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1. 建筑钢材损坏可能有两种形式
塑性破坏与脆性破坏，二者的特点可以从塑性变形、名义应力、断裂形态三个方面来了解。影响脆性破坏的因素有有害化学元素、冶金缺陷等，但一般来说，钢材的质量、应力集中、低温的影响比较大。要防止脆性破坏，必须合理的设计、正确的制造和正确的使用，三者相互配合。
2、钢材的σ-ε曲线是在下列标准条件下得到的：
Ⅰ）标准试件（无应力集中）；
Ⅱ）静载荷，拉伸至破坏；
III）试验温度为20℃。
根据建筑钢材的σ-ε曲线，其工作状态可分为弹性、弹塑性、塑性、强化四个阶段，并可简化为理想弹塑性体。fu、fy是钢材的三项基本性能指标，δ5是静荷载作用下钢材的塑性性能指标，所有承重结构钢材都应具备这三项指标。对于构件，钢材应保证通过冷弯试验。
3. 冲击韧性Cv
冲击韧性Cv是衡量钢材在动载荷作用下抵抗脆性断裂能力的指标，对直接承受较大动载荷的结构应提出相应的冲击韧性要求。
4.压力
当钢材承受静荷载和单向应力时，要求截面最大应力不超过屈服点；当处于复杂应力状态时，要求折减应力δeq不超过fy。
5.了解各种因素对钢铁性能的不利影响
化学成分应区分有益元素与有害元素，特别注意碳、硫、磷的影响。应注意应力集中的影响，导致局部产生双向或三向拉应力状态，使钢材变脆。应通过合理的结构措施（如圆滑过渡）尽量避免应力集中。
6.正确选用钢材，提出合理的指标要求
规范推荐使用Q235、16Mn、16Mnq、15MnV、15MnVq钢作为承重结构钢，了解其牌号的表示方法，冶金厂对材料应保证的项目和可附加保证的项目，掌握正确选用钢材和提出合理指标要求的方法。
7.掌握钢板、型钢的表示方法
请参阅附录。
附录：钢结构等级
钢结构等级
GB/T5613-1995标准规定了铸钢牌号的两种表示方法：
1）以屈服强度、抗拉强度力学性能为依据的牌号表示方法，例如ZG200-400。ZG为铸钢符号，200、400分别为屈服强度、抗拉强度的最小值（MPa）。
2）牌号主要以化学成分为依据，例如ZG20Cr13等，其中Cr为铬的符号，20为平均碳含量（万分之几），13为平均铬含量（质量分数）（%）。
一些附加的字母和符号代表不同的含义，如ZD345～570代表一般工程与结构用低合金铸钢；ZG200～400H代表焊接结构用碳素铸钢；ZGMn 13代表铸钢。
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钢结构使用的钢材主要有两种：低碳结构钢和低合金高强度结构钢。
低合金高强度结构钢最低牌号从Q295开始，而碳素结构钢最高牌号止于Q275。虽然公称屈服点的含义解释相同，但数值并不重复，是严格相连的。
1、碳素结构钢的牌号为：Q×××（A~D）+脱氧方式。Q×××代表屈服强度；A~D代表冲击韧性质量等级由低到高；在浇注过程中，根据脱氧程度不同，可分为镇静钢[TZ、Z]、半镇静钢[b]、沸腾钢[F]。对于Q235，A、B级可以是（Z、b、F），C级只能是（Z），D级只能是（TZ）。
2、低合金高强度结构钢：在冶炼过程中加入少量几种合金元素，使钢的强度显著提高。合金含量在5%以下，故称低合金高强度结构钢；牌号表示与碳的区别。与结构钢相同，质量等级按冲击韧性分为A~E 5个等级。低合金高强度结构钢的A、B级为镇静钢，C、D、E级为特殊镇静钢。
