《鋼結構》課程專題文獻綜述
前言 鋼結構工程較之其他工程有強度高、塑性韌性好、質量輕、施工周期短等眾多優點,與其他建築工程相比,更具有在「高、大、輕」三個方面發展的獨特優勢.而且隨著改革開放以來,我國鋼結構產業發生了猛進突飛的變化.今年來,隨著我國科學技術和技術人員的迅猛增長、城市化程序的加快和人民生活水平的提高，我國鋼結構建築將在較長時間內保持迅猛的發展趨勢.
[1]符合經濟持續健康發展的要求,在高層建築、大型廠房、大跨度空間結構、輕鋼結構、住宅建築中更能發揮其優勢,應用廣泛。各專業(行業)部門中也大量採用鋼結構,如公路和鐵路橋樑、輸變電鐵塔、廣播電視通訊塔、水利建設等。城市建設中更需大量鋼結構如地鐵、立交橋、環保建築、臨時建築等.
然而,鋼結構並不是萬能的,它也有許多的缺陷,下面我們就剛結構的缺陷及對其的因對措施來討論.
主題 鋼結構是由鋼材組成的一種承重結構.它的完成通常要經過設計、加工、製作和安裝等階段.憂鬱技術和認為的原因,鋼結構的缺陷在所難免,其型別及因對措施如下:
1.鋼結構的先天性缺陷
建築結構中所用的鋼材為低碳鋼和低合金鋼,鐵是鋼材的基本元素.其他元素包括矽、錳、硫、磷、氮、氧等.組成鋼材的化學成分及其含量對鋼材的效能特別是力學效能有著重要的影響.
1.1鋼材的化學成分缺陷
[5]碳在低碳鋼中,碳是僅次於純鐵的主要元素.碳含量隨低,但直接影響鋼的強度、塑性、韌性和焊接性等.碳含量增加,剛的強度提高,而塑性和韌性下降,同時惡化剛得焊接性和腐蝕性.
硫和磷硫是鋼中有害成分,對鋼材的力學效能和焊接接頭的裂紋敏感有效大影響,課降低鋼材的塑性、韌性、焊接性和疲勞強度.
氧和氮氧和氮也是鋼中的有害雜質.氧使鋼熱脆,氮使鋼冷脆.
銅銅在低碳鋼中屬於雜質成分.它可以顯著提高鋼的耐久性,也可以提高鋼的強度,但對焊接性有不利影響.
解決方法:根據鋼材的實際用途合理提出和增加化學成分來改變鋼材的力學效能,從而達到最終目的.
1.2鋼材的腐蝕缺陷
[2]鋼材的腐蝕是一種不均勻的破壞，腐蝕的發展很快，一旦在鋼結構的表面發生，
腐蝕的蝕坑會由坑底向縱深迅速的發展，使鋼結構產生應力集中，而應力集中現象又會加快鋼材的腐蝕，這是一種鋼材腐蝕的惡性迴圈，腐蝕使鋼材的抗冷脆性能下降、疲勞強度降低。鋼結構建築在自然環境下，受腐蝕會有一定的減薄現象。目前，全世界每年因鋼結構腐蝕造成的經濟損失已高達數千億美元以上。
而且，鋼結構由於腐蝕造成的事故危及到結構的安全執行，腐蝕引起的災難性事故屢見不鮮，特別是焊接鋼結構和承受較大應力狀況下的鋼結構，由於在應力作用下，腐蝕將大大的加速。由於鋼結構的腐蝕給我國國民經濟帶來很大損失，同時還帶來了重大的安全隱患，所以鋼結構防腐技術對於鋼結構的安全效能與耐久性起著極為重要的作用。
因對措施:
1．2．1鋼結構的表面處理
人工除鏽或拋丸機除鏽一噴砂除鏽一遍普通醇酸一防鏽底漆一二遍底漆一第三遍防火塗料。
1．2.2特定的防腐處理
鋼結構防腐按鋼結構的使用要求而定，一般情況下用常規防鏽漆即可，當所處的環境條件較惡劣時必須要採用效能優異的防腐塗料如富鋅類塗料或採用耐侯鋼。
1．2．3熱浸鋅
熱浸鋅是將除鏽後的鋼構件浸入600℃左右高溫融化的鋅液中，使鋼構件表面附
著鋅層，鋅層厚度對5 mm以下薄板不得小於6 5 um，對厚板不小於86「m。從而起到
防腐蝕的目的。這種方法的優點是耐久年限長，生產工業化程度高，質量穩定。因而
被大量用於受大氣腐蝕較嚴重且不易維修的室外鋼結構中，如輸電線塔、通訊塔、壓
型鋼板等。
1．2．4塗層法
塗層法防腐蝕性一般不如長效防腐蝕方法(但目前氟碳塗料防腐蝕年限甚至可
達5 0年)，所以用於室內鋼結構或相對易於維護的室外鋼結構採用較多。此方法一次
成本低，但用於戶外時維護成本較高。塗層法的施工第一步是除鏽，優質的塗層依賴於徹底的除鏽，所以要求高的塗層一般多用噴砂噴丸除鏽，露出金屬的光澤，除去所有的鏽跡和油汙，現場施工的塗層可用手工除鏽。塗層的選擇要考慮周圍的環境，不同的塗層對不同的腐蝕條件有不同的耐受性；塗層一般有底漆(層)和面漆(層)之分，底漆含粉料多，基料少，成膜粗糙，與鋼材粘附力強，與面漆結合性好；面漆則基料多，成膜有光澤，能保護底漆不受大氣腐蝕，並能抗風化。
1．2．5陰極保**
在鋼結構表面附加較活潑的金屬取代對鋼材的腐蝕。此方法常用於水下或地下鋼結構。
2.鋼構件的加工製作缺
完整的鋼結構產品,需要通過將基本元件使用機械裝置和成熟的工藝方法,進行各種操作處理,達到規定產品的預定要求目標.鋼結構的加工製作過程由一系列的工序組成,每一工序都有可能產生缺陷.
