嚴(yán)寒地區(qū)鋼材的選用

1、嚴(yán)寒地區(qū)鐵塔結(jié)構(gòu)鋼材的選用姚一丁（內(nèi)蒙古電力設(shè)計(jì)院呼和浩特010020）【摘要】新版鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017-2003） 頒布實(shí)行以來，內(nèi)蒙古電力設(shè)計(jì)院根據(jù)內(nèi)蒙古全域所處嚴(yán)寒地區(qū)的結(jié)構(gòu)工作溫度和桿塔結(jié)構(gòu)的特性，在認(rèn)K?研讀鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范條文，并與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)架空送電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定（DL/T5154-2002 ）仔細(xì)比較的前提F.結(jié)介在嚴(yán)寒地區(qū)送電線路工程設(shè)計(jì)中積累的工作經(jīng)驗(yàn)和研究試驗(yàn)成果，提出 了在嚴(yán)寒地區(qū)，按照以不同連接方式來區(qū)分鋼材選用的思路，確定鐵塔鋼材選用的原則?！娟P(guān)鍵詞】嚴(yán)寒地區(qū) 鐵塔 鋼材 選用1 嚴(yán)寒地區(qū)鋼材選用問題的提出背景在提出問題之前，首先有必耍搞清楚各種溫度區(qū)

2、的準(zhǔn)確定義。宏觀上人們依 據(jù)緯度的高低（更準(zhǔn)確地說是地球在公轉(zhuǎn)當(dāng)中與太陽的關(guān)系）把地球H 北向南劃 分為北寒帶、北溫帶、熱帶、南溫帶、南寒帶，我國絕大部分地區(qū)屬丁 ?從北極圈（北緯66 309?北回歸線（北緯23。 30） 的北溫帶 , 屬于溫帶氣候; 常規(guī)和習(xí) 慣上依冬季的溫度高低，人們乂把溫度區(qū)劃為寒冷、嚴(yán)寒等地區(qū)，而各種溫度區(qū) 的劃分和準(zhǔn)確定義，均來門丁？國家標(biāo)準(zhǔn) 采曖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ19 81）的2001年版。為了對本文敘述的需要，并使讀者了解各種溫度劃分的定義 和標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)將該國家規(guī)范的有關(guān)室外氣彖溫度參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)泄義內(nèi)容介紹如下：嚴(yán)寒地區(qū)：累年最冷刀平均溫度TW-10 C

3、 的地區(qū)定義為嚴(yán)寒地區(qū)，我國東 北、華北的北緯40。 30,以上的地區(qū)（即大致鞍山一張家口一大同一呼和浩特連線以北）以及陜西省榆林、甘肅省山丹和青海省格爾木均屬嚴(yán)寒地區(qū)。寒冷地區(qū)：累年（不少于 3 年）最冷月平均溫度一10 CVTW 0 C 的地區(qū)定 義為寒冷地區(qū)。全國北緯超過34 C 以上除嚴(yán)寒地區(qū)以外的所有地區(qū)（即犬致隴海線以北）和西藏全境及四川的甘孜地區(qū)，均屬寒冷地區(qū)；對承束鋼結(jié)構(gòu)鋼材的選用，按照新版鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017-2003）的規(guī)定，耍求同時(shí)有7 種考慮的因素，英中以應(yīng)力狀態(tài)、連接方法和工作溫度三 項(xiàng)最重耍，所有因素都基丁？一個(gè)出發(fā)點(diǎn)，那就是要防止脆性破壞的發(fā)生，這對于鋼

4、結(jié)構(gòu)來說是至關(guān)雨耍的。對處丁？不同地區(qū)的送電線路桿塔來說，其它六項(xiàng)如結(jié)構(gòu)重耍性、荷載特征、結(jié)構(gòu)形式等其它兒項(xiàng)均用同， 唯一的區(qū)別，就是其于？程所 經(jīng)地區(qū)的環(huán)境溫度，在鋼結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50017-2003)中，是以結(jié)構(gòu)工 作溫度為表征的。結(jié)構(gòu)I:作溫度：按新版鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GE50017-2003)的現(xiàn)趙，是 以該規(guī)范的最低口平均溫度定義的，它比劃分寒冷、嚴(yán)寒的溫度標(biāo)準(zhǔn)還低，如嚴(yán)寒地區(qū)結(jié)構(gòu)？作溫度最筒的張家口為一22.9 C,最低的海拉爾為一 42.5C,也就 是說：一個(gè)地區(qū)的結(jié)構(gòu)工作溫度和該地區(qū)的所屈溫度區(qū)類型劃分的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)，在數(shù)值上是不同的。對丁我們所處的內(nèi)蒙古和周邊的東北和華北地區(qū)

