结构性能因素（通用12篇）
结构性能因素 篇1
噪声控制历来备受关注,而吸声材料被认为是控制噪声污染的关键和核心技术。一般认为吸声材料通过将声能转换为热能来达到吸声降噪的目的,按照吸声机理其可分为多孔吸声材料和共振吸声材料两大类。共振吸声材料的低频吸声系数较高,但加工性能差;而多孔吸声材料虽然存在着低频吸声系数较低等不足,但由于其具有比重小、取材范围广、加工制造工艺相对简单等优点,已经成为当前应用最为广泛的一类吸声材料。随着材料改性与控制等新技术的应用,一些新型多孔吸声材料的低频吸声性能已经得到很大幅度的改善。
多孔吸声材料可分为无机纤维材料、有机纤维材料、金属吸声材料、泡沫材料等[1],此类材料主要是通过以下两种机理来达到吸声降噪的目的:一是声波产生的振动会引起小孔或间隙内空气的运动,相对于孔隙中央区域的空气而言,由于受到孔壁的影响,紧靠孔壁和纤维表面的空气更不容易振动起来,因此在摩擦和粘滞力的作用下,相当一部分声能转化成为热能,从而使声波衰减以达到吸声的目的;此外,小孔中的空气和孔壁与纤维之间的热交换会引起热损失,这也会使声能衰减。高频声波可以使孔隙间空气质点的振动速度加快,此时空气与孔壁的热交换也将加快,这也就是多孔材料具有良好高频吸声性能的原因[2]。由此可见,多孔材料的结构对于此类材料的吸声性能有着异乎寻常的重要性,研究结构因素对多孔材料吸声效果的影响就显得非常有必要。一般所说的结构因素包括孔隙率、孔隙形貌、孔径、厚度与空腔五个方面。
1 孔隙率的影响
多孔材料的孔隙率,是指多孔体中孔隙所占体积和多孔体总体积之比,一般以百分数来表示。该指标既是多孔材料中最易测量和获取的基本参量,也是决定多孔材料物理、力学性能的关键因素,是多孔材料最重要的特征。研究表明[3],多孔材料的性能主要取决于孔隙率,其权重超出了所有的其它影响因素。
泡沫铝是一种新型多孔隙多功能材料,尉海军等[4]通过发泡法制得铝硅闭孔泡沫铝,测试发现当孔隙率由67.3%升到88.1%时,平均吸声系数从0.164升到0.325,最大吸声系数也由0.31变为0.78。孔隙率高的泡沫铝,其吸声性能明显好于孔隙率低的,许庆度[5]、王月[6]和Xie[7]的研究也得到了类似的结果。研究认为[4],孔隙率升高时,声波进入材料后产生漫反射或折射增多,引起薄孔壁振动增强,干涉消声加大;同时,由裂缝及微孔引起的摩擦和空气粘滞消耗也会加剧,从而出现整体吸声性能提高的现象。因此,平均吸声系数随孔隙率增加而增加的主要原因是孔隙率增加导致的内部通道复杂化。然而孔隙率也并不是越高越好,程桂萍等[8]利用负压渗流法制得多孔铝,测试后发现,当多孔铝孔隙率从77%升至90%时,平均吸声系数显著降低。Ao等[9]研究FeCrA1纤维制成的纤维多孔材料时也发现了同一现象,他们认为,当孔隙率过大时,材料过于稀疏,声波进入后不容易发生二次或多次反射,极有可能发生透射,此时孔隙间空气没有充分的摩擦,不会大量损耗声能,这导致吸声性能变差;反之,当孔隙率太小时,材料过于密实,声波不易进入材料内部,也会导致吸声性能的下降。因此,孔隙率应该存在一个最优值。
此外,有研究表明[10,11,12],降低样品的孔隙率会有效地改善材料的中低频吸声性能,但是高频吸声性能则会变差。为解释这一现象,黄学辉等[11]提出多孔材料中每个单孔可以看成一个亥姆霍兹共振器,整个多孔材料可以看成多个亥姆霍兹共振器并联而成的共振吸声结构,其共振频率可按式(1)计算,当孔隙率增大时,共振频率也会随着增大,则材料在中高频段吸声性能优良;当孔隙率减小时,共振频率也会随着减小,则材料在低频段吸声性能稍好。
C为声速,m/s;P为孔隙率;D为空腔厚度,m;l为孔颈有效长度,m。
姜洪源[12]和郑明军[13]则利用材料吸声的相似性关系来解释孔隙率对高低频吸声效果的影响,即吸声材料中第一共振频率与材料厚度的乘积约等于材料中声速的l/4。因此当孔隙率降低时,材料流阻率变大而材料内的声速变小,于是第一共振频率相应变小,吸声频谱曲线将向低频方向移动。若在高频范围内增大孔隙率,材料流阻率减小,第一共振频率虽然变大,但由于材料表面的反射能力减弱,对声波的吸收也会增强。
另外有研究表明[14],由具有不同孔隙率的多孔材料组合而成的梯度结构可有效地改善材料的低频吸声性能,同时较为理想地保留了材料的中高频吸声性能。不同孔隙率材料的排布方式对梯度结构的吸声性能有显著影响。若梯度结构中孔隙率是由高到低排布,则有利于声波进入材料内部,进而将声能转化为热能,达到吸声的目的。在此前提下,孔隙度越高、厚度越大,梯度结构的吸声性能越好。
2 孔隙形貌的影响
多孔材料大体可分为开孔和闭孔两种类型,有研究发现[3],孔隙形貌对多孔材料性能的影响远大于孔隙尺寸。开孔型的气孔相互连通,其气体相与聚合物相各自呈连续分布,流体在多孔体中通过的难易程度与开孔率和聚合物本身的特性有关;闭孔型的气孔相互分隔,其聚合物相呈连续分布,但气体孤立存在于各个不连通的孔隙之中。实际的多孔材料同时含有上述两种结构,即开孔材料中含有一些闭孔结构,而闭孔材料中也含有开孔结构。材料表面开孔和内部连通孔如果过少,声波难以进入材料内部,更多的将是发生反射,这显然不利于吸声。因此,理想的多孔吸声材料都必须具有一定的开孔率。开孔型聚氨酯泡沫塑料的吸声系数比闭孔型高也证实了这一理论[15]。
一般认为,当孔隙的形貌越规整时,空气流阻越小,这将减弱摩擦影响吸声性能。余欢等[16]测试真空渗流法制备的多孔铝时发现,在孔径大小、入射声波频率及试样厚度几乎相同的情况下,当频率高于1.6 kHz时,圆形孔洞不如多角形孔洞的吸声系数大。
3 孔径的影响
多孔材料的孔径指的是多孔体系中孔隙的名义直径,一般都只有平均或等效的意义。虽然孔径与多孔体的许多力学性能和热性能等关系较小,但是它对多孔体的透过性有着显著的影响,因此也非常值得研究。
人类能够听见的声波波长范围为0.017~17m。声波主要是通过衍射进入多孔材料内部的,当孔径过小时,声波在材料表面更容易发生反射而非衍射,这使得材料的吸声性能降低。反之当孔径过大时,声波能够顺畅的通过材料,其与孔壁产生的有效摩擦阻尼比较小,能量消耗降低,得到的吸声效果自然比较差。因此孔径也应该有一个最优值,过大过小都不利用材料的吸声,这一点与孔隙率的效果相似。程桂萍等[8]发现,随着孔径从5.5mm减小到1.5mm,多孔铝吸声系数大幅度增加。而许多相关文献[17,18,19]提及的各种材料也支持这一规律,常宝军等[20]通过测试发现,当孔隙率一定时,线性静流阻随着纤维直径的增加而减小,使得空气摩擦减弱,吸声效果降低。
Tang[10]等还发现,在孔隙度和透气性能相同时,纤维直径50μm样品与纤维直径100μm的样品相比,孔径小的样品低频吸声性能更差,而高频吸声性能较好。同时余欢等[21]也观察到,随着孔径的增大,吸声系数峰值频率向低频方向移动。黄学辉对类似现象[11]结合公式(1)解释为当孔径减小时,孔颈有效长度和空腔厚度减小,而孔隙率变化很少,使共振频率增大,则它的中高频吸声系数较大。当孔径增大时,孔颈有效长度和空腔厚度增大,而孔隙率变化很少,使共振频率减小,则低频吸声稍好。将小孔径层和大孔径层按照一定的方式结合起来也可以构成多孔材料(即孔径周期调节),研究发现[22],随着小孔径层与大孔径层厚度比的增大,吸声性能显著增大,但是存在一个极限。如果将厚度比为1∶1的大小孔径层依次叠加,发现在总厚度一定的情况下,每层的厚度越小,叠加的层数越多,多孔铝的吸声性能就越好,而进入大/小孔径层的先后顺序对吸声系数也有一定的影响。
4 材料厚度与空腔的影响
厚度是反映材料基本特征的主要参数之一,通过适度调整厚度提高材料的吸声效果是十分有效的方式[23]。实验观测也证实了这一点,针对不锈钢纤维多孔材料[10]、多孔铝[19]和免烧多孔吸声砖[24]的研究发现,其吸声系数均随着厚度增加而增大,但是单纯通过增加厚度来提升材料的吸声系数意义并不大,也不经济。而且有研究表明[25],当试样厚度与入射波波长之比达到一定值后,吸声系数不再随试样厚度的增加而增大。同时有研究表明[4,5,21,26],随着试样厚度增加,多孔材料吸声较好的频率范围向低频方向扩展,吸声系数大于0.6的区域所对应的起始频率也逐渐向低频方向移动。姜洪源等[12]根据吸声材料中第一共振频率与材料厚度的乘积约等于材料中声速l/4这一规律,提出随着厚度的增加,第一共振频率会减小,这使得材料的低频吸收量增加,不过这对于高频吸收影响较小。
在多孔吸声材料背后留出空腔,能够有效地提高中低频的吸声效果,该空腔与同样厚度材料的吸声效果近似[10,27,28],故能够节省材料。一般而言,空腔表面材料的吸声能力越强,该空腔产生的吸声增强作用也就越大。此类结构的吸声系数随着空腔厚度的增加而增加,但增加到一定值后就不明显了[24,29]。
5 结语
综上所述,对于多孔材料而言,结构控制是影响吸声性能的关键所在。孔隙率和孔径均可能存在一最佳值,孔隙率和孔径不仅影响吸声效果,而且与声波的频率有关,这就给材料设计带来了较大的空间。目前,关于多孔类吸声材料的研究,特别是结构因素的定量描述及其对吸声率和频段的研究,尚不能做到定量化和数值化表征,这将是今后一段时间的工作重点。此外,一些新型吸声材料,如压电-导电复合体系等也表现出诱人的前景,开展多功能吸声复合材料,也是值得关注的方向。
摘要：多孔吸声材料由于具有比重小、取材范围广、加工制造工艺相对简单等优点而在吸声降噪领域显示出了广阔的应用前景。为了更好的研究与设计多孔吸声材料,总结和分析了多孔材料中孔隙率、孔隙形貌、孔径、厚度和空腔等结构因素对材料吸声性能的影响。发现孔隙率和孔径过大或过小均不利于吸声性能的提高,可能存在一最佳值;而厚度和空腔的增加能有效提升吸声性能,不过存在一上限值。另外,对此类研究进行了展望。
关键词：多孔材料,吸声性能,孔隙率,孔隙形貌,孔径,厚度,空腔
结构性能因素 篇2
1、高分子结构特点：包括近程结构和远程结构。
近程包括原子种类和排列、结构单元链接方式、支化与交联、序列结构和构型。
原子种类和排列：碳链高分子、杂链高分子、元素有机高分子、梯形和双螺旋形高分子、端基。
