建筑钢材力学性能试验作业指导书.docx
《建筑钢材力学性能试验作业指导书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《建筑钢材力学性能试验作业指导书.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
建筑钢材力学性能试验作业指导书
建筑钢材力学性能试验作业指导书
1.适用范围
本作业指导书适用于常用建筑钢材的物理力学力学性能试验和钢筋焊接接头机械性能试验。
2.执行标准
《金属拉伸试验方法》GB228—1987
《金属弯曲试验方法》GB232—1999
《钢筋焊接接头试验方法标准》JGJ/T27—2001
《钢筋焊接及验收规范》JGJ18—96
3.拉伸试验
3.1常用符号及定义
1）平行长度Lc：
试样两头部或两夹持部分（不带头试样）之间的平行长度；
2）试样标距：
拉件试验过程中以测量试样伸长度；
3）原始标距LO：
实验前的标距；
4）断后标距L1：
试样拉断后，断裂部分断裂处对接在一起。
使其轴线位于同一直线上时的标距；
5）规定非比例伸长应力δp：
试样标距部分的非比例伸长达到规定的原始标距百分比时的应力，表示此应力的符号应附以叫注说明，例如σp0.2、σp0.01等分别表示规定非比例伸长率为0.2%和0.01%时的应力；
6）规定的残余伸长应力δr：
试样卸除拉伸力后，其标距部分的残余伸长达到规定的原始标距百分比时的应力。
表示次应力的符号应附以角注说明，例如σr0.2表示规定残余伸长里女为0.2%时的应力；
7）屈服点σs：
呈现屈服现象的金属才力哦啊，试样在实验过程中力增加（保持恒定）仍能继续伸长时的应力。
如力发生下降，应区分上、下屈服点；
8）F屈服点—σsL：
当不计初始瞬间时效应时屈服阶段中的最小应力；
9）抗拉强度σb：
试样拉断过程中最大力所对应的应力；
10）断后伸长率δ：
试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比；
11）So：
试样原始横截面积；
12）Fsl：
下屈服点力；
13）Fb：
最大力。
3.2试样横截面积
1）试样原始横截面积的测定。
①矩形试样横截面尺寸（宽度和厚度）应在标距和两端及中间处测量，选用三处测量横截面积中最小值。
②测量试样原始横截面尺寸的量具应满足表3.2-1要求。
表3.2-1
横截面尺寸mm
量具最小刻度值mm
＞2.0～10.0
0.01
＞10.0
0.05
③试样原始横截面积的计算值修约到三为有效数字，修约方法按GB8170-1987执行。
如有有关标准规定时，也可采用公称尺寸计算的原始横截面积及规定的有效数字位数
3.3试样原始标距
1）拉伸试样分为比例试样和定标距两种。
2）比例试样表按公式Lo=K√So计算而得，式中系数K通常为5.65或11.3，前者为短试样，后者为常试样，短试样标距Lo等于5d。
或5.65√s
长试样标距Lo等于10d或11.3√So
3）比例试样原始标距的计算值，对于短试样应修约到最接近mm的倍数，对于长试样应修约到最接近10mm的倍数。
如为中间数值向较大的一方修约。
3.4钢材拉伸试验加荷速度
1）在屈服过后的拉伸加荷速度实验机两夹头的分离速率不超过0.5Lc/min。
2）在屈服点之前的弹性能段，拉伸加荷速度，对于弹性模量大于150×105Mpa/s，最大速率为30Mpa/s。
即表3.4-1所示：
表3.4-1
公称直径（mm）
每秒钟加荷力N
公称直径（mm）
每秒钟加荷力N
最小值
最大值
最小值
最大值
5
59
588
16
603
6033
6
