DOC《第十五章 钢结构》

(七)钢材疲劳的影响 在动力荷载、连续反复荷载或循环荷载作用下的构件及其连接,当应力变化的循环次数n等于或大于5x104次时,虽然应力还低于极限强度(抗拉强度),甚至还低于屈服强度,也会发生破坏,这种现象称为钢材的疲劳现象或疲劳破坏.在疲劳破坏之前并不出现明显的变形和局部收缩,它和脆性破坏一样,是一种突然发生的断裂.

四、钢材的晶种、牌号和选用

(一)钢材的品种和牌号 钢材的品种繁多,性能各异,在钢结构中采用的钢材主要有二个种类,一是碳素结构钢(或称普通碳素钢),二是低合金钢. 1.碳素结构钢 我国碳素结构钢有五种牌号,Q235是钢结构常用的钢材品种.其中Q是屈服点的意思,235代表钢材屈服强度(单位为N/mm2). Q235按质量等级、脱氧方法不同,分别表示如下: AB(F, b, Z). C(Z). D(TZ) ABCD表示质量等级 Q235质量等级分为A、B、C、D四级,由A到D表示质量由低到高.不同质量等级要求如下: A――提供S、P、C、Mn、Si化学成分和fu、fy、δ5(δ10),根据买方需要可提供1800冷弯试验,但无冲击功规定,含炭量和含锰量不作为交货条件. B--提供S、P、C、Mn、Si化学成分和fu、fy、δ5(δ10),冷弯180'

试验.还提供+200C时冲击功Ak≥27J C--除与B级要求一样外,还提供00C时冲击功Ak≥27J. D----除与B级要求一样外,还提供-200C时冲击功Ak≥27J 根据脱氧方法不同,钢材分为沸腾钢(F)、半镇静钢(b)、镇静钢(z)和特殊镇静钢(TZ),对Q235来说,A、B两级钢的脱氧方法可以是Z、F、b,C级钢只能是Z,D级钢只能是TZ,表示牌号时Z和TZ可以省略. 例: Q235A--fy=235N/mm

2、A级镇静钢;

Q235Bb----- fy =235N/mm

2、B级半镇静钢;

Q235D----- fy =235N/mm

2、D级特殊镇静钢. 2.低合金钢 在钢结构中采用低合金钢品种有Q

345、Q390和Q420等.屈服点分别为345N/mm2,390N/mm2 ,

420 N/mm2, Q

345、Q

390、Q420按质量等级用下式表示: 质量等级分为五级由A到E表示质量由低到高,各级要求如下: A--提供P、S、C、Mn、Si、V、Nb、Ti化学成分和fu、fy、δ5(δ10)),根据买方需要提供1800冷弯试验.无冲击功要求;

B--提供P、S、C、Mn、Si、V、Nb、Ti化学成分和fu、fy、δ5(δ10))、1800冷弯试验+200C时冲击功Ak≥34J;

C――除与B级要求一样外,还提供00C 2时冲击功Ak≥34J;

D―除与B级要求一样外,还提供-200C时冲击功Ak≥34J;

E――除与B级要求一样外,还提供-400C时冲击功Ak≥27J. 脱氧方法为镇静钢和特殊镇静钢时,可省略Z、TZ记号. 例: Q345D―fy =345N/mm

2、D级特殊镇静钢;

Q390A――fy =390N/mm

2、A级镇静钢;

Q420E――fy =420N/mm

2、E级特殊镇静钢.

(二)选用钢材的原则 选定钢材的标号和对钢材的质量提出要求时,应考虑下列结构特点: 1.结构的类型及重要性 由于使用条件、结构所处部位等方面的不同,结构可以分为重要、一般和次要的三类.应根据不同情况,有区别地选用钢材,并对钢材质量提出不同保证项目. 2.荷载的性质 按所承受荷载的性质,结构可分为承受静立节载和承翼动力荷载两种.在承受动力荷载的结构或构件中,又有经常满载和不经常满载莳巨前三因此;

飞酝画画质禾同,就应选用不同的钢材,并提出不同的质量保证项目.例如对重级工作制吊车梁,就要选用冲击韧性疲劳性能好的钢材,如Q345C或Q235C.而对于一般承受静力荷载的结构或构件,如普通屋架及柱等(在常温条件下),就可以选用Q235A. 3.连接方法 连接方法不同,对钢材质量要求也不同.例如焊接结构的钢材,由于焊接过程中不可避免地会产生焊接应力、焊接变形和焊接缺陷,在受力性质改变和温度变化的情况下,容易引起缺口敏感,导致构件产生裂纹或裂缝,甚至发生脆性断裂.所以焊接钢结构对钢材的化学成分,力学性能和可焊性都有较高的要求.如钢材中的碳、硫、磷的含量要低、塑性、韧性指标要高,可焊性要好等.但对非焊接结构(如用高强度螺栓或铆钉连接的结构),这些要求就可以放宽. 4.结构的工作温度 结构所处的环境和工作条件,例如室内、室外温度变化、腐蚀作用情况等对钢材的影响很大.钢材有随着温度下降而发生脆断(低温冷脆)的特性.钢材的塑性、冲击韧性都随着温度的下降而降低,当下降到冷脆转变温度时,钢材处于脆性状态,随时都可能突然发生脆性断裂.国内外都有这样的工程事故的实例.而经常在低温条件下工作的焊接结构则更为敏感,选材时必须慎重考虑. 5.构件的受力性质 结构的低温脆断事故,绝大部分是发生在构件内部有局部缺陷(如缺口、刻........