哈尔滨工业大学高层建筑钢结构-2

2高层钢结构用钢2.1结构用钢(Structural Steels)1)钢材分类Fe+ C+其它少量元素 冶炼→钢 按用途分：结构用钢船体用结构钢焊接结构用耐候钢………2009年7月14日星期二

低碳钢 C≤0.25%按化学成分：碳素钢中碳钢 0.26~0.6% (Carbon)高碳钢 0.6~2.11%合金钢 (Alloy)低合金钢合金元素总量<5%中合金钢 5~10%高合金钢>10%

按有害成分：普通钢 S≤0.05% P≤0.045%优质钢 S≤0.045% P≤0.04%高级优质钢 S≤0.035% P≤0.03%高层建筑钢结构高层建筑钢结构

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按炉种分：氧气顶吹转炉钢平炉钢电炉钢按脱氧程度分：沸腾钢 F镇静钢 Z半镇静钢 b特镇静钢 Tz

辽宁铁岭特殊钢厂钢水包脱落32人死亡2人伤辽宁铁岭特殊钢厂钢水包脱落32人死亡2时间：2007年4月18日7时45分左右钢厂介绍：铁岭市经济发展重点保护单位，主要设备有公称20吨电弧炉一座，产品品种有轴承钢、弹簧钢、工具钢、碳素结构钢、合金结构钢、易切钢及冷镦钢。

仅用锰脱氧采用硅或铝脱氧介入上述二者之间采用铝、硅脱氧

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2)钢材的主要力学性能fy屈服点 yield stress (yield strength) fu抗拉强度 ultimate stress (tensile strength)

未选择专用铸造起重机，错误选用了普通桥式起重机，电气控制系统故障及设计缺陷，电动机失电，制动器磨损严重、不抱闸。(32人死亡、5人重伤)高层建筑钢结构 2009年7月14日星期二

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P d

冷弯性能 cold bending behavior伸长率 percent elongationδ=Δl× 100% l0

a

冲击韧性 impact toughness冲击功 impact energy

P

δ5:δ10:

l0=5 d0l0= 10 d0

l ( 0= 5.65) A0l ( 0= 11.30) A0

夏比缺口韧性 Charpy V-Notch toughness(CVN toughness冲击功大小，代表韧性好坏。韧性(toughness)是钢材抵抗冲击能力大小的量度。断面收缩率 percent reduction in areaΔAψ=×100%ψ Z称为沿厚度方向拉伸试验的断面收缩率。2009年7月14日星期二

伸长率的大小，代表延性的好坏。延性(ductility)是钢材抵抗塑性变形能力大小的量度。2009年7月14日星期二

A0

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3)钢材的化学成分碳C↑强度提高，但塑性、冷弯、冲击、疲劳、焊接性能下降。锰Mn是强度增强剂和弱脱氧剂，但对焊接不利，不宜过多硅Si是强脱氧剂，可细化精粒，提高强度，且不影响其它性能，但过量会恶化焊接性和抗锈性。硫S(氧O)有害元素，引起热脆和分层。磷P(氮N)有害元素，引起冷脆。其他合金(钒、铌、钛、铝、铜、铬、镍、钼等)细化晶粒、提高强度、可焊性、耐候性等200

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2.2高层钢结构用钢1)基本要求和选材对主要受力构件用钢的基本要求应根据结构的重要性、荷载特征、连接方法、工作环境、钢板的厚度等因素综合考虑，选用合适的钢材牌号和质量等级。国内推荐采用B级和优于B级的 Q235和Q345钢材。

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表2.1 Q235钢的化学成分和脱氧方法(GB/T700)化学成分，%牌号等级 C A Q235 B C D 0.14~0.22 0.12~0.20≤0.18≤0.17 0.35~0.80 Mn 0.30~0.55 0.30~0.70 0.30 Si S不大于 0.050 0.045 0.040 0.035 0.040 0.035 Z TZ 0.045 F、b、Z P脱氧方法

表2.2 Q235的拉伸试验和冲击试验结果要求(GB/T700)拉伸试验屈服点σs,N/mm2牌号等级≤16钢板厚度(直径),mm>16~40>40>60>100>150抗拉强度伸长率δs,%钢板厚度(直径),mm≤16>16~40>40>60>100>150冲击试验 V型温度℃冲击功 (纵向) J不小于 - 235 225 215 205 195 185 375~460 26 25 24 23 22 21 20 0 -20 27 -