5、來講，都屬于嚴(yán)寒地區(qū)，內(nèi)此可以按嚴(yán)寒地區(qū)來研究鋼材的選用問題。我們本文亞點(diǎn)研究的I.程對象是呼倫貝爾一遼1f 00kV送電線路工程的第一標(biāo)段一呼倫貝爾段。現(xiàn)將與該木匚程有關(guān)的地區(qū)室外氣彖溫度參數(shù)列表如下:地名北緯年平均溫度冬季室外計(jì)算溫度極端溫度最人凍探(m)”氣調(diào)節(jié)最低日平均累年最冷月均最低MJ海拉爾49 13f-2.1-37-42.5-274&536.72.42烏蘭浩特46 08r1. 7-30-36.5-22-42.43&22.49通遼43。36,60-22-26.7-14一 30.939.11.79阜新42 02r7.5-20-23.2-12一 2&440 61.4胺山41 058.8

6、-21-25.2-10-30.436.91.18寒冷地區(qū)：累年(不少3年)最冷刀平均溫度一 10CVTW0 C的地區(qū) 嚴(yán)寒地區(qū)：累年(不少3年)最冷月平均溫度TW-IOC的地區(qū) 冬季最低口平均溫度是新版“鋼規(guī)”劃 分鋼結(jié)構(gòu)“工作溫度”的標(biāo)準(zhǔn) 冬季空氣調(diào)節(jié)溫度是88年IU “鋼規(guī)”劃分鋼結(jié)構(gòu)“冬季計(jì)算溫度”的標(biāo)準(zhǔn)從上表可以看出，該工程第一標(biāo)段一呼倫貝爾段，基本位于？內(nèi)蒙古門治區(qū)東部區(qū)的最北端，屬嚴(yán)寒地區(qū)，結(jié)構(gòu)工作溫度處丁一42.5 C的特別低的范圍。而木1.程所有鐵塔都承受著超夫截面導(dǎo)線的荷載，在苴接承受具有動(dòng)力荷載特性的導(dǎo) 線風(fēng)荷載的橫擔(dān)掛點(diǎn)以及塔腳支座等雨要部位，存在較多的焊接構(gòu)件。根據(jù)這些

7、情況，出于-為防止在長期低溫的.作條件下，鐵塔的焊接構(gòu)件及其他構(gòu)件出現(xiàn)脆性破壞，而適度介理地提禹鋼材材質(zhì)選用標(biāo)準(zhǔn)的考慮，根據(jù)新版鋼結(jié)構(gòu)役計(jì) 規(guī)范(GE50017 2003):關(guān)于 ？承重鋼結(jié)構(gòu)鋼材選用的規(guī)定，結(jié)介內(nèi)蒙古電力設(shè)計(jì)院近年來在鐵塔鋼材選用方面所積累的匚作經(jīng)驗(yàn)和研究試驗(yàn)成果，按照以不同連接方式區(qū)分鋼材選用的思路，確定出該工程呼倫貝爾段，鐵塔鋼材選用的原則 ：所有鐵塔使用Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼和Q345低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼兩種，其品種 為：對Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼，一律不使用 Q235-A級鋼(包括Q235-A F沸if鋼)，其 中焊接構(gòu)件也不使用 Q235-B F沸騰鋼；對Q345低介金高強(qiáng)度結(jié)

8、構(gòu)鋼，除焊接構(gòu)件不使用Q345A級鋼之外，對 螺栓連接的構(gòu)件，不做任何限制，可使用Q345A級鋼。上述鐵塔鋼材選用原則的確立，瑕主耍的依據(jù)就是新版鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 (GB50017-2003)的規(guī)定，以及近年來我院在內(nèi)蒙古廣大的嚴(yán)寒地區(qū)，在鐵塔鋼材選用方面所積累的匚作經(jīng)驗(yàn)和研究試驗(yàn)成果。卜面予以詳細(xì)論述。2鋼材使用原則確定的依據(jù)常用鋼材的性能指標(biāo)常用的Q235和Q345鋼材的化學(xué)成分及力學(xué)性能見表 2.1? 2.4Q235鋼材的化學(xué)成分表21牌號質(zhì)M等級化學(xué)成分()脫一氧方法CMnSiSP不大于Q235A0 14 ? 0.220.30 ? 0650.30.0500.045F、b、ZB0.12 ?

