不锈钢的抗压强度大小和许用应力大小.doc

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1、不锈钢的抗压强度大小和许用应力大小？悬赏分：50 - 解决时间：2008-5-25 20:41 不锈钢的抗压强度大小和许用应力大小？随便哪种都可以，请标注，如316不锈钢：*，* 提问者： htsgtc - 试用期 二级 最佳答案结构不锈钢 不锈钢与普通碳钢相比投资成本较高，使它一直不能用作普通结构件。不过目前评估结构件总体成本的因素越来越多，例如：耐腐蚀性，特别是在沿海地区，减少维修量和降低维修成本都会对整体寿命周期成本产生巨大的影响。 核电工业就是一个典型的例子，在核电工业中，结构件需要有很长的使用寿命，因其不便于维修甚至不可 能进行维修。 1核工业 以Sellafield核回收厂为例，该

2、厂的接收和储藏池顶部（跨度为415米，长100米）的结构框架共用了350吨左右的321S12不锈钢。 4米深的桁梁是用钢板压成角钢制作而成的，规格从2002001600mm到10010010mm。作为顶部檩子的矩形空心型材（3002008mm）是由圆形空心型材（直径324mm，厚度10mm）支撑的。 2砖墙支撑角钢 在墙内的潜在腐蚀环境中，同样使用了数千吨不锈钢作为支撑砖墙的座角钢。 这一点将在本文后面详细论述。 3露天体育场 意大利新Bari体育场的维护是一大难题，而且是一项耗资巨大的工程，为此选用了不锈钢。 涂有聚四氟乙烯的玻璃纤维漆布屋顶是由不锈钢构件和拉杆组成的框架支撑，把漆布绷紧。

3、在使用直径为1937mm，厚度为410mm的管材的同时，使用了20吨棒材和15吨板材。 通过海上平台这种特殊应用实例，NiDI已经证明如果考虑整体寿命成本，即：首先是安装成本再加上日后的维护修理或更换部件的费用，采用不锈钢是一个节省开支的措施。 不锈钢由于其美观和作为结构件的功能可以用作购物中心等场所的扶栏或作为表现建筑特征的玻璃支架。 4BOND街购物中心 防火玻璃幕墙全部由不锈钢框架支撑。 除活动接头外，从地面到各楼层一直到 楼顶的竖框全部是一体的。竖框所用型钢为60X30X3mm的矩型空心型钢。 在下面介绍的地铁系统中，由于减压系统的效应，设计中必须允许有空气压力差。 预计空气的流速为5

4、英里/小时，相当于025千牛顿平方米的载荷。扶栏由竖框支撑，能承受的水平载荷为074千牛顿平方米。 安装后允许的挠度为25mm。通过变形或楼板间的垂直移动对框架进行补偿。 5BUSH LANE大厦 该大厦充分表明了作为工程材料和结构用途的不锈钢的所有特点。由于位置的限制和由于下面是地铁网架桩深度的限制，构架位于建筑物外方。网架结构的结构件是用离心铸造生产的，具有12530mm的不同厚度。节点为砂型铸造，为向伦敦市中心的一个建筑物提供必要时的防火，整个构架内充满了水。 结构设计指南 目前能够提供给设计人员的结构设计指南很有限，使现有的结构型材不能得到更广泛的应用。这种情况在最近几年发生了很大的变

5、化。就材料本身而言，目前广泛出版的不锈钢标准共有57个标准钢种，按冶金结构可分为奥氏体、铁素体和马氏体，这么多的钢种会使设计中不常使用不锈钢的设计人员无从选择。他们最常提到的问题是我该用哪个钢种？这些材料的机械性能数据与碳钢的不同，使设计人员面临的问题更多。 要帮助设计人员利用不锈钢，要采取哪些措施呢？ 过去的四年中，在日本、美国和欧洲出版了不锈钢结构设计指南。 1美国的研究成果 为了对1974年出版的AISI冷成型结构设计手册进行修订，NiDI进行了为期四年的研究，其研究结果见1991年出版的美国国家标准协会（ANSI）和美国土木工程师学会（ASCE）标准ANSIASCE8-90。 这本19

