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4.3— 材料选用—
】4.3.1 本】条提出了合理选用钢!材应综合考》虑的:基本要素《荷,载特征即静荷载、直!。接动荷载或》地震作用应》力状态要考虑是【否为疲?劳应:力,、,残余应力连接方【法要:。考虑焊接还是—螺栓连接钢》材厚度对于其强度、!韧性、抗层状撕裂】性能均有较》大,的影响工《作,环境包括温度、湿】度,及环境腐蚀性—能
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4.3.—。。2, , 本条为强制性条文!规定了?承重结构《的,钢材应?具,有的:力学性能《和化学成分等合格】保证的项目分述如】下
】 1 抗拉强!度钢材的《抗拉强度是衡量钢材!抵抗拉断的性能指标!它不仅是一般—强,度的指标而且直接反!映,钢材内部组织的优】劣并与疲劳强度有着!比较密?切的关?系
】 ?2 : 断后伸长率钢材】的伸长率《。是衡量钢材塑性性】能的指标钢材的【塑性:。是在外力作用下产生!永,久变形?时抵抗断裂的能力】因此承重结构用的钢!材不论?在静力?荷载或动力荷载【作用下还《是在加工制作过【程中:除了应具有》较,高的强?度,外尚应要求具—有足够的伸长率
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》。 3 屈服!强度(?或,屈服点)钢》材的屈服强度(或屈!服点)是衡》量结构的承载能【力,和确定?强度设计值的重要】指标碳?素结构钢和低合金结!。构钢在受力到—达屈服强度以后应变!急剧增长从》而使结构的变形【迅速增加以致—不能继续使用所以】钢,结构的强度设—计值一般都是以【钢,材屈服强《度为依据而确—。定的对?于一:般非承重或由构造】决定的构件只—要保证钢材的抗【拉强:度和断?后伸长率即能—满足要?求;对于承重的【结构则必须具有【钢材的抗拉》强度、?伸长:率,、,屈服强度三项合格的!保证
】 , 4 冷【弯试:验钢材的冷弯试验】是衡:量其塑性指标之一】同时也是《。。衡量其?质量的一《个,综,合性指标通过—冷弯试验可以检查钢!材颗粒组织、结晶情!况和:非金属夹杂》物分:布等缺陷在一定【程,度,上也是鉴定焊—接性能的《一个指?标,结构在制作、安【装过:程中:要进行冷加》。工尤其是《焊接结构焊后变形】的调:直等工?序都需要钢材有较】好的冷弯性能而非】焊接的重《。要结构(如吊车梁、!吊车:桁架、有振动—设,备或有大吨位吊车厂!房的:屋,架、托架大》。跨度重型桁》架等)以《及需要弯曲成型的构!件等亦都要》求具有冷弯试验合】格的:保证
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, 5 【硫、磷含量》。硫,、,磷都是建筑钢材中】的主要杂《质对钢?材的力学性能和焊接!接头的?裂纹敏感性都有较】大影响?硫,。能生成易于熔化的】硫化铁当热》加工或?焊接的温度》达到80《0℃~1200℃时!可能出现裂纹称【为热:脆,;硫化铁又》能形成夹杂物—不仅会促使钢—材起层还会引起【应力集中降》低钢材的《塑性和冲击》韧性硫又是》钢中偏析最》严重的?杂质之一偏析程【。度越大越不利磷是以!固溶体的形式溶解于!铁素体中这种固【。溶体很脆加以磷的】偏析比硫更严重【形成的富磷区—促使:钢变脆(冷脆)降】低钢的塑性、韧【性及可焊性因此【所有承重《结构对硫《、,。磷的含量均》应有合格保证
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《 6 》碳当量?在焊接结《构中建筑钢》的焊接性《。能主要取决于碳当量!碳当量宜控制在0】.45?%以下超出该范【围的幅?度愈多焊接性能变差!的程度?愈大钢结构焊接规范!GB 50661根!据碳当量的》高低等指标》确定了焊《接难度等级》因此:对,焊接承重结构尚应具!有碳当?量的合格保证
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】7 : 冲击?韧性(?或冲击?。吸收能量)表示材】料在:冲击:载荷:作用下抵抗》变形和断裂》的能力材料》的冲:击韧性值随》温度的降低而减小】且在某一温度范【围内发生急剧降【低这种现象称为冷】。脆此温度《范围称为“韧脆转】。变温度”《因此:对直接承受》。动力:荷载或需验算疲【劳的构件或处于低】温工作?环境的钢材尚—应具有冲击韧性合格!保证
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4.3.3【、4:.3.4 —规定了选材》时对钢材的》冲击韧?性的要求原规范中仅!。对需要验算疲—劳,的结构钢《材提出?了冲击韧性的要求本!次修订?将范围扩大针对低】温条件和钢板—厚度作出《更详细?的,规定:可总结为《。表,3的要求
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表3 钢板【质量等级选用
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《 《由于钢板厚度增大硫!、磷含量过高会对钢!材的冲击韧性—和抗脆断性能造成】不利影响《因此承?重,结,构,在低于2《0,℃环境?下,工作时钢材的硫、磷!。含量不宜大于0.0!30%;焊》接构件宜采用较【薄的板件《。;重要承《重结构的受拉厚板宜!选用细化《晶粒的钢板
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【严,格来说结构工作温】度的取值《与可靠度相关为【便于使用《在室外工《作的构件本标—准的:结,构工作温度》可按国家标准采【暖,通风与空气调节设】计规范GB》J 19-》87:(2:001年版)—的,。最低日平均气温采】用见:表4
】 , : 对:于,室内工?。作的构件如能确保始!终在某一《温度以上可将其作】为工作温度如—采暖房间的工作【温度:可视为?0℃以上;否则【可按表4《。最低日气温增加【5℃采用
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表4 最】低日平均气温(【℃)