9、 0.200.30 ? 0.700.045CW0.180.35 ? 0.800.0400.040ZDW0.170.0350.035TZ表22235鋼材的力學(xué)性能級拉伸實(shí)璇屈眼點(diǎn)N/mm:抗拉強(qiáng)度鋼材廳度（直徑.mmW1616 ? 4040 ? 6060-100N mm不小rQ235ABCD235225215205375-460沖擊實(shí)臉脫H方法伸長率q?%V壁沖擊功（縱向）J鋼M加度（直徑.mmW1616-4040-6060-100r不小??？不小?267$-42320一F. b. Z27017 乙fZ2(TZQ345鋼材的化學(xué)成分衷2.3“弓質(zhì)顯：等級化學(xué)成分（）CWMnS1WPWSWVNbT1

10、A1Q345A0 201 00 ? 1 600.550 0450 045002? 0 150015 ? 0.0600.02-0.20一B0.200.550.0400 040一C0 20055003500350015D0.180.5500300030E0.180.550.0250.025Q345鋼材的力學(xué)性能衣24牌號質(zhì)fit等級肌服點(diǎn)MPa抗拉強(qiáng)度伸長率沖擊功？ AkV.(縱向).J180。心曲實(shí)驗(yàn)16 ? 3535 ? 5050-100N/mm:不小J ：不小J-鋼材悖度(直輕人mm不小??？W1616-100Q345A345325295275470? 63021一D=2ad=3a以上參數(shù)摘自

11、于現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)碳素結(jié)構(gòu)鋼(GB/T700 88)和低合金 離強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼(GB/T1591 94)。從表中可以看出，同一牌號的鋼，其等級的不同，主耍體現(xiàn)在主要化學(xué)成分如碳、硫、磷的含雖多少，以及沖擊韌性試驗(yàn)合格保證的溫度這兩方面。等級越 高， 碳、硫、磷的禽最越少，沖擊韌性試驗(yàn)介格保證的溫度也越低，表明鋼材的韌性越好。對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的研讀及與送電行業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)的比較鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范關(guān)于鋼材選用的規(guī)定新版鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50017-2003)頒布以后，我們對其中有關(guān)鋼材選用的規(guī)定，進(jìn)行了仔細(xì)的研讀。為完整、準(zhǔn)確地理解其桔神和耍求，將鋼 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī) 范的條文，(以楷體字)摘錄于下：“ 3.3.為

12、保證承巫結(jié)構(gòu)的承載能力和防止在一定條件下出現(xiàn)脆性破壞，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的束耍性、荷載特征、結(jié)構(gòu)形式、應(yīng)力狀態(tài)、連接方法、鋼材厚度和匚作環(huán)境等因索綜合考慮，選用合適的鋼材牌號和材性。承重結(jié)構(gòu)的鋼材宜采用 Q235鋼、Q345鋼、Q390鋼、和Q420鋼，其質(zhì)最 應(yīng)分別 符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)碳素結(jié)構(gòu)鋼GB/T700和低合金結(jié)構(gòu)鋼GB/T1591的規(guī)定。當(dāng)采用其他牌號的鋼材時(shí)，尚應(yīng)符合相應(yīng)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定和要求。下列情況的承重結(jié)構(gòu)和構(gòu)件不應(yīng)采用 Q235沸if鋼：1、焊接結(jié)構(gòu)IT?接承受動(dòng)力荷載或振動(dòng)荷載且需耍驗(yàn)算疲勞的結(jié)構(gòu)。I:作溫度低T20C時(shí)的氏接承受動(dòng)力荷載或振動(dòng)荷載但可不驗(yàn)算疲勞的結(jié)構(gòu)以及承受靜力荷載

13、的受彎及受拉的亞要承隼結(jié)構(gòu)工作溫度等丁 ?或低 T 30C 的所有承重結(jié)構(gòu)。2、非焊接結(jié)構(gòu)。I?.作溫度等于或低于一20母勺也接承受動(dòng)力荷載且需要驗(yàn)算疲勞的結(jié)構(gòu)。承雨結(jié)構(gòu)采用的鋼材應(yīng)具有抗拉強(qiáng)麼、伸長率、屈服強(qiáng)度和硫、磷含 量的合格保證，對焊接結(jié)構(gòu)尚 M 具有碳含量的合格保證。焊接承重結(jié)構(gòu)以及重耍的非焊接承重結(jié)構(gòu)采用的鋼材還應(yīng)具有冷彎試驗(yàn)的 合格保證。對丁?需耍驗(yàn)算疲勞的焊接結(jié)構(gòu)的鋼材，應(yīng)具有常溫沖擊切性的介格保 證。 當(dāng)結(jié)構(gòu)工作溫度不高??？0C但高T -20 C時(shí)，Q235鋼和Q345鋼應(yīng)具有0沖擊韌性的合格保證：對Q390 鋼和 Q420 鋼應(yīng)具有一20C 沖擊韌性的合格保證。當(dāng)結(jié)構(gòu)工作溫

