鋼結(jié)構(gòu)缺陷的產(chǎn)生主要從以下幾個方面來進(jìn)行分析：鋼材性能、設(shè)計、制造、施工、環(huán)境、使用維護(hù)等。本篇主要從鋼材性能進(jìn)行闡述。

鋼結(jié)構(gòu)對于鋼材的選擇任務(wù)是確定鋼材牌號(包括鋼種、冶煉方法、脫氧方法、成型工藝、質(zhì)量等級等)。決定鋼材性能的主要因素是鋼材的化學(xué)成分及其微觀組織結(jié)構(gòu)，與鋼材的冶煉、澆注、軋制等工藝過程有密切的關(guān)系。此外，鋼結(jié)構(gòu)的加工、構(gòu)造、尺寸、受力狀態(tài)及其所處的環(huán)境溫度都是影響鋼材性能的重要因素。常用的鋼材缺陷有下列幾種：發(fā)裂、夾層、微孔、白點、內(nèi)部破裂、氧化鐵皮、斑疤、夾渣夾砂、劃痕、切痕、過熱、過燒、脫碳、機(jī)械性能不合格、化學(xué)成分不合格或嚴(yán)重偏析。

1.化學(xué)成分的影響

鋼的主要化學(xué)成分是鐵，此外還有碳、錳、硅等有利元素，以及硫、磷、氧、氮、氫等有害雜質(zhì)元素。合金鋼中還有特意添加的如錳、釩、鉻、鎳等合金元素，這些元素含量雖少，但對鋼材的性能卻有很大的影響。因此，鋼結(jié)構(gòu)用鋼的缺陷要從成分上進(jìn)行控制，選擇適合的鋼種。

2.冶煉澆注軋制的影響

在冶煉方面，不同的冶煉方法，鋼的質(zhì)量和性能也相差很多，工藝性能也不同，價格也不同。當(dāng)軋制時，鋼材具有較好的熱塑性和可鍛性。軋鋼機(jī)壓力的作用可以使鋼錠中的小氣泡和質(zhì)地較疏松部分鍛焊密實起來，消除鑄造組織缺陷和細(xì)化鋼的晶粒。因此軋制鋼比鑄鋼質(zhì)量好。而且壓縮比越大，鋼材的機(jī)械性能就越好。

3.殘余應(yīng)力的影響

熱軋型鋼中的殘余應(yīng)力是因不均勻冷卻產(chǎn)生的。型鋼冷卻時邊緣、尖角及薄細(xì)部分因與空氣接觸多而冷卻快，先冷卻部位常形成強(qiáng)勁的約束，阻止后冷卻部位的自由收縮，從面使后冷卻部位受拉，形成自相平衡的復(fù)雜的殘余應(yīng)力分布。此后鋼材的調(diào)直和加工(剪切、氣割、焊接等)還將改變這種分布。構(gòu)建承受載荷時，載荷引起的應(yīng)力將與殘余應(yīng)力疊加，使構(gòu)件有些部位提前達(dá)到屈服并發(fā)展塑性變形，使截面的彈性區(qū)域減少。因此殘余應(yīng)力將降低構(gòu)件的剛度和穩(wěn)定性，而對構(gòu)件的強(qiáng)度不產(chǎn)生影響。此外，殘余應(yīng)力尤其是焊接殘余應(yīng)力常使鋼材處于二維或三維復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，將降低鋼材的抗沖擊斷裂和抗疲勞破壞的能力。

4.溫度的影響

(1)溫度升高時的影響：溫度升高時，鋼材的強(qiáng)度和彈性模量變化的總趨勢是降低，在150℃以下時變化不大，當(dāng)溫度在250℃時，鋼材的抗拉強(qiáng)度有較大提高，但塑性和韌性變差。

(2)溫度低時的影響。溫度下降到負(fù)溫時，鋼材的強(qiáng)度雖有提高，但塑性和韌性降低，脆性增加，出現(xiàn)脆性轉(zhuǎn)變溫度。因此在選用鋼材時應(yīng)使結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境溫度高于脆性轉(zhuǎn)變溫度的下限值，且在環(huán)境溫度下具有足夠的沖擊韌性。

5.鋼材的硬化

鋼材在彈性范圍內(nèi)重復(fù)加、卸載荷一般不會改變鋼材的性能，超過次范圍時將會引起鋼材性能的變化。若使鋼材的屈服強(qiáng)度提高，彈性范圍增加，塑性降低，稱為鋼材的硬化。鋼材的硬化分為冷作硬化、時效硬化、人工時效。

6.應(yīng)力集中

當(dāng)鋼材的試件截面有突變(如空洞、缺口等)時，在軸力作用下截面應(yīng)力分布并不均勻，突變處將產(chǎn)生局部高峰應(yīng)力。這種截面應(yīng)力分布極不均勻，而且是相當(dāng)復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)的現(xiàn)象。鋼材的缺陷很多，其中最為嚴(yán)重的是鋼材中的各類裂紋。影響鋼材性能的幾個因素都可能是裂紋產(chǎn)生的因素，主要可以歸結(jié)為：

(1)由于某種應(yīng)力作用而引起的開裂，主要是指鋼錠冷卻時不均勻收縮時產(chǎn)生的裂紋，以及鋼構(gòu)件加工制作工藝，如冷加工、熱處理、焊接等引起的裂紋。

(2)由于鋼材中所含某一化學(xué)元素超過最大允許含量，對鋼的組織結(jié)構(gòu)、工藝性能或機(jī)械性能產(chǎn)生不良影響，從而導(dǎo)致其在加工或使用時開裂。

(3)由于其他缺陷如氣泡或縮孔等產(chǎn)生的內(nèi)部裂紋。

(4)由于熔煉與澆鑄過程中非金屬夾雜物進(jìn)入鋼液內(nèi)。

(5)溶解在鋼中的氣體與非金屬夾雜物在鍛軋加工時形成的細(xì)小裂紋。

(6)鋼材折疊而形成的裂紋。

(7)鋼材長期處于高溫和壓力下，由于碳?xì)涞母g使表面開裂。

(8)鋼材突然遭到高頻彈性波沖擊時產(chǎn)生的振動裂紋。

（來源：《工業(yè)建筑》段宇著）