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鋼結(jié)構(gòu)常識

作者：建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
時間：2009-12-22 20:26:10 [收藏]

    鋼結(jié)構(gòu)是指用鋼板和熱扎、冷彎或焊接型材通過連接件連接而成的能承受和傳遞荷載的結(jié)構(gòu)形式。鋼結(jié)構(gòu)體系具有自重輕、工廠化制造、安裝快捷、施工周期短、抗震性能好、投資回收快、環(huán)境污染少等綜合優(yōu)勢，與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，更具有在“高、大、輕”三個方面發(fā)展的獨(dú)特優(yōu)勢，在全球范圍內(nèi)，特別是發(fā)達(dá)國家和地區(qū)，鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程領(lǐng)域中得到合理、廣泛的應(yīng)用。鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)通常分為輕型鋼結(jié)構(gòu)、高層鋼結(jié)構(gòu)、住宅鋼結(jié)構(gòu)、空間鋼結(jié)構(gòu)和橋梁鋼結(jié)構(gòu)5大子類，公司現(xiàn)階段業(yè)務(wù)主要集中于前兩類。

    　　輕型鋼結(jié)構(gòu)主要是采用輕型H型鋼（焊接或軋制；變截面或等截面）做成門形剛架，C型、Z型冷彎薄壁型鋼作檁條和墻梁，壓型鋼板或輕質(zhì)夾芯板作屋面、墻面圍護(hù)結(jié)構(gòu)，采用高強(qiáng)螺栓、普通螺栓及自攻螺絲等連接件和密封材料組裝起來的低層和多層預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)房屋體系。　

    　　高層鋼結(jié)構(gòu)主要是采用型鋼、鋼板連接或焊接成構(gòu)件，再經(jīng)連接而成的結(jié)構(gòu)體系。高層鋼結(jié)構(gòu)常采用鋼框架結(jié)構(gòu)、鋼框架?支撐結(jié)構(gòu)、鋼框架?混凝土核心筒（剪力墻）結(jié)構(gòu)等形式，后者在現(xiàn)代高層、超高層建筑中應(yīng)用較為廣泛，屬于鋼?混凝土混合結(jié)構(gòu)，使鋼材和混凝土優(yōu)勢互補(bǔ)、充分發(fā)揮材料效能。

    炮彈鋼--制造炮彈彈作用鋼。炮彈種類很多，主要用于殺傷敵人的有生力量，破壞作戰(zhàn)坦克等。因此，炮彈用鋼要求強(qiáng)度高、硬度高，在爆炸載荷作用下，破片率高。由于炮彈是消耗品，用量大，成本要低。一般使用中碳鋼或中碳合金結(jié)構(gòu)鋼，如50Mn、58SiMn和60MnMo鋼等。

    炮鋼--制造不同類型大炮的炮身、炮尾和炮閂等主要結(jié)構(gòu)件用鋼。加農(nóng)炮、榴彈炮的炮身是主要部件。在連續(xù)射擊作戰(zhàn)中，身管承受高膛壓和高溫?zé)g作用，要求鋼管應(yīng)具有高強(qiáng)度、高韌性和耐燒性能。通常使用中碳CrNiMo鋼，如PCrNi1Mo和PCrNi3Mo鋼，比例極限強(qiáng)度達(dá)550-850MPa。薄壁迫擊炮管要求重量輕，一般使用更高強(qiáng)度的合金鋼，鋼的比例極限強(qiáng)度要求在1200MPa以上。