85
49
18
464
4635
6.5
100
996
20
943
9426
8
155
1509
22
1140
114.3
10
236
2356
25
1473
14727
12
339
3393
28
1847
18474
14
462
4617
32
2413
24126
3.5性能测定
1）屈服点的测定：
有明显屈服对象的金属材料，应测定其屈服点、上屈服点或下屈服点，但有关标准或协议规定时，一般只测定去或下屈服点。
用指针法测定屈服点和下屈服点，试验时，当测力盘指针首次停止转动的恒定力或不不计初始瞬时效应时屈服点阶段最小力即为屈服点力或下屈服点力
屈服点按下式计算：
δs=Fs/Soσb=Fsl/So
2）抗拉强度的测定：
试样拉至断裂，从测力度盘读取最大力。
抗拉强度按下式计算：
σb=Fb/So
3）断后伸长率的测定：
断后标距L1的测量
①直测法：
如拉断处到最邻近标距端点的距离大于1/3Lo时，直接测量标距两端间的距离。
②移位法：
如拉断处到最邻近标距端点的距离小于或等于1/3Lo时，则用移位法测定L1
③测量断后标距的量具其最小刻度值应不大于0.1mm。
④断后伸长率按下式计算δ=L1-Lo/Lo×100
⑤短、长比例试样的断后伸长率分别以符号δ5δ10表示。
定标距试样的断后伸长率应附以该标距数值的角注，例如：
Lo=100mm，则以符号δ100mm表示。
4）σ0.2的测定：
（逐级施力法）
一般对试样施力至约为预期δ0.2的10%的力，然后装上引申计，在相当于预期δ0.2的70~80%以内施加大等级力，以后施加小等级力。
施加时应保证准确读取各级力值和伸长值。
从各级力下的总伸长读数减去计算得的弹性伸长，即为非比例伸长。
施力直至得到的非比例伸长率等于或稍大于0.2%为止。
用内插法求出精确的力值Fp0.2，然后按公式算δ0.2；δ0.2=Fp0.2/So
5）测定性能数值的修约：
测得性能数值按下表3.5-1规定进行修约，修约的方法按GB8170-87《数值修约规定》执行。
表3.5-1
测试项目
范围
修约到
σ
≤200N/mm2
1N/mm2
＞200～1000N/mm2
5N/mm2
＞1000N/mm2
10N/mm2
δ
≤10%
0.5%
＞10%
1%
6）试验结果处理
①试验出现下列情况之一者，试验结果无效。
试样断在机械刻划的标记上或标距外，造成性能不合格；
操作不当；
试验记录有误或设备发生故障影响试验结果。
②有试验记过无效作废室，应补做同样数量试样的试验。
4.弯曲试验
4.1金属冷弯试验
1）冷弯试验可在压力机或万能试验机上进行。
厚度大于4mm的样式，可在台虎钳上进行弯曲试验。
2）冷弯试验的弯曲角度按有关标准执行。
弯心直径及试验时两支承辊的净距如下表所示
3）弯心直径必须符合有关标准的规定，弯心宽度必须大于试样的宽度或直径，两支承辊间的距离为（d+3a）±0.5a。
4）弯曲后，按有关规定检查试样弯曲外表面，进行结果评定。
有关标准未作具体规定室，检查试样弯曲外表面，若无裂纹，裂缝或裂断，则评定合格。
5）金属冷弯试验评定方法
①完好：
试样弯曲处的外表面金属基体上无肉眼可见因弯曲变形产生的缺陷时称完好
②微裂纹：
试样弯曲外表面金属基体上出现的细小裂纹，其长度不大于2mm，宽度不大于0.2mm时称为微裂纹。
③裂纹：
试样弯曲外表面金属基体上吹按开裂的，其长度大于2mm，而小于或等于5mm，宽度大于0.2mm，而小于等0.5mm称成为裂纹。
④裂缝：
试样弯曲外表面金属基体上出现明显开裂，其长度大于5mm，宽度大于0.5mm时称为裂缝。
⑤裂断：
试样弯曲外表面出现沿宽度贯穿的开猎其深度超过试样厚度的三分之一时称为裂断。
