设计标准的问题
1.“轻型”钢结构概念问题
近年来因“轻型门式刚架房屋”二字的出现,在许多设计人包括结构设计人员的头脑中形成一种轻(质量)钢材概念,一遇到附属建筑设施或看似不重要的结构时就提出用“轻钢”来解决,却不注重该部分对主体结构的效应分析,事实上结构概念设计时应清楚,“轻型”实际上是指结构承受相对较轻的荷载,住宅设计中不会因为采用钢结构而减少荷载使用标准,结构体系无论采用钢还是混凝土,构件效应分析是没有原则上区别的。
2.多高层钢结构设计区别
根据规范有关条文,包括钢结构抗震调整系数,框架柱长细比,框架构件宽厚比等控制条款,均以 12 层作为区分点,因此可以理解为高层钢结构是指 12 层以上的建筑物。高规中高层是指 10 层及 10 层以上或房屋高度**过 28m 的建筑,这其中包括混合结构,再参考国外部分国家高层起始高度多设在 25~30 米或 8 至 11 层。由此看来我国的多层钢结构适用范围要**普通结构,也**国外标准。多高层钢结构不仅构造不同,相关抗震调系数也不同,限值差别太大,在前面表 1 已说明,笔者认为此区分过于宽泛,举例说明一下:层高平均 4m,12 层建筑物高度 48米,是高规中 28 米限值的 1.7 倍,这就产生下面的问题,在混合结构中,混凝土结构应按高规构造设计,钢结构可以按多层构造设计,执行了两种标准。
3、《钢结构设计规范》
对住宅结构设计作用不大新版规范延续了工业建筑钢结构设计思想,例如在变形允许值按厂房构件进行分类,对民用建筑构件不做细分;温度区段设置要求以排架结构方式进行划分而不考虑纵横向承重体系、钢混组合结构的特点来区分,特别是强制性条文* 8.1.4 条“结构应根据其形式、组成和荷载的不同情况,设置可靠的支撑系统。在建筑物的每一个温度区段或分区建设的区端中,应分别设置立的空间稳定的支撑系统。”从文字上理解,钢结构不应该采用无支撑的纯框架结构,这显然与实际应用不符,设置支撑与否应以结构设计需要来确定,根据条文说明也可以知道这是一个原则规定,但作为强制性条文,必须严格执行值得商榷,民用建筑在使用要求上不同于工业建筑,包括一些结构体系也存在差异,应区别对待。
相比其他规范不断完善抗震部分内容,新版只在总则中提到应符合相关抗震规范的规定,似乎抗震设计在钢结构中并不重要,实际上在北岭和阪神地震后,国外开始纷纷重视钢结构抗震设计的研究,国内也有很多文章介绍,应该有很多成果可以总结成文的。我国抗震规范规定应根据抗震设防烈度采取不同的抗震措施,而钢结构抗震要求却没有任何区别也是不妥的。
热浸镀铝镁锌镀层因其兼具镀锌的牺牲阳极保护和镀的隔离防护的优点,在工业生产中有着广阔的应用前景。在铝锌熔池中添加不同的合金元素,可获得满足不同使用要求的合金镀层。铝锌熔池中添加镁元素可以大大改善镀层的耐腐蚀性能。相关研究发现,镁对55Al-Zn高铝合金镀层的影响时,发现了周期层状组织,此外,盐雾腐蚀结果表明,镀层的耐蚀性能得到了提高。
为深入了解这种周期层状组织,湘潭大学高琳洁等借助扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射分析仪(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)、电化学工作站等设备仪器,通过改变热浸镀铝镁锌镁熔池中的铝和镁含量以及浸镀时间,对镀层中周期层状组织的组织结构、形成条件和耐蚀性能进行了系统研究。
对铝锌镁镀层中典型的周期层状组织进行深入分析后发现,周期层状组织由交替排列的浅灰色FeAl3Znx层和深灰色的(Al+Zn)层构成,此外,在基体与周期层状组织之间还有一层较薄的Fe2Al5Znx层。
熔池中铝含量在15-25 wt.%之间时,镀层为常见铝锌镁镀层,由靠近基体的铁铝合金层和与之相邻的(Al+Zn)层构成,并没有周期层状组织的出现。当铝含量增加至35 wt.%时,镀层中开始形成了周期层状组织,且随着铝含量增加,周期层状组织形成的孕育期缩短,然而当铝含量过高,周期层状组织反而开始被破坏。在铝锌熔池中添加镁元素,当铝含量在35-55 wt.%之间时,随着镁含量增加,周期层状组织的孕育期缩短,同样,镁含量**过一定范围时,周期层状组织开始被破坏。
此外,熔池中铝、镁含量变化同样会对FeAl3Znx层和层片对总厚度产生影响。对镀层总厚度相近的周期层状组织的样品与一般铝锌镁镀层样品进行电化学测试,结果表明周期性层状组织的耐蚀性能较优。
东国制钢中国江阴工厂2013年推出镀铝镁锌镁GLX,采用韩国KSD3033标准,是将铝锌硅镁合金化后,热浸镀在钢板上的合金,镀层由55%铝,43.4锌和镁(镁约1~2%),1.6%硅组成。该产品在苛刻的腐蚀环境下也能发挥优异的耐腐蚀性,具备使用寿命长,镀层薄而耐腐蚀性较高的优点,是节省资源适合环保的产品。
碳素结构钢热轧棒材按截面形状有圆钢、方钢、扁钢和六角钢。所采用的钢牌号为Q195、Q215、Q235、Q255、Q275。
1、圆钢、方钢
圆钢直径和方钢边长为5.5-250mm.通常长度为:直径(边长)不大于25mm时,4-10m;直径(边长)大于25mm时,3-9m.