    球團(tuán)礦--把精礦粉和石灰石粉混勻后，滾成或壓成直徑10-30mm的生球，經(jīng)過干燥和高溫焙燒，使顆粒固結(jié)。這種球狀礦料叫球團(tuán)礦。球團(tuán)礦粒度均勻、透氣性和還原性好。但對球團(tuán)焙燒的溫度控制比燒結(jié)的嚴(yán)格。球團(tuán)礦還要求原料粒度細(xì)，礦粉含水量低。球團(tuán)礦有氧化球團(tuán)和金屬化球團(tuán)兩種
    輕質(zhì)耐火材料--氣孔率高（40-85%）、體積密度?。ㄒ话阈∮?.3g/cm3）、導(dǎo)熱系數(shù)低（0.2～0.7W/m.k）的耐火材料。又稱隔熱耐火材料?？芍瞥删哂幸欢ㄐ螤畹闹破?，也可制成散狀料。輕質(zhì)耐火材料的品種較多，主要有粘土質(zhì)、高鋁質(zhì)、硅藻土質(zhì)、空心球制品及纖維制品等。輕質(zhì)耐火材料為多孔結(jié)構(gòu)，故強(qiáng)度低，不耐沖刷和侵蝕，不宜用于承重結(jié)構(gòu)和與溶液接觸的部位。多用于工業(yè)窯爐的隔熱層。
    汽輪機(jī)葉片鋼--葉片是汽輪機(jī)最重要部件之一，擔(dān)負(fù)著將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的作用。它在極復(fù)雜工況下長期工作（＞10萬小時）。有動葉片（裝在轉(zhuǎn)子上）和靜葉片（裝在隔板上）之分。短的葉片僅有幾厘米長，而大型汽輪機(jī)末級葉片可長達(dá)100厘米以上。對葉片材料要求：工作溫度＜400℃時，要求常溫和高溫瞬時力學(xué)性能為主；高壓汽輪機(jī)某些處于400℃以上工作的葉片更要求持久強(qiáng)度、持久塑性和蠕變強(qiáng)度、蠕變脆性為主。此外，疲勞與腐蝕也是重要的指標(biāo)。常用葉片材料有：20CrMo、1Cr13、2Cr13、1CrnMoV、1Cr12WMoV、1Cr17Ni2及Ni36W3Ti等。
    噴射冶金--為加速液體金屬與物料的物理化學(xué)反應(yīng)，用氣體噴射的方法把粉末物料送入液體金屬，完成冶金反應(yīng)的工藝，亦稱噴射冶金。該工藝廣泛用于鐵水予處理和鋼包精煉，以達(dá)到脫硫、脫氧、成分微調(diào)、使夾雜物變性的目的。此工藝的反應(yīng)速度快，物料利用率高。
    琴鋼絲--優(yōu)質(zhì)冷拉彈簧鋼絲。所用鋼號有碳素鋼（60、65、70、80、TGA等）及含錳鋼（60Mn、65Mn、70Mn、T8 MnA等）。經(jīng)鉛浴淬火后冷拉而成，具有非常高的強(qiáng)度極限和彈性極限，是廣泛應(yīng)用的小彈簧材料。鋼絲的質(zhì)量、性能要求嚴(yán)格，除拉伸試驗(yàn)外，還需作扭轉(zhuǎn)、腐蝕、銳碳等試驗(yàn)。按用途可分為制造各種重要彈簧、各種高應(yīng)力和械彈簧及伐門彈簧所用的琴鋼絲。
    膨脹合金--主要利用其特殊膨脹特性的一類合金，分為低膨脹合金、定膨脹合金、和高膨脹合金。低膨脹合金主要用于尺寸精度高的器件（如標(biāo)準(zhǔn)尺等），定膨脹合金用于玻璃、陶瓷等封接的匹配件，高膨脹合金主要用于熱雙金導(dǎo)的主動組元層。

    噴丸鋼板--按特殊要求經(jīng)噴丸清理后的鋼板稱噴丸鋼板，即用可鍛鑄鐵、灰鑄鐵、鋼和銅等制成的金屬顆粒（直徑約0.2-0.5mm）,或用鋼和有色金屬的切屑,利用壓縮空氣流或高速回轉(zhuǎn)圓盤的離心力,使金導(dǎo)顆?；蚯行枷蜾摪灞砻鎳娚?高速沖擊其表面以去除氧化鐵皮等缺陷。噴丸后一般要酸洗以清除金導(dǎo)灰塵。這種鋼板表面比較粗糙。
    硼鑄鐵--灰鑄鐵中加入0.03-0.08%的硼,可在金相組織中得到不同數(shù)量的含硼滲碳體或萊氏體組織的鑄鐵。含硼滲碳體顯微硬度在HV960-1280之間，隨硼含量的增加，顯微硬度增加。用硼鑄鐵制成的氣缸套比高磷鑄鐵的使用壽命提高50-70%。近年來，已擴(kuò)大應(yīng)用到機(jī)床床身等耐磨零件上。
    普通碳素結(jié)構(gòu)鋼--又稱普通碳素鋼。與優(yōu)質(zhì)碳素鋼相比，對含碳量、性能范圍以及磷、硫和其他殘余元素含量的限制較寬。我國和某些國家根據(jù)交貨的保證條件，把普通碳素鋼分為三類：甲類鋼（A類鋼），只保證力學(xué)性能，不保證化學(xué)成分，乙類鋼（B類鋼），只保證化學(xué)成分，不保證力學(xué)性能；特類鋼（C類鋼），既保證化學(xué)成分，又保證力學(xué)性能。特類鋼常用于制造較重要的結(jié)構(gòu)件。
    　
    噴濺--氧氣轉(zhuǎn)爐有時在吹煉過程中，從轉(zhuǎn)爐爐口溢出或噴出渣鋼乳狀液體的現(xiàn)象。冶煉初期和爐渣“返干期”常發(fā)生嚴(yán)重的金屬飛濺。強(qiáng)度最大的噴濺通常發(fā)生在冶煉中期，即加第二批渣料前后。此時，熔池液面上濺且出現(xiàn)最大脫碳速度。

