对于我国来说,在面临自然灾害的时候,需要建筑物有一定的抗灾能力。于是对于钢结构建筑施工来说,对钢材性能的要求就需要达到一定的标准。
钢结构的钢材应符合下列规定:
A.抗侧力结构的钢材宜采用等级为B级的Q235碳素结构钢和Q345低合金高强度结构钢,其质量应分别符合国家标准《碳素结构钢》GB/T700和《低合金高强度结构钢》GB/T1951的规定。当有可靠根据时,也可以采用其它钢种和钢号的钢材,其性能应符合下列要求:
①钢材的抗拉强度与屈服强度的实测值之比不应小于1.2;
②钢材的伸长率应大于20%,且应有明显的屈服台阶;
③钢材应有良好的焊接性和合格的冲击韧性;
④偏心支撑框架中的耗能连梁不得采用屈服强度高于345N/mm2的钢材。
B.采用焊接连接的节点,当板厚不小于40mm,且沿板厚方向承受拉力作用时,应对该部分钢材提出沿厚度方向受拉试件破坏后的断面收缩率的附加要求,该值不得小于现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB/T5313规定的Z15级的容许值。
C.用于抗震设计类别C类以上的抗侧力体系钢结构中的所有坡口全熔透焊缝的填充金属,其零下30℃的夏比冲击功应大于或等于27焦耳。
钢结构住宅体系具有诸多的优势,如自重轻、抗震性能好、结构构件截面小、有效使用面积大、可实现大开间柱网等,具有很强的适用性以满足用户灵活分隔的要求,同时可极大地缩短施工周期和减少现场湿作业。此外,由于节能环保的可持续发展需求,我国钢产量的大幅增长及相关技术规范的不断完善,钢结构住宅必将成为我国住宅业的发展方向。
作为一种新型的住宅建筑形式,钢结构住宅的经济性倍受关注,并成为影响其推广应用的关键因素之一。作为复杂的系统工程,对于钢结构住宅的经济性分析,除考虑造价以外,还应从建筑有效使用面积、结构抗震及地基处理、建筑布置灵活性、施工工期及施工对周围环境影响等综合因素作全面、系统的分析,应以其综合经济效益为依据。
目前,钢结构已在厂房建筑中得到广泛应用。而钢结构厂房的主要构件是焊接H型钢柱、梁、撑。这些构件在制作过程中都存在焊接变形问题,如果焊接变形不予以矫正,则不仅影响结构整体安装,还会降低工程的安全可靠性。
焊接钢结构产生的变形超过技术设计允许变形范围,应设法进行矫正,使其达到符合产品质量要求。实践证明,多数变形的构件是可以矫正的。矫正方法都是设法造成新的变形来抵消已经发生的变形。
钢构焊接变形及火焰矫正施工法
在生产过程中普遍应用的矫正方法,主要有机械矫正、火焰矫正和综合矫正。火焰矫正是一门较难操作的工艺,方法掌握、温度控制不当会造成构件新的更大变形。因此,火焰矫正要有丰富的实践经验。本文对钢结构焊接变形的种类、矫正方法作一粗略分析。
A、钢结构焊接变形的种类与火焰矫正
钢结构的主要构件是焊接H型钢柱、梁、撑。焊接变形经常采用以下3种火焰矫正方法:1)线状加热法;2)点状加热法;3)三角形加热法。火焰矫正时的加热温度(材质为低碳钢)为:低温矫正500度~600度,冷却方式:水;中温矫正600度~700度,冷却方式:空气和水;高温矫正700度~800度,冷却方式:空气。注意事项:火焰矫正时加热温度不宜过高,过高会引起金属变脆、影响冲击韧性。16Mn在高温矫正时不可用水冷却,包括厚度或淬硬倾向较大的钢材。
B、角形加热方法同样适用于构件的旁弯矫正。加热时应采用中温矫正,浇水要少。
3.柱、梁、撑腹板的波浪变形
矫正波浪变形首先要找出凸起的波峰,用圆点加热法配合手锤矫正。加热圆点的直径一般为50~90毫米。当钢板厚度或波浪形面积较大时直径也应放大,可按d=(4δ 10)毫米(d为加热点直径;δ为板厚)计算得出。加热烤嘴从波峰起作螺旋形移动,采用中温矫正。当温度达到600~700度时,将手锤放在加热区边缘处,再用大锤击手锤,使加热区金属受挤压,冷却收缩后被拉平。矫正时应避免产生过大的收缩应力。矫完一个圆点后再加热第二个波峰点,方法同上。为加快冷却速度,可对Q235钢材进行加水冷却。这种矫正方法属于点状加热法,加热点的分布可呈梅花形或链式密点形。注意温度不要超过750度。
C、针对各种变形采取的措施
1.翼缘板的角变形
矫正H型钢柱、梁、撑角变形。在翼缘板上面(对准焊缝外)纵向线状加热(加热温度控制在650度以下),注意加热范围不超过两焊脚所控制的范围,所以不用水冷却。线状加热时要注意:1)不应在同一位置反复加热;2)加热过程中不要进行浇水。这两点是火焰矫正一般原则。
2.柱、梁、撑的上拱与下挠及弯曲
1)在翼缘板上,对着纵长焊缝,由中间向两端作线状加热,即可矫正弯曲变形。为避免产生弯曲和扭曲变形,两条加热带要同步进行。可采取低温矫正或中温矫正法。这种方法有利于减少焊接内应力,但这种方法在纵向收缩的同时有较大的横向收缩,较难掌握。
2)翼缘板上作线状加热,在腹板上作三角形加热。
用这种方法矫正柱、梁、撑的弯曲变形,效果显著,横向线状加热宽度一般取20~90毫米,板厚小时,加热宽度要窄一些,加热过程应由宽度中间向两边扩展。线状加热最好由两人同时操作进行,再分别加热三角形。三角形的宽度不应超过板厚的2倍,三角形的底与对应的翼板上线状加热宽度相等。加热三角形从顶部开始,然后从中心向两侧扩展,一层层加热直到三角形的底为止。加热腹板时温度不能太高,否则造成凹陷变形,很难修复。