转换结构构件（精选五篇）
转换结构构件 篇1
1 飞机结构件裂纹的类型
飞机结构件的裂纹, 按其形成和扩展的原因, 可分为:疲劳裂纹、应力腐蚀裂纹和腐蚀疲劳裂纹三类;此外, 还有振动和意外撞击引起的裂纹。
1.1 疲劳裂纹
从力学的观点来讲, 材料内部存在的各种缺陷, 如夹杂、气孔、发纹等均可视为裂纹。从狭义观点来看, 金属的局部破断称为裂纹, 它是完整的金属在应力作用下, 某些薄弱部位发生局部破断而形成的一种不稳定缺陷。
飞机结构及零部件产生的裂纹属于使用过程中产生的裂纹, 绝大多数是由疲劳引起的。飞机结构件按静强度要求是足够安全的, 但是在低于屈服极限、甚至弹性极限以下的交变应力反复作用下, 却会产生裂纹导致破坏。由于交变应力反复作用导致的破断叫做疲劳断裂, 疲劳断裂的过程称为疲劳。
1.2 应力腐蚀裂纹
机体结构件同时受到拉应力和环境的共同作用而发生的变质现象叫应力腐蚀, 当应力接近屈服强度时, 腐蚀性环境与应力发生交互作用常常促成应力腐蚀裂纹的产生。
1.3 疲劳腐蚀裂纹
结构件受到周期性应力和环境共同作用而发生的变质叫疲劳腐蚀, 它是应力腐蚀的特殊情况。
2 疲劳裂纹产生的原因和过程
疲劳裂纹产生的来源有三个方面:材料原有裂纹 (如冶金夹杂、铸造疏松等) , 加工过程裂纹 (如锻压焊接、热处理及加工等) 和使用过程中意外撞击的裂纹扩展引起的。
2.1 疲劳裂纹的产生
飞机结构疲劳破坏一般分为四个阶段:裂纹萌生 (成核) 、微裂纹形成、疲劳裂纹扩展和瞬时断裂。
裂纹萌生处就是常说的疲劳源位置, 它一定在飞机结构应力集中处, 一般位于工件表面。只有在金属内部有冶金缺陷时, 疲劳源才会在金属内部。裂纹源产生的机理有如下几种解说:
(1) 晶体滑移产生裂纹。交变载荷作用时, 滑移局部集中, 金属中形成挤出和侵入。挤出和侵入出产生应力集中, 经过多次交变应力作用后形成裂纹。疲劳初期, 发生疲劳强化。随后强化停止, 发生软化。软化效应使交变滑移集中在少数滑移带中, 形成持续的滑移带, 持续的滑移带进一步发展, 形成表面的挤出和侵入。
(2) 相界面处产生裂纹。粗大的第二相或杂物位于基体界面处, 由于剪应力的作用, 产生位错集积。位错集积到一定程度后, 界面因强度降低而分离, 产生裂纹。
(3) 相界处产生裂纹。一个滑移位面上产生许多位错, 在外力的作用下, 位错沿一定方向移动, 遇到晶界障碍时, 位错堆积, 产生应力集中。在交变应力作用下, 应力峰值愈来愈大。当应力超过晶界结合强度时形成裂纹。
(4) 空洞扩大形成裂纹。材料发生塑性变形时, 位错运动较剧烈。在交变载荷作用下, 位错交割、缠结, 形成胞状结构。随着循环次数的增加, 胞界上形成空洞, 空洞扩大并增殖, 形成裂纹。
以上依据金属物理学、错位理论分析了飞机结构件金属材料裂纹萌生的机理。检测和维修飞机时发现的构件疲劳裂纹, 往往发生于构件打伤、划伤、刀痕、压痕、钢印、材料夹杂、第二相析出、偏析、晶界腐蚀处。
2.2 疲劳裂纹的扩展
2.2.1 第Ⅰ阶段扩展
