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《钢构造》课程专项文献综述题目钢构造的缺陷及其应对措施前言钢构造工程较之其他工程有强度高、塑性韧性好、质量轻、施工周期短等众多长处,与其他建筑工程相比,更具有在“高、大、轻”三个方面发展的独特优势.并且随着改革开放以来,我国钢构造产业发生了猛进突飞日勺变化.今年来,随着我国科学技术和技术人员的迅猛增长、都市化进程的加快和人民生活水平的提高,我国钢构造建筑将在较长时间内保持迅猛的I发展趋势.
[1]符合经济持续健康发展的规定,在高层建筑、大型厂房、大跨度空间构造、轻钢构造、住宅建筑中更能发挥其优势,应用广泛各专业(行业)部门中也大量采用钢构造,如公路和铁路桥梁、输变电铁塔、广播电视通讯塔、水利建设等都市建设中更需大量钢构造如地铁、立交桥、环保建筑、临时建筑等.然而,钢构造并不是万能的,它也有许多的缺陷,下面我们就刚构造时缺陷及对其时因对措施来讨论.主题钢构造是由钢材构成的一种承重构造.它的完毕一般要通过设计、加工、制作和安装等阶段.忧郁技术和觉得的因素,钢构造的缺陷在所难免,其类型及因对措施如下
1.钢构造的先天性缺陷建筑构造中所用的钢材为低碳钢和低合金钢,铁是钢材日勺基本元素.其他元素涉及硅、钵、硫、磷、氮、氧等.构成钢材日勺化学成分及其含量对钢材日勺性能特别是力学性能有着重要的影响.L1钢材的I化学成分缺陷
[5]碳在低碳钢中,碳是仅次于纯铁的重要元素.碳含量随低,但直接影响钢的强度、塑性、韧性和焊接性等.碳含量增长,刚H勺强度提高,而塑性和韧性下降,同步恶化刚得焊接性和腐蚀性.硫和磷硫是钢中有害成分,对钢材的力学性能和焊接接头的裂纹敏感有效大影响,课减少钢材区I塑性、韧性、焊接性和疲劳强度.氧和氮氧和氮也是钢中日勺有害杂质.氧使钢热脆,氮使钢冷脆.铜铜在低碳钢中属于杂质成分.它可以明显提高钢H勺耐久性,也可以提高钢的强度,但对焊接性有不利影响.解决措施:根据钢材的实际用途合理提出和增长化学成分来变化钢材的力学性能,从而达到最后目H勺.
1.2钢材的腐蚀缺陷钢材的腐蚀是一种不均匀的破坏,腐蚀的发展不久,一旦在
[2]钢构造时表面发生,腐蚀的I蚀坑会由坑底向纵深迅速的发展,使钢构造产生应力集中,而应力集中现象又会加快钢材的腐蚀,这是一种钢材腐蚀口勺恶性循环,腐蚀使钢材的I抗冷脆性能下降、疲劳强度减少钢构造建筑在自然环境下,受腐蚀会有一定H勺减薄现象目前,全世界每年因钢构造腐蚀导致日勺经济损失已高达数千亿美元以上并且,钢构造由于腐蚀导致日勺事故危及到构造日勺安全运营,腐蚀引起H勺劫难性事故屡见不鲜,特别是焊接钢构造和承受较大应力状况下的钢构造,由于在应力作用下,腐蚀将大大的加速由于钢构造的I腐蚀给我国国民经济带来很大损失,同步还带来了重大的I安全隐患,因此钢构造防腐技术对于钢构造的I安全性能与耐久性起着极为重要的作用因对措施
1.
2.1钢构造的表面解决人工除锈或抛丸机除锈一喷砂除锈一遍一般醇酸一防锈底漆一二遍底漆一第三遍防火涂料
2.
2.2特定的防腐解决钢构造防腐按钢构造的使用规定而定,一般状况下用常规防锈漆即可,当所处的环境条件较恶劣时必须要采用性能优秀的防腐涂料如富锌类涂料或采用耐侯钢
3.
