,因此冷拉可使屈服点提高,材料变脆、屈服阶段缩短,塑性、韧性降低。
若卸荷后不立即重新拉伸,而是保持一定时间后重新拉伸,钢筋的屈服强度、抗拉强度进一步提高,而塑性、韧性继续降低,这种现象称为冷拉时效。
可将冷拉、除锈、调直、切断合并为一道工序。
2)冷轧带肋钢筋(新规范)
用低碳钢热轧盘圆条直接冷轧或经冷拔后再冷轧,形成三面或两面横肋的钢筋。克服了冷拉、冷拔钢筋握裹力低的缺点,强度高、握裹力强、节约钢材、质量稳定。但塑性降低,强屈比变小。
根据《冷轧带肋钢筋》GB 13788分为六个牌号。
CRB550、CRB600H为普通钢筋砼用钢筋
CRB650、CRB800、CRB800H为预应力砼用钢筋
CRB680H既可作为普通钢筋砼用钢筋,也可作为预应力砼用钢筋使用。(2019)
3)冷拔低碳钢丝(2019)
低碳钢热轧圆盘条或热轧光圆钢筋经一次或多次冷拔制成的光圆钢丝。冷拔低碳钢丝宜作为构造钢筋使用,作为结构构件中纵向受力钢筋使用时应采用钢丝焊接网。冷拔低碳钢丝不得作预应力钢筋使用。作为箍筋使用时,冷拔低碳钢丝的直径不宜小于5mm,间距不应大于200mm。
3)冷拔低碳钢丝(新规范)
冷拔低碳钢丝只有CDW550一个牌号。
CDW550级冷拔低碳钢丝的直径可为:3mm、4mm、5mm、6mm、7mm和8mm。
直径小于5mm的钢丝焊接网不应作为混凝土结构中的受力钢筋使用;
除钢筋混凝土排水管、环形混凝土电杆外,不应使用直径3mm的冷拔低碳钢丝;
除大直径的预应力混凝土桩外,不宜使用直径8mm的冷拔低碳钢丝。
(3)热处理钢筋
热处理的方法有退火、正火、淬火和回火。建筑钢材一般只在生产厂完成热处理工艺。
热处理钢筋是钢厂将热轧的带肋钢筋(中碳低合金钢)经淬火和高温回火调质处理而成的,即以热处理状态交货。热处理钢筋强度高,用材省,锚固性好,预应力稳定,主要用作预应力钢筋混凝土轨枕,也可以用于预应力混凝土板、吊车梁等构件。 (2013)
(4)预应力混凝土用钢丝与钢绞线
根据GB/T5223规定,预应力混凝土用钢丝按照加工状态分为冷拉钢丝和消除应力钢丝两类。
冷拉钢丝(WCD)是指盘条通过拔丝等减径工艺经冷加工而形成的产品,以盘卷供货的钢丝,现行规范只保留了压力管道用冷拉钢丝。
钢丝在塑性变形下(轴应变)进行的短时热处理,得到的是低松弛钢丝(WLR);
钢丝通过矫直工序后在适当的温度下进行的短时热处理,得到的是普通松弛钢丝(现行规范已取消)。
钢丝按外形分为光面钢丝(P)、螺旋肋钢丝(H)、刻痕钢丝(I)三种。
消除应力后钢丝的塑性比冷拉钢丝高;
刻痕钢丝是经压痕轧制而成,刻痕后与混凝土握裹力大,可减少混凝土裂缝。
钢绞线是以热轧盘条钢为原料,经冷拔后将钢丝若干根捻制而成。根据《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224,钢绞线按结构分为8类,结构代号为:
用两根钢丝捻制的钢绞线(1×2)、
用三根钢丝捻制的钢绞线(1×3)、
用三根刻痕钢丝捻制的钢绞线(1×3I)、
用七根钢丝捻制的标准型钢绞线(1×7)、
用七根(6根刻痕钢丝+1根光圆中心钢丝)捻制的钢绞线(1×7I)、
用七根钢丝捻制又经模拔的钢绞线(1×7)C.
