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钢材具有强度密度比高、延性好等优点。钢结构广泛应用于大会堂、体育馆、展览馆、剧院等各种大跨公共建筑的屋盖结构。大跨建筑结构形式复杂多样,是一个国家建筑科技发展水平的重要标志之一。根据相关规范的规定,跨度在60m以上的建筑结构称为大跨结构。
按照全部或部分受力构件需要预先张拉力才能建立结构刚度,可将大跨度结构分为刚性结构体系、柔性结构体系、刚-柔混合结构体系。按照受力特点不同,大跨度结构可分为平面结构体系和空间结构体系两大类。属于平面结构体系的主要有:平面桁架、平面刚架、拱结构及部分索结构。属于空间结构体系的主要有:空间网格结构、部分悬索结构、薄膜结构、张拉整体结构等。其中,空间网格结构是现代大跨屋盖结构应用多的结构体系,其典型代表有网架、网壳、立体管桁架。本书将对大跨度钢结构设计进行系统介绍。
沸腾钢板是由普通碳素结构钢沸腾钢热轧成的钢板。沸腾钢是一种脱氧不完全的钢,只用一定量的弱脱氧剂对钢液脱氧,钢液含氧量较高,当钢水注入钢锭模后,碳氧反应产生大量气体,造成钢液沸腾,沸腾钢由此而得名。沸腾钢含碳量低,由于不用硅铁脱氧,钢中含硅量也低(Si<0.07%)。沸腾钢的外层是在沸腾所造成的钢液剧烈搅动的条件下结晶成的,故表层纯净、致密,表面质量好,有很好的塑性和冲压性能,没有大的集中缩孔,切头少,成材率高,而且沸腾钢生产工艺简单,铁合金消耗少,钢材成本低。沸腾钢板大量用于制造各种冲压件,建筑及工程结构及一些不太重要的机器结构零部件。但沸腾钢心部杂质较多,偏析较严重,组织不致密,力学性能不均匀。同时由于钢中气体含量较多,故韧性低,冷脆和时效敏感性较大,焊接性能也较差。故沸腾钢板不适于制造承受冲击载荷、在低温条件下工作的焊接结构及其他重要结构。
碳素结构钢是含碳小于0.8%的碳素钢,这种钢中所含的硫、磷及非金属夹杂物比碳素结构钢少,机械性能较为优良。
碳素结构钢按含碳量不同可分为三类:低碳钢(C≤0.25%)、中碳钢(C为0.25-0.6%)和高碳钢(C>0.6%)。
碳素结构钢按含锰量不同分为正常含锰量(含锰0.25%-0.8%)和较高含锰量(含锰0.70%-1.20%)两组,后者具有较好的力学性能和加工性能。
1、压力容器用钢板:用大写R在牌号尾表示,其牌号可用屈服点也可用含碳量或含合金元素表示。如:Q345R,Q345为屈服点。再如:20R、16MnR、15MnVR、15MnVNR、8MnMoNbR、MnNiMoNbR、15CrMoR等均用含碳量或含合金元素来表示。
2、焊接气瓶用钢板:用大写HP在牌号尾表示,其牌号可以用屈服点表示,如:Q295HP、Q345HP;也可用含合金元素来表示如:16MnREHP。
3、锅炉用钢板:用小写g在牌号尾表示。其牌号可用屈服点表示,如:Q390g;也可用含碳量或含合金元素来表示,如20g、22Mng、15CrMog、16Mng、19Mng、13MnNiCrMoNbg、12Cr1MoVg等。
4、桥梁用钢板:用小写q在牌号尾表示,如Q420q、16Mnq、14MnNbq等。
5、汽车大梁用钢板:用大写L在牌号尾表示,如09MnREL、06TiL、08TiL、10TiL、09SiVL、16MnL、16MnREL等。