2010年一級注冊建筑師鋼結(jié)構(gòu)輔導(dǎo)精選(7)

　　2.鋼材的選用

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

　　(l)所有承重結(jié)構(gòu)的鋼材均應(yīng)具有抗拉強(qiáng)度、伸長率、屈服強(qiáng)度和硫、磷含量的合格保證，對焊接結(jié)構(gòu)尚應(yīng)具有碳含量的合格保證。

　　(2)焊接承重結(jié)構(gòu)以及重要的非焊接承重結(jié)構(gòu)的鋼材尚應(yīng)具有冷彎試驗(yàn)的合格保證。

　　(3)對需驗(yàn)算疲勞的結(jié)構(gòu)，不論其為焊接或非焊接，其鋼材都應(yīng)具有常溫(即 20 ℃ )沖擊韌性的合格保證。當(dāng)結(jié)構(gòu)的工作溫度等于和低于0℃ 時(shí)，各牌號鋼材應(yīng)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(yīng)與需要驗(yàn)算疲勞的構(gòu)件相同。

　　上述 4 點(diǎn)是設(shè)計(jì)者在選用鋼材牌號時(shí)必須滿足的材性要求。要注意上述第( 3 )點(diǎn)規(guī)定需沖擊韌性試驗(yàn)合格保證的條件是需驗(yàn)算疲勞。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)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(kuò)展，在其強(qiáng)度還低于抗拉強(qiáng)度，甚至低于屈服點(diǎn)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(fù)作用的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其連接，當(dāng)應(yīng)力變化的循環(huán)次數(shù) n 等于或大于 5 X10 ，次時(shí)應(yīng)進(jìn)行疲勞計(jì)算。沖擊韌性是衡量鋼材突然斷裂時(shí)所吸收的功的指標(biāo)，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(yàn)算疲勞的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的安全使用和降低造價(jià)所必須做到的。鋼材質(zhì)量等級愈高，鋼材的價(jià)格也愈高。因此應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要來選用合適的鋼材質(zhì)量等級。一般情況下，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性(損壞帶來后果的嚴(yán)重性)、荷載特征(靜力荷載、動力荷載等)、結(jié)構(gòu)形式、應(yīng)力狀態(tài)(拉應(yīng)力或壓應(yīng)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(gè)具體例子：

　　( l )焊接結(jié)構(gòu)不應(yīng)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(jié)構(gòu)應(yīng)有含碳量合格的保證的要求。

　　( 2 )對重要的焊接結(jié)構(gòu)，在選用碳素結(jié)構(gòu)鋼時(shí)，宜選用 C 級和 D 級。

　　( 3 )當(dāng)焊接結(jié)構(gòu)需驗(yàn)算疲勞且工作溫度低于-20 ℃ ，在選用碳素結(jié)構(gòu)鋼時(shí)，應(yīng)選用 D 級鋼。當(dāng)為非焊接結(jié)構(gòu)，則可選用 Q235 一 C 鋼，不必用 D 級。

　　( 4 )關(guān)于何時(shí)宜用低合金結(jié)構(gòu)鋼，則應(yīng)根據(jù)荷載大小等因素確定。低合金結(jié)構(gòu)鋼的屈服點(diǎn)較 Q235 鋼高，但其彈性模量則與 Q235 鋼相同，兩者的疲勞強(qiáng)度也是相同的。根據(jù)這些特點(diǎn)，例如一受彎構(gòu)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(qiáng)度較高的優(yōu)點(diǎn)。相反若內(nèi)力較大，截面由鋼材的強(qiáng)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(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)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(jié)構(gòu)，宜采用抗腐蝕性能較強(qiáng)的耐候鋼。耐候鋼的質(zhì)量要求應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn) 《 焊接結(jié)構(gòu)用耐候鋼 》 ( GB / T 4172 )的要求。

　　( 6 )對焊接承重結(jié)構(gòu)有防止層狀撕裂要求時(shí)，宜采用 Z 向鋼，其材質(zhì)應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn) 《 厚度方向性能鋼板 》 ( GB / T 5313 )的規(guī)定。

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