第六章 钢结构工程事故分析与处理ppt课件.ppt

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1、第六章钢结构工程事故分析与处理第一节钢结构的缺陷第二节钢结构事故原因分析及处理第三节钢结构的加固返回第一节钢结构的缺陷一、钢材的性能及缺陷１．钢材的化学成分钢材的种类很多，建筑结构用钢材需具有较高强度，较好的塑性、韧性，足够的变性能力，以及适应冷热加工和焊接的性能。目前，建筑结构用钢主要有低碳钢和低合金钢两种。低碳钢中，铁约占９９％，碳只占０．１４％~０．２２％，此外便是硅（Ｓｉ）、锰（Ｍｎ）、铜（Ｃｕ，不经常有）等微量元素，还有在冶炼中不易除尽的有害元素，如硫（Ｓ）、磷（Ｐ）、氧（Ｏ）、氮（Ｎ）、氢（Ｈ）

2、等。下一页返回第一节钢结构的缺陷在低碳钢中添加用以改善钢材性能的某些合金元素，如锰（Ｍｎ）、钒（Ｖ）、镍（Ｎｉ）、铬（Ｃｒ）等，就可得到低合金钢。碳和这些元素虽然含量很低（总和仅占１％２％），但却决定着钢材的强度、塑性、韧性、可焊性和耐腐蚀性，其中，硫、磷是常见的有害元素，应重点检测，控制其含量。钢材在高温下进行轧制、锻造、焊接、铆接等热加工时，会使钢内的硫化亚铁（ＦｅＳ）熔化，形成微裂，使钢材变脆，即所谓的“热脆现象”。另外，硫还会降低钢材的塑性、冲击韧性、疲劳强度和抗锈蚀性，要求含量０．０３５％~０．０

3、５０％。上一页下一页返回第一节钢结构的缺陷磷的存在可提高钢的强度和抗锈蚀性，但会严重地降低其塑性、冲击韧性、冷弯性能和可焊性等；特别是在低温条件下，会使钢材变得很脆（低温冷脆）。另外，适量的磷和铜共存可以提高强度，但最明显的还是提高钢的耐腐蚀性能，要求含量０．０３５％~０．０４５％。２．钢材的物理力学性能影响钢结构性能的钢材物理力学指标除常用的强度和塑性外，还有以下几种：（１）冷弯。冷弯性能是指钢材在常温下冷加工弯曲产生塑性变形时抵抗裂纹产生的一种能力。（２）冲击韧性。冲击韧性是衡量钢材断裂时吸收机械能量的

4、能力，是强度和塑性的综合指标。上一页下一页返回第一节钢结构的缺陷（３）可焊性。钢材的可焊性可分为施工上的可焊性和使用上的可焊性两种类型。施工上的可焊性是指焊缝金属产生裂纹的敏感性，以及由于焊接加热的影响，近缝区母材的淬硬和产生裂纹的敏感性以及焊接后的热影响区的大小。可焊性好是指在一定的焊接工艺条件下，焊缝金属和近缝区钢材均不产生裂纹。使用上的可焊性则指焊接接头和焊缝的缺口韧性（冲击韧性），以及热影响区的延伸性（塑性）。要求焊接结构在施焊后的力学性能不低于母材的力学性能。（４）疲劳。上一页下一页返回第一节钢结

5、构的缺陷钢材的疲劳是指其在循环应力多次反复作用下，裂纹生成、扩展以致断裂破坏的现象。钢材疲劳破坏时，截面上的应力低于钢材的抗拉强度设计值，钢材在疲劳破坏之前，并不出现明显的变形或局部收缩；它和脆性断裂一样，是突然破坏的。（５）腐蚀。钢材的腐蚀有大气腐蚀、介质腐蚀和应力腐蚀。钢材的介质腐蚀主要发生在化工车间、储罐、储槽、海洋结构等一些和腐蚀性介质接触的钢结构中，腐蚀速度和防腐措施取决于腐蚀性介质的作用情况。钢材的应力腐蚀是指其在腐蚀性介质侵蚀和静应力长期作用下的材质脆化现象，如海洋钢结构在海水和静应力长期作用

6、下的“静疲劳”。上一页下一页返回第一节钢结构的缺陷根据国外挂片试验结果，不刷涂层的两面外露钢材在大气中的腐蚀速度为８~１７年１ｍｍ。（６）冷脆。在常温下，钢材本是塑性和韧性较好的金属，但随着温度的降低，其塑性和韧性逐渐降低，即钢材逐渐变脆，这种现象称为“冷脆现象”。３．钢材的缺陷（１）发裂。发裂主要是由热变形过程中（轧制或锻造）钢内的气泡及非金属夹杂物引起的，经常出现在轧件纵长方向上，裂纹如发丝，一般裂纹长２０~３０ｍｍ以下，有时为１００~１５０ｍｍ。发裂几乎出现在所有钢材的表面和内部。发裂的防止最好由冶金

7、工艺解决。上一页下一页返回第一节钢结构的缺陷(2)分层。分层是钢材在厚度方向不密合，分成多层，但各层间依然相互连接并不脱离的现象。横轧钢板分层出现在钢板的纵断面上，纵轧钢板分层出现在钢板的横断面上。分层不影响垂直厚度方向的强度，但显著降低冷弯性能。另外，在分层的夹缝处还容易锈蚀，甚至形成裂纹。分层将严重降低钢材的冲击韧性、疲劳强度和抗脆断能力。（３）白点。钢材的白点是因含氢量过大和组织内应力太大，从而相互影响而形成的。它使钢材质地变松、变脆、丧失韧性、产生破裂。在炼钢时，尽量不要使氢气进入钢水中，并且做到钢

8、锭均匀退火，轧制前合理加热，轧制后缓慢冷却，即可避免钢材中的白点。（４）内部破裂。上一页下一页返回第一节钢结构的缺陷轧制钢材过程中，若钢材塑性较低或是轧制时压量过小，特别是上下轧辊的压力曲线不“相交”时，则会与外层的延伸量不等，从而引起钢材的内部破裂。这种缺陷可以用合适的轧制压缩比（钢锭直径与钢坯直径之比）来补救。（５）斑疤。钢材表面局部薄皮状重叠称为斑疤，这是一种表面粗糙的缺陷，它可能产生在各种轧材、型钢及钢板