14、度不高丁 ?一 20 C 時(shí)，對 Q235 鋼和 Q345 鋼應(yīng)具有一20 C 沖擊韌性的合格保證；對Q390鋼和 Q420 鋼應(yīng)具有一40 C 沖擊韌性的合格保證。對丁 ?需要驗(yàn)算疲勞的非焊接結(jié)構(gòu)的鋼材亦應(yīng)具有常溫沖擊韌性的合格保證。當(dāng)結(jié)構(gòu)工作溫度不高T20C時(shí)，Q235鋼和Q345鋼應(yīng)具有0C沖擊韌性的介格保證；對Q390鋼和Q420鋼應(yīng)具有一 20 C沖擊韌件的合格保證”。以上條文中，以黑體字標(biāo)示的 3.3.3條是必須執(zhí)行的強(qiáng)制性條文。2.2.2 如何解讀鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對鋼材選用的規(guī)定鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范關(guān)于鋼材選用的所有規(guī)定，都皋丁 ?一個(gè)出發(fā)點(diǎn)，那就是耍防止脆性破壞的發(fā)生，這對丁 ？鋼結(jié)構(gòu)

15、來說是至關(guān)重要的。能夠?qū)е麓嘈云茐幕蚺c之有關(guān)的的因素，規(guī)范都注意到總共有：結(jié)構(gòu)的束要件、荷載特征、結(jié)構(gòu)形式和連接方法、應(yīng)力狀態(tài)、工作溫度、鋼材厚度和工作環(huán)境等7項(xiàng)，其中應(yīng)力狀態(tài)、連接方法和匚作溫度是鋼材選用主耍考慮的因素。因此解了各因素對防 止脆性破壞發(fā)生所起的作用，也就可以掌握鋼材選用的原則。結(jié)構(gòu)的重耍性脆性破壞是一種先兆不明顯、帶有突然性質(zhì)的破壞，建筑結(jié)構(gòu)按H 身破壞可 能產(chǎn)生后果的嚴(yán)重性，分為重要的、一般的、次要的三種，其對應(yīng)的安全等級為 一、二、三級，安全等級拓的建筑應(yīng)選用較好的鋼材，一般的建筑，可選用普通 鋼材。對送電線路桿塔來講，除特別幣耍的桿塔可算一級的重要建筑外，絕大部分送電線

16、路桿塔均應(yīng)屬丁?安全等級為二級的一般建筑。荷載特征在建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn) （GB50068-2001） 中， 對結(jié)構(gòu)上的作 用（荷載）除了按隨時(shí)間的變異分為常提的永久、 可變、 偶然荷栽外， 還可按結(jié) 構(gòu)的反應(yīng)特點(diǎn)分為：靜力和動(dòng)力荷載兩類，“規(guī)范”區(qū)別不同類型的荷載有三種 層次的選材耍求：何接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)應(yīng)選用綜合性能（主耍指塑性和韌性） 較好的鋼材；血接承受動(dòng)力荷載特別是荷載重復(fù)作用頻繁盂耍驗(yàn)算疲勞的結(jié)構(gòu)， 容易引起疲勞脆性破壞，要求使用綜合性能更高的鋼材，不使用 Q235 沸騰鋼； 承受靜力荷載或間接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)就可采用一般質(zhì)量的鋼材。過去在界內(nèi)對鋼材的選用問題上， 也曾

17、經(jīng)出現(xiàn)過不同的意見，最集中的疑義是關(guān)丁?對送電線路桿塔結(jié)構(gòu)所受荷載性質(zhì)的界定，即對風(fēng)荷載是否屬J： 動(dòng)力荷 載，存在著不同的理解。現(xiàn)在應(yīng)該可以清楚地說，按隨時(shí)間的變異劃分，風(fēng)荷載 是隨時(shí)間變化的町 變荷載：再從引起的結(jié)構(gòu)響應(yīng)來衡最，風(fēng)荷載是動(dòng)態(tài)荷載（作 用），它對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的加 速度作用是不可忽略的， 這樣的敘述在 島聳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 及其它結(jié)構(gòu)類專著中都有。對風(fēng)荷載的動(dòng)態(tài)荷載（作用）都?？紤]其動(dòng)力 效應(yīng)，如對風(fēng)用考慮風(fēng)振系數(shù)，鋼管結(jié)構(gòu)要避開臨界風(fēng)速，都是由 J： 風(fēng)荷載的不可忽略的加速度作用而采取的設(shè)計(jì)方法。是否耍對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行疲勞驗(yàn)算，以及在 鋼材選用時(shí)提出更高的耍求，主耍是看由風(fēng)荷載對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生

