改革开放以来,经济得到了较快速度的发展,城市的功能性向多方位发展,各项建设规模和速度都得到了较大的提升,导致原有的城市建筑无论数量还是使用功能上都无法满足现在使用的需求.在此情况下在原有住宅基础上进行钢结构加层倒不失为一种好办法,既能缓解供需紧张的矛盾,又比较经济.
钢结构工程在各项工程建设中的应用极为广泛,如钢桥、钢厂房、钢闸门、各种大型管道容器、高层建筑和塔轨机构等,由于应用领域比较特殊因此对钢结构材料有一定的要求.
1、强度
钢材的强度指标由弹性极限σe,屈服极限σy,和抗拉极限σu,设计时以钢材的屈服强度为基础,屈服强度高可以减轻结构的自重,节省钢材,降低造价.抗拉强度σu即是钢材破坏前所能承受的最大应力,此时的结构因塑性变形很大而失去使用性能,但结构变形大而不垮,满足结构抵抗罕遇地震时的要求.‘σu/σy值的大小,可以看作钢材强度储备的参数.
2、塑性
钢材的塑性一般指应力超过屈服点后,具有显着的塑性变形而不断裂的性质.衡量钢材塑性变形能力的主要指标是伸长率δ和断面收缩率ψ.
3、冷弯性能
钢材的冷弯性能是衡量钢材在常温下弯曲加工产生塑性变形时对产生裂纹的抵抗能力.钢材的冷弯性能是用冷弯实验来检验钢材承受规定弯曲程度的弯曲变形性能.
4、冲击韧性
钢材的冲击韧性是指钢材在冲击荷载作用下,断裂过程中吸收机械动能的一种能力,是衡量钢材抵抗冲击荷裁作用,可能因低温、应力集中,而导致脆性断裂的一项机械性能.一般通过标准试件的冲击试验来获得钢材的冲击韧性指标.
5、焊接性能
钢材的焊接性能是指在—定的焊接工艺条件下,获得性能良好的焊接接头.焊接性能可分为焊接过程中的焊接性能和使用性能上的焊接性能两种.焊接过程中的焊接性能是指焊接过程中焊缝及焊缝附近金属不产生热裂纹或冷却不产生冷却收缩裂纹的敏感性.焊接性能好,是指在一定焊接工艺条件下,焊缝金属和附近母材均不产生裂纹.使用性能上的焊接性能是指焊缝处的冲击韧性和热影响区内延性性能,要求焊缝及热影响区内钢材的力学性能不低于母材的力学性能.我国采用焊接过程的焊接性能试验方法,也采用使用性使用性质上的焊接性能试验方法.
6、耐久性
影响钢材耐久性的因素很多.首先是钢材的耐腐蚀性差,必须采取防护措施,防止钢材腐蚀生锈.防护措施有:定期对钢材油漆维护,采用镀锌钢材,在有酸,碱,盐等强腐蚀介质条件下,采用特殊防护措施,如海洋平台结构采用"阳极保护"措施防止导管架腐蚀,在导管架上固定上锌锭,海水电解质会自动先腐蚀锌锭,从而达到保护钢导管架的功能.其次由于钢材在高温和长期荷载作用下,其破坏强度比短期强度降低较多,故对长期高温作用下的钢材,要测定持久强度.钢材随时间推移会自动变硬、变脆、即"时效"现象.对低温荷载作用下的钢材要检验其冲击韧性.
钢结构平台在使用过程中会受到各种形式的作用(荷载、基础不均匀沉降、温度等),所以要求钢材应具有良好的机械性能(强度、塑性、韧性)和加工性能(冷热加工和焊接性能),以保证结构安全可靠.钢材的种类很多,符合钢结构要求的只是少数几种,如碳素钢中的Q235,低合金钢中的l6Mn,用于高强螺栓的20锰钒钢(20MnV)等.
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