鋼結構加工製作可能出現的缺陷:
（1）選材不合格；
（2）原材料矯正引起冷作硬化；
（3）放樣、號料尺寸超公差；
（4）切割邊未加工或達不到要求；
（5）孔徑誤差；
（6）沖孔未作加工，存在硬化區和微裂紋；
（7）構件冷加工引起鋼材硬化和微裂紋；
（8）構件熱加工引起的殘餘應力；
（9）表面清洗防鏽不合格；
（10）鋼構件外型尺寸超公差、
解決方法:提高加工操作條件,加強操作人員的技術性和專業知識,儘量減少人為誤差
3.鋼結構的鏈結缺陷
3.1焊接缺陷
[3]常見的焊接外部缺陷有尺寸不符合要求、咬邊、焊瘤、弧坑及表面飛濺等。常見的焊縫內部缺陷有夾渣及氣孔等。產生焊縫缺陷的原因可從人、機、料、方法和環境五大因素查詢.
3．1．1焊縫寬度過窄
這主要是焊接電流較小、焊弧過長或焊速較快造成的。由於形成的金屬熔池較小或保持時間較短，不利於鋼水流動.
3．1．2焊縫餘高過高
有時它與前乙個問題同時出現。有的焊工片面地認為焊縫高點沒關係，所以不習慣於0—1．5 in．ill的焊縫餘高，多數為上限或超高。但過高會產生應力集中，其主要原因是倒數第二層焊道接頭過高，造成蓋面層焊道區域性超高，有時各層焊接引數不合適，各層焊縫累
計後超高。應力對焊接件的影響很大，會導致變形或者在應力釋放時產生焊縫開裂。
3．1．3 角焊縫單邊或下陷量過大
[3]角焊縫單邊或下陷量過大造成單位面積上承力過大，使焊接強度降低。其原因是坡口不規則、間隙不均勻、焊絲與工件夾角不合適以及焊接引數與工藝要求不一致。
3．1. 4弧坑
產生弧坑的原因是熄弧時間過短或電流較大，焊條收尾時未填滿弧坑。防止措施：焊條在收尾時稍多停留一會兒，採用斷續滅弧焊。
3. 1．5咬邊
咬邊大多是區域性深度超標，連續咬邊超標的不多。咬邊使焊接強度減弱，造成區域性應力集中。
3 .1．6焊瘤
熔化金屬流到加熱不足的母材上形成了焊瘤，主要原因是焊接電流過大，焊接熔化過慢或焊條偏斜。防止措施是適當減小焊接電流，縮短電弧弧長，擺動時坡口邊緣運條速度稍慢一些。
3 .1．7嚴重飛濺
[3]c02氣體保護焊的飛濺相對要大些，應該注意採用規範的操作方法及採取適當的焊前處理，減小氣體保護焊接的飛濺。
3 .1．8夾渣
由於焊接電流過小或運條速度過快，金屬熔池溫度較低，液態金屬和熔渣不易分開，或熔渣未來得及浮出，熔池已開始凝固，有時也存在清根不徹底問題。
3 .1．9氣孔
產生氣孔的主要原因是焊材及環境因素。鋼板坡i=l兩側不做除鏽處理，fe，04除本身含氧外，還含有一定的結晶水，另外在空氣相對濕度較大情況下也有微小的水珠，在熔池冶金過程中，非金屬元素形成非金屬氧化物，由於氣體在金屬中的溶解度隨溫度降低而減
少，在結晶過程中部分氣體來不及逸出，氣泡殘留在金屬內而形成了氣孔。
3 .1．10未熔合、未焊
所謂的虛焊，原因有過小的焊接電流或過高的焊接速度造成的熱量不夠、母材坡i=l表面汙物未能清除乾淨、坡口角度較小、鈍邊過大沒有處理、焊條角度及運條不當等。應適當調整焊接電流、焊接速度、焊條角度和運條速度，並清理表面汙物。處理區應清除表面氧化層，並按順序焊接，可避免未融合現象。
克服焊接缺陷應採取的措施
1選擇合理的焊接結構
[3] 在結構設計時儘量減少不必要的焊縫，力求焊縫數量最少。合理安排焊縫，盡量使焊縫對稱於截面中軸。盡量選擇間斷焊，以避免焊縫過於集中。
2選擇合理的焊接工藝
採取必要的工藝措施解決焊接應力與變形，如採用反變形法，即根據經驗，分析好結構變形的大小和方向，在裝配前給予乙個相反的變形，使其與焊接變形相抵消。
3選擇合理的裝配焊接順序
