浅谈低温对钢结构的影响

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1、浅谈低温对钢结构的影响系别：土木工程系专业：土木工程班级：2011140801学号：1114734017姓名：马晓燕摘要：严寒地区，同时高强度钢材和厚板开始在部分工程屮得到应用，低温环境、高强度钢材和厚板的使用以及钢结构中常用的焊接连接使得钢结构脆性断裂的问题日趋突出。冃前国内的钢结构设计规范中对钢结构低温脆断的控制还很不完善，不能够对构件是否发生脆性断裂进行定量的准确判断和分析。关键词低温环境脆性破坏低温脆断钢材力学性能低温对焊接的影响钢结构工程中的低温焊接(即在冬季施工)一直是学术界和工程界共同关注的课题。钢结构低温焊接对焊缝金属危害的直接表征就是出现裂

2、纹和工作状态下发生脆断，控制不好就会导致焊接质量下降甚至造成不安全隐患，因此受到各方面的高度重视。但根据建筑钢结构焊接工程冬季施工的理论规律，可以确定冬季施焊的两大关键：一是尽量避免三向应力状态下施焊；二是努力进步焊接环境和结构构件的实际温度。工艺试验和正式工程相比，焊缝所处的工况完全不同，照搬工艺试验结果很可能适得其反，甚至造成不良后果。在工程实际中，低温焊接防治冷裂纹的同时，还须防范rtr丁结构拘束度大，在冷却速度加大的条件下焊缝中心产生偏析，在应力作用下产生的热裂纹。因此，在工程屮应留意以下应用原则：(1)根据结构特点，公道编排焊接顺序，减少和尽可能均

3、布焊接残余应力。(2)钢材本身应实现正温，即要采用各科-不同的预热方式进步焊缝阍围小环境温度，以此来保证焊缝综合指标。(3)止确选择预热方式。在预热温度和预热规范确定的条件下，止确选择预热方式对控制裂纹的产生具有重要的意义。电加热与火焰加热相比具有明显的上风：预热区域受热均匀，有效防止局部受热造成的接头附加应力；升温速度均匀、可控，防止造成母材过热等现象，可达到母材充分均匀预热；对于整体结构焊缝而言，防止受热不均造成构件变形。因此，低温焊接特别是厚板焊接应优先采用电加热方式。(4)由于在正式结构焊接巾采取刚性固定的方式，为防止由于氢和应力共同作用在焊缝根部产

4、生延迟裂纹，对于5240俪的厚板施焊时应采取焊后紧急后热及保温缓冷措施，后热温度为250〜300°C；对于6<40mm的厚板施焊时应采取焊后紧急保温缓冷措施。该措施可以减缓焊缝的冷却速度，有助于扩散氢的逸出。(5)由于氢在焊接熔合区四周的浓度值，按马氏体、贝氏体和铁素体组织的变化依次降低。在异种钢焊接时，由于热彩响区组织形态的不同造成了氢在熔合区四周的浓度值分布不匀。当焊缝中存在应力集中点时，含氢量大的焊缝易出现延迟裂纹。因此，在异种钢焊接时应特别留意预热和后热，这是继焊材选定之后决定成败的关键因素。(1)控制热输进量是防止焊接裂纹的有效途径。在低温施工屮，

5、SMAW焊接采用AV值控制热输进量轻易成功。在控制Av^O.6的条件下，采用控制不同焊接位置的AV,实现大电流、薄焊道及多层多道焊接技术，以进步焊缝焊热量，防止淬硬组织的产生。我国冬季施工的工作量大面广，低温焊接技术的成熟，解决了建筑钢结构冬季施工的技术困难，为施工单位赢得了宝贵的工期、给业主带來丰厚的收益。低温对脆断的影响钢结构钢材低温力学性能和断裂韧度性能进行试验研究和计算分析，分析应力状态对构件脆性破坏的影响，进而提出了钢结构低温冷脆的实用设计方法。对结构钢材（Q235、Q345和Q390）的断裂韧度指标进随着钢结构在我国的广泛应用，其工作环境也口益复

6、杂，越来越多的钢结构应用于低温环境，尤其是高原行了低温试验研究，重点测定了20°C〜-70°C范围内12mm~48mm厚度试样的断裂韧度CTOD指标，分析了其变化规律。根据试验结果对断裂判据指标进行了选取；同时通过理论模型和非线性有限元方法分析了温度对裂纹尖端张开位移的影响，提出了不同温度下裂纹尖端张开位移的计算公式。采用有限元的方法分析了缺口和裂纹尖端的应力场分布规律；从理论角度分析了应力状态对构件破坏行为的影响。提出了钢结构断裂模式的分析方法和钢结构低温脆断设计方法。首先根据试验结果对结构钢材的裂纹扩展阻力曲线进行分析，并对钢构件断裂行为进行了分析，提岀

7、了钢结构断裂模式的判断方法；本文提出的钢结构低温脆断设计方法分为三个级别，第0级和第1级适用于设计中和常规检查合格的构件，第2级针对含有宏观裂纹的实际构件，设计方法以断裂力学为基础，可以对钢结构的低温脆断进行定量的计算分析在很多的时候，在进行建筑工程的时候应为很多的工程是长吋间的，所以难免会经历很多的恶劣天气。通过调研大量国内外有关数据，定性分析了低温对钢材主要力学指标和对疲劳性能的影响。研究表明低温将是材料屈服强度和极限强度提高，屈服强度提高速度大于极限强度；低温将降低材料韧性。至于对疲劳性能影响趋势，取决于钢材所在结构细节。在低温环境下钢结构可以通过合理

8、控制工艺和技术标达到安全使用的目的。通过对钢结构低温