结构单元链接方式：是指结构单元在高分子链中的联结方式，如头—尾、头—头、尾—尾等。支化与交联：支化破坏了分子的规整性，故结晶度大大降低。交联是指高分子链之间通过支链连接成一个空间三维网状结构。
序列结构：以A、B两种单体单元所构成的共聚物为例，按连接方式可分为：交替共聚物、无规共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物。
构型：指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。
远程结构包括高分子链的大小和形态。
高分子链的大小（质量）包括相对分子质量(分子量)和相对分子质量分布(分子量分布)。高分子链的形态(构象)：由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态。
工程塑料ABS：由丙稀腈，丁二烯和苯乙烯的三元接枝共聚物，因此兼具三种组分的特性：质硬、耐腐蚀、提高制品的拉伸强度和硬度。
SBS嵌段共聚物：由阴离子聚合法制得的苯乙烯与丁二烯的共聚物。聚丁二烯（PB）常温下是橡胶，聚苯乙烯（PS）则是硬性塑料，二者不相容，因此是两相结构。PB相形成连续的橡胶相，PS则形成微区分散于树脂中对PB起交联作用.丁苯橡胶SBR：是由苯乙烯与丁二烯在BPO或氧化还原引发剂作用下，按照自由基聚合机理得到的无规共聚物。
2、答:非晶态聚合物典型的热--机械曲线如下图，存在两个斜率突变区，这两个突变区把热-机械曲线分为三个区域，分别对应于三种不同的力学状态，三种状态的性能与分子运动特征各有不同。
III II 形变I
在区域I，温度低，链段运动被冻结，只有侧基、链节、链长、键角等的局部运动，因此聚合物在外力作用下的形变小，具有胡克弹性行为：形变在瞬间完成，当外力除去后，形变又立即恢复，表现为质硬而脆，这种力学状态与无机玻 温度 璃相似，称为玻璃态。
随着温度的升高，链段运动逐渐“解冻”，形变逐渐增大，当温度升高到某一程度时，链段运动得以充分发展，形变发生突变，进入区域II，这时即使在较小的外力作用下，也能迅速产生很大的形变，并且当外力除去后，形变又可逐渐恢复。这种受力能产生很大的形变，除去外力后能恢复原状的性能称高弹性，相应的力学状态称高弹态。
由玻璃态向高弹态发生突变的区域叫玻璃化转变区，玻璃态开始向高弹态转变的温度称为玻璃化转变温度（glass temperature)，以Tg表示。
当温度升到足够高时，在外力作用下，由于链段运动剧烈，导致整个分子链质量中心发生相对位移，聚合物完全变为粘性流体，其形变不可逆，这种力学状称为粘流态。高弹态开始向粘流态转变的温度称为粘流温度，以Tf表示，其间的形变突变区域称为粘弹态转变区。分子量越大，Tf越高。交联聚合物由于分子链间有化学键连接，不能发生相对位移，不出现粘流态。
因此玻璃态、高弹态和粘流态称为无定形聚合物的力学三态。
3、答：高弹性的特点：
①弹性模量小，比其它固体物质小得多，如：钢：20000MPa(2×10）;（１公斤／m㎡=9.807MPa)，PE: 200MPa 结晶物； PS:2500MPa;橡胶: 0.2-8MPa.②形变量大。可达1000%,一般在500%左右,而普通金属材料的形变量＜1％。③弹性模量随温度上升而增大，温度升高，链段运动加剧，回缩力增大，抵抗变形的能力升高。
④高弹形变有时间依赖性——力学松弛特性，高弹形变时分子运动需要时间 ⑤形变过程有明显的热效应，橡胶：拉伸——放热；回缩——吸热
高弹性的本质：高弹性是由熵变引起的，在外力作用下，橡胶分子链由卷曲状态变为伸展状态，熵减小，当外力移去后，由于热运动，分子链自发地趋向熵增大的状态，分子链由伸展再回复卷曲状态，因而形变可逆。
高弹性的热力学分析： ⑴高弹形变的热力学方程
外力下发生高弹形变，除去外力后又可恢复原状，即形变是可逆的，因此可用热力学第一定律和第二定律进行分析。对轻度交联橡胶在等温（dT=0）下拉伸。物理意义:外力作用在橡胶上使橡胶的内能随伸长变化、使橡胶的熵变随伸长变化。
⑵熵弹性的分析。橡胶拉伸时，内能几乎不变，主要引起熵变，因此称高弹性为熵弹性。热力学分析得到的一条重要的结论：弹性力主要来自熵的贡献，故称橡胶弹性——熵弹性。
⑶交联橡胶的统计理论。橡胶不交联，几乎没有使用价值，因此研究交联橡胶的高弹形变具有重要的实际意义。统计理论讨论的是橡胶弹性问题的核心——形变过程中突出的熵效应，而忽略内能的贡献。
4、答：⑴室温下介电常数氯丁橡胶几乎是聚氯乙烯的3倍，因此室温下氯丁橡胶的介电常数大。⑵这些主链含极性基团或极性基团与主链硬链接的聚合物，当温度提高到玻璃化温度Tg以上时，其介电常数将大幅度地升高，聚氯乙烯的介电常数将从3.5增加到15，因此PVC的介电常数会增大。
5、答：⑴小尺寸效应：随着颗粒尺寸的量变，在一定条件下会引起颗粒性质的质变。由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。当粒子的尺度与光波波长、德波罗意波长及超导态的相干长度或透射深度等物理特性尺寸相当或更小时晶体周期性的边界条件将被破坏，非晶态纳米微粒的颗粒表面层附近原子密度减小，导致声、光、电磁、热力学等均呈现新的尺寸效应。
对超微颗粒而言，尺寸变小，同时其比表面积亦显著增加，从而产生如下一系列新奇的性质。①特殊的光学性质②特殊的热学性质③特殊的磁学性质④特殊的力学性质。
⑵表面效应：球状颗粒的表面积与直径的平方成正比，体积与直径的立方成正比，故其比表面积与直径成反比。对半径为r的球状超微颗粒而言，设原子直径为a，则表面原子所占的百分比例大体上为a／r。对于普通物质，a＜＜r，表面原子所占比例很小，其呈现的性质对整个物质的性质没多大影响。而对于纳米颗粒，不能忽视表面性质。在更一般的情况下，纳米颗粒不可能是理想的球形，表面原子的影响就会更大，这就是人们所称的表面效应。
⑶量子尺寸效应（久保效应）：当粒子的尺寸降到一定值时金属费米能级附近的电子能级由准连续变为分立（离散）能级的现象、纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级和能隙变宽现象均称为量子尺寸效应。
⑷宏观量子隧道效应：微观粒子具有粒子性又具有波动性，因此具有贯穿势垒的能力，称之为隧道效应。近年来科学家们发现，一些宏观量如微颗粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量以及电荷等也具有隧道效应，它们可以贯穿宏观系统的势垒而产生变化，故称为宏观量子隧道效应。
6、陶瓷材料加工主要分粉体合成、成型和烧结三步。
制备粉体的方法主要有液相法、固相法和气相法三种。液相法的缺点是：存在硬团聚、粒径大小不均匀、纯度低以及性能不稳定。固相法的缺点是：反应只在相界面进行，随后扩散过程困难；难得到纯相体系；反应容器污染容器。
成型方法分干法成型、塑性成型和料浆成型。干法又分为干压和等静压成型。干压的缺点是：各向异性；不适于尺寸大、形状复杂制品的设计；设备、模具费用较高。等静压成型缺点是：工艺效率较低，设备昂贵。先进陶瓷塑性成型方法主要有注射成型和挤出成型两种。注射成型缺点是：生产周期长、金属模具设计困难、费用昂贵等。挤出成型缺点是：物料强度低、容易变形；表面凹坑和起泡；开裂及内部裂纹；模具制造成本高；导致烧结收缩大。料浆成型主要分为注浆成型和流延成型两种。注浆成型缺点是：成型形状粗糙；注浆时间较长，劳动强度大；不易实现自动化；缺陷多，外观尺寸精度低。流延成型缺点是：有机溶剂具有一定的毒性，使生产条件恶化并造成环境污染；生产成本较高。
烧结方法主要有无压烧结、热压烧结、热等静压烧结、微波烧结、SPS和反应烧结。热压烧结缺点是：热压炉非常昂贵，而且难以实现连续化大批量生产。微波烧结的缺点是：设备昂贵，需要专门设计；难于维持某个精确温度；有时会与不希望的杂质反应或与绝热层相污染；微波透明型材料很难被加热，不良热导体内部会形成大的温度梯度导致非均匀加热。SPS和热等静压烧结的缺点都是成本太高。反应烧结的缺点是：工艺过程复杂；成本高；素坯易开裂。
7、答：高分子不是由单一分子量的化合物所组成，即使是一种“纯粹”的高分子，也是由化学组成相同、分子量不等、结构不同的同系聚合物的混合物所组成。这种高分子的分子量不均一(即分子量大小不
一、参差不齐）的特性，就称为分子量的多分散性。
高分子分子量多分散性的表示方法：
①以分子量分布指数表示，即质均分子量与数均分子量的比值，Mw / Mn
Mw / Mn 分子量分布情况 1 均一分布
接近1(1.5-2）分布较窄
浅析影响馒头发酵性能的因素 篇3
关键词：馒头 发酵 工艺流程
中图分类号：TS213.2 文献标识码：A 文章编号：1672-5336（2013）20-0010-02
馒头是我国大部分地区日常主食，经历了千百年的发展，衍生出了越来越多种类的面制品。因其独特的口感、醇香的风味，其销量位居全国传统面食之首。因此，探析影响馒头发酵性能的因素并进行改进是很有必要的。本文从原料工艺入手，对馒头发酵过程中遇到的质量问题进行梳理、归纳、总结，希望能和同行相互探讨，为发酵工业的发展提供有力的参考。
1 原料面粉的因素影响
（1）原料小麦因素：一般来说，面筋质量差的面粉做出来的馒头，内部结构粗糙；面筋及数量不够的面粉，做出来的馒头因面筋包气能力不足可能产生表面起泡问题；面筋筋力过强的面粉做出来的馒头易出现萎缩的现象。影响小麦面筋质量的主要因素是品种种植环境（土壤、光照、气候等）生长期等，这只能通过源头控制来解决。
（2）制粉的工艺因素：配麦工艺：由于产地不同，须合理选择小麦品种或面粉品种进行配粉，否则可能造成馒头质量问题。取粉部位：如果心磨取粉较多，可能出现馒头气泡较多的问题，如果前路皮磨取粉较多，可能出现蒸出的馒头萎缩起皱的问题，如果后路皮磨取粉较多，可能出现馒头内部结构粗糙，口感差的问题。筛网配备：面粉筛配备的粗细会影响到研磨道数面粉颗粒大小，小麦淀粉破损程度，会影响到馒头制作时面粉吃水多少快慢，以及面筋形成的质量，蒸制过程的持气能力等。但面粉筛配备的粗与细应与面制品制作的要求和质量相匹配。