用十九根钢丝捻制的1+9+9西鲁式钢绞线(1×19S)、
用十九根钢丝捻制的1 +6+6/6瓦林吞式钢绞线(1×19W)。
对所有规格的钢绞线,1000h应力松弛率≤2.5%~4.5%,当标距长度为500mm时其最大总伸长率≥3.5%。
预应力钢丝与钢绞线均属于冷加工强化及热处理钢材,拉伸试验时无屈服点,但抗拉强度远远超过热轧钢筋和冷轧钢筋,并具有很好的柔韧性,应力松弛率低,适用于大荷载、大跨度及需要曲线配筋的预应力混凝土结构,如大跨度屋架、薄腹梁、吊车梁等大型构件的预应力结构。(2018)
2.钢结构用钢 。包括:钢板(钢板和压型钢板)和型钢(热轧型钢和冷弯薄壁型钢)等。
型钢是钢结构中采用的主要钢材。钢结构常用热轧型钢有:工字钢、H型钢、T型钢、槽钢、等边角钢、不等边角钢等。
厚钢板(厚度>4mm):用于结构
薄钢板(厚度≤4mm):用于围护结构 或作为薄壁型钢原料
压型钢板:常用作屋面板、楼板、墙板及装饰板等。还可将其与保温材料等复合,制成复合墙板等。
3.钢管混凝土结构用钢
钢管混凝土构件是指在钢管内填充混凝土的构件,包括实心和空心钢管混凝土构件,截面可为圆形、矩形及多边形,简称CFST构件。
承重结构的圆钢管可采用焊接圆钢管、热轧无缝钢管,不宜选用输送流体用的螺旋焊管。
矩形钢管和多边形钢管可采用焊接钢管,也可采用冷成型矩形钢管。
直接承受动荷载或低温环境下的外露结构,不宜采用冷弯矩形钢管。
一、建筑钢材
(二)钢材的性能
钢材的主要性能包括力学性能和工艺性能。
力学性能是钢材最重要的使用性能,包括抗拉性能、冲击性能、硬度、疲劳性能等。
工艺性能表示钢材在各种加工过程中的行为,包括弯曲性能和焊接性能等。
1. 抗拉性能
抗拉性能是钢筋的最主要性能(2010)。表征抗拉性能的技术指标主要是屈服强度、抗拉强度(全称抗拉极限强度)和伸长率。低碳钢应力——应变曲线分为四个阶段:
弹性阶段(0→A)
弹塑性阶段(A→B)
塑性阶段(B→C)
应变强化阶段(C→D)
超过D点后试件产生颈缩和断裂。
(1)屈服强度
设计时一般以此作为强度取值的依据。
(2)抗拉强度
设计中抗拉强度虽然不能利用,但屈强比能反映钢材的利用率和结构安全可靠程度。屈强比愈小,反映钢材受力超过屈服点工作时的可靠性愈大,因而结构的安全性愈高。但屈强比太小,则反映钢材不能有效地被利用。
(3)伸长率。
伸长率表征了钢材的塑性变形能力。伸长率的大小与标距长度有关。塑性变形在标距内的分布是不均匀的,颈缩处的伸长较大,离颈缩部位越远变形越小。因此原标距与试件的
直径之比愈大,颈缩
处伸长值在整个伸长
值中的比重愈小,
计算伸长率愈小。
2.冲击性能
冲击性能指钢材抵抗冲击载荷的能力。当温度降低达到某一范围时,呈脆性断裂,称为冷脆性。
钢材的化学成分、组织状态、内在缺陷及环境温度等都是影响冲击韧性的重要因素。
发生冷脆时的温度称为脆性临界温度,其数值越低,说明钢材的低温冲击韧性越好。因此,对直接承受动荷载而且可能在负温下工作的重要结构,必须进行冲击韧性检验,并选用脆性临界温度较使用温度低的钢材。
3.硬度
局部抵抗较硬物体压入产生塑性变形的能力。表征值常用布氏硬度值HB表示。
4.耐疲劳性
在交变荷载反复作用下,钢材往往在应力远小于抗拉强度时发生断裂,这种现象称为钢材的疲劳破坏。疲劳极限指钢材在交变荷载作用下于规定的周期基数内不发生断裂所能承受的最大应力。当交变应力低于某一值时,交变循环次数达无限次也不会产生疲劳破坏。
5.冷弯性能
钢材在常温下承受弯曲变形的能力,是钢材的重要工艺性能。通过试件被弯曲的角度(90°、180°)及弯心直径d对试件厚度(或直径)a的比值(d/a)区分。
试件按规定的弯曲角和弯心直径进行试验,试件弯曲处的外表面无裂断、裂缝或起层,冷弯性能合格。
冷弯试验可检验焊接质量,能揭示焊件在受弯表面存在的未熔合、裂纹和夹杂物。
6.焊接性能
钢材的可焊性是指焊接后在焊缝处的性质与母材性质的一致程度。
钢材可焊性的影响因素主要是化学成分及含量。
正确地选用焊接材料和焊接工艺是提高焊接质量的主要措施。
(三)钢筋的化学成分
【2014年】热轧钢筋的级别提高,则其( )。
A.屈服强度提高,极限强度下降
B.极限强度提高,塑性提高
C.屈服强度提高,塑性下降
D.屈服强度提高,塑性提高
233网校答案:C
233网校解析:
【2004年】钢筋的冷拉加工可以()。
A.提高钢筋的塑性
B.提高钢筋的韧性
C.提高钢筋的强度
D.实现钢筋的调直
E.实现钢筋的除锈
233网校答案:CDE
233网校解析:在常温下将热轧钢筋拉伸至超过屈服点小于抗拉强度的某一应力,然后卸荷,即制成了冷拉热轧钢筋。