(1) 钝化、锐化扩展。在拉———压交变载荷作用下, 萌生的裂纹前端受拉时张开, 沿45°方向产生向前的流变, 使裂纹向前扩展, 前沿钝化。受压时裂纹闭合, 前沿锐化。这样钝化、锐化过程交替发生, 裂纹不断扩展。
(2) 持续滑移。用能量理论来解释, 在交变应力作用下, 晶体反复滑移, 产生高密度的位错, 储存的应变能多, 有利于形成新的自由表面, 使持续滑移面发生解理晶分离, 裂纹不断扩展。
从宏观上观察, 第阶Ⅰ段扩展很慢, 扩展速率da/dΝ很小, 呈现一些类似擦伤痕迹的疲劳条痕。
2.2.2 第Ⅱ阶段扩展
(1) 开始阶段。裂纹短小, 一般以隧道形式慢慢向内扩展。如是多源疲劳, 各小裂纹按最大应力和最小阻力原则选择扩展路径, 直至互相连接为垂直于应力轴的单一裂纹。这个阶段, 扩展速率小而不稳定, 可称为选择扩展阶段。
(2) 中间阶段。当各段小裂纹逐步连成一条长的裂纹以后, 基本上以单纯正向疲劳方式, 较均匀稳定地向前扩展。显微撕裂或切变过程虽仍存在, 但影响很小, 可称为稳定扩展阶段。这个阶段是裂纹扩展的主要阶段。
(3) 过渡阶段。稳定扩展至一定深度后, 由于剩余工作截面减小, 应力逐渐增加, 裂纹加速扩展, 进入过渡阶段, 也就是快速扩展阶段, 直至最后发生瞬时过载断裂。
2.3 疲劳裂纹断口的形态
典型的疲劳断口存在明显的三个区:疲劳源区、疲劳扩展区与瞬时断裂区。断口的疲劳源区一般在构件应力最集中或强度最弱的部位, 通常比较光亮、断口粗糙度小, 且疲劳源外侧棱边比较钝。裂纹在扩展过程中, 随着应力反复循环。裂纹也反复张合, 裂纹面反复摩擦, 因而断面细致, 呈瓷状、并且光亮。再者由于裂纹是逐步扩展的, 故有时可看到贝纹状的同心弧线。塑性材料瞬时断裂区的宏观特征是:纤维状, 并有剪切唇;脆性材料断口瞬时断裂区呈粗粒结构, 较暗, 不大的最终倾斜角。
3 飞机结构件发生疲劳裂纹的常见部位
从结构上看, 应力集中部位, 是裂纹的发源地。例如, 孔、开口、尖锐的缺口、半径很小的圆角、截面形状突然变化处等, 都会导致应力集中, 这些部位常发现裂纹。
从受力情况分析, 受冲击载荷的机件出现裂纹和断裂的情况最多, 受交变载荷的机件出现裂纹和断裂的情况比受静载荷的多。机翼大梁、发动机支撑架等经常承受来自发动机的振动载荷, 起落架各个承力部件承受飞机着陆、滑跑时的冲击载荷, 这些机件经常发现裂纹。
从使用材料分析, 镁合金比重小, 比强度和比刚度高, 能承受冲击载荷, 但缺口和形状突变处敏感性高。作为支撑件不易产生裂纹, 但承受往复载荷, 却常检出裂纹。某些型号飞机轮毂为镁合金件, 在轮毂轴套R处和轮缘r处, 经常发现裂纹。
4 结束语
飞机结构件的裂纹, 多发生在受力大、撞击剧烈、容易振动和容易受高温影响的部位。构件裂纹产生后, 其强度刚度随之降低, 而且由于应力集中的影响, 裂纹还会迅速扩展。因此分析飞机机体结构裂纹的类型和产生原因, 对机务人员在维护工作中, 加强探伤检查, 及早发现疲劳裂纹, 及时修理, 保障飞行安全具有重要意义。
参考文献
[1]许占显.飞机损伤检测学[Z].1997.[1]许占显.飞机损伤检测学[Z].1997.