（3）储存因素：刚下机或刚收割不久新小麦粉，其含有大量活性酶，会使小麦蛋白分子在面团调制过程易分解断裂，在蒸制时个别会出现烫斑皱缩等而小麦陈化时间长，馒头萎缩现象就会越来越严重，所以要求面粉到工厂前需要存放半个月以上。
2 工艺流程因素的影响
（1）和面工序对馒头质量品质影响因素主要为和面的时间和面团的温度等。和面时间短，会使面筋尚未形成，导致面团膨胀程度差，持气能力低，蒸制馒头体积小，硬度大，局部塌陷。和面时间长，面筋网络遭到破坏，骨架断裂，会使面团持气能力不足而萎缩。以立式和面机为例，和面适宜的时间慢速2分钟，快速6分钟。此时馒头的品质达到峰值，如果搅拌的时间过长，会产生面团打过的现象，延伸性变好而韧性变差。当然，不同的面粉需根据实际情况调整。和好面的标准是可以将面团拉成很薄的薄膜，有光泽，组织均匀细腻。对于和面的温度，应使和好面的面温在16—20度之间，否则将使面团温度升高，在包制成型时容易发酵，从而造成馒头口感差，表面粗糙，极易萎缩。
（2）发酵工序对馒头质量影响因素主要为温度湿度和时间等。温度：发酵室的温度应控制在38—42度左右。酵母最适宜的发酵温度26—28度，最适温度28度。酵母的活性是随着温度的升高而增强的，产气量也大量增加，面团温度达到38度时，产气量达到最大，因此面团发酵室温度最好控制在36—40度之间。温度太高，超过60度酵母死亡，而且也易产生杂菌，造成馒头蒸制不发酵，体积小，有死面。但是国外也有用提高酵母用量，将发酵室温度控制在50—55度之间发酵的，而且发酵效果很好。湿度：发酵湿度对馒头体积、组织、颗粒影响不大，但对馒头形状、外观及表皮等影响较大。发酵室的湿度应根据不同的产品发酵情况而定一般设定在50%—70%之间。如湿度过大表面出现气泡，易造成在蒸制时出现密集的气泡及气泡收缩后留下的“鱼眼”，湿度过小面团表面水分蒸发过快，易使面团产生表面干燥，蒸制时分层，干裂的问题。时间：发酵的时间应根据发酵室温湿度和酵母的使用量控制在40—60分钟左右，判断的标准是发酵为原面团的1.5—2倍，表面光滑，皮质较薄，色泽明亮，内部蜂窝均匀，有白度且柔软。发酵时间过长面团过度膨胀，超过面筋抗拉伸极限，导致面筋骨架持气能力下降，内部蜂窝不均。另一方面面团发酵过头，产生醋酸，会溶解面筋蛋白质中的谷蛋白，消弱面筋骨架的支撑力导致馒头萎缩、有酸味。发酵不足易使馒头起泡个头小，皮质深，内部蜂窝不均。
（3）蒸制工序馒头质量品质影响因素主要为气压和时间等。不同的产品蒸汽的压力、时间也有所不同，应根据蒸柜的冷点、产品的中心温度来确定。馒头在蒸制的过程中，蛋白质和淀粉等物质发生一些列的变化，在蒸制初期，酵母受热产气使内部膨压增加，馒头体积增大，当温度达到50度左右时，淀粉开始剧烈膨胀，随着温度上升，淀粉膨胀、破裂、糊化，馒头体积继续增大，当温度达到80度以上时，随着蛋白质凝固变性，馒头体积便膨胀到极限而固定下来。故确定产品的蒸制时间应将馒头放入蒸柜的冷点处，测试蒸制品中心温度到达85度以上的时间为宜。气压控制在0.4—0.6mpa之间，气压过低，会造成蒸制时间长，滴水现象严重，造成馒头表面粗糙，发粘起泡。气压过大不仅造成蒸汽的浪费，而且使面团受热膨胀过大，面筋膜易破坏，出柜时馒头极易剧烈萎缩。
3 结语
馒头发酵的过程，是一个系统控制的问题，受到很多因素的影响，经过多年的生产经验，笔者认为温度时间是影响馒头发酵的最关键因素，没有一成不变的配方，工艺是动态可变的，我们只有树立牢固的质量意识，在不断实践基础上精益求精，才能提高解决问题的能力，掌握最科学的技术流程。企业要想增强自身的竞争力，就必须推行ISO2200质量保证体系，从源头控制、体系管理、过程控制、关键控制点、产品追溯等方面管理完善，努力实践6西格玛管理，以客户为主体，执行高效的流程设计改善优化，最大限度的降低成本，力争产品的零缺陷标准。
参考文献
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结构性能因素 篇4
关键词：冷弯薄壁型,抗震性能,影响因素
0前言
冷弯薄壁型钢结构体系主要由屋盖、楼盖、组合墙体及围护结构等组成。屋盖和楼盖主要承受竖向荷载, 组合墙体则既承受竖向荷载, 又承受风以及地震等水平作用。典型的冷弯薄壁型钢组合墙体由C形 (和U形冷弯薄壁型钢构件组成的钢骨架, 与墙面板或交叉支撑经自攻螺钉连接而成。
冷弯薄壁型钢结构相对于传统钢筋混凝土结构具有较大的优势: (1) 用钢量经济, 钢材可完全回收, 建材符合绿色要求, 满足国家环保和可持续发展要求; (2) 轻质高强, 在满足上部承载力的同时对地基承载力要求不高, 可大幅度降低基础造价; (3) 结构的所有构件都可以模数化设计、工厂标准化生产, 能较好地保证质量, 推动建筑产业化进程; (4) 现场组装, 混凝土湿作业少, 施工文明, 对环境影响小, 不受地域和季节的影响, 建设周期短, 加快资金回笼, 降低投资风险, 提高投资效益; (5) 各种管线可暗埋于墙体和楼盖中, 布置简单, 检修维护容易, 墙体截面小, 建筑可用面积大。鉴于该体系的诸多优点, 当前国家和众多企业在市场上大力推广应用。
而我国又地处世界两大主要地震带-环太平洋地震带与欧亚地震带的交汇部位, 受太平洋板块、印度板块与菲律宾海板块的挤压, 地震断裂带十分发育。板块构造位置决定, 我国地震频繁、震灾严重。近几年的地震给我们国民经济造成了巨头的损失, 冷弯薄壁型钢结构住宅体系要被大众所接受, 必须研究清楚其抗震性能。
1 结构地震力计算
地震力是指结构物由于地表运动而受到相应加速度, 进而产生的惯性力, 土压力和水压力的总称。由于水平振动对建筑物的影响最大, 因而一般只考虑水平振动。水平地震作用的计算方法主要有底部剪力法和振型分解反应谱法[1]。两种计算方法地震力均等于“等效重力×地震系数”, 所以地震力跟结构体系的自重成正比。而冷弯薄壁型钢结构住宅体系自重较普通钢筋混凝土房屋轻很多, 所受地震力较小。
2 冷弯薄壁型钢结构体系抗震性能影响因素
冷弯薄壁型钢结构住宅体系是一个多种构件装配在一起的结构体系, 其体系的抗震性能由组成的各个部分力学性能决定[2]。
2.1 组合墙体
组合墙体按其受力特性可分为承重墙体和抗侧墙体两种, 前者以承受竖向荷载为主, 后者以承受水平剪力为主。
2.1.1 承重墙体
冷弯薄壁型钢结构体系的承重墙体可有效承担屋盖、楼盖传递的竖向荷载。构件壁厚根据所承受的荷载而定, 上部楼层构件的材料厚度可随荷载的减小而减小。所有承重墙窗洞口上方必须设置过梁, 过梁可采用箱形、工形、L形截面或析架形式, 以支撑洞口上的屋架或楼盖梁。
承重墙体除了满足相应的结构构造外, 还应: (1) 减少层间错移, 提高水平抗震力。 (2) 对墙架柱的翼缘进行侧向支撑, 以保证结构的整体稳定性, 提高承载能力。
2.1.2 抗侧墙体
保证抗侧墙体的抗剪和抗倾覆能力, 是研究冷弯薄壁型钢结构体系的关键。为抵抗风荷载、地震作用和确保建筑物在施工期间和建成后的整体稳定性, 必须满足: (1) 构件截面、厚度、尺寸合适, 且可靠连接成一个整体。 (2) 支撑和传力构件布置齐全。
周绪红等[3]对采用OSB板与石膏板作为墙面板的不同高宽比的组合墙体进行了一系列足尺试件的水平单调加载和往复加载试验。研究结果认为:墙体的破坏主要表现在螺钉被拔出, 此时墙面板与墙架柱之间的约束失效;墙体的钢材强度对其抗剪承载力的影响不大。指出了在墙架柱截面和间距不变的情况下, 自攻螺钉的连接对组合墙体抗震性能的起决定性的作用。
2.2 组合楼盖
低层冷弯薄壁型钢结构住宅中, 楼盖主要传递竖向荷载, 但在多层冷弯薄壁型钢结构住宅中, 楼盖除了传递竖向荷载给墙体外, 又要传递水平风荷载及地震力到组合墙体, 更重要的作用是保证抗侧力结构体系的空间协同工作, 因此必须保证楼盖具有足够的强度、刚度和整体稳定性。因而结构设计时不仅要加支撑和加劲件保证楼盖的平面内刚度, 还要合理设计楼盖与墙体、楼盖与基础的有效连接, 提供一个从结构任意部分直到基础的完善传力路径。
贾子文[4]对冷弯薄壁型钢-混凝土组合楼盖受力性能从试验、有限元、理论三方面进行了分析, 得到了组合楼盖在施工阶段的强度和刚度;正常使用阶段的抗弯刚度和自振频率;组合楼盖的抗弯极限承载力和破坏机理;组合板的粘结性能、螺钉连接抗剪承载力和破坏模式。证明了通过适当的构造措施能保证楼盖结构的平面刚度。
2.3 连接节点
因冷弯薄壁型钢结构体系中构件壁厚很薄, 墙架柱与楼盖梁节点连接若采用焊接, 施工质量、节点性能不易保证, 且减缓了施工速度。当前工程普遍采用自攻螺钉连接各种构件, 快速且不消弱构件自身强度。
黄川[5]通过自攻螺钉连接的冷弯薄壁C型钢梁柱节点试验, 对连接节点的刚度即连接的M-θ曲线的进行了测试。结果表明螺钉数量和间距对节点的初始刚度和弯矩承载力影响较大。说明了自攻螺钉对节点抗震性能的显著影响作用。
2.4 整体结构
李元齐[2]对一两层高强超薄壁冷弯型钢住宅结构足尺模型的振动台试验, 试验结果表明:结构破坏均发生在连接部位和覆面板的局部区域, 破坏模式为自攻螺钉的脱落和石膏板的局部破裂, 而内部主体型钢龙骨基本无破坏。再次表明该结构体系抗震设计的重点应在构件间的连接。
3 结论
冷弯薄壁型钢结构体系自重较轻, 受到的地震力较小, 再加上该结构的主体构件轻质高强, 结构各部分的力学性能优异, 自攻螺钉连接件成为影响整体结构抗震性能的关键因素之一。在主要构件尺寸不变的情况下, 合理的设置自攻螺钉尺寸和间距是整体抗震性能优化的主要方向。
参考文献
[1]GB50011-2010建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2010.
[2]李元齐, 刘飞, 沈祖炎, 等.高强超薄壁冷弯型钢低层住宅足尺模型振动台试验[J].建筑结构学报, 2013, 34 (1) :36-43.
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[4]贾子文, 周绪红.冷弯薄壁型钢-混凝土组合楼盖振动性能试验研究[J].土木工程学报, 2011, 44 (4) :43-51.