3、合金结构钢：包括优质钢、高级优质钢和特优质钢；合金结构钢共有77个牌号，按主要合金元素分为24个钢组。
牌号含义：合金结构钢的牌号是由合金元素的数字和化学符号组成，数字代表钢中碳的平均含量，以万分之几计；后面的化学符号代表所添加的合金元素，后缀代表该元素的平均含量。数字（各合金元素平均含量代号规定：当低于1.5%时，一般不写，但当这样表示以致出现牌号雷鸣时，含量较高的合金元素必须用1标出，以示区别；当含量为1.5%～2.49%、2.50%～3.49%、3.50%～4.49%时，分别写2、3、4。含量更高时，写相同以此类推）。
质量等级标记：应按规定在钢号末尾标出冶金质量等级。优质钢不需标记，高级优质钢有A，特殊优质钢有E。
问：选择钢材时，结构要安全可靠，材料要经济合理。影响钢材选择的因素有：
一个：
1.结构或部件的重要性；
2.载荷性质（静载荷或动载荷）；
3.连接方式（焊接、铆接或螺栓连接）；
4.工作条件（温度或腐蚀介质）
对于重要结构、直接承受动荷载的结构、低温条件下的结构以及焊接结构，应采用较高质量钢材。
轻钢和重钢有什么区别？
首先，没有轻钢这种东西，轻钢是相对于普通钢而言的。
轻钢结构是一个非常模糊的概念，没有严格的定义。
对于一个结构是普通钢结构还是轻钢结构，并没有统一的判定标准，很多有经验的设计师或者项目经理往往不能完全解释清楚，但是我们可以根据一些数据来综合判断：
1、工厂起重机起重量大于等于25吨，可以认为是一般钢结构。
2、每平方米用钢量：大于等于50KG/M2，可视为普通钢结构。
3、主要构件钢板厚度：大于等于10MM，轻钢结构使用较少。
另外还有一些参考值：比如每平米造价，最大构件重量，最大跨度，结构形式，檐口高度等等，这些都可以在判断厂房是普通钢还是轻钢的时候提供经验数据，当然现在很多建筑都是既有轻钢也有普通钢的。
但有些东西我们可以肯定的说是普通钢材，比如：石油化工厂设施、发电厂建筑、大跨度体育场馆、展览中心以及高层或超高层钢结构等。
普通钢结构的范围很广，可以包括各种钢结构，不论荷载大小，甚至包括轻钢结构的很多内容，而房屋轻钢结构技术规程只是根据其“轻”的特点规定了一些比较具体的内容，且范围仅限于单层门式刚架。
轻钢结构是一个非常模糊的概念，没有严格的定义。
一般有两种理解，一种是现行《钢结构设计规范》第11章“用圆钢和小角钢制作的轻型钢结构”是指用圆钢和小于L45×4、L56×36×4的型钢制作的轻型钢结构。用角钢制作的轻型钢结构，在钢材匮乏的年代，主要用于不宜用钢筋混凝土结构制作的小型结构，现在基本不用了，所以这次钢结构设计规范的修订，基本趋向于将其删除。
另一类是《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》中规定的轻型屋面、轻型外墙的单层实腹门式刚架结构，这里的轻型主要是指围护结构采用轻质材料。
由此可见，轻钢与普通钢材的区别并不在于结构本身的重量，而是在于其所承受的周边材料的重量，但结构设计理念是相同的。
H型钢和工字钢的区别
1.工字钢，无论普通型钢还是轻型钢，由于截面尺寸都比较高而窄，因此截面两主套筒的惯性矩相差很大，所以一般只能直接用在腹板中，不适用于在板平面内受弯的构件或将其制成格构型承载构件，不适用于受轴向压缩的构件或垂直于腹板平面受弯的构件，这使它的应用范围受到很大限制，局限性很大