挑出结构构件的问题探讨 篇2
关键词：挑出结构构件；设计；施工；图集；模板
中图分类号：TU378
文献标识码：A
文章编号：1009-2374(2009)17-0176-02
由于挑出结构构件本身具有较强的结构表现力，同时还可以避免在一定立面上设置竖向结构构件，因此，广泛运用于各种类型建(构)筑物中。建(构)筑物的许多部位，如楼梯、阳台、转角窗、雨篷、外挑廊、挑檐等，对现代建筑的艺术造型产生了巨大的影响，利用挑出结构构件成为满足现代建筑造型的主要手段之一。
挑出结构构件与—般粱板构件不同，它一端挑出结构立面以外，另一端则靠上部结构构件的自身重量压住，保证它受到荷载后不至于翻转。由于这种受力特点，所以使用这种结构构件必须十分谨慎，它的损坏往往是突然性的，一旦出现质量事故，就要危及构件本身及相关结构构件的使用安全。—般来说容易出现以下的质量问题：雨篷下垂、雨篷挑梁根部裂缝、阳台下垂、阳台根部裂缝、外挑廊下垂、外挑廊根部裂缝等。根据对这些工程事故的调查分析，其原因有设计考虑不周或错误问题，也有施工质量问题。
从型式方面来分析，挑出结构构件可以分为挑板式和挑梁式两种。挑板式构件多数用在承受荷载不大且以面荷载为主的结构中，挑出长度不大，挑出宽度一般是挑出长度的2.5～3倍之上。挑梁式构件多数用在承受荷载较大且以线荷载或点荷载为主的结构中，且挑出长度相对于挑板式构件来说较大。
一、设计中的常见问题
(一)图集选用不当
由于挑出结构构件应用广泛，所以挑出构件的图集较为齐全，基本上所有的挑出构件在相应图集中都能找到，所以很多人就经常直接套用图集而减免掉构件的计算及图形的绘制，但是图集是针对一般情况的，如果设计为了满足建筑等其它因素的需要，如雨篷挑出的端部上部较高，其自重引起的弯矩就较大，而断面配筋如果不做加强调整，就有可能出现根部断裂从而该构件出现破坏。
(二)挑出结构构件外端部下垂太大
如果在计算时将根部的厚度按常用板的跨度L/12(L为外挑长度)取挑出构件的厚度，在荷载相对较大的情况下就容易出现跨高比不能满足要求，如果在设计时也只做了强度计算，未做挠度验算，使用后才发现挠度偏大，导致局部产生裂缝，影响整个构件的使用性能。
(三)挑出结构构件的稳定安全性不够
这种现象一般来说容易出现在挑梁型构件中，主要是由抗扭的强度不够引起，抗扭箍筋没有按规定加强且也没有按规定搭接；其次因为挑梁没有平衡，抗倾覆所需的荷重太小不能抵抗相应挑出构件的弯矩，且与主要受力结构连接不可靠；再次挑出构件的上部负筋锚固长度不满足要求从而导致该钢筋被拔出导致根部断裂；如果需要挑出的长度太大也可能导致构件厚度太大，自重增加也会带来很多的不安全性。
二、挑出结构构件在施工过程中的问题
(一)挑出结构构件的截面实际高度小于设计尺寸
构件的截面高度是影响结构承载力的主要因素之一，特别是挑出板型式的构件，其本身的截面高度本来就不大，如果混凝土浇注时厚度控制再不严格，就极易出现截面高度不够的问题，从而造成构件承载力的大幅下降，拆除模板支撑后或者遇到上部荷载较大的情况下就可能断裂，因此在支模的过程中，一定要严格检查截面尺寸及底部模板的标高，浇注时严格控制截面厚度，从而确保截面尺寸满足设计的要求。
(二)挑出结构构件的主筋发生移位
