浅析钢结构中钢材的选用王蕾

发表时间:2020/6/8   来源:《建筑实践》2020年4期   作者:王蕾
[导读] 钢材的特点是强度高、自重轻、整体刚度好、抵抗变形能力强,故用于建造大跨度和超高、
        摘要:钢材的特点是强度高、自重轻、整体刚度好、抵抗变形能力强,故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜;材料匀质性和各向同性好,属理想弹性体,最符合一般工程力学的基本假定;材料塑性、韧性好,可有较大变形,能很好地承受动力荷载;建筑工期短。因其关系到建筑质量,只有严格管理、全面把关,使用最新技术才能测定出钢结构材料等级。相关人员必须认真检测,确保每一个检测项目符合标准规范,才能确保材料的最终品质,为优质工程、安全工程打下基础。
关键词:钢结构;选用;钢材
1 引言
  现在的建筑工程中,钢材是用量较大的建材之一。钢材强度直接影响到建筑的使用安全,特别是对于一些老旧建筑,或是经常发生地质灾害地区的建筑,需要定期对建筑钢材强度进行检测。对于这些正在使用的钢材,进行强度检测时要求不能对钢材造成破坏影响,这种情况下就会使用到无损检测。关于钢材强度无损检测,常用的方法有表面硬度法、化学分析法、光谱分析法等几种,不同检测方法的适用条件、操作技巧有很大差别,这就需要检测人员对比几种方法,从中择优选择,切实提高钢材强度无损检测的效率与精度。
2 钢结构材料特性
        2.1 钢结构材料基本性能
        钢结构材料有其自身的特殊性,单从性能上看,必须符合强度、塑性、冷脆破坏性和可焊性的要求,这是钢材料最为基本的特性要求,只有符合这种要求,才视为合格的材料,否则不能进入施工现场,更不能进行施工建设。钢结构材料性能的认定非常复杂,为了更加有效地认定钢材料质量,需要综合性考虑到所有的指标,不能以单项指标代表全部特征,单一性能的突出也并不代表整体性能稳定,只有全面做好综合性性能试验,对钢结构材料进行性能检测,用有力的科学数据证明,才能对性能质量进行有效评定,因此钢结构材料性能分析非常重要。
        2.2 钢结构质量检测
        钢结构对自身质量的要求非常严格,特别是对设计标准、计算数值的精准要求特别高,但是,在实际设计与施工过程中,往往会出现一些影响质量的问题,给安全生产埋下了许多隐患。一般情况下,钢结构会出现如下问题。一是钢结构材料出厂存在的问题。在钢结构材料生产过程中,如果把握不当,会出现质量问题。这时就需要在检测中就需要注意几何尺寸是否存在偏差、构件非线性结构是否合理、焊接铆接质量情况、底漆涂料品质。二是进行钢结构安装出现的问题。进行安装也是非常重要的环节,在这个环节中往往会出现各种各样的问题,比如钢结构预制件在多次运输和安装的过程中,会存在管理问题,受机械外力、环境温度变化的影响等,均会使钢结构成品出现构件扭曲、局部出现变形、节点构件装配不精确、安装质量差、漏装、焊缝尺寸出现设计偏差等问题,这些问题不解决,会影响到后期的安装。三是钢结构建筑物的使用问题。也就是说钢结构在实际应用中,不符合设计规范,与原设计出现了一定程度的偏离,使用功能不全面、材料出现腐蚀等问题,均会导致构件横断面面积缩小,在交变荷载作用下金属内部结构强度出现了巨大的变化,影响安全稳定。
3 钢结构中钢材的选用
        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。
        3.1 碳素钢
        是指钢中除铁、碳外,还含有少量锰、硅、硫、磷等元素的铁碳合金,按其含碳量的不同,可分为:一是低碳钢—含碳量wc≤0.25%;二是中碳钢—含碳量wc>0.25%~0.60%;三是高碳钢—含碳量wc>0.60%碳钢。


        3.2 合金钢
        为了改善钢的性能,在冶炼碳素钢的基础上,加入一些合金元素而炼成的钢,如铬钢、锰钢、铬锰钢、铬镍钢等。按其合金元素的总含量,可分为:一是低合金钢—合金元素的总含量≤5%;二是中合金钢—合金元素的总含量5%~10%;三是高合金钢—合金元素的总含量>10%。
  合金钢就是在钢中除了铁、碳以外,加入其它的合金元素,就叫合金钢。加入的可以是金属元素,也可以是非金属元素,例如:Si、Mn、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr、Co、Al、Cu、B及稀土元素等。其中V、Ti、Nb、Zr等在钢中是强碳化物形成元素,只要有足够多的碳,在适当条件下就能形成各自的碳化物,当缺碳或在高温条件下则以原子状态进入固溶体;Mn、Cr、W、Mo等为碳化物形成元素,其中一部分形成以原子状态进入固溶体,另一部分形成置换式合金渗碳体;Al、Cu、Ni、Co、Si等是不形成碳化物元素,一般以原子状态存在于固溶体中。合金元素对钢的组织和性能有很大的影响,其主要作用是:强化铁素体,形成合金碳化物,细化晶粒,提高钢的淬透性和回火稳定性。
        合金钢按用途不同可分为:合金结构钢,用于制造机械零件和工程结构的钢;合金工具钢,用于制造各种工具的钢;特殊性能钢,具有某种特殊物理、化学性能的钢。按合金元素总含量的不同分类可分为:低合金钢,合金元素总含量小于5%;(中)合金钢,合金元素总含量为5~10%;高合金钢,合金元素总含量大于10%。合金钢主要用在耐磨、耐腐蚀、耐高温、耐低温、无磁性等要求的场合。
        钢材的特点是强度高、自重轻、整体刚度好、抵抗变形能力强,故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜;材料匀质性和各向同性好,属理想弹性体,最符合一般工程力学的基本假定;材料塑性、韧性好,可有较大变形,能很好地承受动力荷载;建筑工期短。
4 结束语
        随着无损检测技术的不断成熟,特别是新型高精度检测仪器的运用,钢材强度无损检测的应用也变得越来越广泛。检测人员一方面要熟练掌握当前主流强度无损检测技术的适用范围和操作要点,同时又必须根据建筑实際情况和钢材强度检测要求,选择一种恰当的检测方法,保证检测结果的精确性。如果钢材强度无损检测结果未达到钢材设计的标准,则需要及时通知相关单位,采取有效的预防性维护措施,保证工程的稳定性及安全性。
        参考文献
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