2、H型钢是一种高效、经济的切削型材（其他还有冷弯薄壁型钢、波纹钢板等），由于截面形状合理，可使钢材效率提高，提高切削能力。H型钢翼部加宽，内外表面通常平行，便于采用高强度螺钉与其他构件连接。其尺寸构成合理系列，型号齐全，便于设计选用。型钢的轧制不同于普通工字钢只用一组水平辊，由于其翼部较宽，且无斜度（或斜度很小），必须另加一组垂直辊才能同时轧制，其轧制工艺和设备比普通轧机复杂。
总之，H型钢是工字钢的后继产品，所以实际应用中二者的选择标准是：尽量不要用工字钢。
热轧与冷轧的区别
1、冷轧型钢允许截面局部屈曲，从而可以充分利用屈曲后杆件的承载力；而热轧型钢不允许截面局部屈曲。
2、热轧、冷轧型钢残余应力产生的原因不同，所以在截面上的分布也有很大差异，冷弯薄壁型钢截面上的残余应力分布呈曲线型，而热轧或焊接型钢截面上的残余应力分布则呈薄膜型。
3、热轧型钢的自由扭转刚度比冷轧型钢高，因此热轧型钢的扭转性能优于冷轧型钢。
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热轧的优点
热轧的优点在于可以破坏钢锭的铸造组织，细化钢材的晶粒，消除组织的缺陷，从而使钢材组织致密，提高力学性能。这种改善主要体现在轧制方向上。结果，钢材在一定程度上不再是各向同性的；浇注时形成的气泡、裂纹和疏松，在高温高压下也可以被焊合。
热轧的缺点
首先，热轧后钢材内部的非金属夹杂物（主要是硫化物和氧化物，还有硅酸盐）被压成薄片，产生分层（夹层）现象，拉伸性能大大恶化，焊缝收缩时可能产生层间撕裂，焊缝收缩引起的局部应变往往达到屈服点应变的几倍，远大于载荷引起的应变。
二是冷却不均匀引起的残余应力。残余应力是在没有外力作用下内部自平衡的应力。各种截面的热轧钢材都有这种残余应力。一般钢材截面尺寸越大，残余应力越大。残余应力虽然是自平衡的，但在外力作用下对钢构件的性能还是有一定影响的。如对变形、稳定性、抗疲劳性能等可能产生不利影响。
冷轧是指在室温下将钢板或钢带经过冷拉、冷弯、冷拔等冷加工工艺，加工成各种型号的钢材。
冷轧的优点
其优点是成型速度快、产量高、不破坏涂装层，并可制成各种截面形式，以满足使用条件的需要；冷轧能使钢材产生很大的塑性变形，从而提高钢材点的屈服强度。
冷轧的缺点
第一个缺点是，虽然成型过程中没有经过热塑性压缩，但截面中仍然存在残余应力，这必然会影响钢材整体和局部的屈曲特性。
第二，冷轧型钢截面一般为开口截面，使截面自由扭转刚度较低，受弯时易发生扭转，受压时易发生弯扭屈曲，扭转性能较差。
第三，冷轧型钢的壁厚较小，且板材连接的转角处没有加厚，因此承受局部集中载荷的能力较弱。
（基本焊接符号）
知识点2
1、焊接是钢结构的主要连接方法，有对接焊缝和角焊缝两种基本形式。
常见的焊接方法有手工焊和自动（或半自动）埋弧焊。手工焊焊条的种类应与主体金属的强度相适应。焊接过程中可能出现裂纹、气孔、烧穿、弧坑等缺陷。焊缝质量应根据焊缝等级按照不同的检验标准进行检验。
2.焊缝
为了保证焊缝质量和便于焊接，对接焊缝需根据焊件厚度的不同采用不同形式的坡口，坡口形式有I型、单面V型、V型、U型、K型、X型等。对于无引弧板的焊缝，在计算焊缝长度时应考虑起弧、降弧的影响。对接焊缝截面上的应力分布与母材相同，强度计算公式也相同。在轴向力作用下，一般采用直缝，当强度不足时，可采用斜焊缝，当倾斜角θ≤56°时，不需要进行焊缝强度计算。在弯矩和剪力联合作用下的计算公式也可采用材料力学公式。
3.角焊缝应力复杂，按应力的不同可分为侧面焊缝和端部焊缝。