这种现象经常发生在挑板式构件中，挑出构件的受力与一般构件的受力是不同的，主筋都是配在构件的上部，如果施工人员不细看图纸将主筋错放于板的下部，就会导致构件丧失其应有的承载力。或者虽然将主筋放在了构件的上部，但在混凝土浇注时保护不够，踩踏过重从而向下变形过大，也会造成构件的承载力大幅降低，拆除模板支撑后或者遇到上部荷载较大的情况下就会从根部断裂，因此一定要加强对操作工人的培训学习，加强对图纸的充分认识，做好技术交底工作，钢筋绑扎时采用合适的工序流程，尽量避免不同工种之间的交叉作业影响，一般来说是钢筋工先绑扎下部钢筋，然后电气、通讯、水暖等工种进场，最后钢筋工再进场绑扎上部主要的受力负筋，绑扎完毕后要注意保护，严禁无关人员到上部踩踏，混凝土浇注前也要认真检查主筋的位置，浇注过程中要安排专人旁站检查，将被踩下的主筋抬起来，切实消灭事故的隐患。
(三)支撑模板方法不合适
挑出结构构件与其它结构不一样，端部一般不承受弯矩，根部则是承受负弯矩最大的部位，如果模板支撑方法不合适，浇注的混凝土在没有达到设计强度前如果模板变形或沉降，根部混凝土就会产生裂缝，影响构件的承载力，一旦拆除模板就容易从根部断裂坍塌，因此施工人员要根据现场实际情况，选择合适的模板支撑方法，保证在施工过程中模板不变形，不沉降，从而保证该构件的承载能力。
(四)混凝土没有达到足够强度就拆除模板
混凝土的强度是随着时间的推移而缓慢增长的，其增长速度与环境温度、湿度等各方面因素有着直接的关系，气温越高，强度增长越快，反之则慢，湿度大也有利于混凝土的凝結强度，有时施工人员为了赶抢工期或加快模板的周转，常常在混凝土还没达到足够强度时就提前拆模，导致结构的破坏。在干燥的天气里，施工人员不注意对混凝土的洒水养护，从而导致混凝土出现裂缝，这样也降低混凝土的强度，现行施工规范对拆模时混凝土必须达到设计强度。所以为了做到这一点，在浇筑混凝土时必须留置与现场构件同等条件养护下的混凝土试块，并由正规单位的试验室出具试验报告，符合规范要求方可拆模。从而保证拆除模板后混凝土具有足够的承载强度。
(五)不严格按照施工程序进行施工
有些施工单位特别是由一些小的不正规的工程施工队进行施工时，他们往往不按照施工的程序进行施工，而是按照自己的想法或以往的习惯进行盲目的施工，忽略施工程序，有时挑出结构在拆模时，虽然混凝土的强度已经达到规范要求的强度，但由于上部的抵抗倾覆所需的荷重没能及时完成，从而也能造成倒塌事故。
(六)使用的材料不符合质量要求
有些施工单位，特别对工程进行分包次数比较多的工程，层层压价导致施工队没有足够的利润，他们往往就采用不合格的钢筋、水泥代替，甚至采用无证水泥，或者水泥保管不善导致标号降低，该用二级钢筋的地方采用一级钢筋代替，钢筋的直径减小，根数降低，保管不善钢筋锈蚀严重，甚至也采用不合格的钢筋。采用的石子、砂子粒径配合比不满足要求，含土量太大，这些都会严重影响钢筋混凝土构件的强度。
三、在挑出结构构件的设计与施工中应该采取的措施
1、尽量减少挑出结构构件的用量，减轻挑出结构构件的上部及本身荷载，减小挑出长度。不要作为主要的受力构件使用，特别是不要承受动力荷载。
2、设计中对抗倾覆严格验算，合理设置锚固筋的长度，加强挑出结构构件根部与主体的连接强度并验算其抗扭能力。
3、严格接图施工保证钢筋的位置正确。重点是主筋不能移位过大，在浇注混凝土时，采取措施确保上部钢筋不发生明显移位。
4、加强对混凝土养护的重视及对模板的保护。混凝土必须严格按照施工规范进行养护，该洒水的时候要洒水，该覆盖的时候就要及时覆盖，其它构件进行施工时不要影响到该构件的模板，必须保证模板的稳定性，拆模时间应严格遵守施工规范及施工程序的规定控制，对于冬季施工更应该注意按冬季施工规范要求进行施工，上部施工时不得以挑出结构构件作为支撑，不得对已浇注的混凝土产生扰动。
5、保证混凝土的质量，坚决杜绝不合格的产品，严格按照设计施工图的要求进行施工，不得以次充好，以小代大，为以后的安全留下隐患，坚决确保构件的质量要求。