以對稱焊縫為例，每個矩形管焊接必須按圖1所示順序進行焊接，焊接過程中構件的慣性矩基本上不變，變形可以基本抵消，保持構件平直。對整個骨架來說，本著由中間向外圍依次焊接的原則，在用夾具夾緊狀態下施焊，讓焊縫盡可能自由收縮，以減少焊接應力及變形。
4選擇合理的焊接方法
[3]現採用細絲的c02氣體保護焊進行大部分結構件的焊接。此種焊接方法焊接成本低，生產效率高，而且由於此方式焊接的熱量比較集中，焊接速度快，所以焊縫的熱影響區狹窄，焊接變形小，焊縫金屬中含氫量低，焊縫的抗裂效能好，焊接質量高。
5採用合理的焊接工裝
在焊接一些重要件(如各車型車架、搗固框架等)時，構件在工裝中固定牢後焊接，能有效地控制焊接變形。
4.鋼結構使用過程中不耐火的缺陷
鋼結構的防火效能
[4]鋼結構建築的突出弱點是耐火極限低，保溫齲熱效能差，容易腐蝕等。國內外鋼結構建築物的火災案例都證明，發生火災後20 min以內鋼結構建築物就會有被燒垮的威脅，變成一片廢墟。2023年5月某市體育館火災．2023年12月菜市文化j．．場火災，2023年8月北京某廠纖
維板車間火災，都暴露了鋼結構耐火效能著的致弱點。特別是美國『『9．1l」事件後，鋼結構的致命缺陷即抗高溫能力差的問題引起業界的普遍關注。
4．1鋼結構耐火等級較差
[4] 鋼的內部晶體組織對溫度1卜常敏感，溫度的公升高或者降低都會使鋼材效能發生交化。總的趨勢是隨著溫度的公升高，鋼材強度降低，變形增人。建築設計防火規範》中，將建築物的耐火等級分為四級，劃分的依據是組成建築物的構件的燃燒效能和構件最低的耐火極限。
未經防火保護的鋼結構建築物的耐火等級僅為四級，不能滿足火災情況』f對建築防火要求。鋼結構適剛的體育館、劇院等重要公共建築，規範要求達到
一、二級耐火等級；高層建築，
一、二級耐火等級；規範要求應為而丙類的一：業廠房，規範要求必須進行必要的防火保護，達到規範對使用性質和建築規模建築物耐火等級要求。
4．2鋼結構遇高溫易變形，造成建築物倒塌
[4]鋼是含碳繾小丁2％的鐵碳合金，碳含量人於2％時則為鑄鐵。碳是形成鋼材強度的主要成分，碳含量提高。則鋼材強度提高，但同時鋼材的塑性、韌性、冷彎效能、可焊性能及抗腐蝕能力下降。
含碳量小。『．0．25％的為低碳鋼，鋼結構用鋼的含碳量一般不人1-0．22％。鋼材就其臼身耐火效能來講，在未進行防火保護的情況一卜-，遠低於磚石和鋼筋混凝士，火災時，其強度會迅速下降，在150℃以內鋼材效能沒有很火的變化，在430℃~540℃之間則強度急劇下降，600℃時強度很低不能承擔載荷。
在自身溫度達到540℃左右時，鋼材的屈服應力僅有常溫屈服應力值的40％，鋼結構不可避免地發生變形，造成鋼結構建築物一部分或全部倒塌毀壞。一般火場溫度可達到800 ~1000℃，在這樣的高溫下，裸露的鋼結構會很快出現塑性變形，產生區域性破壞，造成鋼結構建築整體倒塌。
鋼結構快速發展背後的缺陷
鋼結構住宅作為一種新型綠色環保型建築，近年來發展突飛猛進。近日來也連續報道很多地方都在建鋼結構住宅試驗樓。有報道稱，鋼結構產業化建造18層樓可能10天就搭完。也有報道稱，國內首個模組化綠色鋼構住宅開建，一棟2層的試驗樓將用拼裝的方式，把筋骨搭起來，由10個模組化單元組成。各模組在工廠加工後，運到現場...
沖壓件的缺陷及其預防措施
1.廢品產生的原因 a原材料質量低劣 b衝模的安裝調整 使用不當 c操作者沒有把條料正確的沿著定位送料或者沒 條料按一定的間隙送料 d衝模由於長期使用，發生間隙變化或本身工作零件及導向零件磨損 e衝模由於受衝擊振動時間過長緊固零件鬆動使衝模各安裝位置發生相對變化 f操作者的疏忽，沒有按操作規程進行操...
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