为了保证焊接质量，规范对焊脚尺寸hf和焊缝计算长度lw作了结构规定。角焊缝的计算采用最小焊缝截面作为计算截面，采用相同的抗拉、抗压、抗剪强度设计值￡fw。对角焊缝在轴力、弯矩、扭矩、剪力以及几种力的综合作用下的应力进行了分析，推导了不同条件下的计算公式，应熟练掌握。
4.焊接
焊接时，由于温度场不均匀，焊条会产生焊接变形和焊接应力，对结构在常温、静荷载作用下的承载能力无影响，但会增加结构的变形，降低结构的刚度、疲劳强度和稳定承载能力。在设计和施工中应采取不同的措施，减少或消除残余应力和残余变形，如设计时尽量对称布置焊缝，焊接时采用合理的焊接顺序等。
5. 螺栓排列
规范在布置普通螺栓时，根据受力、结构、施工等要求规定了允许距离，针对几种可能的螺栓布置方式提出了不同的预防措施，在确定单个螺栓承载力设计值的基础上，对不同荷载作用下的螺栓群受力及计算方法进行了分析。
6.高强度螺栓
高强度螺栓是通过专用扳手拧紧螺母，在丝杆上产生很大的预紧力，压紧板件，在外力作用下，板件间产生很大的摩擦力，摩擦型高强度螺栓是依靠摩擦力来传递剪力，当剪力等于摩擦力时，连接就要达到极限状态。了解其受力性能、传力方式及各种计算方法，并与普通螺栓进行比较分析。
附录：
焊接符号单元格的位置
使用坡口焊符号的示例
箭头侧卷边焊缝符号示例
存在多种接头类型时使用组合焊接符号的示例
带圆圈的焊缝和符号示例
背衬和基底焊缝符号
角焊缝尺寸标注
问：哪些因素决定角焊缝的尺寸？
答：角焊缝的尺寸是根据焊缝尺寸中最短焊脚的高度来确定的。
钢结构中的残余应力是指焊接残余应力吗？还是焊接残余应力只是主要部分？
1、钢结构焊接过程是焊件在局部区域加热熔化，随后冷却凝固的热过程，由于温度场的不均匀，造成构件不均匀膨胀和收缩，使构件内部产生残余应力，引起变形，俗称焊接残余应力和残余变形。
2、热轧、氧切割、焊接等在加热、冷却过程中都会产生残余应力，先冷却的部分形成压应力，后冷却的部分形成拉应力。
3、焊接残余应力按其方向可分为纵向残余应力、横向残余应力和厚度方向残余应力三种。
4、焊接残余应力及焊接残余变形的影响
、刚度——由于残余拉应力区过早进入塑性状态，刚度降至零，继续增加的外力仅由弹性区域承担，因此构件的变形必然增大，刚度下降。
、静态强度——残余应力对静态强度没有影响。
、压杆的稳定承载力——存在残余应力的压杆在残余应力区域提前进入塑性状态，截面弹性面积减少，杆件弯曲刚度也相应降低，因此其稳定承载力降低。
、疲劳强度与温度脆性——由于塑性变形受到约束，材料变脆，容易产生和发展裂纹，疲劳强度也会降低。在低温条件下，更容易形成冷脆性裂纹。
5、焊接残余变形对结构的影响
焊接残余变形不仅影响结构尺寸、使装配变得困难，而且还会在构件中产生初始偏心、初始弯曲等初始缺陷，在受载时引起附加内力，影响其承载能力。
6 焊接残余应力的分布及大小
残余应力的分布和大小与截面的形状、尺寸、制造方法和加工工艺等有关，而与钢材的强度等级关系不大。
7.减少焊接残余应力和残余变形的方法：
前文提到，焊接残余应力和残余变形对结构性能有不利影响，因此应降低残余应力，控制残余变形，使其满足施工规范的要求，否则应予以纠正。焊接过程中变形是相互关联的，为减少残余变形，焊接时应对焊件进行约束。
为了减少这种情况，我们应该考虑以下两个方面：
〈1〉设计
〈2〉制造与焊接技术。
焊接残余应力的分类及影响
焊接残余变形：由于焊接加热不均匀和高温区热塑性压缩，使构件冷却后产生一定的残余变形，如纵向缩短、横向缩短、弯曲变形、角变形和扭转变形等。
焊接残余应力的分类：
1）纵焊残余应力；
