2010年一級注冊建筑師鋼結構輔導精選(7)

　　2.鋼材的選用

　　為了說明鋼材的選用，應先了解規(guī)范中對鋼材材性的要求?？蓺w納為下述 4 點：

　　(l)所有承重結構的鋼材均應具有抗拉強度、伸長率、屈服強度和硫、磷含量的合格保證，對焊接結構尚應具有碳含量的合格保證。

　　(2)焊接承重結構以及重要的非焊接承重結構的鋼材尚應具有冷彎試驗的合格保證。

　　(3)對需驗算疲勞的結構，不論其為焊接或非焊接，其鋼材都應具有常溫(即 20 ℃ )沖擊韌性的合格保證。當結構的工作溫度等于和低于0℃ 時，各牌號鋼材應按表 6 -1 所列分別滿足不同低溫的沖擊韌性的合格保證。

　　( 4 )吊車起重量等于或大于 50t 的中級工作制吊車梁，對鋼材沖擊韌性的要求應與需要驗算疲勞的構件相同。

　　上述 4 點是設計者在選用鋼材牌號時必須滿足的材性要求。要注意上述第( 3 )點規(guī)定需沖擊韌性試驗合格保證的條件是需驗算疲勞。鋼結構構件及其連接由于一般都存在微觀裂紋，在多次加載和卸載作用下，裂紋逐漸擴展，在其強度還低于抗拉強度，甚至低于屈服點的情況下突然斷裂，稱為疲勞破壞。這是危害性很大的一種脆性破壞，必須避免。規(guī)范規(guī)定：直接承受動力荷載重復作用的鋼結構構件及其連接，當應力變化的循環(huán)次數(shù) n 等于或大于 5 X10 ，次時應進行疲勞計算。沖擊韌性是衡量鋼材突然斷裂時所吸收的功的指標，可用以間接反映鋼材抵抗由于各種原因而引起脆斷的能力。規(guī)范規(guī)定需驗算疲勞的結構必須具有各種溫度下的沖擊韌性合格保證，原因即在于此。

　　正確選用鋼材，是保證結構的安全使用和降低造價所必須做到的。鋼材質(zhì)量等級愈高，鋼材的價格也愈高。因此應根據(jù)實際需要來選用合適的鋼材質(zhì)量等級。一般情況下，應根據(jù)結構的重要性(損壞帶來后果的嚴重性)、荷載特征(靜力荷載、動力荷載等)、結構形式、應力狀態(tài)(拉應力或壓應力)、連接方法(焊接或非焊接)、板件厚度和工作環(huán)境(低溫等)等因素綜合考慮，選用合適的鋼材牌號和材性要求。下面列舉幾個具體例子：

　　( l )焊接結構不應選用 Q235 一 A 級鋼，原因是其含碳量不作為交貨條件，不符合焊接結構應有含碳量合格的保證的要求。

　　( 2 )對重要的焊接結構，在選用碳素結構鋼時，宜選用 C 級和 D 級。

　　( 3 )當焊接結構需驗算疲勞且工作溫度低于-20 ℃ ，在選用碳素結構鋼時，應選用 D 級鋼。當為非焊接結構，則可選用 Q235 一 C 鋼，不必用 D 級。

　　( 4 )關于何時宜用低合金結構鋼，則應根據(jù)荷載大小等因素確定。低合金結構鋼的屈服點較 Q235 鋼高，但其彈性模量則與 Q235 鋼相同，兩者的疲勞強度也是相同的。根據(jù)這些特點，例如一受彎構件，其截面系由撓度控制，或由疲勞控制，選用低合金鋼就不能顯示其強度較高的優(yōu)點。相反若內(nèi)力較大，截面由鋼材的強度控制，則選用低合金鋼就可以節(jié)省鋼材。這里只能原則地說明，實際應用時應根據(jù)具體情況來確定。

　　( 5 )對處于外露環(huán)境且對大氣腐蝕有特殊要求的，或在腐蝕性氣態(tài)和固態(tài)介質(zhì)作用下的承重結構，宜采用抗腐蝕性能較強的耐候鋼。耐候鋼的質(zhì)量要求應符合現(xiàn)行國家標準 《 焊接結構用耐候鋼 》 ( GB / T 4172 )的要求。

　　( 6 )對焊接承重結構有防止層狀撕裂要求時，宜采用 Z 向鋼，其材質(zhì)應符合國家標準 《 厚度方向性能鋼板 》 ( GB / T 5313 )的規(guī)定。

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