鋼結(jié)構(gòu)工作特性溫度的影響

    鋼材內(nèi)部的晶體組織對(duì)溫度很敏感。溫度的變動(dòng)會(huì)使鋼材性能發(fā)生變化?？偟内厔?shì)是隨著溫度的升高鋼材強(qiáng)度和彈性模釐E 下降，變形增大；而隨著溫度的下降鋼材強(qiáng)度和彈性模量E 略有所增加，但塑性和韌性卻降低而變脆。

1. 在正溫范圍，鋼材的溫度在250°C 以下，其強(qiáng)度和彈性模量變化不大，當(dāng)溫度超過250°C 時(shí)，即發(fā)生，＂朔性流動(dòng)”，超過300°C 后，應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系曲線就沒有明顯的屈服極限和屈服平臺(tái)， 430,.._____,540°C 之間強(qiáng)度急劇下降， 600°C 時(shí)變成完全塑性，強(qiáng)度很低，喪失抵抗外力的大部分能力。此外，在250,.._____,300°C, 鋼材的抗拉強(qiáng)度反而略有提高，同時(shí)塑性和韌性均下降，材料有轉(zhuǎn)脆的傾向，鋼材表面氧化膜呈現(xiàn)藍(lán)色，稱為藍(lán)脆現(xiàn)象。故鋼材應(yīng)避免在藍(lán)脆溫度范圍內(nèi)進(jìn)行熱加工。當(dāng)溫度在260,.._____,320°C 時(shí)有徐變現(xiàn)象。了解鋼材在正溫范圍的性能，有助于合理處理高溫下的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

   
   

2. 在負(fù)溫范圍，當(dāng)溫度下降到某一數(shù)值時(shí)，鋼材的沖擊韌性突然下降，當(dāng)在沖擊荷載作用下完全脆性斷裂，這種現(xiàn)象稱為低溫冷脆現(xiàn)象。通過系列溫度沖擊實(shí)驗(yàn)可以作出沖擊功與溫度的關(guān)系曲線，曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度稱為冷脆轉(zhuǎn)變溫度。結(jié)構(gòu)在使用中可能出現(xiàn)的最低溫度必須高于鋼材的冷脆轉(zhuǎn)變溫度。結(jié)構(gòu)丁程師在工作環(huán)境溫度較低的地區(qū)設(shè)計(jì)承重結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)選用塑性和韌性良好的鋼材；構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)應(yīng)避免存在雙向和三向復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，盡量避免焊縫過分集中和多條粗大焊縫會(huì)交于一處，以免引起焊接殘余應(yīng)力。除上述要求外，還應(yīng)在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工圖說明中要求鋼結(jié)構(gòu)宜在室內(nèi)正溫下加工制作，嚴(yán)格控制硬化、裂紋、氣孔、夾渣、擦痕等缺陷的影響；對(duì)于構(gòu)件運(yùn)輸、裝卸和保存過程中，應(yīng)采取措施防止結(jié)構(gòu)變形和損傷。

二、腐蝕介質(zhì)的影響

鋼結(jié)構(gòu)在具有眾多優(yōu)良性能的同時(shí)，也存在耐腐性很差的弱點(diǎn)。腐蝕性環(huán)境對(duì)鋼材的影響主要是銹蝕和應(yīng)力腐蝕裂損引起結(jié)構(gòu)承載能力的降低。鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕與環(huán)境相對(duì)濕度和大氣中侵蝕性介質(zhì)的含址密切相關(guān)。鋼結(jié)構(gòu)在大氣（包括工業(yè)大氣、海洋大氣）環(huán)境中使用，鋼材表面水分、氧氣等存在，加上溶有其他腐蝕性介質(zhì)和鋼材存在化學(xué)成分上的不均勻性，使鋼材表面形成很多微小局部電池，這些電化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果使鋼材腐蝕。大氣中的水分吸附在鋼材表面而形成的水膜，是造成鋼材腐蝕的決定因素，而環(huán)境相對(duì)濕度和介質(zhì)的濃度，則是影響大氣腐蝕程度的重要因素。腐蝕使結(jié)構(gòu)桿件截面減小．承載力下降，減少結(jié)構(gòu)的使用年限，特別對(duì)輕鋼結(jié)構(gòu)的影響更大。而桿件的不均勻銹蝕和＂銹坑”對(duì)構(gòu)件的危險(xiǎn)最大，易導(dǎo)致脆性破壞。腐蝕性環(huán)境還加速鋼材裂紋的開展，構(gòu)件在腐蝕介質(zhì)和拉應(yīng)力（包括殘余應(yīng)力和工作應(yīng)力）的共同作用下，經(jīng)過一定時(shí)間，就會(huì)產(chǎn)生不同形式的腐蝕裂紋，降低構(gòu)件脆斷的臨界應(yīng)力，導(dǎo)致構(gòu)件的應(yīng)力達(dá)不到材料的抗拉強(qiáng)度，甚至還低千屈服點(diǎn)時(shí)就產(chǎn)生脆性破壞。

鋼材腐蝕給社會(huì)帶來很大的經(jīng)濟(jì)損失，根據(jù)中國工程院專題調(diào)研報(bào)告，我國每年因船舶、車輛、設(shè)備、建筑等腐蝕總損失約占國民生產(chǎn)總值的4% 左右，其中土木建筑的腐蝕損失約占20% 以上，經(jīng)驗(yàn)表明當(dāng)規(guī)范地采取相應(yīng)的防腐措施后，則可顯著減少腐蝕，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)壽命。如寶鋼，所有廠房、特種結(jié)構(gòu)、通廊及支架等結(jié)構(gòu)均采用鋼結(jié)構(gòu)，用鋼量巨大，由于采用了先進(jìn)的涂裝技術(shù)，在腐蝕環(huán)境較好的廠房中，使用了10 多年的鋼結(jié)構(gòu)，其銹蝕為1%~2%, 基本達(dá)到涂裝體系使用壽命的預(yù)期目標(biāo)。故鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)重視防腐蝕設(shè)防要求，應(yīng)按相關(guān)規(guī)范遵循預(yù)防為主，防護(hù)結(jié)合的原則，在建筑全壽命經(jīng)濟(jì)分析的基礎(chǔ)上，采取長(zhǎng)效防腐蝕涂裝和加強(qiáng)維護(hù)等綜合措施進(jìn)行防護(hù)。