6、74年出版的手册是许多年来结构设计人员唯一的一本关于不锈钢应用的资料。 新的ANSIASCE标准是利用极限状态设计原则制定的。这一标准已经被过去几年中起草的绝大多数有关结构的业务法规所采用。 不过许用应力的设计方法仍在使用。因为这两份文献都是现行的，采用哪种方法取决于设计人员。 新的设计指南中的附件E只是简要地介绍了许用应力设计方法，详细内容见本项研究的（进展报告（3）。 2不锈钢钢种 ANSIASCE标准中包括的材料如下； 铁素体钢种：409、430和439 奥氏体钢种：201、301、304和316 经过退火的116、14和半硬材料都属于奥氏体钢，这些钢种冷加工时会产生加工硬化。 NiDI

7、和国际铬开发协会（现为国际铬开发协会）是该项目的赞助单位。 3英国的研究成果 它们也是在英国所进行的研究的主要赞助单位，该研究结果将成为制定欧洲结构不锈钢标准的基础。 该指南完全是依据极限状态原则编写的，它包括冷成型结构件和板材加工而成的结构件。研究过程中有些试验是在从未试验过的大型不锈钢型材上进行的。 钢种-英国研究成果 尽管不锈钢的铁素体钢种包括在美国的ANSIASCE标准中，但未包括在英国设计手册中。 英国的设计手册中只包括了三种奥氏体不锈钢钢种，即： 奥氏体钢种：304L、316L和铁索体奥氏体双相2205。 选择少量钢种的原因很简单，因为目前可使用的碳结钢总共只有三种。使用L编号是因

8、为这些低碳钢种能够焊接，不会出现与晶间腐蚀有关的问题。英国的手册中不包括加工硬化材料。这并不意味着不锈钢的其它钢种或加工硬化材料的使用不属于结构钢的应用范畴。 双向不锈钢因两相兼有而强度高，其强度高于高强度碳钢，这种材料已成功地用于北海的海上石油平台。 BUSH LANE大厦 该大厦是一个将双相不锈钢用作结构件的好例子。 该大厦位于伦敦的CONNON街，地铁站上面纵横交错的地铁隧道限制了地桩的深度和位置。 为此在建筑物的外边使用了结构框架，并利用网架结构将载荷传到支撑柱上。 使用的离心铸管的直径分别为194mm、324mm和512mm，前两种铸管的壁厚95mm，最大的铸管管壁厚度为12530m

9、m。 节点是砂铸的。 采用的表面是经过玻璃球喷丸，表面加工相当于63CLA。材料的屈服强度为380Nmm2，抗拉强度650780Nmm2，延伸率30。该材料含碳008，铬21，镍55，钼2。 NiDI和欧洲不锈钢协会（EUROINOX）已经出版了不锈钢结构设计手册。 欧洲负责制定标准的机构计划出版一套不锈结构钢的业务规程，而且将编入EUROCODE3的14节中。 NiDI已经将其研究结果提供给了编制EUROCODE的有关人员，14节就是按我们起草的内容编写的。 设计规则 为什么不锈钢不能沿用碳素结构钢的设计规则？ 碳钢的设计规则不能用于不锈钢是因为碳钢与不锈钢之间有着根本的区别： 1不锈钢没有

10、屈服点，通常以0.2来表示该屈服应力被认为是当量值。 2应力应变曲线形状不同，不锈钢的弹性极限大约是屈服应力的50，就标准中所规定的最小值而论，该屈服应力值低于中碳钢的屈服应力值。 3冷加工时不锈钢产生加工硬化，例如，弯曲时具有各向异性，即：横向和纵向性能不同。 可以利用由冷加工而增高的强度，不过如果与总面积相比弯曲面积较小而忽略不计这种增加时，强度增高可以在一定程度上提高安全系数。 基本设计程序 不锈钢的设计程序大体上是从现适用于结构工程设计的各个方面的原则派生出来的。 但是由于通常使用的不锈钢是薄规格型钢，所以，它的设计过程比碳钢薄规格材料复杂得多。 重要的是确定不锈钢的最终用途，因为在许

