鋼結構工作特性溫度的影響

鋼材內部的晶體組織對溫度很敏感。溫度的變動會使鋼材性能發生變化?？偟内厔菔请S著溫度的升高鋼材強度和彈性模釐E 下降，變形增大；而隨著溫度的下降鋼材強度和彈性模量E 略有所增加，但塑性和韌性卻降低而變脆。

在正溫范圍，鋼材的溫度在250°C 以下，其強度和彈性模量變化不大，當溫度超過250°C 時，即發生，＂朔性流動”，超過300°C 后，應力－應變關系曲線就沒有明顯的屈服極限和屈服平臺， 430,.._____,540°C 之間強度急劇下降， 600°C 時變成完全塑性，強度很低，喪失抵抗外力的大部分能力。此外，在250,.._____,300°C, 鋼材的抗拉強度反而略有提高，同時塑性和韌性均下降，材料有轉脆的傾向，鋼材表面氧化膜呈現藍色，稱為藍脆現象。故鋼材應避免在藍脆溫度范圍內進行熱加工。當溫度在260,.._____,320°C 時有徐變現象。了解鋼材在正溫范圍的性能，有助于合理處理高溫下的結構設計。

2. 在負溫范圍，當溫度下降到某一數值時，鋼材的沖擊韌性突然下降，當在沖擊荷載作用下完全脆性斷裂，這種現象稱為低溫冷脆現象。通過系列溫度沖擊實驗可以作出沖擊功與溫度的關系曲線，曲線的轉折點所對應的溫度稱為冷脆轉變溫度。結構在使用中可能出現的最低溫度必須高于鋼材的冷脆轉變溫度。結構丁程師在工作環境溫度較低的地區設計承重結構時，應選用塑性和韌性良好的鋼材；構件和節點設計應避免存在雙向和三向復雜應力狀態，盡量避免焊縫過分集中和多條粗大焊縫會交于一處，以免引起焊接殘余應力。除上述要求外，還應在鋼結構設計施工圖說明中要求鋼結構宜在室內正溫下加工制作，嚴格控制硬化、裂紋、氣孔、夾渣、擦痕等缺陷的影響；對于構件運輸、裝卸和保存過程中，應采取措施防止結構變形和損傷。

二、腐蝕介質的影響

鋼結構在具有眾多優良性能的同時，也存在耐腐性很差的弱點。腐蝕性環境對鋼材的影響主要是銹蝕和應力腐蝕裂損引起結構承載能力的降低。鋼結構的腐蝕與環境相對濕度和大氣中侵蝕性介質的含址密切相關。鋼結構在大氣（包括工業大氣、海洋大氣）環境中使用，鋼材表面水分、氧氣等存在，加上溶有其他腐蝕性介質和鋼材存在化學成分上的不均勻性，使鋼材表面形成很多微小局部電池，這些電化學反應的結果使鋼材腐蝕。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，而環境相對濕度和介質的濃度，則是影響大氣腐蝕程度的重要因素。腐蝕使結構桿件截面減?。休d力下降，減少結構的使用年限，特別對輕鋼結構的影響更大。而桿件的不均勻銹蝕和＂銹坑”對構件的危險最大，易導致脆性破壞。腐蝕性環境還加速鋼材裂紋的開展，構件在腐蝕介質和拉應力（包括殘余應力和工作應力）的共同作用下，經過一定時間，就會產生不同形式的腐蝕裂紋，降低構件脆斷的臨界應力，導致構件的應力達不到材料的抗拉強度，甚至還低千屈服點時就產生脆性破壞。

鋼材腐蝕給社會帶來很大的經濟損失，根據中國工程院專題調研報告，我國每年因船舶、車輛、設備、建筑等腐蝕總損失約占國民生產總值的4% 左右，其中土木建筑的腐蝕損失約占20% 以上，經驗表明當規范地采取相應的防腐措施后，則可顯著減少腐蝕，延長結構壽命。如寶鋼，所有廠房、特種結構、通廊及支架等結構均采用鋼結構，用鋼量巨大，由于采用了先進的涂裝技術，在腐蝕環境較好的廠房中，使用了10 多年的鋼結構，其銹蝕為1%~2%, 基本達到涂裝體系使用壽命的預期目標。故鋼結構設計應重視防腐蝕設防要求，應按相關規范遵循預防為主，防護結合的原則，在建筑全壽命經濟分析的基礎上，采取長效防腐蝕涂裝和加強維護等綜合措施進行防護。