    汽車拖拉機(jī)用調(diào)質(zhì)鋼--對調(diào)質(zhì)鋼主要要求是鋼的淬透性。調(diào)質(zhì)鋼為含碳量0.30-0.60%的中碳碳結(jié)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼。一般在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用，也有再經(jīng)高頻感應(yīng)加熱表面淬火，提高表面硬度，用以制造在重載荷和沖擊條件下工作的耐磨件。常用鋼號有：30、35、40、45、50制造螺母、螺栓及各類軸；30Mn、40Mn、45Mn、35Mn2、45Mn2制造重要螺母、螺栓、支重輪軸和導(dǎo)向輪軸；30Cr、40Cr、45Cr制造轉(zhuǎn)向齒輪軸、傳動齒輪等。35CrMo、42CrMo制造重型汽車曲軸及連桿等。
    硼鐵--由硼和鐵組成的鐵合金，主要用于鋼和鑄鐵中。在鋼中添加0.07%B可顯著提高鋼的淬透性。硼加入18%Cr、8%Ni的不銹鋼中經(jīng)過處理可使沉淀硬化，改善高溫強(qiáng)度和硬度。在鑄鐵中硼會影響石墨化，因而增加白口的深度使其冷硬耐磨。在可鍛鑄鐵中加入0.001%～0.005%的硼，有利形成球墨和改善其分布狀況。目前低鋁、低碳硼鐵是非晶態(tài)合金的主要原材料。根據(jù)GB5082-87標(biāo)準(zhǔn)，我國硼鐵分為低碳和中碳兩類8個牌號。