参考文献
[1]赵增建_铜筋混凝土悬挑结构事故原因分析及防治，化工建设工程，2003，25(4)
[2]罗文冲，傅刚斌，悬挑结构与建筑造型，湖南科技学院学报，2006，27(5)
[3]砌体结构设计规范(GB50003-2001)S
[4]混凝土结构设计规范(GB50010-2002)
轻钢结构构件的连接设计 篇3
1 轻钢结构构件及其特点
轻钢结构构件的特点是截面多样性:一方面,钢材的各向匀质性使得它可以被加工成各种形状,构件结构中连接构件几乎全部是钢;另一方面,轻钢结构构件的截面形状也对连接设计也产生较大的影响。在受力范围允许的情况下,不同材质和截面的钢材的选择可以导致不同形式的连接构造。
2 连接设计受到的约束条件
市场上常用钢材种类繁多,其受力情况也不尽相同,连接设计通常受到以下因素的约束:
1)构件的选材:理论上轻钢结构构件或连接构件具有任意加工性,但在具体项目中,结构构件与连接构件总会受到现实条件的制约。有经验的设计师通常选择市场上容易获得,方便安装的材料,并设计出简单有效的连接方式与连接构件。
2)连接手段的限制:轻钢结构的施工特点即采用工厂加工、现场装配。各种型钢之间的连接,主要有三种手段:铆接、焊接和栓接。轻钢结构应优先采用高强度螺栓连接,焊接连接为辅,在保证施工质量的前提下,加快施工进度。
3)连接构件的互换性:在比较复杂的轻钢结构中,构件规格和型号尽量少,保证连接构件的互换性。通常由等高截面和不同厚度材料组合,及不等高截面和相同厚度材料组合完成。
4)连接构件安装工艺:当遇到有楼层梁或平台梁的项目时,必须考虑构件连接和安装工艺性,使未安装构件与已安装构件不能干涉,并能够保证构件安装的简单、尺寸准确。
3 连接对象的原型与连接的分类
轻钢结构建筑的构件主要是杆件,由此产生的连接方式可分为铰接、刚接及半刚半铰接形式。无论平面结构或是空间结构,由于构件单体的线性特征,结构体系的复杂与否可看作由这三种基本类型组合而成。
3.1 铰接连接
在一般轻钢结构中,当构件无较大承重时,一般采用铰接结构,使内力受力沿构件轴线传递,结构简单明了。如图1中梁与柱连接。
3.2 刚接连接
当结构中有起重机或楼层梁时,梁、柱连接或梁、梁连接时,因构件受力较大,一般采用刚接连接。以节省材料、并保证传力准确。如图2中梁与柱连接。
3.3 半钢架半铰接连接
正常情况下,构件结构选择的连接形式为刚接或铰接。当出现设计失误(主要是缺少实际经验)或变更后前后不一致时,即会出现半刚接半铰接的情况,如原设计为刚接连接,由于空间不足或与其他构件干涉,如图3中梁与柱连接,柱与预埋螺栓连接。
4 连接设计的方法
在绝大部分的钢结构建筑中,结构对于构件形式与尺寸的要求并不严格,这就给构件与连接设计带来相当大的设计余地。工程人员对于构件形式与尺寸的选择与连接设计形式紧密相关。实际情况常常是型钢的选择和截面的优化设计与成型构件的连接,所以设计方法就显得尤为重要,即使这些方法有时带有纯粹表现的成分。
1)分解分解的对象是结构概念中单一的构件,在实际连接中常表现为构件数量的分解或截面形式的分解。在钢结构的杆件体系的连接设计中最为常见,如结构中的受压杆常分解成几根杆的组合;柱子常分解为束柱等。这些分解有的是出于结构受力的需要,有的仅仅是为了在构件中制造间隙,方便连接。复杂节点一般采用分解设计,有利于提炼出连接的基本形式,从而达到简化连接,整合节点设计的目的。
