第九章建筑钢材.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * [评注] II、 III、 IV级由普通低合金结构钢轧制的热轧带肋钢筋, 其牌号由HRB和规定屈服强度最小值构成，分别为：HRB335 、HRB400、HRB500。Ｈ、Ｒ、Ｂ分别为热轧、肋、钢筋的英文名称的第一个字母。 例 何谓钢的冷加工强化及时效处理？冷拉并时效处理后的钢筋性能有何变化？ 解 在常温下将钢材进行机械加工，使其产生塑性变形，以提高其屈服强度的过程称为冷加工强化。机械加工方法主要是对钢筋进行冷拉和冷拔。冷轧主要在钢厂进行。 时效处理是将经过冷加工的钢材，在常温下存放15～20天，或者加热到100～200ｏＣ，并保持2小时以内，这个过程称为时效处理。常温放置称为自然时效，加热处理称为人工时效。 冷拉并时效处理后的钢筋，其屈服点提高２０％～２５％，抗拉强度也有提高，塑性和韧性降低较大，弹性模量基本恢复。 [评注] 在建筑工地和混凝土预制厂，经常对比使用要求的强度偏低和塑性偏大的钢筋或低碳盘条钢筋进行冷拉或冷拔并时效处理，以提高屈服强度和利用率，节省钢材。同时还兼有调直、除锈的作用。这种加工所用机械比较简单，容易操作，效果明显，所以建筑工程中常采取此法。 例 从一批钢筋中抽样，并截取两根钢筋做拉伸试验，测得如下结果：屈服下限荷载分别为42.4、42.8kN; 抗拉极限荷载分别为62.0kN、63.4kN，钢筋公称直径为12ｍｍ，标距为60ｍｍ，拉断时长度分别为70.6和71.4mm,评定其级别？说明其利用率及使用中安全可靠程度如何？ 1.钢筋试样屈服点为： σs =(394+375)÷2 = 385 N/mm2 查表知σs1、σs2 均大于335 N/mm2, σb1、σb2 均大于490 N/mm2, δ1、δ2均大于16% 故该钢筋为II级钢。 2. 该钢筋的屈强比为： σs/σb = 385/555 =0.69 该II级钢筋的屈强比在0.65~0.75范围内，表明其利用率较高，使用中安全可靠度较好。 观察与讨论 板梁底出现裂缝 华南地区某海港油气码头引桥使用仅8年，π形板梁底出现明显裂缝及钢筋锈蚀。而π型板却基本完好，请讨论其原因。 π型板梁底出现明显裂缝图 基本完好的π型板 讨论 从上表中可见， 随混凝土深度增加，Cl-含量依次递减。目前，国外一般把混凝土内Cl-含量达到其致锈临界含量值时的时间，确定为混凝土的安全使用寿命。具体临界含量值各国各地区有差别。我国华南地区海港码头调查该值为0.105％～0.145％。该混凝土保护层设计厚度为5.5cm，且由于施工偏差，部分构件实际保护层厚度低于设计值。当海水中Cl-渗透进混凝土，使钢筋表面Cl-含量达致锈值时，锈蚀开始；腐蚀产物体积膨胀，使混凝土产生与钢筋平行的顺筋裂缝，乃至混凝土开裂，钢筋的电化学腐蚀迅速进行。 工程实例分析 广东某斜拉桥拉索腐蚀失效分析 现象 广东某斜拉桥(见右图)竣工于1989年。1995年5月其中一条拉索突然坠落，经检验确认其他拉索的钢丝已受不同程度的腐蚀，该桥最后全部更换新拉索。作者与其他教师一道对此拉索失效的原因作检测分析，研究其腐蚀失效的原因。 　　 原因分析 对坠落的拉索进行研究，钢丝的腐蚀程度由下而上逐渐增加，且与所灌注的水泥浆体的情况有明显的对应关系。由下到上划分为五个区段。 ①基本正常段 ②略有锈蚀段 ③较少锈蚀段 ④锈蚀一般段 ⑤锈蚀严重 拉索钢丝所受的腐蚀原因是所灌注的水泥浆体不凝结，产生电化学腐蚀；而水泥浆体所含的一定量的氯离子及钢丝在拉应力的作用下更加速了此锈蚀过程。 创新能力培养 　　 钢结构建筑的防火防袭击 钢结构建筑有许多优点，与钢筋混凝土相比，有更好的抗震、防腐、耐久、环保和节能效果；可实现构架的轻量化和构件的大型化，施工亦较为简便。但同时也存在不少缺点，其中较突出的一点是防火问题。美国纽约的世贸大厦为钢结构，2001年9月11日被恐怖分子袭击而倒塌（见右图），这给人们提出了钢结构防火、防袭击破坏的新课题。请谈谈你的意见。 创造性思维所要解决的问题一般是前所未有的，故用常规的办法一般难以解决。常需经过艰难的分析思索，在此阶段人们常会交替进行多种形式的创造性思维，如发散与集中、逻辑与非逻辑、正思维与逆思维等等。 一些钢结构建筑原已考虑到防火问题，为此在钢材表面涂防火涂料层。但涂覆防火涂料并不保险，例如美国世贸大厦遇袭后短时间即坍塌。解决此问题不应仅仅着眼于防火涂料的改进，从发散思维的角度还可考虑钢材本身的性能改进，如通过与无机