18、的作用，以及所產(chǎn)生的破壞形態(tài)。在過去的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)觀范中是以“巾車梁及類似結(jié)構(gòu)”為衡量 標(biāo)準(zhǔn)的，因此在界內(nèi)造成了一些歧義，而新“規(guī)范”用“直接承受動(dòng)力荷載或振 動(dòng)荷載”且“需要驗(yàn)算疲勞”（判斷標(biāo)準(zhǔn)是應(yīng)力變化的循環(huán)次數(shù)M5X10 4）的結(jié) 構(gòu)來代替原“規(guī)范”中的“吊車梁及類似結(jié)構(gòu)”，更科學(xué)、更合理，涵蓋面更廣，它 把在過公提法中摻在一起的兩層意思，明確為網(wǎng)個(gè)定義和范 1羽均清慚的標(biāo)準(zhǔn)，解決了 過去因判斷桿塔結(jié)構(gòu)究竟是不是“笊乍梁及類似結(jié)構(gòu)”而糾纏不清的問題。應(yīng)力特征這是指受力構(gòu)件截而上的應(yīng)力性質(zhì)，由丁?脆斷主耍發(fā)生在受拉區(qū)，而且危險(xiǎn)杵較大，所以對受拉、受彎結(jié)構(gòu)和構(gòu)件應(yīng)選用質(zhì)最較好的鋼材。結(jié)構(gòu)形式和

19、連接方法鋼結(jié)構(gòu)的形式主要是以連接方式來劃分，只有焊接和非焊接（螺栓或釧釘），對焊接結(jié)構(gòu)，在焊接時(shí)的不均勻加熱和冷卻常使構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生很大的焊接殘余應(yīng) 力，焊接構(gòu)造及難以避免的缺陷乂常使結(jié)構(gòu)存在潛在的裂紋損傷，而焊接結(jié)構(gòu)的 密體剛性及連續(xù)性好的周有特點(diǎn)，乂恰好易使這吐缺陷和裂紋相互擴(kuò)展貫通：而 碳、硫、磷等有害元素的含量都對結(jié)構(gòu)的焊接性能有影響， 硫磷的偏析均較嚴(yán)巫 , 硫能在焊接高溫下 （ 800-1000 C）出現(xiàn)熱脆裂紋，磷偏析形成的富磷區(qū)促使鋼材冷脆，內(nèi)此所有承聿結(jié)構(gòu)對硫磷的含量均應(yīng)有合格保證。而碳的含量，是決定 焊接性能的最上耍因素，因此焊接結(jié)構(gòu)用鋼材的質(zhì)最耍求耍拓丁同樣條件的非焊接結(jié)構(gòu)，

20、而目.一定要保證碳含最，象 Q235-A級鋼，在碳素結(jié)構(gòu)鋼 MGB 700-1988） 及其第 1 號修改通知單（fl 1992 年 10月 7口起實(shí)行） 中，明確規(guī)定 A 級鋼的 碳含量不作為交貨條件，不保證焊接質(zhì)帚，因此在主耍焊接結(jié)構(gòu)中不能使用 Q235-A 級鋼。鐵塔雖然以螺栓連接為主， 但在塔腳支座和血接承受具有動(dòng)力特性的導(dǎo)地線 風(fēng)荷載施加點(diǎn)的橫擔(dān)處，都有一些焊接構(gòu)件，這些部位都是比較雨要的部位。而且近年來焊接構(gòu)件的數(shù)量呈增多的趨勢：在較大的節(jié)點(diǎn)板處為解決螺栓多顆布置和縮短斜材退距，經(jīng)常使用在主材肢平而上平焊一塊鋼板來加大主材肢寬的方法；為了保證導(dǎo)地線轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，掛線金具越來越多地使用耳

21、軸掛板，這樣就大大增多了橫擔(dān)處的焊接構(gòu)件，據(jù)統(tǒng)計(jì)一基 500kV 線路轉(zhuǎn)角塔的導(dǎo)線橫擔(dān)掛線處的 焊接鋼材約有320kg ： 塔腳的焊接鋼材也有1000kg 以上。這些鋼材都耍選用焊接性能較好的鋼材, 起碼不能使用 Q235-A 級鋼，對本匚程標(biāo)段也不能使用 Q235沸騰鋼。e）結(jié)構(gòu)的T?作溫度鋼材的塑性和韌性都隨溫度的降低而下降， 在低溫尤其是脆性溫度轉(zhuǎn)換區(qū)時(shí)韌性急劇降低，容易發(fā)生脆性斷裂，因此對處丁 ?較低負(fù)溫下工作的結(jié)構(gòu)、特別是焊接結(jié)構(gòu)，應(yīng)選用質(zhì)量較好和脆性轉(zhuǎn)變溫度低??？結(jié)構(gòu)匚作溫度的鋼材。由??？Q235-A和Q235-B沸騰鋼，在澆注前，以較便宜的猛鐵作為脫氧劑，來脫去能使鋼的熱加工性能