2)转化截面形式的考量与尺寸的转化也是连接设计的主要问题。转化的目的是为了缩小构件截面,方便连接设计。构件截面一般可分为两大类:管状类截面(如圆钢管)及非管状类截面(如工字钢)。前者之间的连接往往需要缩小截面,如400 mm方管变截面到300 mm方管。后者之间的连接通常对构件做简化处理,如去掉宽翼,只保留型钢的高度部分,而且常与分解设计相结合。除了改变构件截面形状外,沿垂直于构件轴线的面将构件切断后,再设计新的节点去连接也是经常使用的方法。如钢管截面的转化不仅带来连接的便利,也使得节点设计的灵活性得以体现,在表达传力的同时,利用造型设计将力的流动视觉化、艺术化。如图4所示。
3)优化(整合)整合设计是为减少构件种类及数量,简化连接方式,强调结构形式方面的整体性,使得这类设计作品往往具有优雅的造型。这种方法有两个前提:①各节点受力方式基本相同。②结构构件截面形状类似、尺度一致。受力方式相同保证了选择相似截面的科学性,截面形式相似、尺度近一致则保证了视觉的整体性。
浅谈冰景建筑中钢结构构件的施工 篇4
一、冰灯的起源
冰灯是流行于中国北方的一种古老的民间艺术形式。因为独特的地域优势，黑龙江可以说是制作冰灯最早的地方。传说在很早以前，每到冬季的夜晚，在松嫩平原上，人们总会看到三五成群的农夫和渔民在悠然自得地喂马和捕鱼，他们所使用的照明工具就是用冰做成的灯笼。这便是最早的冰灯。当时制作冰灯的工艺也很简单，把水放进木桶里冻成冰坨，凿出空心，放个油灯在里面，用以照明，冰罩挡住了凛冽的寒风，黑夜里便有了不灭的灯盏，冰灯成了人们生活中不可缺少的帮手。后来，每逢新春佳节和上元之夜，人们又把它加以装饰，而成为供人观赏的独特的艺术表现形式。
哈尔滨是中国冰雪艺术的摇篮，哈尔滨冰灯驰名中外，饮誉华夏。哈尔滨大规模有组织地制作和展出冰灯始于1963年，人们利用盆、桶等简单模具自然冷冻了千余盏冰灯和数十个冰花，于元宵佳节在兆麟公园展出，轰动全城，形成了万人空巷看冰灯的盛大场面。这也是我国第一个有组织、有领导的冰灯游园会。
二、现代冰景建筑的发展
冰景建筑是指冰灯、以及以冰为主要材料建造的具有冰雪艺术特色的冰景建筑、冰雪艺术景观、冰雪游乐活动设施及景区配套设施。
冰灯由利用盆、桶等简单模具自然冷冻发展成由冰块砌筑，造型大气磅礴、艺术性强，体积恢宏壮阔、结构复杂的冰景建筑。2008年第七届冰雪大世界中心景观红场钟楼，冰建高度50米，钢结构与冰景建筑的结合使其创下了冰雪建筑的世界纪录。
钢结构构件应用于冰景建筑的中心支柱、过梁、拉结、悬挑飞檐、基础、预埋件等处在大型冰建中起着龙骨作用。钢结构在冰景建筑中的应用，使冰建的体积更为庞大，高度更高，洞口跨度大，悬挑飞檐等的逐一实现，并使冰建筑更为安全牢固。
三、钢结构构件的施工
1、基本要求
（1）、在负温度下施工的钢材，宜采用平炉或氧气转炉Q235钢、16Mn、15MnV、16Mnq和15MnVq钢。钢材应保证冲击韧性。Q235钢应具有-20°C，其它应具有-40°C合格的保证。
（2）、选用负温度下钢构件焊接用的焊条、焊丝，在满足设计强度要求的前提下，應选用屈服强度较低，冲击韧性较好的低氢型焊条，重要结构可采用高韧性超低氢型焊条。
（3）、碱性焊条在使用前必须按照产品出厂证明书的规定进行烘焙。烘焙合格后，存放在80～100°C烘箱内，使用时取出放在保温筒内，随用随取。负温度下焊条外露超过2h的应重新烘焙。焊条的烘焙次数不宜超过3次。
（4）、焊剂在使用前必须按照出厂证明书的规定进行烘焙，其含水量不得大于0.1%。在负温度下焊接时，焊剂重复使用的间隔不得超过2h，否则必须重新烘焙。
（5）、气体保护焊用的二氧化碳，纯度不宜低于99.5%（体积比），含水率不得超过0.005%（重量比）。使用瓶装气体时，瓶内压力低于1N/mm2时应停止使用。在负温下使用时，要检查瓶嘴有无冰冻堵塞现象。