2、扁钢
扁钢的截面尺寸为,宽度10-150mm,厚度3-60mm.通常长度为3-9m.常用钢牌号为Q235、Q255、Q275,主要用于农机、化工机械、铁道零件、五金工具等。
3、六角钢
六角钢的截面尺寸为,对边距离8-70mm.通常长度3-8m.常用钢牌号为Q195、Q215、Q235,主要用于制造螺母等标准件。
4、标准件用碳素钢热轧圆钢
标准件用碳素热轧圆采用牌号BL2、BL3低碳碳素钢,其硅含量较低(质量分数不大于0.07%),硫、磷质量分数降至不大于0.040%,残余铜质量分数不大于0.25%。这种钢具有良好的冷**锻加工性能,使用前不需退火处理,拉拔后直接进行**锻制造加工。主要用于制造螺母、螺栓、螺钉、铆钉等。
角钢的特点是在水平和垂直轴线上都具有良好的力学性能。搂截面形状划分有等边角钢、不等边角钢、不等边不等厚角钢(又称L型钢)。边缘的内角均匀圆角。
角钢的品种规格是热轧型钢中多的。等边角钢的型号从2号到20号,有20个型号,82种规格。不等边角钢的型号从2.5/1.6到20/12.5,有19个型号,65种规格。这两种角钢的通常长度按型号分为4-12m、4-19m和6-19m.不等边不等厚角钢的型号从L250*90*9*13到L500*120*13.5*35,有11个型号。其通常长度为6-12m。大型角钢广泛应用于厂房、工业建筑、铁路、交通、桥梁、车辆、船舶等大型结构件。中型角钢用于建筑衍架、电力通讯铁塔、井架及其他用途的结构件。小型角钢用于民用建筑、家具、设备制造、支架和框架等。
汽车用断面型钢
热轧轮辋型钢和挡圈型钢是制造载重汽车车轮的主要原材料。
轮辋型钢不经热处理和机加工直接经卷圆、焊接、扩径等工序制成轮辋。因此要求钢应具有良好的延伸性能和焊接性能,采用牌号Q235钢生产的轮辋型钢,在加工过程中易出现弯裂、扩裂现象。因此,在Q235钢的基础上,经降低碳、锰含量、缩小碳、硅、锰含量的范围,降低磷、硫含量,提高钢的纯净度,派生出了用于生产轮辋型钢的两个牌号为12LW和5LW。
挡圈型钢属于小型异型钢,与轮辋型钢配合使用。采用的牌号除低合金钢16Mn,碳素结构钢15、20外,还采用碳素结构钢Q235A和钢12LW、15LW。
冷弯型钢
冷弯型钢采用可冷加工变形的冷轧或热轧钢带,用连续辊式冷弯机组生产。其种类和规格繁多,有通用冷弯开口型钢(如等边角钢、不等边角钢、等边槽钢、不等边槽钢、内卷边槽钢、外卷边槽钢、Z型钢、卷边Z型钢等);通用冷弯闭口(空心)型钢(如方形、矩形等);冷弯波型板,以及冷弯型钢(货运汽车、客运汽车、卷帘门窗、钢窗、护栏用冷弯异型钢,波形型钢等)。
冷弯型钢主要用于制造各种钢结构,受力部件要承受拉力、弯曲力、扭力。
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