    噴吹煤粉--當(dāng)代高爐用煤粉代替部分價格昂貴且資源有限的冶金焦煉鐵的重要技術(shù)。它是將煤料罐充壓后，靠罐內(nèi)力使煤粉從它下面的漏斗排出，并可用罐內(nèi)壓力的高低來調(diào)節(jié)下煤量。煤粉全下每個漏斗的下面有一個混合器,壓縮空氣從混合器中的噴咀噴射出來，將煤粉帶走，并從插入風(fēng)口直吹管的噴槍吹入高爐爐缸。煤粉噴入后在風(fēng)口前燃燒。它可調(diào)節(jié)爐溫，且操作方便。噴吹方法可分為常壓噴吹和高壓噴次兩類。噴吹的煤種主要有無煙煤和煙煤兩種。
    熱剪切用鋼--熱剪是在很高的溫度和沖擊力的作用下工作。鋼種的選擇必須考慮耐熱性、耐磨性和韌性。根據(jù)剪切材料和工作溫度可以選用以下材料：6CrWZSi、5CrNiMo、4CrMnSiMoV、4Cr5MoSiVi、3Cr2W8V、W6Mo5Cr4V2等。
    普通鋼板--用普通碳鋼軋制成的一般用途的鋼板稱為普通鋼板。即鋼中僅含有鐵、碳及不可避免的少量硫、磷、硅、錳等元素，且相對優(yōu)質(zhì)鋼言，其硫、磷含量稍高，也不要求檢驗(yàn)低倍組織或其他特殊性能，因此生產(chǎn)成本低、產(chǎn)量大、用途廣，廣泛用作廠房、橋梁、船舶、機(jī)械等結(jié)構(gòu)件，也常用作涂鍍層板，如復(fù)合板的基板等。
    鈮穩(wěn)定化奧氏體不銹鋼--添加為碳含量10倍以上的鈮，使之成為對晶界腐蝕不敏感的不銹鋼，典型鋼號有OCr18Ni11Nb。在850-1150℃形成穩(wěn)定的NbC，使鋼在敏化溫度加熱時，很少有富硌碳化物M23C6等沿晶界析出。比不含鈮奧氏體不銹鋼耐晶間腐蝕性能得到明顯改善。
    熱疲勞穩(wěn)定性--一般指工作在冷、熱交變作用下抵抗產(chǎn)生裂紋的能力。由于冷、熱交變而產(chǎn)生的裂紋稱熱疲勞裂紋。在模具中壓鑄模、熱鍛模的報(bào)廢主要原因?qū)儆跓崞诜€(wěn)定性差易產(chǎn)生熱疲勞裂紋。對于模具鋼而言，其熱疲勞穩(wěn)定性主要決定于鋼的韌性和強(qiáng)度。所以熱疲勞穩(wěn)定性好的模具鋼必須具有好的韌性和高強(qiáng)度（高濕強(qiáng)度）的良好配合。
    汽車拖拉機(jī)氣閥用鋼--氣閥處于高溫、疲勞應(yīng)力和燃料燃燒產(chǎn)物的腐蝕條件下工作。要求用氣閥用鋼應(yīng)具有較高的室溫和高溫強(qiáng)度、持久強(qiáng)度和耐磨性，好的抗燃?xì)飧g性和抗氧化性，尺寸穩(wěn)定性，高的導(dǎo)熱系數(shù)，好的冷熱變形和切削加工性能及焊接性能。常用鋼號有40Cr、4Cr9Si2、4Cr14Ni14WzMo、3Cr13Ni7Si2等。
    熱電效應(yīng)--通過溫度變化在某些晶體中產(chǎn)生電極性狀態(tài)的性質(zhì)。當(dāng)某些電介質(zhì)（非導(dǎo)電的）晶體受到一均勻溫度變化ΔT時，它們就顯示出電極化強(qiáng)度ΔP。具有熱電效應(yīng)的材料稱為熱電材料。熱電晶體的典型例子為電氣石、硫酸鋰的單水化合物、蔗糖和鐵電鈦酸鋇。
    汽車拖拉機(jī)用鋼--汽車和拖拉機(jī)零件都承受動載荷。由于發(fā)動機(jī)功率的不斷增大，熱載荷增加，設(shè)計(jì)上要盡量降低單位功率的金屬材料消耗量等。對不同零部件用鋼有不同的性能要求。按其工藝特點(diǎn)和用途可大致分為：（1）滲碳鋼，（2）調(diào)質(zhì)鋼，（3）高、中頻感應(yīng)加熱淬水用鋼，（4）彈簧鋼，（5）冷沖壓用鋼，（6）冷鐓、冷擠壓用鋼，（7）易切結(jié)構(gòu)鋼，（8）氣閥用鋼等。
    耐液體金屬腐蝕不銹鋼--對液體金屬耐腐蝕的不銹鋼。為OCr17Ni14Mo2對液體鈉直到800℃仍耐蝕，可用于鈉冷快中子堆。奧化體不銹鋼對液體鈉直到600℃耐蝕。 Cr17Ni12Mo2鋼，對400℃的鉛液仍耐蝕。所有不銹鋼均耐100℃汞的腐蝕。所有不銹鋼對700℃LAI、650℃iSb、700℃iSn、500℃iZn均不太耐蝕，年腐蝕率大于1mm。
    熱滋補(bǔ)償合金--居里點(diǎn)接近室溫，在特定溫度范圍內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度（B）或磁導(dǎo)率（μ）隨溫度的升高而急劇下降的一類軟磁合金，簡稱熱磁合金。主要用于制作永磁器件的溫度補(bǔ)償元件、熱鍍開關(guān)元件等。熱磁合金大部分為板、帶材，加工工藝與一般鐵鎳系軟磁合金的帶材工藝相似，也有一部分熱磁合金采用粉末冶金、鑄造或多層復(fù)合等工藝。
    汽車拖拉機(jī)用滲碳鋼--鋼的含碳量低，一般在0.10～0.23%最適合，最高應(yīng)?0.30%應(yīng)選擇本質(zhì)細(xì)晶粒鋼，經(jīng)滲碳后可直接淬火、低溫回火?？傻眉?xì)回火馬氏體組織。一般要求滲碳層中碳的濃度梯度和緩，碳含量最好在0.8～1.0%范圍內(nèi)。 常用滲碳鋼鋼號和用途如20、30、20Mn,制造凸輪軸、杠桿軸和傳動被動齒輪；15Cr、20Cr、20CrMnTi，制造萬向節(jié)+字軸和各種齒輪；30CrMnTi、20CrMnMo、20MnVB，制造大截面齒輪。
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