钽金属的结构与性能研究 篇5
摘 要：钽是电子工业和空间技术发展不可缺少的战略原料，钽以其独特的结构和性质，在骨科医学、电子工业、化学工业和冶金工业有很大的应用。这篇论文主要介绍钽金属的资源、钽金属的制备和钽金属的结构和性质及其应用。
关键字：钽金属；战略原料；资源；制备；结构；应用
0 引言
钽是由瑞典化学家埃克贝里在1802年发现的，按希腊神话人物Tantalus（坦塔罗斯）的名字命名tantalum。1903年德国化学家博尔顿（W.von Bolton)首次制备了塑性金属钽,用作灯丝材料。1940年大容量的钽电容器出现，并在军用通信中广泛应用。第二次世界大战期间，钽的需要量剧增。50年代以后，由于钽在电容器、高温合金、化工和原子能工业中的应用不断扩大，需要量逐年上升，促进了钽的提取工艺的研究和生产的发展。中国于60年代初期建立了钽的冶金工业。美国是钽消费量最大的国家，1997年消费量达500吨，其中60%用于生产钽电容器。日本是钽消费的第二大国，消费量为334吨。21世纪初，随着电容器生产的发展迅速，市场供不应求。预计，世界钽电容器的生产量达2.50亿件，需消费钽1000吨。据美国地质调查局的统计，世界钽探明储量14000吨。其中，澳大利亚4500吨、尼日利亚3200吨、民主刚果1800吨、加拿大1800吨、巴西1400吨。中国资源量，主要分布在江西、福建、新疆、广西、湖南等省。从未来发展的需求看，电容器仍是钽的主要应用领域。如果按储量基础24000吨计算，也只能保证24年的需求。尽管如此，钽资源的前景仍然是看好的。首先，在世界十分丰富的铌矿床中，伴生有大量的钽资源。其中，格陵兰南部加达尔铌、钽矿的钽资源量就达100万吨。其次，西方已开始利用含Ta2O53%以下的大量锡炉渣。此外，代用品的研究和利用也有了很快的发展，如铝和陶瓷在电容器领域代替钽；硅、锗、铯可在电子仪器用途上，代替钽制造整流器等。
在郑州大学先进靶材料实验室的李庆奎老师的团队主要做的是高纯钽金属靶材，做出的金属靶材通过磁控溅射等工艺形成的薄膜广泛应用于电子信息产业。为了更深层次的探究谈金属，我对钽金属的资源、制备、结构、性能和应用进行了探究。钽金属的资源
资源钽和铌的物理化学性质相似，因此共生于自然界的矿物中。划分钽矿或铌矿主要是根据矿物中钽和铌的含量。钽铌矿物的赋存形式和化学成分复杂,其中除钽、铌外，往往还含有稀土金属、钛、锆、钨、铀、钍和锡等。钽的主要矿物有：钽铁矿[(Fe,Mn)(Ta,Nb)2O6]、重钽铁矿、细晶石和黑稀金矿等。炼锡的废渣中含有钽，也是钽的重要资源。已查明世界的钽储量(以钽计)约为134000短吨，扎伊尔占首位。1979年世界钽矿物的产量(以钽计)为 788短吨(1短吨＝907.2公斤)。中国从含钽比较低的矿物中提取钽的工艺，并且取得了巨大的成就。钽金属的制备
冶炼方法：钽铌矿中常伴有多种金属，钽冶炼的主要步骤是分解精矿，净化和分离钽、铌，以制取钽、铌的纯化合物，最后制取金属。矿石分解可采用氢氟酸分解法、氢氧化钠熔融法和氯化法等。钽铌分离可采用溶剂萃取法〔常用的萃取剂为甲基异丁基铜(MIBK)、磷酸三丁酯(TBP)、仲辛醇和乙酰胺等〕、分步结晶法和离子交换法。分离：首先将钽铌铁矿的精矿用氢氟酸和硫酸分解钽和铌呈氟钽酸和氟铌酸溶于浸出液中，同时铁、锰、钛、钨、硅等伴生元素也溶于浸出液中，形成成分很复杂的强酸性溶液。钽铌浸出液用甲基异丁基酮萃取钽铌同时萃入有机相中,用硫酸溶液洗涤有机相中的微量杂质，得到纯的含钽铌的有机相洗液和萃余液合并,其中含有微量钽铌和杂质元素，是强酸性溶液，可综合回收。纯的含钽铌的有机相用稀硫酸溶液反萃取铌得到含钽的有机相。铌和少量的钽进入水溶液相中然后再用甲基异丁基酮萃取其中的钽,得到纯的含铌溶液。纯的含钽的有机相用水反萃取就得到纯的含钽溶液。反萃取钽后的有机相返回萃取循环使用。纯的氟钽酸溶液或纯的氟铌酸溶液同氟化钾或氯化钾反应分别生成氟钽酸钾(K2TaF7)和氟铌酸钾(K2NbF7)结晶，也可与氢氧化铵反应生成氢氧化钽或氢氧化铌沉淀。钽或铌的氢氧化物在900～1000℃下煅烧生成钽或铌的氧化物。
钽的制取：①金属钽粉可采用金属热还原（钠热还原）法制取。
在惰性气氛下用金属钠还原氟钽酸钾：K2TaF7+5Na─→Ta+5NaF+2KF。反应在不锈钢罐中进行，温度加热到900℃时,还原反应迅速完成。此法制取的钽粉，粒形不规则，粒度细，适用于制作钽电容器。金属钽粉亦可用熔盐电解法制取：用氟钽酸钾、氟化钾和氯化钾混合物的熔盐做电解质把五氧化二钽(Ta2O5)溶于其中，在750℃下电解,可得到纯度为99.8～99.9%的钽粉。②用碳热还原Ta2O5亦可得到金属钽。还原一般分两步进行:首先将一定配比的Ta2O5和碳的混合物在氢气氛中于1800～2000℃下制成碳化钽(TaC)，然后再将TaC和Ta2O5按一定配比制成混合物真空还原成金属钽。金属钽还可采用热分解或氢还原钽的氯化物的方法制取。致密的金属钽可用真空电弧、电子束、等离子束熔炼或粉末冶金法制备。高纯度钽单晶用无坩埚电子束区域熔炼法制取。钽金属的结构与性质
晶体结构：晶胞为体心立方晶胞，每个晶胞含有2个金属原子。晶胞参数： a=330.13pm，b=330.13pm，c=330.13pm，α= 90°，β = 90°，γ = 90°，莫氏硬度：6.5，熔点：2996℃。钽的质地十分坚硬，硬度可以达到6-6.5。它的熔点高达2996℃，仅次于碳，钨，铼和锇，位居第五。钽富有延展性，可以拉成细丝式制薄箔。其热膨胀系数很小，每升高一摄氏度只膨胀百万分之六点六。除此之外，它的韧性很强，比铜还要优异。
物理性质：质地十分坚硬、富有延展性。化学性质：钽还有非常出色的化学性质，具有极高的抗腐蚀性，无论是在冷和热的条件下，对盐酸、浓硝酸及“王水”都不反应。但钽在热的浓硫酸中能被腐蚀，在150℃以下，钽不会被浓硫酸腐蚀，只有在高于此温度才会有反应，在175度的浓硫酸中1年，被腐蚀的厚度为0.0004毫米，将钽放入200℃的硫酸中浸泡一年，表层仅损伤0.006毫米。在250度时，腐蚀速度有所增加，为每年被腐蚀的厚度为SDS毫米，在300度时，被腐蚀的速度则更加快，浸泡1年，表面被腐蚀1.368毫米。在发烟硫酸（含15%的SO3）腐蚀速度比浓硫酸中更加严重，在130度的该溶液里浸泡1年，表面被腐蚀的厚度为15.6毫米。钽在高温下也会被磷酸腐蚀，但该反应一般在150度以上才发生，在250度的85%的磷酸中，浸泡1年SS，表面被腐蚀20毫米，另外，钽在
氢氟酸和硝酸的混酸中能迅速溶解，在氢氟酸中也能被溶解。但是钽更害怕强碱，在110度40%浓度的烧碱溶液里，钽会被迅速溶解，在同样浓度的氢氧化钾溶液中，只要100度就会被迅速溶解。除上面所述情况外，一般的无机盐在150度以下一般不能腐蚀钽。实验证明，钽在常温下，对碱溶液、氯气、溴水、稀硫酸以及其他许多药剂均不起作用，仅在氢氟酸和热浓硫酸作用下有所反应。这样的情况在金属中是比F较罕见的。元素用途
钽在酸性电解液中形成稳定的阳极氧化膜，用钽制成的电解电容器，具有容量大、体积小和可靠性好等优点，制电容器是钽的最重要用途，70年代末的用量占钽总用2/3以上。钽也是制作电子发射管、高功率电子管零件的材料。钽制的抗腐蚀设备用于生产强酸、溴、氨等化学工业。金属钽可作飞机发动机的燃烧室的结构材料。钽钨、钽钨铪、钽铪合金用作火箭、导弹和喷气发动机的耐热高强材料以及控制和调节装备的零件等。钽易加工成形，在高温真空炉中作支撑附件、热屏蔽、加热器和散热片等。钽可作骨科和外科手术材料。碳化钽用在250℃于制造硬质合金。钽的硼化物、硅化物和氮化物及其合金用作原子能工业中的释热元件和液态金属包套材料。氧化钽用于制造高级光学玻璃和催化剂。1981年钽在美国各部门的消费比例约为:电子元件73%,机械工业19%，交通运输6%，其他2%。性质用途
钽的线胀系数在0～100℃之间为6.5×10-6K-1，超导转变临界温度为4.38K,原子的热中子吸收截面为21.3靶恩。
在低于150℃的条件下钽是化学性质最稳定的金属之一。与钽能起反应的只有氟、氢氟酸、含氟离子的酸性溶液和三氧化硫。在室温下与浓碱溶液反应，并且溶于熔融碱中。致密的钽在200℃开始轻微氧化，在280℃时明显氧化。钽有多种氧化物，最稳定的是五氧化二钽(Ta2O5)。
钽和氢以上生成脆性固溶体和金属氢化物如:Ta2H,TaH,TaH2,TaH3。在800～1200℃的真空下，氢从钽中析出钽又恢复塑性。钽和氮在300℃左右开始反应生成固溶体和氮化合物；在高于2000℃和高真空下，被吸收的氮又从钽中析出。钽与碳在高于2800℃下以三种物相存在:碳钽固溶体、低价碳化物和高价碳化物。钽在室温下能与氟反应,在高于250℃时能与其他卤素反应，生成卤化物。
[2]杨铸生，段惠敏，王秀京.四川攀西地区铌钽矿床的地质特征及找矿方向[J].四川地质学报.2007(04)[3]鄢明才，迟清华等.中国不同岩石类型花岗岩类元素丰度及特征[J].物探化探计算技术.Liang Peng(Henan Industrial Technology Research Institute of Resources and Materies Zhengzhou University, Zhengzhou
450001 China)Abstract: Tantalum is indispensable strategic raw materials to electronic industry and space technology development.with its unique structure and properties ,tantalum in the orthopedic medical, electronic industry, chemical industry and metallurgical industry has a great application.This paper mainly introduces the preparation of tantalum metal resources, tantalum metal and the structure and properties of tantalum metal and its application.Keywords: tantalum metal;Strategic raw materials;Resources;Preparation;Structure;application 参考文献
[1]陈宝泉.福建南平西坑铌钽矿区玉帝庵矿段含矿伟晶岩特征[J].福建地质.2008（03）
钢结构梁柱节点抗震性能研究 篇6
随着国家建设发展速度的快速发展，钢结构体系在建筑工程中的应用越来越广泛。钢结构建筑平面布置灵活、抗震性能好、计算理论相对成熟。钢结构建筑是由钢梁、钢柱构件通过节点连接构成，连接节点是保证梁与柱协同工作、形成结构整体的关键部件，它的性能直接影响结构体系的刚度、稳定性和承载能力。在震害中，钢结构建筑部分破坏表现为：梁柱节点部位发生了断裂、脆性断裂，梁柱节点焊缝连接发生破坏等。因此钢结构梁柱连接节点抗震性能存在着不足。
常见梁-柱节点抗震设计及构造措施
通过提高梁柱联接节点处焊缝材料强度、韧性、施工质量和焊接工艺、改进焊接工艺孔的形状和尺寸，设计耗能元件的连接节点，加强或削弱梁柱连接节点，改善梁柱节点抗震性能。其中削弱梁柱节点较为常用。
目前高层钢框架梁柱节点连接的主要采用刚性连接。常见有三种刚性连接：①全部焊连接；②全部栓连接；③栓焊连接。其中螺栓与焊接连接最为常用。典型的栓焊刚性梁柱连接形式见图1-图4。国内外试验研究结果表明，全栓连接施工方便却方面费用太高；而栓焊连接表现出良好的抗震性能造价又低的优点。因此大多数梁柱连接采用栓焊混合连接。
圖1图2
图3图4
梁-柱刚性连接抗震受力特点