如卸荷后立即重新拉伸,卸荷点成为新的屈服点,因此冷拉可使屈服点提高,材料变脆、屈服阶段缩短,塑性、韧性降低。
若卸荷后不立即重新拉伸,而是保持一定时间后重新拉伸,钢筋的屈服强度、抗拉强度进一步提高,而塑性、韧性继续降低,这种现象称为冷拉时效。
实践中,可将冷拉、除锈、调直、切断合并为一道工序,可简化流程,提有效率。
【2019年】钢材CDW550主要用于( )。
A.地铁钢轨 
B.预应力钢筋
C.吊车梁主筋
D.构造钢筋
233网校答案:D
233网校解析:冷拔低碳钢丝宜作为构造钢筋使用,作为结构构件中纵向受力钢筋使用时应采用钢丝焊接网。冷拔低碳钢丝不得作预应力钢筋使用。作为箍筋使用时,冷拔低碳钢丝的直径不宜小于5mm,间距不应大于200mm,构造应符合国家现行相关标准的有关规定。
【2019年】常用于普通钢筋混凝土的冷轧带肋钢筋有( )。
A.CRB650
B.CRB800
C.CRB550
D.CRB600H
E.CRB680H
233网校答案:CDE
233网校解析:根据《冷轧带肋钢筋》GB 13788规定,CRB550、CRB600H为普通钢筋混凝土用钢筋,CRB650、CRB800、CRB800H为预应力混凝土用钢筋,CRB680H既可作为普通钢筋混凝土用钢筋,也可作为预应力钢筋使用。
【练习题】有关冷拔低碳钢丝说法正确的有( )。
A.直径小于5mm 的钢丝焊接网不应作为混凝土结构中的受力钢筋使用
B.钢筋混凝土排水管、环形混凝土电杆不应使用直径3mm的冷拔低碳钢丝
C.大直径的预应力混凝土桩可使用直径8mm 的冷拔低碳钢丝
D.作为箍筋使用时,冷拔低碳钢丝的直径不宜小于5mm,间距不应大于200mm
E.冷拔低碳钢丝不得作预应力钢筋使用
233网校答案:ACDE
233网校解析:本题考查的是常用的建筑钢材。除钢筋混凝土排水管、环形混凝土电杆外,不应使用直径3mm 的冷拔低碳钢丝。
【练习题】钢管混凝土结构用钢的选用应符合现行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017 的有关规定,下列说法正确的有( )。
A.承重结构的圆钢管可采用焊接圆钢管、热轧无缝钢管
B.承重结构的圆钢管不宜选用输送流体用的螺旋焊管
C.矩形钢管可采用焊接钢管,也可采用冷成型矩形钢管
D.直接承受动荷载或低温环境下的外露结构,宜采用冷弯矩形钢管
E.多边形钢管只可采用焊接钢管
233网校答案:ABC
233网校解析:本题考查的是常用的建筑钢材。钢管混凝土结构用钢的选用应符合现行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017 的有关规定。直接承受动荷载或低温环境下的外露结构,不宜采用冷弯矩形钢管。
多边形钢管可采用焊接钢管,也可采用冷成型多边形钢管。
【2017年】对于钢材的塑性变形及伸长率,以下说法正确的是( )
A.塑性变形在标距内分布是均匀的
B.伸长率的大小与标距长度有关
C.离颈缩部位越远变形越大
D.同一种钢材,δ5应小于δ10
233网校答案:B
233网校解析:伸长率。伸长率表征了钢材的塑性变形能力。伸长率的大小与标距长度有关。塑性变形在标距内的分布是不均匀的,颈缩处的伸长较大,离颈缩部位越远变形越小。因此原标距与试件的直径之比愈大,颈缩处伸长值在整个伸长值中的比重愈小,计算伸长率愈小。
【2016年】钢材的屈强比愈小,则( )。
A.结构的安全性愈高,钢材的有效利用率愈低
B.结构的安全性愈高,钢材的有效利用率愈高
C.结构的安全性愈低,钢材的有效利用率愈低
D.结构的安全性愈低,钢材的有效利用率愈高
233网校答案:A
233网校解析:
(1)屈服强度
设计时一般以此作为强度取值的依据。
(2)抗拉强度
设计中抗拉强度虽然不能利用,但屈强比能反映钢材的利用率和结构安全可靠程度。屈强比愈小,反映钢材受力超过屈服点工作时的可靠性愈大,因而结构的安全性愈高。但屈服强比太小,则反映钢材不能有效地被利用。
【2004年】影响钢材冲击韧性的重要因素有( )。
A.钢材化学成分
B.所承受荷载的大小
C.钢材内在缺陷
D.环境温度
E.钢材组织状态
233网校答案:ACDE
233网校解析:钢材的化学成分、组织状态、内在缺陷及环境温度等都是影响冲击韧性的重要因素。
【练习题】( )能减少时效倾向,改善焊接性能。
A.钛
B.氮
C.硫
D.锰
233网校答案:A
233网校解析:本题考查的是钢材的化学成分对性能的影响。钛是强脱氧剂,可显著提高钢的强度,但稍降低塑性。由于钛能细化晶粒,故可改善韧性。钛能减少时效倾向,改善焊接性能。