2）横向残余应力；
3）沿焊缝厚度方向的残余应力；
4）约束状态下产生的焊接应力。
焊接残余应力的影响
1）对结构静强度的影响：对于具有一定塑性的材料，焊接残余应力不会影响静载荷作用下的结构强度；
2）对刚度的影响：焊接残余应力会降低结构刚度；
3）对压杆稳定性的影响：焊接残余应力会降低压杆的抗弯刚度，从而必然降低其稳定承载能力；
4）对低温冷脆性的影响：厚板、三轴十字焊缝时，会产生三轴焊接残余应力，阻碍塑性变形，使裂纹在低温下更容易产生和发展，加速构件的脆性破坏；
5)对疲劳的影响：焊接残余应力对疲劳强度有不利的影响，造成焊缝及其附近产生较高的残余拉应力。
减少焊接残余应力及焊接变形的方法
1）采用合理的焊接顺序：如钢板对接时采用分段打底焊，厚焊缝采用分层焊，工字型截面采用斜跳焊等；
2）焊接前给予构件一个与焊接变形相反的预变形，使得焊后产生的焊接变形刚好可以抵消它；
3）对于小尺寸焊件，可采用焊前预热或焊后回火（加热到600℃左右，然后缓慢冷却）等方法消除焊接残余应力。 也可采用机械方法或氧乙炔焰对弯头进行局部加热，以消除焊接变形。
合理的焊缝设计
为了减少焊接应力和焊接变形，设计中采取了一些措施：
1）焊接位置应合理，焊缝的布置应尽可能关于构件重心对称，以减少焊接变形。
2）焊缝尺寸要合适。在允许范围内，可以采用较小的焊脚尺寸，增加焊缝长度，使所需的总焊缝面积不变，避免焊脚尺寸过大而造成焊接残余应力。焊缝过厚还可能在焊接过程中引起烧穿、过热等现象。
3）焊缝不宜过于集中。
4）应尽量避免三路焊缝的交叉，为此，可中断次要焊缝，使主焊缝连续通过。
5)考虑钢板的分层，避免垂直于板面传递张力。
另外，为保证焊接质量钢结构承重计算方法，应注意焊缝连接结构应尽量避免仰焊钢结构承重计算方法，焊接时应将焊条放在容易够到的地方。
扩张
残余应力的简单图表一般由直线或不太复杂的曲线组成。
1、轧制普通工字钢：翼缘厚度远大于腹板厚度，热轧后腹板先冷却，在冷却过程中，翼缘受到与其相连的腹板的约束，边缘产生拉应力，而腹板中部受到压缩，产生压应力；
2、轧制H型钢：翼缘尖端先冷却，因而具有较高的残余压应力；
3、焊接工字钢：翼缘具有卷边或经火焰切割后刨削而成的焊接工字型截面，其残余应力与H型钢相近，只是翼缘与腹板连接处的残余拉应力可能达到屈服强度；
4.带火焰切割法兰的焊接工字型钢：法兰切割时的温度场与焊缝焊接时的温度场相似，因此在边缘处会产生拉应力，而法兰与腹板连接处的残余拉应力往往会达到屈服强度；
5.厚翼缘板焊接工字钢：残余应力沿翼缘厚度方向变化也很大，板面有残余压应力，板端部应力很大，能达到屈服强度，内表面腹板连接焊缝处有较高的残余拉应力；
6.焊接箱形截面：连接焊缝处存在直至屈服强度的残余拉应力，而截面中部残余压应力随板材宽厚比和焊缝尺寸的变化而变化，当宽厚比放大到40时，残余压应力仅为0.2fy左右；
7、等边角钢：等边角钢残余应力峰值与角钢边长有关；
8、轧制钢管：轧制钢管残余应力沿壁厚方向变化，内表面在冷却时，受到先冷却的外表面的约束，因此存在残余拉应力，而外表面则存在残余压应力。（热轧圆管的拉、压残余应力相对较小）
残余应力会降低构件刚度，对压杆承载力产生不利影响，影响程度因残余应力分布不同而异，另外残余应力对两端铰接的等截面直杆的影响和对初始弯曲的影响对柱子的影响也不同，不同柱子长度，残余应力的影响也不同。
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