栓焊混合连接方式（梁翼缘与柱子翼缘全熔透焊接、梁腹板与柱翼缘螺栓连接），栓焊混合连接施工方便，经济性好，刚度和强度稳定。工字形或H型钢梁与柱子连接时，若采用焊接，受施焊条件，焊缝缺陷以及焊接的残余应力等因素的影响，则其连接的抗弯承载力会降低。在实际震害中，有很多在节点区域出现了脆性破坏或者钢梁出现了塑形变形，表现为梁下翼缘与柱子之间的全熔透焊缝出现裂纹，全融透焊缝与母材之间形成贯通裂缝，梁焊接在一起的柱翼缘被撕裂，裂缝贯穿柱子翼缘，裂纹贯穿整个板域。改进型节点具体措施及受力特征如下：
（1）狗骨型节点
在梁上翼缘焊缝的附近，沿梁的轴向对其上下翼缘板分别进行了对称的圆弧状切割，梁上被削弱的翼缘区在这种节点上起到“ 保险丝”作用，迫使大震作用下的塑性铰离开性能相对差的翼缘焊缝而出现在塑性较好的梁上，在往复载荷载实验作用下，狗骨型节点的应力应变滞回曲线呈稳定而丰满的纺锤形，表现出良好的延性。狗骨型节点会使强度削弱4%-7%。如《多高层民用建筑钢结构节点构造详图》（01SG519）标准图集中推荐采用扩翼狗骨型（工地焊缝）、扩翼狗骨型（工厂焊缝）和盖板加强狗骨型的三种箱柱-H钢梁节点，标准节点实现了塑性铰外移的目的，抗震性能较好。
（2）梁腹板开槽型节点
此节点保护了梁翼缘焊缝，梁柱塑性铰的位置位于距剪切连接板端部约一半梁高的位置，减小了节点焊缝处的应力集中，改善了节点焊缝的受力状况，节点破坏表现为梁翼缘板的局部屈曲破坏。
（3）梁腹板打孔型节点
梁腹板开孔构造可以使得开孔截面局部转动变形增大，破坏一般会使梁腹板发生局部屈曲，降低了脆性破坏的可能性。
（4）边板节点
节点处的边板全部采用工厂焊接，避免了梁端工地焊缝。
存在问题及不足
1.截面削弱降低了梁的承载力与刚度，影响整体钢结构的承载力。
2.不经济、材料浪费，钢结构构件加工精度要求较高。
3.部分节点没有达到预期的延性，需花费大量的维修费用。
4.钢框架栓焊混合刚性连接的受力性能、破坏机理的研究不足。
5.梁端加强型节点加强了梁端，同时必须加大柱子截面尺寸，造成造价的增加。
6.标准图集《多、高层民用建筑钢结构节点构造详图（含2004年局部修改版》（01SG519）中推荐了几种抗震性能节点型式，但节点抗震性能需要试验及理论检验其抗震可靠性。
结语
在多层和高层钢结构抗震设计中，梁柱刚性连接节点设计是一个非常重要的组成部分，因其设计得是否恰当将直接影响到结构承载力的安全性和可靠性。震害后钢结构节点更换维修更需深入的分析和总结，提出改进钢结构节点的抗震性能建议和措施。
结构性能因素 篇7
一、建筑结构施工质量对于建筑结构安全性的影响分析
建筑工程施工的整体质量对于建筑工程的耐久性与安全性有着深远的影响, 其中, 主体结构与地基施工质量会影响建筑物的使用安全, 而保温隔热以及屋面防水等则会影响建筑物的施工功能。此外, 建筑工程的功能还包括供电、供水、燃气等方面。下面, 就针对建筑物主体结构对于施工质量的影响进行深入的分析。
1. 对建筑结构安全性产生影响的施工质量种类
建筑结构安全性的施工质量类型分为结构构件、建筑材料、结构施工质量水平、结构构件连接几个部分, 结构构件有构件外观质量、截面尺寸、构件轴线偏差、截面尺寸、构件内部质量等。建筑材料则包括木材、钢筋、砂浆、钢型材、砌体、混凝土等, 每一个部分都有着严格的内容与质量控制标准。
2. 建筑结构构件质量对建筑安全性的影响
建筑物的结构构件是整个建筑物的有机组成部分, 其施工质量直接影响着建筑物的使用安全性, 而建筑构件包括多种工序。以钢筋混凝土结构构件为例, 这一工序是由模板、钢筋以及现浇混凝土等工序构成, 国家相关标准中对于各个工序的检验与验收均有着明确的规定。
3. 建筑材料对于建筑安全性的影响
建筑材料是建筑构件的基础要素, 也直接影响着建筑物的安全性能。如果材料不符合要求, 也就降低结构耐久性与承载能力。近年来, 国家相关部门出台了建筑材料的控制制度, 这对规范建筑安全起到了一定的作用。
4. 结构构件联结件施工质量对于建筑安全的影响
在建筑物之中, 结构构件联结件的承载力必须要大于构件承载力, 才能够保证联结件不会失效。例如在结构抗震的设计中, 框架节点承载力必须要超过梁柱构件承载力, 预埋件承载力也需要大于联结构件承载力。从某种层面而言, 构件联结件施工质量也直接影响着建筑物的安全性能。
二、建筑结构施工水平对于建筑结构安全性的影响分析
我国的《建筑工程施工质量验收统一标准》中, 对于建筑材料、联结件、结构构件的施工质量有着明确的固定, 对于各个验收细节也有相关的处理办法。但是由于各种因素的影响, 很多的施工企业与监理人员并未意识到这一问题, 对于建筑结构施工水平还没有引起相应的重视。
1. 结构构件截面尺寸施工质量对于建筑结构安全性的影响
结构构件截面尺寸对于构件承载面积与刚度有着直接的影响, 在分析构件截面尺寸离散型时, 必须要考虑到构件承载面积的问题。综合种种因素, 截面较多的框架柱, 应该适当的增加地震作用效应与抗震承载力之间的比值。在钢筋混凝土施工过程中, 考虑到支模操作会导致梁柱节点发生缩颈的情况, 而节点剪承载力是由轴压力、箍筋与节点区混凝土受剪共同构成。因此如果减小节点区间面, 就会对节点受剪承载力产生一定的影响。
2. 结构构件钢筋布置均匀性对于建筑结构安全性的影响
构件结构是构件截面钢筋受力均匀的首要条件, 如果主筋的配置向一侧偏移, 就会导致一侧钢筋出现屈服的情况, 这便会对构件承载力产生不良影响。此外, 构件的箍筋不仅可以影响主筋承载能力, 也会约束混凝土、削弱主筋支撑能力。如果遇到强烈的地震, 就会导致主筋出现箍筋剥落以及主筋压曲的情况。
3. 建筑构建轴线偏差对于建筑结构安全性的影响
在建筑物施工的过程中, 如果放线不紧密, 就会导致建筑物轴线发生偏差, 这就会在很大程度上影响建筑结构构建的受力性能。因此, 在施工完成之后, 必须要进行验收, 防止由于轴线偏差影响建筑结构的安全性。
4. 建筑结构内部质量与外观对于建筑结构安全性的影响
建筑结构内部质量与外观也会在很大程度上影响建筑物的安全性与耐久性, 如果内部不紧密, 就会影响混凝土的强度以及混凝土对于钢筋的包裹力与粘结力。如果将钢筋暴露在潮湿的环境下, 就会导致钢筋发生锈蚀, 严重的影响建筑结构的安全性。
5. 结构楼层构建材料强度与设计偏差对于建筑结构安全性的影响
结构构件材料的强度会对构件刚度、受弯能力、受压能力与承载能力产生直接的影响, 结构楼层构件材料强度与设计偏差也会影响建筑结构的安全性, 其中结构体系合理性、竖向布置与结构平面规则性对于建筑物施工尤为重要。在实际的设计过程中, 必须要严格遵循《建筑抗震设计规范》。这样才能够有效提升设计的质量, 保证建筑结构的施工质量水平以及结构的安全性。
三、开展施工质量水平控制工作的方法
自从我国《建设工程质量管理条例》开始实施之后, 建设部门也制定了一系列的管理措施, 在勘察质量、审图机构的设置、政府监督、社会监理等方面都进行了确切的规定。对于建筑工程的施工也制定了各项条文, 这在很大程度上促进了我国建筑工程质量水平的提升。但是由于一些客观和主观因素的影响, 建筑结构的施工过程还存在着一些问题。在未来阶段下, 施工企业必须要严格的根据规范标准进行施工。这样才能够有效的提升建筑工程的施工质量, 保障建筑施工安全性。
四、结语
本文就建筑工程施工质量水平对于建筑物结构安全的影响进行了深入的分析, 并探讨了我国建筑结构施工过程中存在的问题。相信通过相关部门与施工企业的共同努力, 施工结构的施工质量水平必然可以得到全面的提升。
摘要：建筑工程施工质量对于建筑工程的耐久性与安全性有着深远的影响, 建筑结构主体结构安全性和可靠度的关系能够帮助相关人员了解建筑结构的现状。本文分析了建筑结构施工质量水平与结构安全性之间的关系以及具体控制策略。
关键词：建筑结构施工质量水平,结构安全性,关系,控制方法
参考文献
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[2]杜星凌.实施复杂高层建筑结构施工质量过程控制应注意的几个问题[J].工程质量, 2012 (12) .
结构性能因素 篇8
1 国内外高层钢结构住宅结构体系的研究现状
1.1 国外高层钢结构住宅结构体系的研究现状
国外关于高层钢结构住宅结构的研究较早, 而且在不断的发展过程中已经形成了较大的规模, 在一些发达国家已经建造了较多的钢结构住宅[1]。高层钢结构住宅结构体系主要包括交错桁架体系和钢—混凝土混合结构体系, 其中交错桁架体系的结构是美国学者在1966年所提出的, 并与次年成功的建造了一所钢结构公寓。1974年又有学者提出了关于交错桁架体系中的抗震性能, 然后在1983年进行了交错桁架体系的横向水平风荷载试验, 并得出了相关的实验数据。直到20世纪70年代欧洲才进行了关于钢-混凝土混合结构体系的住宅, 并且在1981年进行了关于地震作用下的动力特性分析。
1.2 国内高层钢结构住宅结构体系的研究现状
我国对于高层钢结构住宅结构体系的研究较晚, 我国在2001年才开始进行关于钢结构住宅相关的科研, 并与多所高校进行合作[2]。我国对于高层钢结构住宅的建设较晚, 但是所取得的成就较高。目前我国高层钢结构住宅的体系主要包括钢框架-支撑结构体系, 钢框架-混凝土筒体结构体系。而且钢-混凝土混合结构中关于抗震性能的研究也取得了较好的成就, 李国强等人将钢-混凝土混合结构中将钢框架简化为半刚性框架, 从混合结构中的特性以及受力和破坏方面进行了全面的分析。
2 高层钢结构住宅结构体系
目前高层钢结构住宅结构体系主要包括钢框架结构体系、刚框架-支撑结构体系、钢框架-剪力墙结构体系、刚框架-混凝土核心筒体系以及交错桁架结构体系, 下面将对这五中高层钢结构住宅结构体系进行详述。
2.1 钢框架结构体系
钢框架结构体系是较为常见的, 钢框架结构体系所指的是沿着纵、横方向的框架来作为承重的主要结构, 钢结构框架结构体系能够使得建筑物的空间得到最大程度的利用。而且钢框架结构体系的受力部位非常明确[3], 构造也非常简洁, 安装过程中非常简单, 在钢材生产过程中能够进行批量化生产。但是钢框架结构体系的抗震能力较差, 对于15层以上的住宅尽量避免使用钢框架结构。
2.2 钢框架—支撑结构体系
钢框架-支撑结构体系主要是利用框架结构作为基础, 并在住宅中布置相关数量的竖向结构来支撑, 这就使得钢框架-支撑结构体系能够承受水平力和侧向力, 这种结构相对于钢框架结构体系而言有着较好的抗震性能, 而且在进行高层刚结构住宅的建造中所耗用的资金也较少, 利于更高层数的施工[4]。但是钢框架-支撑结构体系在施工过程中的施工难度较大, 支撑的不合理也会使得建筑的布局存在局限性。
2.3 钢框架—剪力墙结构体系
剪力墙也可称为抗风墙或者抗震墙, 在住宅结构中主要是承受地震作用引起的水平荷载, 能够有效的防治住宅结构受到剪切的破坏。在高层钢结构住宅中合理的运用剪力墙能够使其更加稳固, 使得高层钢结构住宅能够承受更大的负荷。钢框架—剪力墙结构体系中竖向的负荷是依靠钢框架承担的, 而横向的荷载是钢框架和剪力墙共同承担的。当然剪力墙也分为多种形式, 有的是钢板结构的剪力墙、钢板混凝土组合的墙板或者钢筋混凝土剪力墙, 钢框架—剪力墙结构体系能够使得高层钢结构住宅结构能够抵御更强的推力, 并能够承受更大的地震中的剪力[5]。这样就能够使得高层钢结构住宅的高度得到更大的提高, 但是在地震发生时容易使得住宅的局部出现破坏的情况。
2.4 钢框架—混凝土核心筒体系
钢框架-混凝土核心筒体系主要是钢筋混凝土的芯筒和钢框架共同组成的混合结构体系, 钢框架—混凝土核心筒体系与钢框架—剪力墙结构体系有很多的相似之处, 这种结构体系能够承受较大的荷载。钢框架—混凝土核心筒体系中核心筒主要是承担横向荷载, 并占据其中90%以上的荷载, 而钢框架主要是承担竖向荷载。这种结构体系在高层钢结构住宅的建设当中运用的非常广泛, 而且其施工过程中能够有效的节省材料, 更大限度的降低了工程造价。但是这种结构体系中钢框架与核心筒的关联性不够紧密, 即在较大的地震作用下核心筒遭到破坏, 那么钢框架也就无法抵御地震的冲击。
