寒冷地区钢材的选用

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1、钢结构基本原理及设计课程专题报告严寒地区结构钢材的选用专业土木工程学　　号学生　　教师　　日期　　严寒地区结构钢材的选用（以铁塔为例进行说明）【摘要】提高寒冷地区抗脆断能力的要求，是为了使设计人员重视钢结构可能发生脆性破坏事故。由于对国产建筑钢材在不同工作条件下的脆断问题还缺乏深入研究，规范条文的内容主要来自前苏联的资料，同时亦参考了其他国内外的有关资料。前苏联严寒地区面积大，出现脆断事故的机会较多。根据对事故调查的结果，格构式桁架结构占事故总数的48%，而梁结构仅占18%，板结构占34%，可见桁架结构容易发生脆断。我国低温地

2、区钢桁架、储液罐等也曾发生过脆断事故。这些资料在定量的规定上差别较大，很难直接引用，但在定性方面即概念设计中却有一些共同规律。因此规范在焊接构件的板厚、构造及结构施工等方面提出了防止脆断发生的措施。【关键词】严寒地区钢材选用1严寒地区钢材选用问题的提出背景在提出问题之前，首先有必要搞清楚各种温度区的准确定义。宏观上人们依据纬度的高低（更准确地说是地球在公转当中与太阳的关系）把地球自北向南划分为北寒带、北温带、热带、南温带、南寒带，我国绝大部分地区属于从北极圈（北纬66°30′）～北回归线（北纬23°30′）的北温带，属于温带气

3、候；常规和习惯上依冬季的温度高低，人们又把温度区划为寒冷、严寒等地区，而各种温度区的划分和准确定义，均来自于国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19－81）的2001年版。为了对本文叙述的需要，并使读者了解各种温度划分的定义和标准，现将该国家规范的有关室外气象温度参数的标准定义内容介绍如下：严寒地区：累年最冷月平均温度T≤－10℃的地区定义为严寒地区，我国东北、华北的北纬40°30′以上的地区（即大致鞍山－张家口－大同－呼和浩特连线以北）以及陕西省榆林、甘肃省山丹和青海省格尔木均属严寒地区。寒冷地区：累年（不少于3年

4、）最冷月平均温度－10℃＜T≤0℃的地区定义为寒冷地区。全国北纬超过34℃以上除严寒地区以外的所有地区（即大致陇海线以北）和西藏全境及四川的甘孜地区，均属寒冷地区；对承重钢结构钢材的选用，按照新版《钢结构设计规范》（GB50017－2003）的规定，要求同时有7种考虑的因素，其中以应力状态、连接方法和工作温度三项最重要，所有因素都基于一个出发点，那就是要防止脆性破坏的发生，这对于钢结构来说是至关重要的。对处于不同地区的送电线路杆塔来说，其它六项如结构重要性、菏载特征、结构形式等其它几项均相同，唯一的区别，就是其工程所经地区的环

5、境温度，在《钢结构设计规范》（GB50017－2003）中，是以结构工作温度为表征的。结构工作温度：按新版《钢结构设计规范》（GB50017－2003）的规定，是以该规范的最低日平均温度定义的，它比划分寒冷、严寒的温度标准还低，如严寒地区结构工作温度最高的张家口为－22.9℃，最低的海拉尔为－42.5℃，也就是说：一个地区的结构工作温度和该地区的所属温度区类型划分的标准依据，在数值上是不同的。对于我们所处的黑龙江一带来讲，属于严寒地区，因此可以按严寒地区来研究钢材的选用问题。现将与该本工程有关的地区室外气象温度参数列表如下：从

6、上表可以看出，内蒙古黑龙江等地区属严寒地区，结构工作温度可能处于－42.5℃的特别低的范围。且钢结构一般会承受着较大的荷载，室外铁塔在直接承受具有动力荷载特性的导线风荷载的横担挂点以及塔脚支座等重要部位，存在较多的焊接构件。根据这些情况，出于为防止在长期低温的工作条件下，铁塔的焊接构件及其他构件出现脆性破坏，而适度合理地提高钢材材质选用标准的考虑，根据新版《钢结构设计规范》（GB50017－2003），关于承重钢结构钢材选用的规定，结合内蒙古电力设计院近年来在铁塔钢材选用方面所积累的工作经验和研究试验成果，按照以不同连接方式区

7、分钢材选用的思路，确定出黑龙江等寒冷地区钢材选用的原则：使用Q235碳素结构钢和Q345低合金高强度结构钢两种，其品种为：1）对Q235碳素结构钢，一律不使用Q235－A级钢（包括Q235－A·F沸腾钢），其中焊接构件也不使用Q235－B·F沸腾钢；2）对Q345低合金高强度结构钢，除焊接构件不使用Q345A级钢之外，对螺栓连接的构件，不做任何限制，可使用Q345A级钢。上述铁塔钢材选用原则的确立，最主要的依据就是新版《钢结构设计规范》（GB50017－2003）的规定，下面予以详细论述。2钢材使用原则确定的依据2.1常用钢材

8、的性能指标Q345钢材的化学成分以上参数摘自于现行国家标准《碳素结构钢》（GB/T700－88）和《低合金高强度结构钢》（GB/T1591－94）。从表中可以看出，同一牌号的钢，其等级的不同，主要体现在主要化学成分如碳、硫、磷的含量多少，以及冲击韧性试验合格保证的温度这两方面