高強度鋼為設計工程師提供了許多優勢,可用於解決日常、困難或不尋常的工程問題。在某些情況下,對於特定類型的主要鋼結構工程,可以節省高達 30% 或更多的品質。透過使用更高強度(屈服強度高達 690 MPa 及以上)鋼板,可以實現更長的跨度、更大的承載能力以及減少淨重以減少基礎負荷。在過去 20 年或更長時間裡,澳洲高強度鋼的使用主要集中在機械工程領域,最近的資源繁榮為其在自卸車車身、儲物箱、料斗和溜槽等設備中的使用提供了充足的空間重量更輕,耐磨性和抗衝擊性與簡單的製造相結合,促進了快速採用。這些相同的好處可以擴展到結構工程領域的某些應用。
當代高強度 Q&T 鋼通常被認為是低至中合金含量鋼,具有高強度和硬度,以及良好的成型性和焊接性。儘管強度水平很高,但它們也保持了異常低的溫度缺口韌性和抗裂紋擴展能力。這種獨特的性能組合是仔細選擇化學成分和熱處理的結果。
現代Q&T鋼中的主要合金元素是鎳、錳、鉻、銅和鉬,通常透過添加少量但更精確控制的硼(通常為0.002%B)來提供額外的硬化作用。這些元素經常組合使用,因此Q&T鋼可以歸類為多種低中合金熱處理鋼。
大多數 Q&T 鋼還含有一種或多種微合金元素,例如鋁、鈮、鈦、釩或鋯。如果要採用焊接後熱處理,則應避免使用含釩軸承鋼,因為可能會對熱影響區 (HAZ) 缺口韌性產生不利影響。
鋼製造商根據強度和其他性能要求,在鋼規格允許的範圍內調整每種元素的特定成分範圍,並提供必要的淬透性。較厚的板材需要相對較高的合金含量,以抵消較重的板材截面不可避免地伴隨著淬火的冷卻速度的延遲。
高強度鋼可視為等級(屈服應力)在 460MPa 至 690MPa 之間的鋼- 利用高屈服應力和抗拉強度可以增加設計應力。這可能會導致所需板厚度的減少,從而也可以節省自重
- 如果可以減少板厚度,則可以顯著減少沉積焊接材料的體積,從而減少焊接耗材和焊接時間
- 可以簡化結構部件和施工技術,特別是在較大結構或重載部分的情況下。因此,不僅可以節省材料,還可以節省製造、運輸、搬運和施工
- 由於結構自重的減少及其元件的物理尺寸的減小,可以節省地基成本和空間需求。
相反,必須承認,由於 Q&T 鋼的楊氏彈性模量 (E) 與碳板的傳統結構等級(「低碳鋼」等級,例如 AS/NZS 3678:2011 250 和 AS/ NZS 3678:2011 350),構件的屈曲和偏轉限制了高強度等級的使用,特別是在柱子或局部屈曲顯著影響設計結果的情況下。這些情況包括細長的柱子和大板樑的腹板。
- 減小柱尺寸/重量: 在大型多層建築的主要建築柱上,使用高強度鋼可以實現高達28-38%的重量節省。與混凝土選項相比,額外的好處包括柱尺寸的顯著減小,獲得額外的樓層空間和停車位。
- 簡化連接: 在高度負荷的連接部位,使用高強度鋼板結合高強度螺栓(高達10.9級)可以顯著簡化連接,從而節省製造時間和建設成本。
- 減輕自重: 這將允許更小的基礎或解決運輸和安裝中的後勤問題,如橋樑等。
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