2.5 交错桁架结构体系
交错桁架结构体系主要是由柱子、桁架以及楼面板所构成的, 通常柱子是固定在建筑的外围, 而桁架则是固定在柱子上, 楼面板则是固定在桁架的上弦与下弦中。交错桁架结构体系对于搞成钢结构住宅的空间占用较小, 其中横向荷载是由桁架承担的, 柱子主要是承受轴力[6]。虽然交错桁架结构体系能够更大限度的节省住宅面积, 但是其结构较为复杂, 施工难度偏大, 不易于在高层钢结构住宅中进行施工。
3 高层钢结构住宅结构体系中抗震设计的基本方法
高层钢结构住宅结构容易受到地震的影响, 地震发生时会产生横向和纵向两个方向的力。高层住宅在地震发生时所遭受的破坏也会更大, 所以在进行高层钢结构住宅结构体系的建设中要尤其注意其抗震性能的分析。在进行高层钢结构住宅结构体系的抗震性能分析中要根据地震的反应特点进行相关的计算, 因为关于高层钢结构住宅结构体系的抗震包括建筑场地、结构类型以及高度等多方面的因素的影响。简化精确的计算将能够使得高层钢结构住宅的安全性能得到更大限度的保障, 下面将详述抗震设计的集中基本方法。
3.1 底部剪力法
这种方法的计算较为简单, 而且计算的时间也较短, 这种方法通常运用在较为规则的住宅结构在水平方向所受的荷载。这种计算方法不仅可以得到住宅结构在水平方向的地震作用, 而且还能够得到地震作用在结构高度上的分布。
3.2 反应谱法
反应谱法的理论基础主要是利用单质点在地震过程中的反应来进行研究的, 然后就可以绘制相关的地震反应谱曲线, 反应谱曲线描述的是质点在地震作用下反应和自振周期之间的函数关系, 利用这种方法能够分析不同的地震对高层钢结构住宅结构的影响。
3.3 时程分析法
反应谱法主要是以地震反应谱为依据, 其能够在很大限度上分析有关与承载力和变形的结果, 但是其不能够体现出结构存在的薄弱位置以及可能发生的震害, 有较大的局限性。但是时程分析法能够将整个高层钢结构住宅结构作为一个振动系统[7], 然后依据地震加速度与时间之间的变化函数就能够较好的分析出各质点的地震响应, 同时时程分析法也能够分析出对于不规则住宅的地震反应。
4 高层钢结构住宅结构抗震性能探析
关于高层钢结构住宅结构抗震性能的探析首先应该建立相关的模型, 然后采取相应的简化模型来进行数据结果的分析, 其中应该包含框架的边长、壁厚、主梁截面、次梁截面, 钢支撑矩形截面的边长、壁厚以及厚度等。建立相关的模型之后就要进行模态分析, 模态分析主要是运用于高层钢结构住宅结构在地震荷载作用下的线性分析, 也可称之为振型叠加法, 这能够更大限度的缩短高层钢结构住宅结构的计算方法, 模态分析所得到的结果是进行动力分析的重要参数, 也是反应谱分析以及时程分析的基础保障。反应谱分析中所得到的是地震运动的平均值, 能够反映出每个振型位移中的最大值, 对于反应谱所得到的结果可以直接用于高层钢结构住宅的结构体系设计中[8]。地震作用的计算方法有两种, 一种是底部剪力法, 而另一种是振型分解法, 底部剪力法只考虑了结构的第一振型, 但是对于高层钢结构住宅而言会带来较大的误差, 所以在高层钢结构住宅结构中应该采用振型分解法。
本文主要介绍了高层钢结构住宅的几种不同的结构体系, 然后讲述了各种结构体系的优缺点以及适用范围, 然后主要讲述的是高层钢结构住宅的抗震性能分析, 通过这些讲述可以得到在高层钢结构住宅结构体系的设计过程中应该综合考虑其经济性、施工时间以及施工场地等因素, 然后配合相关的抗震性能分析, 最后来选取较好的方案。
参考文献
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锆合金耐蚀性能影响因素概述 篇9
锆合金热中子吸收截面小,在高温高压水中具有较好的腐蚀性能,又有良好的加工性能,同UO2相容性好,且具有足够的高温强度等特点,是目前世界上已运行和正在建造的水冷动力堆中唯一可选用的包壳材料。随着核反应堆向高燃耗方向发展,改进的Zr-4合金已经不能满足要求,于是各国相继开展了新型锆合金的研制工作。目前,从发展的趋势来看,含铌锆合金已经成了主要的研究方向之一,而且已经开发出了一批性能优异的新型锆合金[1], ZIRLO以及M5等性能优异的新一代锆合金已相继投入使用。核燃料包壳在恶劣的环境中服役,众多因素影响着其腐蚀性能,本文对这些影响因素分别进行了阐述,以更好地理解锆合金的腐蚀行为。
1 锆合金的腐蚀
1.1 均匀腐蚀
锆合金的均匀腐蚀主要发生在压水反应堆中,其在空气、高温水和水蒸气中腐蚀时,具有两种不同性质的腐蚀阶段,且不同腐蚀阶段之间有转折点。转折前的腐蚀速率低,与时间近似立方关系;转折后的腐蚀速率高,与时间近似直线关系[2];转折处伴随着裂纹的出现、柱状晶向等轴晶以及四方相向单斜相的转变。转折后的腐蚀对总腐蚀量来讲是主要的,因此,锆合金转折后的腐蚀速率是代表其腐蚀性能的主要参数。
锆合金在高纯水或蒸气中与水反应,在表面生成一层氧化膜,化学反应可用式(1)表示。
Zr+2H2O→ZrO2+4H (1)
均匀腐蚀过程可用图1表示。
锆合金的均匀腐蚀实质上是一个电化学过程,阳极反应是O2-扩散通过氧化膜与锆基体生成ZrO2,阴极反应是电子扩散通过氧化膜并在介质/氧化膜界面上与H+生成H2,阳极反应是腐蚀过程的控制步骤。O2-在氧化膜中的扩散途径是晶界、位错等缺陷,电子在氧化膜中的扩散途径是镶嵌在氧化膜中的金属夹渣物及第二相。
1.2 非均匀(疖状)腐蚀
疖状腐蚀是沸水堆中锆合金表面经常发生的一种局部腐蚀现象。在压水堆中,包壳表面氧化膜生长通常较为均匀,但在不加氢除氧的氧化型水质的沸水堆中,氧化膜均匀地生长到一定厚度后,还会产生不均匀的疖状腐蚀。在堆外高压釜的试验中,疖状腐蚀一般在450℃以上产生,可导致包壳管的过早破损,它的产生直接影响包壳管的使用寿命和反应堆的安全性。
疖状腐蚀进一步发展将连成一片疏松易剥落的白色氧化膜,造成有效壁厚减薄,影响包壳强度,可能引起包壳破裂[3]。一般认为大尺寸的第二相粒子是疖状腐蚀的起源点,较小的第二相尺寸有利于改善锆合金的抗疖状腐蚀性能。
2 锆合金腐蚀行为的影响因素
2.1 合金成分
锆进行合金化的目的是获得优良的耐腐蚀性能和提高它的强度,锆合金的发展过程就是研究不同合金元素如何影响锆合金的腐蚀行为。合金成分和组织的微小变化将导致腐蚀性能的显著变化。几十年来,科技工作者采用“经验式的炒菜方法”进行着不断的探索[4]。下面对锆合金中一些常用的元素进行分析。
(1)Nb
Nb的优点是热中子吸收截面小(1.1b),可消除C、Al、Ti等杂质对锆合金耐蚀性能的危害[5],并能减少吸氢量。在Zr-Nb二元合金中,由于Fe等β相稳定元素的影响,Nb在α-Zr中的固溶度小于0.3%(质量分数),α基体中Nb达到其平衡浓度且均匀分布时将显著增强Zr-Nb合金的耐腐蚀性能[6]。当Zr-Nb合金经β淬火后在偏析温度(610 ℃)以下于α+βNb相区退火时,会通过α′→α+β-Zr→α+βNb相转变来产生βNb。含Nb锆合金耐蚀性能的改善并不是由于βNb的产生,而是由于βNb的形成所导致的基体中Nb含量降低达到Nb的固溶度的平衡[7]。
当合金中Nb含量在0.3%以下时Nb会完全固溶于α基体中(图2),无含Nb第二相和βNb形成,合金显示出优异的耐腐蚀性能,并且它们的耐腐蚀性能不受热处理制度影响;当Nb含量在0.3%~0.8%时,Nb会过饱和固溶于α-Zr中,并析出少量的βNb,此时锆合金的耐腐蚀性能一般较差[8];而当Nb含量较高,达1.0%~5.0%时,锆合金的腐蚀速度对退火处理制度非常敏感,由于Nb的扩散速率很小,在570 ℃退火50 h才能得到βNb沉淀。含Nb锆合金只有经过合理的热处理,使第二相细小、均匀分布时,耐腐蚀性能才会好[9]。Kim等[10]研究表明,对于不同Nb含量的Zr-xNb二元合金,其经β淬火+570 ℃不同时间退火然后在360 ℃/18.6 MPa的去离子水中腐蚀后,发现不经过退火的淬火试样随Nb含量的增加,腐蚀增重增加;经过退火的试样,随退火时间延长,含Nb量超过0.5%的Zr-Nb合金的腐蚀增重降低;当退火时间超过50 h后,腐蚀增重基本保持恒定。而当Zr-Nb二元合金中的Nb含量低于0.3%时,耐腐蚀性能的变化对热处理不敏感,这与前面的结论一致。腐蚀结果表明,当α-Zr基体中Nb含量达到其在α-Zr中的平衡固溶极限时,耐腐蚀性能最佳,并且耐腐蚀性能的改善和氧化膜中四方相以及柱状晶结构的稳定有着密切的关系。
(2)Sn
Sn能扩大α相区,升高α-β转变温度,它的化合价通常为+4价。其在α-Zr中有一定的溶解度,500 ℃时约为1.2%[11],而在400 ℃时则约为0.5%,因此Sn对锆合金主要起固溶强化作用。锆合金中添加Sn,可抵消海绵锆中氮对耐腐蚀性能的有害影响,Sn能消除N的有害作用,其机理如图3所示。N3-能置换氧化物晶格中的氧离子,产生附加的阴离子空位,加速腐蚀,但加入Sn后,因N3-及氧离子空位力图停留在Sn3+附近,三者结合后可动性差,使空位迁移率降低,所以Sn能抵消N的有害作用,降低Zr的腐蚀速率[12]。使海绵锆耐腐蚀性能达到最佳值的Sn的加入量与海绵锆中的氮含量有关[13](见表1),随Sn含量的进一步增加,耐腐蚀性能反而降低,不过这种降低可通过加入适量的Fe、Cr和Ni等元素进行调整,保持合金较高的耐腐蚀性能,同时Sn还可减缓Nb和Fe的扩散,因为它减缓了再结晶。
Jeong等[8]研究了改善锆合金耐腐蚀性能的最佳Sn含量。Sn对锆合金在360 ℃纯水中的耐腐蚀性能有害,而对改善360 ℃ LiOH水溶液中的耐腐蚀性能有益,360 ℃纯水和360 ℃ LiOH水溶液中的腐蚀结果表明最佳的Sn含量为0.4%~0.6%。
Etoh等[14]所做的400 ℃蒸汽腐蚀实验表明,降低Sn含量明显改善了锆合金在该种介质中的耐腐蚀性能。
(3)Fe、Cr、Ni
Fe、Cr、Ni被看作β共析体,因为在它们的相图中这些元素都有β相共析分解。Fe在0.5%~1.5%范围内均可改善耐蚀性,随Fe含量增加,合金强度增加,但塑性相应下降。Cr对锆的蠕变抗力有改善作用,Cr含量升高对耐蚀性不利。Ni对锆有一定的强化作用,对力学性能的影响与Fe相似,锆中加入Ni能改善锆合金高温蒸汽腐蚀性能,但Ni增加锆的吸氢量,引起锆的氢脆现象。
(4)Cu、Mo
Cu对锆有十分显著的强化作用,还能弥补Cr的有害作用,但Cu会降低锆的冲击韧性。Mo对锆的强化效应很高,但使合金塑性下降,其单独加入是极其有害的,但含量低于0.5%时,在多元合金中有Fe存在时其不利影响会得到补偿。
(5)O、S
O是一种α稳定元素,它在锆中占据八面体间隙,形成间隙固溶体,扩展α相区,通过固溶强化增强屈服强度;S在许多合金中被认为是降低边界粘聚力、引起脆化的元素,而在锆合金中,25×10-6的S即可提高合金的力学性能、蠕变性能和耐蚀性能[15],但是随着S含量的增加,延伸率降低[16]。
2.2 氧化物类型
Takashi Sawabe等[17]的研究发现,在锆合金表面形成氧化膜的过程中,晶体结构以Zr→Zr3O→t-ZrO2→m-ZrO2的顺序从基体向氧化膜发展。随着锆合金腐蚀时间的延长,氧化膜中的t-ZrO2不断转变为m-ZrO2,t-ZrO2逐渐减少,致密的氧化膜保护层逐渐变薄,保护作用逐渐减弱,腐蚀速率不断增加[18,19]。因此,氧化膜中的t-ZrO2 转变为m-ZrO2 是控制腐蚀速率的重要因素,且氧化膜中含t-ZrO2越多,越容易形成致密的氧化膜保护层,腐蚀速率越小,样品的耐腐蚀性能越好。除了t-ZrO2的含量会影响合金的耐蚀性能,宏观压应力在梯度方向上的变化也是重要的影响因素。金属/氧化膜界面附近t-ZrO2含量越多,随压应力降低,t-ZrO2转变得越多。在氧化膜中,宏观压应力随离氧化膜金属(O/M)界面距离的增大而逐渐减小,一部分t-ZrO2会向m-ZrO2转变,由于转变时产生应变,在转变的ZrO2晶粒附近会产生高的内应力,这种效应会导致在三晶交界处产生裂纹。研究表明[20],氧化膜中t-m转变时产生的内应力是导致锆合金耐蚀性能恶化的关键因素。Kim等[21]认为,低价态的元素(如Y、Ca等)有助于稳定四方相。