注：
在微裂纹、裂纹、裂断中规定的长度和宽度重要有一项达到某规定范围，即应按该级评定。
4.2金属线材反复弯曲
1）金属线材反复弯曲试验，应根据线材的公称直径按下表4.2-1选择和调正反复弯曲试验机的三个参数，即，弯曲园柱的园弧半径；弯曲园弧顶部至拨杆孔底部的距离和拨杆孔孔径。
表4.2-1
线材公称直径mm
弯曲园弧半径mm
弯曲园弧顶部至拨杆孔底部的距离mm
拨杆孔直径mm
3.0
7.5±0.1
25
3.5
4.0
10.0±0.1
35
4.5
5.0
15.0±0.1
50
7.0
2）试验步骤
①使弯曲臂处于垂直位置，将试样由拨杆孔插入并夹紧其下端，使试样垂直于两弯曲园柱轴线所在平面。
②为确保试样与弯曲园弧在试验时能良好接触，可施加某种形式的拉紧力，这种拉紧力不得超过公称抗拉强度相应拉力负荷的2%。
③操作应平稳而无冲击，弯曲速度每秒不超过一次，但要防止温度升高而影响试验结果。
④弯曲试验是将试样从起始位置向右（左）弯曲90度后返回至起始位置，作为第一次弯曲；再由起始位置向左（右）弯曲90度，试样再返回至起始位置作为第二次弯曲，依次连续反复弯曲。
试样折断时的最后一次弯曲不计。
⑤弯曲试验应连续进行到有关标准中所规定的弯曲次数或试样折断为止。
；
5.钢筋焊接接头机械性能试验
5.1取样数量
各种接头的组批及试样数量见下表5.1-1
表5.1-1
接头名称
组批要求
批数量
试样数量
拉伸
冷弯
抗剪
电阻电焊
热扎钢筋
钢筋级别、直径及尺寸均相同的承重焊接骨架或焊接网片
200件
3
冷拨丝
1
3
闪光对焊
在同一班内，同一焊工、按同一焊接参数完成的同类接头
300个接头
3
3
电弧焊
在现场安装条件下，每一至二楼层中以同钢筋级别，同接头型式的同类型接头
300个接头
3
电渣压力焊
每一楼层中同钢筋级别，用钢筋直径的同类型接头
300个接头
3
预埋件钢筋T型接头
一周内连续焊接时，以一周内累计的同类型接头
300件
3
气压焊
现浇钢筋混凝土房屋结构中，同一楼层中同类接头
300个接头
在有水平钢筋连接中另取3个接头作冷弯
5.2试样尺寸
拉伸试件的尺寸应符合规定
冷弯试件尺寸如图5.2-1
试件受压面的金属毛刺和镦粗变形部位可用砂轮等工具加工，使之达到与母材外表齐平。
5.3试验方法
1）拉伸试验方法
试验前，应采用游标卡尺复核钢筋的直径。
将试件夹紧于试验机上，加荷应连续而平稳，不得有冲击或跳动。
加荷速度为10～30MPa/s，直至试件拉断（或出现颈缩后）为止。
试验过程中应记录下列各项数据。
①钢筋级别和公称直径；
②试件拉断（或颈缩）前的最大荷载值；
③断裂（或颈缩）位置，以及离开焊缝的距离；
④断裂特征（延性断裂或脆性断裂），或有无颈缩现象。
如在试件断口上发现气孔、夹渣、未焊透、烧伤等焊接缺陷，应在试验报告中注明。
试验结果计算
试件的抗拉强度按下式计算：
σb=Fb/So
式中：
σb——试件抗拉强度（MPa）；
Fb——试件拉断前的最大荷载（N）；
So——试件公称横截面积（mm2）。
试验中若由于操作不当（或试件夹偏），试验设备发生故障而影响试验数据准确时，试验结果无效。
2）弯曲试验方法
进行弯曲试验时，试件应放在两支点上，并使焊缝中心线与压头中心线相一致。
试验过程中，应平稳地对试件施加压力，直至达到规定的弯曲角度为止。
弯曲试验后，应检查试件受拉面有无裂纹。
试验过程中，试件若发生断裂时，应记录断裂时的弯曲角度，断口位置和断口形貌及有无焊接缺陷。
钢筋闪光对焊接头规定压头弯心直径和弯曲角度见表5.3-1。
表5.3-1
项次
钢筋级别
弯心直径（D）
弯曲角度（度）