（6）、高强螺栓、普通螺栓应有产品合格证，高强螺栓应在负温下进行扭矩系数、轴力的复验工作，符合要求后方能使用。
2、钢构件制作
（1）、钢构件在负温下放样时，其切割、铣刨的尺寸，要考虑钢材在负温下收缩的影响。
（2）、端头为焊接接头的构件下料时，应根据工艺要求预留焊缝收缩量，多节柱还要预留荷载使柱子产生压缩的变形量。
（3）、普通碳素结构钢工作地点温度低于-20°C，低合金钢工作地点温度低于-15°C时不得剪切、冲孔，普通碳素结构钢工作地点温度低于-16°C，低合金结构钢工作地点温度低于-12°C时不得进行冷矫正和冷弯曲。
（4）、零件组装必须把接缝两侧各50mm内的铁锈、毛刺、泥土、油污、冰雪等清理干净，并保持接缝干燥，没有残留水分。
（5）、在负温度下构件组装定型后进行焊接时，应严格按焊接工艺规定进行，由于焊接的起始点和收尾点比常温更易产生未焊透和积累各种缺陷，因此，单条焊缝的两端必须设置引弧板和熄弧板。引弧板和熄弧板的材料应和母材一致。严禁在母材上引弧。
（6）、负温度下厚度大于9mm的钢板应分多层焊接，焊缝应由下往上逐层堆焊。为了防止温度降得太低，原则上一条焊缝要一次焊完，不得中断，在再次施焊时，应先进行处理，清除焊接缺陷，合格后方可按焊接工艺规定再继续施焊。
（7）、在负温度下露天焊接钢构件时，搭设临时防护棚，防止雨水、雪花飘落在炽热的焊缝上。
3、施工措施
（1）、为了避免在冰砌体上进行钢构件焊接，钢柱连接采用钢柱两端预先焊接法兰盘，螺栓连接；拉结用角铁在端部预留圆孔，与钢柱上埋件用螺栓连接。
（2）、钢构件的制作场地搭设防护棚。
（3）、钢构件的存放在平整的场地中，并将构件垫起，防止冰雪将构件冻住。
（4）、钢构件与冰景建筑连接处的缝隙采用碎冰拌合水冻实。
（5）、冰景建筑沿高度方向每隔4米铺设一道拉结用钢板网，钢板网下两层冰块满铺设。
4、钢构件安装
（1）、冬季运输堆存钢构件时，必须采取防滑措施。构件堆放场地必须平整坚实，无水坑、地面无结冰。同一型号构件叠放时，必须保证构件的水平度，垫块必须在同一垂直线上，防止构件溜滑。
（2）、钢构件安装前除按常规检查外，尚须根据负温度条件对构件质量进行详细复验。凡是在制作中漏检和运输堆放中造成的构件变形等，偏差大于规定影响安装质量时，必须在地面进行修理、矫正.符合设计要求和规范规定后方能起吊安装。
（3）、绑扎、起吊钢构件的钢索与钩件直接接触时，要加防滑隔垫。
（4）、在负温度下安装构件，要编制钢构件安装顺序图表，施工中严格按照规定顺序安装。平面上应从建筑物的中心逐步向四周扩展安装，立面上宜从下部逐件往上安装。
（5）、构件上有积雪、结冰、结露时，安装前应清除干净，但不得损伤涂层。
（6）、在负温度下安装钢构件的专用机具应按负温度要求进行检验。
（7）、在负温度下安装钢构件时，柱子、主梁、支撑等大构件安装后应立即进行校正，校正后立即进行永久固定。
（8）、高强螺栓接头安装时，构件的摩擦面必须干净，不得有积雪、结冰，不得雨淋，接触泥土、油污等脏物。
镁合金在车辆结构构件上的应用 篇5
【关键词】镁合金；轻量化；机构构建；应用
随着我国社会主义现代化建设的不断深入，国民生活发生了翻天覆地的变化。近年来，我国人均汽车拥有量急剧增长，汽车的私有化加速方便了人们的出行交通方式，但同时也带来了更为严重的环境问题。节能减排是现代汽车工业发展过程中不可绕开的一个部分，而从车辆本身而言，实现节能减排的方式有许多种，轻量化发展也是其中之一。本文主要基于汽车轻量化和节能减排的角度，介绍了镁合金在车辆结构构件上的应用情况。