11、多应用中不锈钢不仅作为结构件而且要起到美观的作用。 为了防止构件受力部分出现局部弯曲和变形，关键的因素是材料的宽度和厚度之比的极限值。 还有一点也很重要，值得一提，即：材料标准规定了0.2的最小值，对于建筑物所用的奥氏体不锈钢，该值大约是240Nmm2，但是，材料的特征强度一般要比该值高出15，设计人员应将这一强度系数考虑在内。 设计依据 1不锈钢和碳结钢之比较 首先，看一下普通碳结钢与不锈钢之间的主要区别。 2应力应变曲线图 碳钢的应力应变曲线的线性部分实际上是一条直达屈服点的直线，而不锈钢的线性区大约是0.2的50。 当应力级在非弹性区时，用于结构设计中的弯曲设计理论和虎克定律，即：应力与

12、应变成比例，不真正适用于不锈钢。 因此，在应力级较低的情况下，对不锈钢构件结构进行设计比较简单，但是在应力级较高的情况下，需要查阅变形和局部弯曲的标准。 3张力 在现代结构法规中，拉伸应力加上载荷系数与毛断面的材料的屈服应力联系在一起，抗拉极限强度与屈服应力的比值用于校 验净截面。 不锈钢的抗拉极限强度与屈服应力之比为24，而碳钢中该范围是1621。 拉伸构件需要对其强度进行两项检查： 毛断面的屈服应力 净有效断面的拉伸极限强度（最大 12） 4压力 压力取决于屈服应力和模数，因为受压杆件的破坏通常是由于挠曲引起的，而挠曲本身又与刚度有关。因此，用减小E值来增大所能承受的力是很有必要的。因为这

13、表明在细长比一定的条件下，不锈钢构件的纵向弯曲力低于相同的碳钢结构件。 细长比较低时，两种材料一样。 细长比较高时，应力低，强度类似，但细长比在80120的中间值范围内，不锈钢的纵向弯曲力较低。 5弯曲 在没有纵向弯曲情况下，弯曲应力一般与屈服应力有关。各种规则即使是含有弹性设计的规则，都认识到了形状系数的重要性。形状系数把梁的塑性力矩值增加到远远高于开始屈服时能力的值。 但是，不锈钢应变硬化在开始屈服后立即开始，因此，外纤维增加而内纤维仍在弹性区内变形。所以，由于应变硬化，不锈钢能够具有较高的弯曲能力。 不过在EUROCODE3第14节中没有提供塑性分析的内容。 6剪力和压力 它们与刚度无关

14、，而是直接关系到屈服应力和极限应力。应变硬化可以提高安全裕度。 7.纵横向性能 在英国的研究中，材料检验的结果普遍表明纵横性能差不超过75。 美国的结构分析和设计 新版ANSIASCE标准利用许用载荷和力距替代了许用应力。 因此，安全载荷的计算方法是在为所使用的构件和连接件计算得出的最大强度、纵向弯曲力或屈服力加上一个安全系数。大多数条款中还使用了无因次方程，从而可以方便地使用任何单位进行设计，同时还简化了载荷和抗力设计格式的转换。 有关结构不锈钢的设计 1冷成型结构件技术规格，参见ANSIASCE8-90，可以向ASCE索取。 2. EUROINOX（欧洲不锈钢）协会的结构不锈钢设计手册。 不锈钢的耐高温性 不锈钢作为结构件，例如，砖墙的支撑角钢，很可能会遇到出现火情时的高温。 不锈钢的性能优于碳钢性能，NiDI在电缆桥架上进行的试验已经充分说明这一点，并在录像片最有效的解决方法中作了介绍。 1.直接受热 对电缆桥架进行直接受热试验是最能说明问题的。电缆桥架的承载能力相同。为了模拟典型的工作环境，试验时的加载量是它们可能承载的