22、變差的氧化物，但脫氧不充分，仍有較高的禽氧帚，澆注時(shí)冷卻速度快，氣泡較多，內(nèi)部組織不致密，氮是以固溶氮的形式存在，硫 磷的偏析大，沖擊 惻性低，冷脆性和時(shí)效性也大，任低溫及在動(dòng)力荷載作用下易 發(fā)生脆斷，故對低溫壞境 和克接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)限制使用 Q235 沸騰鋼。目前由于連鑄連軋生產(chǎn)的鋼材己占市場主導(dǎo)地位（超過80%） ,大多數(shù)鋼材 均為鎮(zhèn)靜鋼，沸騰鋼反而不易采購，故其價(jià)格已與沸騰鋼持平。而低合金結(jié)構(gòu)鋼含有比碳素結(jié)構(gòu)鋼較多的硅， 硅是一種強(qiáng)脫氧劑， 能使鋼脫 氧充分，鋼液平靜，故低合金結(jié)構(gòu)鋼不存在沸騰鋼。f ） 鋼材厚度厚鋼材轆軋次數(shù)少，斥縮比小，組織欠密，所以與薄鋼材相比，不僅強(qiáng)度較低，

23、而且塑性、沖擊韌性和焊接性能也較差，特別是在垂有？于板厚 Z方向的拉 力作用下會(huì)發(fā)生層狀撕裂，因此厚度大的焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)采用材質(zhì)較好的鋼材，現(xiàn)在 專門有 Z 向鋼板 , 標(biāo)準(zhǔn)為厚度發(fā)向性能鋼板 (GB/T5313) 。鐵塔的塔腳座板， 就屬于此類。g) 環(huán) 境條件露天環(huán)境下結(jié)構(gòu)的鋼材易產(chǎn)生時(shí)效， 任有害介質(zhì)作用下鋼材易銹蝕，如有一 定大小的拉應(yīng)力存在，那將產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象，經(jīng)過一定時(shí)間會(huì)產(chǎn)生延遲脆斷， 因此環(huán)境條件惡劣的結(jié)構(gòu)要選用質(zhì)量教好的鋼材。在綜介考慮了各種影響因素后， 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對各種條件的承重鋼結(jié)構(gòu)用鋼材應(yīng)具有的力學(xué)性能和化學(xué)成分的合格保證分別作出了規(guī)定，分基本保證 和特殊保證兩類，基

24、本保證乂簡稱為“三項(xiàng)保證、四項(xiàng)保證和五項(xiàng)保證”，在“規(guī) 范”中是以黑體字的強(qiáng)制性條文體現(xiàn)在 3.3.3條中；特殊保證簡稱為“六項(xiàng)保證” 是以一般性條文體現(xiàn)在3.3.4 條中。223鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范與送電行業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定的比較新版行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)架空送電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定 (DL/T51542002)( 以下簡稱為“桿塔規(guī)定”) ， 自 2002年 9月 1 日起實(shí)施 , 我院在執(zhí)行過程中對其中第 6.1.1 條關(guān)丁?嚴(yán)寒地區(qū)鋼材選用的條文耍求，感到有一些困難，認(rèn)為該條文內(nèi)容有一些問題，遂先后在內(nèi)蒙古達(dá)永線和達(dá)烏500kV送電線路初步設(shè)計(jì)審查會(huì)上，向主持市查的電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院的有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)，以及本規(guī)定負(fù)

25、責(zé)曠 1 口管理 的電力規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)反映，引起了重視， 2003年 4J120II 電力規(guī) 劃設(shè)計(jì)總院在寧波組織“桿塔觀定”的主要起草人員和有關(guān)專家， 召開會(huì)議， 對 嚴(yán)寒地區(qū)送電線路桿塔鋼材選用問題進(jìn)行專題研討，我院作為提出單位對發(fā)現(xiàn)的 問題闡述了我們的如下觀點(diǎn)：首先將第 6.1.1 條的原文摘錄如下：“6.1.桿塔用鋼材一般采用Q235、Q345，有條件時(shí)也可采用 Q390，或鋼 材強(qiáng)度等級更高的結(jié)構(gòu)鋼，質(zhì)最標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合GB/T700 碳素結(jié)構(gòu)鋼、 GB/T1591 低合金結(jié)構(gòu)鋼的耍求。對冬季計(jì)算溫度等于或低T20C,對Q235鋼尚應(yīng)具有一 20C沖擊韌性的合格保證：對Q345、