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4.3.5 ! 由于当焊接熔融】面平行于材》料,表面时层状撕裂【较易发生因此T形】、十字形、》角,形焊接连接节点宜】满足下列要求
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1 ! 当翼?缘板厚度等》于,或大:于4:0m:m且:。连接焊缝熔透高度】等于或大《。于25?m,m或连接角》焊缝单面高度大于】35mm时设—计宜采用《对厚度?方向性能有要求的抗!层状撕裂《钢板其?Z向承载性能等级不!宜低于Z15(【限制钢?板的:含硫量不大于0【.01%);当翼】缘板:厚度等于或大—于40?mm且连接》焊缝熔透高度大于4!0m:m或连?接角焊缝《单面高度大于60m!m时Z向承载性能】等级宜为《Z25(《限制钢板的含—硫量不大于》0.00《7%);《。
! 2 《翼缘板厚《度大于或等于—25mm且连接焊】缝,熔,透高度等于或大【于16mm时宜限】制钢板的《含硫量不大于—0.01《%
【4.3.6 根】据工程调研和独立试!验实测数《据国产建《筑钢材Q235~Q!460钢《的屈强比《标准值都小于0.】。。83伸长率都大【于,20%故均可采用塑!性区不宜采用屈【服强度过高的钢材
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4.3.!7 ?本条对无加劲的直接!焊接的相贯节点部】位钢管提《出材料使用上的【注意点?无加劲钢管的主要】破坏模?式之:一是贯?通钢管管《壁,局部弯曲导致的【。塑性破坏若无一定】的塑性性能保证【。相,关的计算方法并不适!用因目前《国内外在钢管节点的!试验:研究中其钢材—。的屈服强度仅限于3!5,5N/mm2及其】以下屈强《比均不大于0—.8而对《于Q420和Q46!0级钢材《在钢:管节点中试验研究】和工程中应》用尚少参照》欧洲钢结构设计【规范EC3Desi!。gn o《f, ,s,teel 》structure!s(E?。。N :。1,993-1-8【)第7章的规定【可按本标《。。准给出?的公式计算节点静】力承载力然》后乘以0.》9的折减系》数对我?国的Q390—级钢难以找到国【外强度级《。别与其对应的钢材其!静力承载力折减系数!可按相关《工程:设计经验确定(或近!。似,取0.95》)根:据欧洲钢结构设【。。。计规范EC3—D,esign o【f, steel— st?ru:ctures—的规定主管管壁【厚度不应超过25】mm除非《采取:措施能充分保证钢板!厚度方向《的性能当主》管壁厚超过25m】m时管节点施焊时】应采取焊《前预热?等,措施降低焊接残余应!力防止出《。现层状撕裂》或采用具有厚度方向!。。性能要求的Z—向钢:
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此外由】于兼顾外观尺寸和】承载强度《两者的需求将遇到】不,得不采用径厚比为1!0左右的《钢,管的情?况,如,。。果采用非轧制厚壁钢!管则必须确认—有可行、可靠—的加工工艺不—会因之造《成成型?钢管的材质劣化【
!。 钢:。管,结构:中对钢材性》能的要?求是基于最》终成品(《钢管及方矩》管)而不是》基于母材《的性能对冷成型的钢!管,(如方矩管》。。的弯角处)其—性能的变《化设计者应予以重视!特别是用于抗震或者!直接承受疲》劳荷:载的管节点对钢管成!品的材料性》能应作出规定
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—钢管结构中的—钢管主要承受轴力因!此成:品钢管?材料的轴向性能【必须得到保证—钢板的?性能与轧制方—向有关一般塑性和冲!击韧性沿《轧,制方向的性》能指标较高平行于轧!制方向的冲》击韧性要比》横向高5%》~,10%因此在卷制】。或压制钢管》时应优先选》取卷曲方向与轧制】方向垂直以保证成】品钢管轴向的强度】、塑性和冲击韧性均!能满足设计》要求当卷曲方向与轧!。制方向相同时—宜附加?要求钢板《横向冲击韧性的合格!保证
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【钢管按照成型方法不!同可分为热轧—无,缝钢管和冷弯—焊接钢?管热轧钢管又分为】热挤压和热扩两【种;冷弯《圆管则分为冷—。卷制与冷压制两种】;而冷?弯矩形管也有—圆变方与直接—成方两?种不同的成型方法会!对管材产品的性【能有:不同:的影响热轧》。无缝钢管和最终热】。成型钢管《残余应力《小在:轴心受压构件—的截面?分类中属于a类;冷!弯焊接钢管》品种规格范围广但是!其,。残,余应力大在轴—心受压构件的截面分!类中属于《b类
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》 :对冷成型钢管的径】厚,比及:成型工艺的限制【是要避免冷成型后钢!材塑性及韧》性过度降低保证冷】成型:后圆管、方矩管【的材料质量等级【(塑性和冲击—韧性:)在条件许可—。时设计可要求冷【。成型后再进》行热处理冷成型【钢,管,选材:宜采用同《强度级G《J,钢,或高一质量等—级的碳?素结构钢《。、低合金《结构钢作为》原材:
4【。.3.8 与【常用结构钢材相匹配!的焊接材料可—按表5?的规定选《用
表】5 ?常用钢材《的焊接材料》选用:匹配推荐表
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》。 注1 《 表中X为》对应焊?材标准中的焊材【类别;?
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! 2? 当所焊接—。头的板厚大于—或等于?2,5mm?时宜:采用低?氢型:焊接材?料;
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》 ? 3 被焊】母材有冲《击要:求时:熔敷:金属的冲击功不【应低于母材的规【定
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