2.3热浸锌热浸锌是将除锈后的钢构件浸入600C左右高温融化的锌液中,使钢构件表面附着锌层,锌层厚度对5mm如下薄板不得小于65um,对厚板不小于86“m从而起到防腐蚀日勺目的这种措施日勺长处是耐久年限长,生产工业化限度高,质量稳定因而被大量用于受大气腐蚀较严重且不易维修的室外钢构造中,如输电线塔、通讯塔、压型钢板等
4.
2.4涂层法涂层法防腐蚀性一般不如长效防腐蚀措施但目前氟碳涂料防腐蚀年限甚至可达50年,因此用于室内钢构造或相对易于维护的室外钢构造采用较多此措施一次成本低,但用于户外时维护成本较高涂层法的施工第一步是除锈,优质H勺涂层依赖于彻底时除锈,因此规定高的涂层一般多用喷砂喷丸除锈,露出金属的光泽,除去所有的锈迹和油污,现场施工的涂层可用手工除锈涂层的选择要考虑周边的环境,不同的涂层对不同的腐蚀条件有不同的耐受性;涂层一般有底漆层和面漆层之分,底漆含粉料多,基料少,成膜粗糙,与钢材粘附力强,与面漆结合性好;面漆则基料多,成膜有光泽,能保护底漆不受大气腐蚀,并能抗风化
5.
2.5阴极保护法在钢构造表面附加较活泼的金属取代对钢材的腐蚀此措施常用于水下或地下钢构造
6.钢构件的加工制作缺完整的钢构造产品,需要通过将基本元件使用机械设备和成熟的工艺措施,进行多种操作解决,达到规定产品的预定规定目H勺.钢构造H勺加工制作过程由一系列的工序构成,每一工序均有也许产生缺陷.钢构造加工制作也许浮现口勺缺陷1选材不合格;2原材料矫正引起冷作硬化;3放样、号料尺寸超公差;4切割边未加工或达不到规定;5孔径误差;6冲孔未作加工,存在硬化区和微裂纹;7构件冷加工引起钢材硬化和微裂纹;
(8)构件热加工引起的残存应力;
(9)表面清洗防锈不合格;
(10)钢构件外型尺寸超公差、解决措施:提高加工操作条件,加强操作人员H勺技术性和专业知识,尽量减少人为误差
7.钢构造的链接缺陷
7.1焊接缺陷
[3]常见H勺焊接外部缺陷有尺寸不符合规定、咬边、焊瘤、弧坑及表面飞溅等常见的焊缝内部缺陷有夹渣及气孔等产生焊缝缺陷的因素可从人、机、料、措施和环境五大因素查找.
3.
1.1焊缝宽度过窄这重要是焊接电流较小、焊弧过长或焊速较快导致的I由于形成口勺金属熔池较小或保持时间较短,不利于钢水流动.
3.
1.2焊缝余高过高有时它与前一种问题同步浮现有口勺焊工片面地觉得焊缝高点没关系,因此不习惯于0—
1.5In.Ill的焊缝余高,多数为上限或超高但过高会产生应力集中,其重要因素是倒数第二层焊道接头过高,导致盖面层焊道局部超高,有时各层焊接参数不合适,各层焊缝累计后超高应力对焊接件H勺影响很大,会导致变形或者在应力释放时产生焊缝开裂
3.
1.3角焊缝单边或下陷量过大
[3]角焊缝单边或下陷量过大导致单位面积上承力过大,使焊接强度减少其因素是坡口不规则、间隙不均匀、焊丝与工件夹角不合适以及焊接参数与工艺规定不一致
3.
1.4弧坑产生弧坑的因素是熄弧时间过短或电流较大,焊条收尾时未填满弧坑避免措施焊条在收尾时稍多停留一会儿,采用断续灭弧焊
3.
1.5咬边咬边大多是局部深度超标,持续咬边超标日勺不多咬边使焊接强度削弱,导致局部应力集中
3.
