文档介绍：结构选型论文我国建筑钢结构新型钢材的发展现状姓名:林煜峰学号: 10231150 班级:土木 1006 指导教师:高日单位:北京交通大学土建学院目录第一部分前言............................................................... 1 第二部分建筑钢结构用高性能结构钢发展现状..... 2 第三部分建筑钢结构用高强度钢的发展现状............ 6 第四部分结束语........................................................... 8 土木 1006 林煜峰 1 第一部分前言改革开放以来,我国的钢铁工业得到了很大的发展。 1996 年, 中国的钢产量首次突破 1亿t后, 已经连续 7 年居世界首位。钢铁工业的发展,为建筑钢结构在我国的快速发展提供了必要的物质基础。建筑钢结构具有轻质高强、基础造价低、抗震性能好、施工周期短和工业化程度高等优点,《国家建筑钢结构产业“十五”计划和 2010 年发展规划纲要》的目标是争取建筑钢结构的用钢量达到全国钢材总产量的 4% ~6%。国家已取消了过去在各类建筑结构中限制使用钢结构而提倡钢筋混凝土结构的政策, 并从经济耐用、保护环境、节约能源及防止地震灾害等方面出发,明确在高层建筑、重型工业厂房建筑、高耸结构、大型设备构架和大型建筑物中推广使用钢结构。为了满足建筑高层化、结构大跨化等要求,建筑钢结构用钢材正朝着高强化、低屈服比、低屈服点、板厚化和专用化方向发展。本文拟就近年来低屈服比结构用钢、狭屈服强度变异结构用钢、耐火结构用钢、低合金高强度钢等新型建筑钢材在我国的发展现状作简要介绍,并对这些钢材的材质性能及其优势进行分析。土木 1006 林煜峰 2 第二部分建筑钢结构用高性能结构钢发展现状基于安全性、经济性、空间利用和造型美观等方面的考虑, 近年来, 建筑业及钢结构制造厂对新一代的结构用钢提出了多样化的性能需求, 并开发出一系列高性能结构用钢, 以实现增强钢结构安全性和适用性, 降低钢结构的造价。例如从抗震安全性考虑, 开发了低屈服比钢以及狭屈服强度变异结构用钢;为了节省钢结构耐火被覆的成本, 而促进了耐火结构钢的开发; 为了追求建筑高层化和提高空问利用效率,就产生了对更高强度等级钢及超厚钢板的需求。 低屈服比结构用钢屈服比(YR) 是钢材屈服强度与抗拉强度的比值,其大小反映了钢材性变形时不产生应变集中的能力。由结构分析理论可知, 当长度为 L 的梁承受地震所产生的等梯度力矩 M 作用时, 其在破坏前所能扩散的塑性应变区范围为: Lp=(1 一 YR) ×L/2 (1) 由式(1) 可见, YR 低,钢材的塑性变形越能均匀地分布到较广的范围。低 YR 钢材制成的梁柱结构体系在地震力作用下,其塑性变形可以均匀地分布到较广的范围;而高 YR 的材料,则可能会发生应变集中降低钢材整体塑性变形的能力, 从而导致结构的脆性破坏。因此, 目前在设计上要求钢构件塑性应变区的扩散长度 Lp 大于梁的高度。土木 1006 林煜峰 3 由式(1) 可得 YR要<, 这是目前抗震结构对所用钢材屈服比 YR的要求。结构用钢材的屈服比 YR、屈服点伸长 El、均匀伸长率 Eu 与应变硬化指数 n 四者之间有如下关系: Eu=exp(n)-1=n (2) Ln(1/YR)=ln(ln(n)-1)+ln(1+El)-nln[ln(1+El)] (3) 式(2) 和式(3) 表明,钢材的屈服比越低,其均匀伸长率( 即材料破坏前产生稳定塑性变形的能力) 就越高,即使结构出现局部超载失稳也不至于发生突然的倒塌。 TMCP( 控温控轧技术) 制程是生产高性能钢材所采用的一项关键技术。这项技术利用降温设备, 通过按性能要求控制钢材的加热温度、轧制温度和轧制后的冷却速度, 改善了钢材的内部结构, 可以制造出化学成分相同但性能不同的钢材。我国台湾的“中国钢铁公司”( 以下同) 的研究表明,钢材的屈服比与其强度等级和生产制程密切相关。例如对于 50kg 强度等级的钢材( 屈服强度在 300 ~ 400MPa) ,不论是以控制轧延或 TMCP 制程所生产的钢板, 均很容易控制其屈服比 YR< , 但是, 当钢材强度等级提高到 55kg( 屈服强度在 400 ~ 480 MPa) 时, 只有以 TMCP 制程生产的钢板,因其在晶粒细化的同时,也能促进变韧铁甚至麻田散铁的生成, 有助于提高材料的抗拉强度, 才能使钢材的屈服比满足 YR<0 .8 的指标要求。目前,“中国钢铁公司”的结构用钢板产品仍以 50 kg 等级为主, 土木 1006 林煜峰 4 其屈服比能够满足 YR< 的要求,但是,随着建筑钢结构楼