d≤25mm
d≤25mm
1
Ⅰ
2d
3d
90
2
Ⅱ
4d
5d
90
3
Ⅲ
5d
6d
90
4
Ⅳ
7d
8d
90
注：
d为钢筋直径
为了减少压头规格，实际使用时，其弯心直径和两支承辊净距可参照表5.3-2选用。
表5.3-2
钢筋直径（mm）
钢筋级别（mm）
弯心直径
支辊内侧距（d＋2.5d）（mm）
试件长度（mm）
计算直径（mm）
推荐直径（mm）
12
Ⅰ
24
30
54
200
Ⅱ
48
48
78
230
Ⅲ
60
60
90
240
Ⅳ
84
85
114
260
14
Ⅰ
28
30
63
210
Ⅱ
56
60
91
240
Ⅲ
70
75
105
250
Ⅳ
98
96
133
280
16
Ⅰ
32
30
72
220
Ⅱ
64
60
104
250
Ⅲ
80
75
120
270
Ⅳ
112
110
152
300
18
Ⅰ
36
30
81
230
Ⅱ
72
75
117
270
Ⅲ
90
85
135
280
Ⅳ
126
125
171
320
20
Ⅰ
40
48
90
240
Ⅱ
80
75
130
280
Ⅲ
100
96
150
300
Ⅳ
140
140
190
340
22
Ⅰ
44
48
99
250
Ⅱ
88
85
143
290
Ⅲ
110
110
165
310
Ⅳ
154
160
209
360
25
Ⅰ
50
48
113
260
Ⅱ
100
96
163
310
Ⅲ
125
125
188
340
Ⅳ
175
175
237
390
5.4试验结果判定
1）闪光对焊
①拉伸试验应符合下列要求
三个试件的抗拉强度均不得低于该级别钢筋的规定抗拉强度值。
至少有两个试件断于焊缝外，并呈塑性断裂。
当检验结果有一个试件的抗拉强度低于规定指标，或有两个试件在焊缝或热影响区发生脆性断裂时，应再取6个试件进行复检。
复验结果，若仍有一个试件的抗拉强度低于规定指标，或有三个试件断于焊缝或热影响区，呈脆性断裂，则该批接头即为不合格品。
②弯曲试验应符合下列要求：
三个试件弯曲90度，至少有2个试件不得发生破断。
试验结果：
如有2个试件破裂时，应再取6个试件进行复检。
复验结果，若有3个试件发生破断，则该批接头即为不合格品。
2）电弧焊接头拉伸试验应符合下列要求：
三个试件的抗拉强度均不得低于该级别钢筋的规定抗拉强度值。
3个接头试件均应断于焊缝外，并应至少有2个试件呈延性断裂。
当检验结果有一个试件的抗拉强度低于规定指标，或有1个试件断于焊缝，或有2个试件发生脆性断裂时，应取双倍数量试件进行复验。
复验结果若仍有一个试件的抗拉强度低于规定指标或有1个试件断于焊缝，或有3个试件呈脆性断裂时，则该批接头即为不合格品。
3）电渣压力焊接头拉伸试验应符合下列要求：
三个试件的抗拉强度均不得低于该级别钢筋规定的抗拉强度值，若有一个试件的抗拉强度低于规定数值，应取双倍数量的试件进行复验。
复验结果若仍有一个试件的抗拉强度达不到上述要求，则该批接头即为不合格品。
4）预埋件钢筋T形接头拉伸试验应符合下列要求
Ⅰ级钢筋接头不得低于350MPa。
Ⅱ级钢筋接头不得低于490MPa。
检验结果，当有一个试件不能达到上述要求，应取双倍数量试件进行复验。
复验结果若仍有一个试件抗拉强度低于上述规定数值，则该批预埋件即为不合格品，对于不合格品采取补强焊接后，可提交二次验收。
5）气压焊接头拉伸试验应符合下列要求：
3个试件抗拉强度均不得小于该级别钢筋规定的抗拉强度，并应断于压焊面之外，呈延性断裂。
当有1个试件不符合要求时，应切取6个试件进行复验，复验结果，当仍有一个试件不符合要求，应确认该批接头为不合格品。
升级会员 