钢结构的主材是钢材。随着现代炼钢技术的高速发展,钢材的种类众多,性能多样,以适应各行业的不同用途。
建筑钢结构需承受各种荷载,且工作环境和情况亦不尽相同。因此,对其使用的钢材性能有下列要求:
(1)较高的强度
钢材强度高可减小构件截面,从而减轻结构自重,节约钢材,降低造价。
(2)较好的塑性和韧性
塑性好的钢材具有足够的应变能力,能在结构破坏前产生明显的变形,从而降低结构脆性破坏的危险性。同时,塑性变形还能调整局部应力高峰,使应力分布逐渐趋于均匀。
韧性好的钢材具有较强的抵抗脆性破坏的能力。对低温寒冷地区和承受重复荷载作用需验算疲劳的钢结构,对钢材的韧性要求更高。
(3)良好的加工和可焊性能
将钢材制造成钢结构,需经过冷加工(剪切、钻孔、冷弯等)、热加工(气割、热弯等)和焊接等工序,故钢材不仅应具有易于冷、热加工的工艺性能和可焊性能,而且材性(强度、塑性、韧性等)不会明显改变,否则对结构会产生不利影响。
(4)专用的特种性能(耐候、耐火、Z向性能)
露天钢结构或在有害介质作用下的钢结构均有较高的防腐要求,对重要的建筑钢结构还有较高的防火要求。然而,一般钢材的防腐、防火性能均较差(在600℃时完全丧失承载力。在高温火焰燃烧下,仅15min即可能垮塌),虽可涂刷防腐或防火涂料加以改善,但操作较繁,且维护费用较高。若钢材自身能具有耐候(抗大气腐蚀)、耐火性能,则有利于钢结构的应用。
高层建筑钢结构用的钢板常沿Z向(厚度方向)受拉裂。因此,对厚度较大钢板应有Z向性能要求。