1.6焊瘤熔化金属流到加热局限性日勺母材上形成了焊瘤,重要因素是焊接电流过大,焊接熔化过慢或焊条偏斜避免措施是合适减小焊接电流,缩短电弧弧长,摆动时坡口边沿运条速度稍慢某些
3.
1.7严重飞溅
[3]C02气体保护焊日勺飞溅相对要大些,应当注意采用规范H勺操作措施及采用合适日勺焊前解决,减小气体保护焊接日勺飞溅
3.
1.8夹渣由于焊接电流过小或运条速度过快,金属熔池温度较低,液态金属和熔渣不易分开,或熔渣将来得及浮出,熔池已开始凝固,有时也存在清根不彻底问题
3.
1.9气孔产气愤孔日勺重要因素是焊材及环境因素钢板坡1二1两侧不做除锈解决,Fe,04除自身含氧外,还具有一定口勺结晶水,此外在空气相对湿度较大状况下也有微小的水珠,在熔池冶金过程中,非金属元素形成非金属氧化物,由于气体在金属中的溶解度随温度减少而减少,在结晶过程中部分气体来不及逸出,气泡残留在金属内而形成了气孔
3.
1.10未熔合、未焊所谓的虚焊,因素有过小日勺焊接电流或过高日勺焊接速度导致的热量不够、母材坡1二1表面污物未能清除干净、坡口角度较小、钝边过大没有解决、焊条角度及运条不当等应合适调节焊接电流、焊接速度、焊条角度和运条速度,并清理表面污物解决区应清除表面氧化层,并按顺序焊接,可避免未融合现象克服焊接缺陷应采用的措施1选择合理H勺焊接构造
[3]在构造设计时尽量减少不必要的焊缝,力求焊缝数量至少合理安排焊缝,尽量使焊缝对称于截面中轴尽量选择间断焊,以避免焊缝过于集中2选择合理的焊接工艺采用必要的工艺措施解决焊接应力与变形,如采用反变形法,即根据经验,分析好构造变形的大小和方向,在装配前予以一种相反日勺变形,使其与焊接变形相抵消3选择合理的装配焊接顺序以对称焊缝为例,每个矩形管焊接必须按图1所示顺序进行焊接,焊接过程中构件的惯性矩基本上不变,变形可以基本抵消,保持构件平直对整个骨架来说,本着由中间向外围依次焊接的原则,在用夹具夹紧状态下施焊,让焊缝尽量自由收缩,以减少焊接应力及变形4选择合理日勺焊接措施
[3]现采用细丝的C02气体保护焊进行大部分构造件的)焊接此种焊接措施焊接成本低,生产效率高,并且由于此方式焊接的热量比较集中,焊接速度快,因此焊缝的热影响区狭窄,焊接变形小,焊缝金属中含氢量低,焊缝的抗裂性能好,焊接质量高5采用合理日勺焊接工装
4.在焊接某些重要件(如各车型车架、捣固框架等)时,构件在工装中固定牢后焊接,能有效地控制焊接变形
5.钢构造使用过程中不耐火的缺陷钢构造的防火性能
[4]钢构造建筑日勺突出弱点是耐火极限低,保温龈热性能差,容易腐蚀等国内外钢构造建筑物时火灾案例都证明,发生火灾后20min以内钢构造建筑物就会有被烧垮日勺威胁,变成一片废墟1973年5月某市体育馆火灾.1969年12月菜市文化J..场火灾,1972年8月北京某厂纤维板车间火灾,都暴露了钢构造耐火性能著日勺致弱点特别是美国“
9.事件后,钢构造日勺致命缺陷即抗高温能力差的问题引起业界的普遍关注
4.1钢构造耐火等级较差
[4]钢的内部晶体组织对温度1卜常敏感,温度的升高或者减少都会使钢材性能发生交化总的趋势是随着温度的I升高,钢材强度减少,变形增人建筑设计防火规范》中,将建筑物日勺耐火等级分为四级,划分的根据是构成建筑物日勺构件的燃烧性能和构件最低的耐火极限未经防火保护的钢构造建筑物的耐火等级仅为四级,不能满足火灾状况F对建筑防火规定钢构造适刚H勺体育馆、剧院等重要公共建筑,规范规定达到
一、二级耐火等级;高层建筑,
一、二级耐火等级;规范规定应为而丙类的一业厂房,规范规定必须进行必要的防火保护,达到规范对使用性质和建筑规模建筑物耐火等级规定
4.2钢构造遇高温易变形,导致建筑物倒塌
[4]钢是含碳缱小丁2%的铁碳合金,碳含量人于2%时则为铸铁碳是形成钢材强度H勺重要成分,碳含量提高则钢材强度提高,但同步钢材的塑性、韧性、冷弯性能、可焊性能及抗腐蚀能力下降含碳量小『.