t-ZrO2在低的m(Nb)/m(Fe)时有更高的体积分数(如图4所示),而此时锆合金具有较低的腐蚀速率,可推测在Zr-Nb-Fe合金中,fcc的(ZrNb)2Fe比hcp的Zr(NbFe)2更能使t-ZrO2稳定[22]。
2.3 第二相
当各种合金元素超过在α-Zr基体中的固溶极限时,随化学成分、加工工艺及热处理制度的不同,锆合金中会析出Zr3Fe、Zr(FeCr)2、Zr2(FeNi)、(ZrNb)2Fe、Zr(NbFe)2、β相等第二相,细小的晶粒多为βNb,相对大一点的第二相为Zr-(NbFe)2型和Zr3Fe型沉淀。第二相类型相对其他沉淀相特征对腐蚀行为影响更大。在腐蚀过程中,β-Zr(约20%Nb) 加速锆合金的氧化,而βNb则抑制锆合金的氧化[23]。
Jeong Y H等[24]的研究表明,β-Zr加速了氧化膜结构由柱状转化为等轴状,而Garzarolli F[25]、Anada H[26]、Jeong Y H 的研究表明,氧化膜中的柱状晶对耐腐蚀性有利而等轴晶对耐腐蚀性有害,β-Zr还使t-ZrO2向m-ZrO2转变,而βNb没有这种影响。
对于不含Nb的Zr-Sn合金,SPP(第二相粒子尺寸)>0.1 μm时才会有更好的耐腐蚀性能;而对于Zr-Sn-Nb合金SPP<0.1 μm时才会有更好的耐腐蚀性能,而且更小的晶粒有益于耐疖状腐蚀[27]。
2.4 晶粒形貌
从柱状晶到等轴晶的转变往往伴随着裂纹的产生,等轴晶在氧化膜外层中的密度要高于其他部位,柱状晶向等轴晶的转变主要发生在被氧化的沉淀相附近,沉淀相的氧化是腐蚀加速的原因。在大多数氧化层中,柱状氧化膜晶粒的位向垂直于O/M界面,比较大且有较好取向的柱状晶氧化膜表现出更好的耐蚀性[28],而且在氧化膜中裂纹附近通常可以观察到等轴晶[29]。Garzarolli F等的研究也表明,具有较好耐蚀性能的合金都具有宽而长的柱状氧化物晶粒,而耐蚀性较差的则具有更多的等轴晶和短而窄的柱状晶。
组织转变引起的加速腐蚀,主要反映在H和O扩散路径的变化。H和O在氧化膜中的扩散主要以短程路径或晶界为主,其次是通过晶格。ZrO2由柱状晶向等轴晶的转变以及裂纹的产生会增加晶界区域和短程扩散路径,这都会加速H和O的扩散。
2.5 水化学
由于核动力反应堆-回路冷却水中加入有化学添加剂,因而会影响包壳锆合金的腐蚀行为,特别是加入的氢氧化锂容易在氧化膜内浓缩而显著影响氧化。
(1)硼酸的影响
压水堆(PWR)-回路水中加有硼酸来控制反应性,加入适量的硼酸,对氢氧化锂加速腐蚀有很强的抑制和改善作用。
(2)氢氧化锂的影响
PWR-回路水中加入氢氧化锂是为了中和硼酸而使冷却剂略带碱性,从而抑制腐蚀产物在包壳上沉淀,并降低堆内不锈钢和镍基合金部件的腐蚀速率,但过多的氢氧化锂会加速锆合金的腐蚀。
3 改善锆合金耐蚀性能的途径
目前改善锆合金耐蚀性能的途径主要体现在以下两个方面。
(1) 改变合金元素成分和比例
不同合金元素的作用对于处于不同腐蚀介质中的锆合金的影响是不同的,因此要考虑合金元素的协同作用。当前新型锆合金的设计趋势是:降低Sn的含量(0.3%~0.6%),提高耐腐蚀性能;添加一定量的Cu(0.01%~0.2%),提高耐腐蚀性能;增加Fe(0.1%~0.35%)的含量,降低Nb、Fe质量比;尽量避免Cr、Ni的加入,以减少吸氢。
(2)表面改性处理
目前主要使用的表面改性处理方法有离子注入技术和等离子电解氧化技术。
陈小文等[30]研究了钇、铈离子注入对Zr-4合金氧化性能的影响,证实钇、铈离子注入均能明显改善Zr-4合金的氧化性能,改善的程度随注入剂量的提高而增大。因此,可选择合适的元素,通过合理的离子注入工艺达到改善锆合金耐腐蚀性能的目的。
等离子电解氧化(PEO)技术就是在合适的电解液中进行等离子电解氧化,使锆合金表面生成陶瓷氧化物膜,提高材料的耐磨性和耐腐蚀性能。研究表明[31],PEO技术是一种改善锆合金耐腐蚀性能的有效方法。
4 结语
镀铬板性能影响因素的研究 篇10
关键词：电镀铬,耐蚀性,表面形貌
0 引言
近年来,随着计算机、手机、家电等产业的发展以及制罐行业市场的不断扩大,使得镀铬板带工业获得了迅猛发展,目前全世界镀铬板年产量已经达到8×106 t以上。与此同时,为了降低生产成本与提高成品质量,用户对镀铬板产品的厚度、强度、硬度、表面质量、机械性能等方面的要求越来越高。国外镀铬工艺在工业上的应用有近90年的历史,已经形成了一套较为完善的工艺,但出于技术垄断的需要,关键工艺尚未公开。国内由于历史的原因,使得镀铬工艺的开发较晚,尚处于起步阶段,其生产工艺条件对镀铬板性能的研究仍然是钢铁企业攻关的重点。为此,本文在大量的现场调研与理论研究的基础上,结合镀铬生产线的工艺特点,通过相关实验方法对镀铬板的性能进行了详细研究,为现场镀铬工艺的优化奠定了坚实的理论基础。
1 实验方法简介
实验样品采用宝钢1220电镀铬机组二次冷轧电镀铬钢板,厚度为0.25 mm,表面电镀双层铬,即内层电镀纯铬,表面层电镀氧化铬。电镀的工艺流程为除油、水洗、酸洗活化、电镀铬、水洗、电镀氧化铬、水洗、烘干。
极化曲线测量采用上海辰华公司的CHI660A电化学工作站,测试条件为:将镀铬钢板制成1 cm2的试样,作为研究电极,以大面积Pt片为辅助电极,饱和甘汞电极为参比电极,电解液为3.5% (体积分数)的NaCl水溶液,电位扫描速率为0.01 V·s-1。
镀层的表面形貌用KYKY-2008B扫描电子显微镜观察,X-射线衍射分析在日本理学D/Max-rB型X射线衍射仪上进行。镀层的厚度用镀层表面单位面积的重量(mg·m-2)来表示。
2 镀铬板性能影响因素的分析
2.1 电流密度对钢板镀铬量的影响
图1给出了电流密度对镀层厚度的影响情况(钢带速度为250 m·min-1)。
通过图1可以看出,在其他条件不变的情况下,随着电流密度的提高,镀铬层的厚度增加。对于电镀铬工艺,电流效率随着电流密度增加而增加,电流密度越大,电流效率越大。因而,在相同条件下,随着电流密度的增加镀层厚度也增加,但在钢带的边缘部分,由于表面积小,电流密度相对较大,电流效率也较高,所以,该处的镀层厚度高于钢带的中间部分,镀覆后边缘部分要进行剪切处理。
实际上,电流密度不仅影响钢板的镀铬量还影响镀铬钢带的外观质量。当电流密度低于2 000 A· m-2时,镀铬层呈现不同程度的蓝紫色。在电镀过程中,电流密度提高,电流效率也提高,因此在高电流密度下电镀时,为了保证镀层外观质量,相应的镀液温度也应该提高。电流密度太低镀铬板易变色,特别是边缘更加明显。电流密度愈高,电流效率愈高,阴极电流密度高时,阴极极化作用增大,能使镀铬层结晶晶粒变细,孔隙率也变小。电流密度的改变要和温度匹配,温度低而电流密度高,则镀层灰暗,硬度高,脆性大,结晶粗大,对于镀铬钢带来说容易在钢带边缘出现黄色,此时,应该相应地升高镀液温度。
2.2 电镀温度对镀铬板质量的影响
温度是影响电镀铬性能的重要因素,在其他条件不变的情况下,升高电解液的温度增大了铬离子由于热运动而产生的扩散速度,会降低阴极极化作用,并使铬层结晶变粗,铬层疏松多孔。升高温度加快了铬离子在钢带表面沉积的电化学反应,电化学极化也降低。但是,升高温度可以提高电解液的电导率,因而可以使用较高的电流密度,用较高的电流密度来适应铬离子的较高沉积速度,这样就弥补了升温造成的阴极极化降低的作用;同时,提高了电流密度,也提高了生产效率。升高温度也是有限度的,若镀液温度超过35 ℃,就显著地降低了阴极极化作用,会导致铬离子在镀铬的导电辊上发生电沉积,从而损坏导电辊,损害镀铬板的表面质量。同样,温度也影响氧化铬的附着量,镀氧化铬段溶液温度上升,氧化铬沉积量较多;镀氧化铬段溶液温度下降,氧化铬沉积量较少。
2.3 钢带速度对镀铬板的影响
2.3.1 钢带速度对镀铬量的影响
图2为钢带速度对镀铬量的影响情况。
通过图2可以看出,随着钢带速度增加,钢带表面的镀铬量有增加的趋势,这与实验室条件下得到的结果不完全一致。一般情况下,速度越快,钢带在镀液中的停留时间越短,表面得到的镀铬量应该越少,而生产过程中的结果却与实验室的结果不完全一致。这是由于镀铬机组在生产过程中采取的是设定电流效率的运行方式,提高钢带速度的同时,为了保证钢带表面的镀铬量,设定的电流效率相应也提高,这样镀铬钢带表面的液相传质过程加快,沉积量增加;另一方面,镀铬层在镀铬液中还有一个溶解过程,钢带在镀液中停留的时间越长,镀液对铬的溶解量越多。沉积和溶解是两个相反的过程,在提高速度的过程中,由于电流效率增加引起的镀铬量增加速度大于镀液对于镀铬层的溶解速度,因而,在生产线上的电镀过程中,随着钢带速度的增加,镀铬量有增加的趋势。
2.3.2 钢带速度对镀铬板表面形貌和结构的影响
图3为不同钢带速度条件下镀铬板的表面形貌,图4为未电镀铬基体钢带的表面形貌。通过图3、图4可以看出,钢带电镀铬后的表面形貌和基体钢板的表面形貌相似,镀铬层本身的形貌并没有完全反映出来,这是因为镀铬层的厚度很薄,只有0.02 μm～0.03 μm(70 mg/m2镀层厚度大约是0.01 μm),这样薄的镀层不足以遮盖住基体钢板的表面缺陷。但是,可以看出镀层在钢带表面分布还是均匀的,没有漏镀现象发生。
对比基板和镀铬板的表面形貌还可以看出,镀铬板的形貌与基板的形貌相似,不同之处在于,基板表面的缺陷要比镀铬板的缺陷更多一些,有很多凹坑、凸起、犁沟等,而镀铬板的这些缺陷相对少一些。主要是在电镀铬之前的电化学脱脂和电化学酸洗对基板有化学和电化学溶解作用,在这个过程中,由于突出部分活性较大,优先溶解,将基板表面的突出部位溶解掉一部分,也就是在脱脂和去掉氧化膜活化基板的同时起到了整平作用。但是,这种整平作用是有限的,要使基板表面处于平整状态,必须是轧出的钢板表面缺陷要少,如果基板本身的缺陷太大,在电化学脱脂和电化学酸洗过程中的这种整平作用也不足以使基板表面平整。不平整的表面镀出来的铬层也是不平整的,镀层在钢板表面厚度分布也不均匀,特别是由于电镀铬过程的特点是电流密度高电流效率也高,使得电镀铬溶液的分散能力和覆盖能力很差。这样,钢板表面突出的地方得到的镀层就厚,而凹陷(凹坑)处镀层就薄,甚至没有镀层。缺陷多的镀铬板耐蚀性能降低,在贮存、运输过程中容易出现锈斑。
2.3.3 钢带速度对镀铬板铁溶出量的影响
不同速度下镀铬钢带的铁溶出量实验结果见表1。钢带速度大于150 m·min-1时,随着速度的增加,铁溶出量有减少的趋势,这与速度对镀铬附着量的影响结果基本是一致的,速度增加铬的附着量增加,铁的溶出量自然就要减少。铁的溶出量是衡量镀铬钢带耐蚀性能的一项重要指标,铁溶出量越大,说明镀层的孔隙、缺陷越多,在腐蚀介质中,基体的铁溶出量就越多,耐蚀性就差。通过分析,宝钢1220电镀铬机组得到的镀铬钢带的铁溶出量小于200 mg/m2,符合日本对于镀铬钢带铁溶出量不超过200 mg/m2的标准。
3 结论
(1)电镀铬机组的镀铬钢带表面镀铬量随着电流密度的增加而增加,随着钢带速度的增加而有升高的趋势。
(2)钢带表面经过电镀铬后,表面完整,无缺陷,XRD分析结果表明,镀铬层表面主要为金属铬。
(3)钢带经过电镀铬后,耐蚀性能增加,自腐蚀电流密度明显降低。
参考文献
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[4]佚名.镀锡薄钢板和无锡薄钢板[M].周其良,译.北京:冶金工业出版社,1982.