26、Q390鋼尚應(yīng)具有一 40C沖擊韌性的合格保證。”這一條文存在的問題主耍反映任笫二段文字中， 它未加區(qū)別地將 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GEJ17 88) 中針對重級1?作制和出乍起重最等或大于50t 的中級工 作制焊接用車梁、比車桁架或類似結(jié)構(gòu)的鋼材選用要求，沿用到桿塔結(jié)構(gòu)中，按 此耍求，當(dāng)結(jié)構(gòu)計(jì)算溫度低r-20 C時(shí)，對Q235鋼需選用Q235D級鋼，對Q345鋼需選用Q345E級鋼，這些鋼種首先是訂貨因難，其次價(jià)格也有較大幅度提高。 在該條的條文說明中，解釋到“關(guān)丁?冬季計(jì)算淋度，不是指最低溫度，冶金部門推薦通常是連續(xù) 5 天室外溫度的平均值，簡單的計(jì)算方法可按室外最低溫度加10 C 即為冬季計(jì)算

27、溫度”。這一解釋將鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ17-88）中針對采暖房屋內(nèi)的冬季計(jì)算溫度簡易計(jì)算方法一按采暖通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定的冬季空氣調(diào)節(jié)室外計(jì)算溫度+ 10C,作為處在室外的送電線路桿塔的冬 季計(jì)算溫度算法。 （按新版國家標(biāo)準(zhǔn) 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 （GE500172003） 的規(guī) 定，現(xiàn)在的衡最標(biāo)準(zhǔn)是“結(jié)構(gòu)丁作溫度”取采暖通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范 （GBJ19-872001 年版 ）小規(guī)定的般低I I 均溫度）。綜上所述，我們認(rèn)為“桿塔規(guī)定”第 6.1.1 條所存在的問題，歸根到底是因 為在起草觀定時(shí)， 沒有非常完整、 準(zhǔn)確地理解和參考當(dāng)時(shí)尚在使用的 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 （GBJ17-88） 中

28、，關(guān)丁 ?鋼結(jié)構(gòu)選用鋼材的所有條文規(guī)泄及其條文說明 , 從而對嚴(yán)寒地區(qū)送電線路桿塔用鋼材提出了過嚴(yán)的更求?！皩幉ㄑ杏憰?huì)”與會(huì)人員學(xué)習(xí)了在送審階段的新版鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對 鋼材選用的規(guī)定和條文說明，在分析和界定了送電線路桿塔所受的荷載性質(zhì)后， 對嚴(yán)寒地區(qū)送電線路桿塔鋼材如何選用達(dá)成了共識。 寧波會(huì)議之后規(guī)劃院以電規(guī) 總送 200333 號文，下達(dá)了嚴(yán)寒地區(qū)送電線路桿塔鋼材選用的補(bǔ)充意見， 解 決了問題。新版鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 頒布后， 我們認(rèn)真地進(jìn)行了學(xué)習(xí)， 形成了本 節(jié)所述， 對影響鋼材選用 “7 項(xiàng)因素”的解讀和認(rèn)識。內(nèi)蒙院在嚴(yán)寒地區(qū)鋼材選用的經(jīng)驗(yàn)內(nèi)蒙古門治區(qū)所轄各地的冬季計(jì)算溫度（ 88 “鋼規(guī)

29、”） 和工作溫度 （新版“鋼 規(guī)”）均低于一 20C,按民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)程（JGJ24-86）的規(guī)定，屬于嚴(yán)寒地區(qū)：我們乂認(rèn)為鐵塔上的焊接構(gòu)件多集中在厚度較大的塔腳板、導(dǎo)地線掛 線處以及較大節(jié)點(diǎn)板等處，都可按重耍的受彎和受拉的焊接構(gòu)件對待，基丁?這些條件，結(jié)合碳索結(jié)構(gòu)鋼（ GE 700-1988）及其第1 號修改通知單（ 1992 年 10H 7 口起實(shí)行）明確規(guī)定A 級鋼的碳含量不作為交貨條件， 不保證焊接質(zhì)帚: ， 根據(jù)現(xiàn)行 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 第 3.3.2和 3.3.3條的規(guī)定，我們在寧波會(huì)議之 后，確定出我院的送電線路桿塔鋼材選用原則如下：Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼鍍鋅塔材:不需焊接的角鋼和鋼