0.25%的为低碳钢,钢构造用钢的I含碳量一般不入1-
0.22%钢材就其臼身耐火性能来讲,在未进行防火保护的状况一卜-,远低于砖石和钢筋混凝士,火灾时:其强度会迅速下降,在150℃以内钢材性能没有很火的变化,在430℃~540℃之间则强度急剧下降,600℃时强度很低不能承当载荷在自身温度达到540C左右时,钢材日勺屈服应力仅有常温屈服应力值的140%,钢构造不可避免地发生变形,导致钢构造建筑物一部分或所有倒塌毁坏一般火场温度可达到800〜1000C,在这样H勺高温下,裸露的钢构造会不久浮现塑性变形,产生局部破坏,导致钢构造建筑整体倒塌钢构造防火保护措施
1.外包防火层法
[4]外包防火层法就是在钢构造外表添加外包层,可以现浇成型,也可以采用喷涂法现浇成型日勺实体混凝士外包层一般刖钢丝网或钢筋来加强,以限制收缩裂缝,并保证外壳强度喷涂法可以在施1711:现场对钢构造表面涂抹砂浆以形成保护层,砂浆可以是彳i灰水泥或是“膏砂浆,也可以掺入珍珠岩、“棉、石膏或棉水泥、轻混凝十做成预制板,采用胶黏剂、钉子、螺栓刊定在钢构造上
2.防火涂料法防火涂料法就是在钢构造上喷涂防火涂料以提高其耐火极限目前,我国钢构造防火涂料重要分为薄涂型和厚涂型两类,即薄型(B类)和厚型(H类)两者具有不同的性能特点,分别合用于不同场合总结通过以上分析发现,腐蚀和焊接缺陷占了很大的比重.钢构造的防腐解决是非常重要,如果解决不好,对建筑物有很大影响,不仅会带来重大的经济损失,还会带有安全隐患但防腐技术尚有待于进一步完善焊接技术的不完善不仅影响了钢构造的外观和使用性能,如果严重的话甚至会导致焊件报废,挥霍材料,给公司导致直接经济损失.因此.在焊接工作进行前做好合理的设计.加强各核心工序的质量控制.是保证完毕施工质量与施工进度的前提.还可以最大限度减少对钢筋加丁过程的损耗..还应当在实践中不断总结和积累焊接的经验.提高控制焊接应力和焊接变形技术水平.
[1]管军伟,我国钢构造建筑的现状及发展趋势.西南大学工程技术学院研究生研究生,重庆熊杰,男,西南大学工程技术学院研究生研究生,重庆.彭义,男,研究生生导师,副专家,西南大学工程技术学院,重庆
[2]周万军.马勇,钢构造日勺防腐解决.徐州运成建设(集团)有限公司江苏邳州221300)
[3]刘刚,常见焊接缺陷和变形成因分析及解决措施.昆明中铁大型养路机械集团有限公司,昆明)650215
[4]李韬,浅谈钢构造防火保护措施日勺应用,辽河油田消防支队(盘锦124010)
[5]赵根田孙德发,钢构造机械工业出版社。