结构性能因素 篇11
在以往结构设计中一般是将楼梯部分的荷载转化为等效荷载加到周边构件，梯板、平台板、梯柱等构件单独计算，没有考虑楼梯参与结构整体的计算分析，关于楼梯构件对结构整体的抗震性能影响不很清楚。
以往这种将楼梯部分简化为等效荷载的考虑方式使我们现在的设计中存在重大的安全隐患。楼梯是重要的逃生通道，楼梯破坏意味着逃生通道被截断。在5.12地震中大量楼梯构件在地震的反复作用下发生破坏，导致逃生人员不能顺利逃离，失去了宝贵的生命，在地震中，楼梯对周围构件的影响主要有两种体现，一种为楼梯间的整体破坏，另一种为楼梯间角柱的剪切破坏。作为结构设计人员，我们有责任从灾难中总结经验教训，并运用到以后设计中。
汶川地震发生后，规范编制组对《建筑结构抗震规范》GB50011-2001进行了局部修订，在3.6.6.1条中新增了“计算中应考虑楼梯构件的影响”，该条的条文说明中介绍“本次修订，考虑到楼梯的梯板等具有斜撑的受力状态，对结构的整体刚度有较明显的影响。建议在结构计算中予以适当考虑。”。之后规范编制组提出了《建筑结构抗震规范》GB50011-20xx的征求意见稿，在6.1.5条中新增了“楼梯间的布置不应导致结构平面显著不规则，并应对楼梯构件进行抗震承载力验算”，在6.1.15条中新增了“楼梯休息板的横梁和楼梯边梁不宜直接支承在框架柱上，支承楼梯的框架柱应考虑休息板的约束和可能引起的短柱”。 这也反映出楼梯做为整体结构的一部分要参与到整体分析中的必要性和迫切性。
本文通过对典型算例的分析来探讨楼梯对主体结构抗震性能的影响。
二、模型简介
本文研究的算例为典型的4层钢筋混凝土框架结构宿舍楼，按楼梯位置的不同分为6种情况，其平面布置图如图2.1，2.2所示。算例的基本参数为：纵向7×6m，横向6m+2.4m+6m，层高3.6m，楼板厚均为100mm，梯板140mm，楼梯休息平台板100mm；梁、柱、板采用混凝土C30，纵向钢筋HRB400，箍筋HRB335；场地类别Ⅲ类，抗震设防类别7度（0.15g），设计地震分组第一组，抗震等级三级。
假定所有构件均为均质材料，框架柱与框架梁连接简化为固接，次梁与框架梁连接简化为铰接，楼板与边梁的连接简化为简支。
柱、梁（包括楼梯柱、梁）采用直线杆单元模拟，直线杆单元为空间杆件单元，具有双向弯曲、扭转、轴向变形、双轴剪切变形效应。楼板采用膜单元模拟，膜单元只给结构提供平面内的刚度，不提供平面外的刚度，只承受面内的力和法向弯矩。
三、在地震作用下楼梯构件对整体结构的影响
通过对考虑楼梯在位置1时的模型和不考虑楼梯模型两种情况的有限元分析，将分析结果列于表3-1中，从表3-1中可知楼梯对结构X向和Y向的刚度都有影响，对Y向的影响最大。从图3.1可以看出层2位移角的变化最明显，随着层数的增加影响逐渐减少
四、楼梯布置在不同位置对框架结构的影响规律
1）设置两个楼梯时，从表4-1可以看出楼梯布置在平面位置2时Y向地震下顶点位移、层间位移角、层间位移比最小，结构的刚度最好，扭转变形的影响最小。
2）只设1个楼梯时，随着楼梯位置从楼层对称轴向两端改变，Y向地震下顶点位移、层间位移角、层间位移比等逐渐增大。层间位移比从位置6的1.03增加到位置4的1.34，说明楼梯刚度对框架结构的扭转变形影响很大。边柱A在Y向地震作用的轴力、弯矩和剪力在6位置比在1位置增大约37%。
3）楼梯不同布置在Y向地震作用下的计算结果比较见表4-1。
五、楼梯对楼梯间角柱的影响
以楼梯在位置1时为例，通过分析比较楼梯对楼梯间框架角柱的影响较大，对其他柱影响较小。楼梯间框架角柱和相邻柱在Y向地震作用下轴力见表5-1。
六、结论
通过分析软件的计算结果，可以得到以下结论：
1）楼梯构件对结构刚度有一定的贡献，结构刚度的贡献值随楼梯布置位置的不同而变化。当楼梯对称布置在平面的四分之一部位（即位置2）处时，对整体结构刚度的贡献值最大；当楼梯对称布置在平面的中间部位时，对整体结构刚度的贡献值最小。
2）楼梯间在平面布置上的不对称，造成结构平面刚度分布不均匀，扭转效应增大，设计时宜考虑楼梯间对扭转效应的影响。对于平面不规则的结构，当楼梯布置在结构的角部时，应将楼梯构件进行简化建入模型之中，在此基础上再进行结构的调整，才能够更加符合实际情况，有效的降低结构的扭转效应。
3）由于楼梯对结构刚度的贡献作用，使得与楼梯相连接的框架柱轴压力加大，轴压比变大，当框架柱的轴压比接近规范规定的相应限制时应引起注意。由于休息平台梁与框架柱相连，使得框架柱形成短柱，造成该框架短柱的剪切破坏，进而导致整体结构的破坏，这就要求设计人员必须采取可靠的构造措施来保证短柱部分安全可靠。但是现在大部分软件无法将楼梯与主体结构进行整体分析，建议取消与框架柱相连的休息平台梁，休息平台采用悬挑楼板的方式可以切实有效的解决短柱的问题。
通过以上分析可知，楼梯构件作为建筑物不可缺少的部分，在抗震性能方面对整体建筑有着不容忽视的影响，楼梯构件参与整体计算以后对整体结构周期、位移、地震力等都产生了一定的影响，实际设计中将楼梯简化为荷载，输入到模型中进行考虑的做法是偏于不安全的。作为结构设计人员，我们应当吸取经验，将楼梯模型与整体结构进行整体分析，并采用必要的构造措施，做到简化模型更加符合实际情况，更好的满足人们生产、生活的使用要求。
结构性能因素 篇12
改革开放以前, 我国城市的房屋主要是以低层或多层房屋为主, 我国的是人口多, 资源比较匮乏。既不能把早期兴建的房屋推倒重建, 又急需扩大使用面积。在这样的背景下, 钢结构加层技术发展起来, 并且逐步被推广。
钢结构加层技术结合多重先进优势, 利用钢结构的轻质, 延性好, 在地震作用下能够承受较大的地震水平荷载同时也能满足竖向承重。结合两者的结构体系以及材料特点, 夹层后的结构体系是混合体系。虽然钢结构加层技术在我国已经比较成熟, 但是在实际设计及施工中仅对加层部分进行计算分析, 并且主要靠以往的工程经验进行设计及施工, 缺乏一定的理论基础作指导。钢结构加层后组成的混合结构的受力状态如何, 抗震性能如何, 原结构是否需要鉴定加固等问题都有待于研究。本文采用有限元分析软件SATWE对郑州市某三层砖混结构的办公楼顶部加两层钢结构框架后所组成的混合结构进行了抗震性能研究。
2 工程实例
2.1 工程概况
郑州市某三层砖混结构的办公楼, 长40.2m, 宽18.9m, 层高3.6m, 原砖混结构, 内外墙均为普通烧结砖, 楼面和屋面均为钢筋砼结构体系。拟加高两层, 采用钢结构框架体系, 钢结构层高3.58m, 钢结构前面采用彩钢复合板覆盖, 屋面75厚的彩钢复合板坡屋面, 100mm的现浇钢筋混凝土楼板, 梁柱采用国际标准的H型钢。
2.2 设计参数
本工程处于河南省郑州市, 该地区的基本风压为0.4k N/m2, 基本雪压为0.35k N/m2, 场地类别为二类, 抗震设防烈度为7度, 地震加速度为0.15g, 设计地震分组为第二组。钢框架柱与原结构采用刚接。原砖混结构, 烧结砖采用MU10, 砂浆等级为M7.5, 混凝土为C30, 弹性模量E=2.4e9Pa, 泊松比v=0.177, 加层钢结构采用Q235B, 设计强度f=215MPa, 弹性模量E=2.06e11Pa, 泊松比v=0.3.对原结构及加层后的混合结构建立有限元模型见图1。
3 反应谱分析
本文采用振型分解反应谱法进行科学建模并分析计算, 对加层后复合结构体系进行扭转耦联计算, 分析统计个计算结果, 并利用EXCEL表格得出各振型的反应作用效应, 结合SRSS科学计算法, 求出水平地震作用下复合结构体系的底层层剪力、底层层轴力、Y方向的楼层水平位移, 计算结果如图2所示。
由图2可知, 加层后复合体系底层剪力和轴力在地震作用下有明显的变化呈增长趋势, 根据现有理论应考虑设计时采用轻质材料, 减小钢结构上部体系对下部砖混结构体系的不良影响。同时对下部结构进行结构内力分析, 如不满足设计中极限承载力的要求, 还要对下部结构进行二次加固;另外, 由图2可知, 在地震作用力下原结构的Y方向水平位移减小, 钢结构部分水平位移较大, 究其原因是由于加层部分的钢结构框架的刚度较小, 底部砌体结构刚度相对较大, 综合总体分析结果, 对复合结构体系应重点控制上部钢结构水平位移及由其作用的影响范围。
4 时程分析
4.1 地震波的选用
在时程分析中, 地震波选用El-Centro波和Northridge波, 输入两条地震波的加速度分别计算原砖混结构及加层后的整体结构在地震波沿Y轴方向的弹性和弹塑性地震反应。计算的时间步长为0.03s。在多遇地震作用下, 与抗震设防烈度为7度 (0.15g) 对应的加速度峰值为35cm/s2, 罕遇地震作用下, 对应的加速度峰值为220cm/s2, 并且考虑了阻尼的影响。
4.2 时程分析结果
在El-Centro波和Northridge波的作用下, 加层前后第三层Y方向的水平位移和加层后顶层Y方向的水平位移的弹性时程曲线如图3所示。
在El-Centro波和Northridge波的作用下, 夹层前和加层后复合结构在地震作用下各层最大水平位移最大值的弹性时程计算结果见表1和表2。
由计算结果可知, 在El-Centro波和Northridge波的作用下, 加层后整体结构各楼层的水平位移比加层前略大, 在Northridge波作用下的水平位移比在El-Centro波作用下的水平位移略大, 可见在不同地震波的作用下, 其地震影响是不同的。结构在地震作用下的变形呈弯曲型, 顶层层间位移角比底层层间位移角大, 因此在结构设计时要控制结构的顶层层间位移角。
5 结论
5.1 加层后复合体系底层剪力和轴力在地震作用下有明显的变化呈增长趋势, 根据现有理论应考虑设计时采用轻质材料, 减小钢结构上部体系对下部砖混结构体系的不良影响。同时对下部结构进行结构内力分析, 如不满足设计中极限承载力的要求, 还要对下部结构进行二次加固。
5.2 由时程分析结果可知, 在El-Centro波和Northridge波的作用下, 加层后整体结构各楼层的水平位移比加层前略大。
在Northridge波作用下的水平位移比在El-Centro波作用下的水平位移略大, 由此可见在不同地震波的作用下, 其地震影响是不同的。结构在地震作用下的变形呈弯曲型, 顶层层间位移角比底层层间位移角大, 因此在结构设计时要控制结构的顶层层间位移角。
摘要：采用钢结构加层后结构的整体质量、刚度、阻尼等都发生了较大的变化, 在设计中往往只对加层部分进行受力分析, 没有考虑整体。本文采用有限元分析软件SATWE对某三层砖混结构顶部加两层钢结构框架进行反应谱分析和时程分析, 计算得出在建筑物刚度突变的楼层为薄弱层, 仅对加层部分进行分析是不安全的, 应进行地震作用下的整体抗震分析。
关键词：钢结构加层,整体结构,有限元,抗震,反应谱分析,时程分析
参考文献
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