σbN/mm2

~60~100~150不小于

~60~100~150不小于

A Q235 B C D

为什么会逐渐降低？2009年7月14日星期二

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表2.3 Q235钢的冷弯试验结果要求(GB/T700)冷弯试验牌号试样方向 60 B=2a 180° a,钢材厚度(直径),mm>60~100弯心直径 d纵向 Q235横向 a 1.5a 2a 2.5a 2.5a 3aA B C D E牌号质量等级 C≤ 0.20 0.20 0.20 0.18 0.18 Mn 1.00~1.60 1.00~1.60 1.00~1.60 1.00~1.60 1.00~1.60 Si≤ 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 P≤ 0.045 0.040 0.035 0.030 0.025

表2.4部分低合金高强度钢的化学成分规定(GB/T1591)>100~200化 S≤ 0.045 0.040 0.035 0.030 0.025学 V 0.02~0.15 0.02~0.15 0.02~0.15 0.02~0.15 0.02~0.15成分，% Nb 0.015~0.060 0.015~0.060 0.015~0.060 0.015~0.060 0.015~0.060 Ti Al≥ Cr≤ Ni≤

Q345

0.02~0.20 - 0.02~0.20 - 0.02~0.20 0.015 0.02~0.20 0.015 0.02~0.20 0.015

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表2.5部分低合金高强度钢的力学性能要求(GB/T1591)屈服点σs,N/mm2质量钢板厚度(直径),mm>50~10 0伸长率冲击功，AkV,(纵向),J抗拉强度δs,%+20℃ 0℃ 180弯曲试验 d=弯心直径； -20℃ -40℃ a=试样厚度(直径)钢材厚度(直径),不小于≤16 275 275 275 275 275 470~630 470~630 470~630 470~630 470~630 21 21 22 22 22 34 34 34 27 d=2a d=2a d=2a d=2a d=2a mm>16~100 d=3a d=3a d=3a d=3a d=3a

采用焊接连接的节点，当板厚≥40mm,且承受沿厚度方向的拉力作用时，应附加板厚方向断面收缩率的要求，其值不得小于国家标准《厚度方向性能钢板》 (GB5313)Z15级规定的允许值。以防止发生层状撕裂破坏。

牌号

等级≤16>16~35>35~50不小于 A B C D E 345 345 345 345 345 325 325 325 325 325 295 295 295 295

295

σbN/mm2

Q345

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厚度方向性能钢板(也称Z向钢板)分三级： Z15 Z25 Z35ψz≥15%≥25%≥35% S<0.01%<0.007%<0.005%厚度方向性能钢板拉伸试件制备图如下

用于抗震结构的钢材应满足： fu/ fy≥1.2;

δ≥20%,且应有明显的屈服台阶；具有良好的焊接性能和合格的冲击韧性。对要求屈服耗能的构件，其钢材的实际屈服强度不应大于标准屈服强度太多。目前国内尚无明确规定。对于外露、非保温建筑中的钢结构宜采用耐大气腐蚀和抗冷脆的钢材。

Z向钢性能试验方法(a为板厚, l>1.5d)2009年7月14日星期二

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化学成分

2)高层建筑用钢的发展《高层建筑结构用钢板》(YB4104-2000)在Q235和Q345的基础上，经改进生产工艺而制成的用于高层建筑钢结构的高性能钢板，每个牌号分三个质量等级(C,D,E),分别规定了0℃,-20℃和-40℃的冲击功指标。每个牌号又分为Z向钢和非Z向钢。其命名如下 Q235GJx/(Zy)其中x为C、D、E质量等级，y为Z向钢性 Q345GJx/(Zy)能级别15、25、35例如常用的强度等级为345MPa的钢，要求-20℃的冲击功保证且要求满足Z15的Z向要求，则应采用Q345GJD/Z15高性能钢。Q345系列的高性能钢与普通Q345钢和日本SN490钢材的化学成分和强度设计值的取值对比见下表。2009年7月14日星期 …… 此处隐藏：4644字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……