钢结构工作特性温度的影响

    钢材内部的晶体组织对温度很敏感。温度的变动会使钢材性能发生变化。总的趋势是随着温度的升高钢材强度和弹性模釐E 下降，变形增大；而随着温度的下降钢材强度和弹性模量E 略有所增加，但塑性和韧性却降低而变脆。

1. 在正温范围，钢材的温度在250°C 以下，其强度和弹性模量变化不大，当温度超过250°C 时，即发生，＂朔性流动”，超过300°C 后，应力－应变关系曲线就没有明显的屈服极限和屈服平台， 430,.._____,540°C 之间强度急剧下降， 600°C 时变成完全塑性，强度很低，丧失抵抗外力的大部分能力。此外，在250,.._____,300°C, 钢材的抗拉强度反而略有提高，同时塑性和韧性均下降，材料有转脆的倾向，钢材表面氧化膜呈现蓝色，称为蓝脆现象。故钢材应避免在蓝脆温度范围内进行热加工。当温度在260,.._____,320°C 时有徐变现象。了解钢材在正温范围的性能，有助于合理处理高温下的结构设计。

   
   

2. 在负温范围，当温度下降到某一数值时，钢材的冲击韧性突然下降，当在冲击荷载作用下完全脆性断裂，这种现象称为低温冷脆现象。通过系列温度冲击实验可以作出冲击功与温度的关系曲线，曲线的转折点所对应的温度称为冷脆转变温度。结构在使用中可能出现的最低温度必须高于钢材的冷脆转变温度。结构丁程师在工作环境温度较低的地区设计承重结构时，应选用塑性和韧性良好的钢材；构件和节点设计应避免存在双向和三向复杂应力状态，尽量避免焊缝过分集中和多条粗大焊缝会交于一处，以免引起焊接残余应力。除上述要求外，还应在钢结构设计施工图说明中要求钢结构宜在室内正温下加工制作，严格控制硬化、裂纹、气孔、夹渣、擦痕等缺陷的影响；对于构件运输、装卸和保存过程中，应采取措施防止结构变形和损伤。

二、腐蚀介质的影响

钢结构在具有众多优良性能的同时，也存在耐腐性很差的弱点。腐蚀性环境对钢材的影响主要是锈蚀和应力腐蚀裂损引起结构承载能力的降低。钢结构的腐蚀与环境相对湿度和大气中侵蚀性介质的含址密切相关。钢结构在大气（包括工业大气、海洋大气）环境中使用，钢材表面水分、氧气等存在，加上溶有其他腐蚀性介质和钢材存在化学成分上的不均匀性，使钢材表面形成很多微小局部电池，这些电化学反应的结果使钢材腐蚀。大气中的水分吸附在钢材表面而形成的水膜，是造成钢材腐蚀的决定因素，而环境相对湿度和介质的浓度，则是影响大气腐蚀程度的重要因素。腐蚀使结构杆件截面减小．承载力下降，减少结构的使用年限，特别对轻钢结构的影响更大。而杆件的不均匀锈蚀和＂锈坑”对构件的危险最大，易导致脆性破坏。腐蚀性环境还加速钢材裂纹的开展，构件在腐蚀介质和拉应力（包括残余应力和工作应力）的共同作用下，经过一定时间，就会产生不同形式的腐蚀裂纹，降低构件脆断的临界应力，导致构件的应力达不到材料的抗拉强度，甚至还低千屈服点时就产生脆性破坏。

钢材腐蚀给社会带来很大的经济损失，根据中国工程院专题调研报告，我国每年因船舶、车辆、设备、建筑等腐蚀总损失约占国民生产总值的4% 左右，其中土木建筑的腐蚀损失约占20% 以上，经验表明当规范地采取相应的防腐措施后，则可显著减少腐蚀，延长结构寿命。如宝钢，所有厂房、特种结构、通廊及支架等结构均采用钢结构，用钢量巨大，由于采用了先进的涂装技术，在腐蚀环境较好的厂房中，使用了10 多年的钢结构，其锈蚀为1%~2%, 基本达到涂装体系使用寿命的预期目标。故钢结构设计应重视防腐蚀设防要求，应按相关规范遵循预防为主，防护结合的原则，在建筑全寿命经济分析的基础上，采取长效防腐蚀涂装和加强维护等综合措施进行防护。