30、板：可采用 Q235 各級鋼材。需焊接的角鋼和鋼板：須采用除Q235 A 和 Q235-B F 以外的鋼材。Q345低介金戰(zhàn)強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼鍍鋅塔材：不需焊接的角鋼和鋼板：可采用Q345 各級鋼材。需焊接的角鋼和鋼板：須采用除Q345A 以外的鋼材。O 由丁?低合金結(jié)構(gòu)鋼以硅元素作為強(qiáng)脫氧劑，能使鋼脫氧充分，鋼液半靜, 不存在沸騰現(xiàn)彖，組織致密，因此桿塔結(jié)構(gòu)的主耍材料，優(yōu)先采用Q345低合金 高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。對鋼鐵冶煉和鐵塔加匚企業(yè)的調(diào)查近年來我們就鋼材使用的問題，多次向鋼鐵冶煉和鐵塔加工企業(yè)做調(diào)查咨詢。據(jù)唐鋼等鋼鐵冶煉金業(yè)介紹：現(xiàn)在 Q235 沸騰鋼的生產(chǎn)金業(yè)在逐漸減少，因 為它是模鑄工藝產(chǎn)品，現(xiàn)在

31、擁有和繼續(xù)使用這種工藝設(shè)備的企業(yè)是少數(shù)，而且一 般是應(yīng)訂貨方的耍求才生產(chǎn)。 Q235-A 級鋼也己經(jīng)不是碳素結(jié)構(gòu)鋼的主耍產(chǎn)品。 當(dāng)然 Q235 沸騰鋼的價(jià)格是最便宜的，但 Q235-B 級鋼每噸也僅比Q235 A 貴 50? 100 元。我們向長期為內(nèi)蒙古地區(qū)供貨的大型鐵塔加工廠如大吉、常熟、盛達(dá)等廠調(diào)查的結(jié)果，也某本一致反映， Q235-B 和 Q345B 級鋼的鋼材采購基本不存在閑 難，只要有一定的數(shù)最即可。從2003 年初開始，在我們內(nèi)蒙古地區(qū)中標(biāo)的許多 塔廠，在按我們提出的鋼材使用規(guī)定，加工供貨時(shí)，都沒有對指定Q235-B 和 Q345B 級鋼的鋼材使用耍求，提出異議，都能順利執(zhí)行。這

32、些調(diào)查和在內(nèi)蒙古地區(qū)的使用經(jīng)驗(yàn)，都證明按“規(guī)范”介理地提出鋼材的使用要求，是完全可以實(shí)現(xiàn)的，而且鋼鐵冶煉企業(yè)本身在國內(nèi)外競爭環(huán)境逐漸激 烈的形勢下，也在進(jìn)行技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展， 我國 330kf 以上送電線路的鋼材需 求大約是每年200萬噸，鋼鐵冶煉企業(yè)是有積極性來配合我們的耍求的，我們也不能在過去的水半上停滯不麗，為了安全可靠，對鋼材的使用即使適度地提高一點(diǎn)兒標(biāo)準(zhǔn)，也是介理可行的。本文推薦的鋼材使用原則的依據(jù)基丁 ?上面對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范所列7 種影響因索的深刻鋰解，現(xiàn)在可以對我們的鋼材使用原則作出明確的解釋：a) Q235 鋼 首先， 由丁 ?嚴(yán)寒地區(qū)結(jié)構(gòu)工作溫度均較低 （本工程呼倫貝爾標(biāo)段的

33、結(jié)構(gòu)工作 溫度，更是處于一42.5C 的特別低的范圍），依“規(guī)范”3.3.3的 1 條 “焊接結(jié)構(gòu)3）工作溫度等丁 ？或低T-30 C的所有承巫結(jié)構(gòu)，不應(yīng)采用Q235沸騰鋼.”（Q235的沸it鋼，有 Q235-A F 和 Q235-B F 兩種），由于碳素結(jié)構(gòu)鋼 （GB/T700-88） 標(biāo)準(zhǔn)及其第 1 號修改通知單（自 1992 年 10月7 口起實(shí)行）中，明確規(guī)定A 級鋼的碳含量不作為交貨條件，不保證焊接質(zhì)最，因此在主要焊接結(jié)構(gòu)中不能使用 Q235-A 級鋼。碳素結(jié)構(gòu)鋼 （GB/7700 88） 標(biāo)準(zhǔn)第 5.4.13條明確 “Q23-5A 鋼的冷彎 試驗(yàn)，在需方有耍求時(shí)才進(jìn)行，當(dāng)冷彎試驗(yàn)介格時(shí)，抗拉強(qiáng)度上限可以不作為交 貨條件”（也就是說當(dāng)箜求Q235-A 級鋼冷彎試驗(yàn)合格時(shí)， 可以降低其抗拉強(qiáng)度 為代價(jià)） 。 而“規(guī)范”3.3.3 條的強(qiáng)制性條文耍求“焊接承巫結(jié)構(gòu)以及巫耍的菲焊接承重結(jié)構(gòu)采用的鋼材