一、汽车轻量化与节能减排
汽车车辆的节能减排是目前社会发展中一个重要的社会和环境课题。节能减排主要从“节能”和“减排”两个方便进行，所谓“节能”的关键就是对可再生绿色能源的利用，但新能源汽车技术仍处于研发之中，在普及过程中还有许多关键性的技术需要实现，还有许多难以克服的障碍需要扫清。从“减排”方面的实施，则是对清洁能源的利用以及降低汽车本身的排污。不管从哪一个层面来实现汽车车辆的“节能减排”，受替代能源储存和使用技术水平的限制，为了延长行驶里程、提高车辆动态相应能力，新能源汽车开发正面临着更大的减重压力。
目前，世界范围内对于实现汽车车辆的节能减排的途径主要包含两个方面。其一就是改变汽车内部的驱动能源，尽可能的提升汽车燃油能量的利用率，达到节能的目的，为了达成这一目的，许多发达国家，例如德国、日本都致力于研究节能的汽车驱动方式的研究，并且也取得了一系列的研究成果，例如混合驱动等车型的研发，但受到到动力高效传输技术、能源存储的技术限制，许多研发结果并不能够得到普及性的应用。例如电动汽车，其续航时间是有限的，只能够适用于短途的行驶里程代步，不能够起到内燃式燃料的行驶续航替代工作，在普及应用上存在较大的局限性。其二则是基于保障服役性能的车辆轻量化，如：采用高比性能材料替代传统地比性能材料，在确保车辆动态驾控性能和碰撞安全的前提下，降低车辆重量，降低车辆的制造、使用和回收的能耗和排放。相关研究统计证明，车辆重量与其燃油量存在正相关的数量关系，车辆重量的降低对于降低车辆油耗有着重要的作用。
目前，许多西方发达国家已经着力于对汽车轻量化的批量生产工作上，许多高端汽车品牌都拥有自身轻量化的核心技术，统计研究发现，汽车的轻量化不仅有助于降低车辆的排污量，还能够显著的提高车辆的驾乘动力学性能，更有利于汽车在行驶过程中的灵动性增强，有效提升汽车的稳定性和安全性。
随着汽车技术发展思路更新和节能环保理念深入人心，汽车轻量化已成为全球汽车发展的必由之路。目前公认具有市场竞争优势的汽车轻量化材料主要有：高强度钢、铝合金、镁合金和有机基纤维复合材料等。国产车在轻量化方面投入也越来越大，推动着轻量化技术的不断进步。如长安汽车在镁合金研发的基础上，在2006～2009年期间，除在新车型开发中进行镁合金零部件同步集成开发外，还对镁合金在汽车前端上的应用就行了系统深入的可行性研究。
二、基于汽车轻量化的镁合金应用
汽车轻量化的理念受到汽车制造商的青睐的根本目的在于，能够有效的提升汽车品牌的市场竞争力，能够为汽车制造带来更多的经济效益，并取得用户与企业的双赢局面。因此，许多汽车制造商都将汽车轻量化的目光集中在车辆构件减重的性价比上：一是替代材料的价格，二是替代材料所带来的减重对车辆的性能的改变。
实际上，对于车辆轻量化设计的考量，对于原材料的性能考量只占一部分，更多的是考量材料的可加工性、材料的广泛拥有、易于获取、价格经济合理等综合成本，最最终才能科学地评价一种轻量化材料可能带来的轻量化效果和技术经济特征。目前，汽车制造行业的核心技术优势在于集成技术，材料的工艺程序以及可否进行集成性设计及制造，成为了材料选择的关键所在，也是其核心竞争所在。
合金材料在汽车轻量化的发展中取得了较大的关注。例如镁合金、碳钎维符合材料等、铝合金等材料均被尝试性的应用至汽车结构构件的减重改造中。但相关研究表明，以上几种材料对于汽车轻量化所产生的结构性能改变中，从原材料到可供装配的零部件，不同材料因成形加工特性的差异，工艺成本差异明显；且构件的本体材料性能因工艺不同也与标准试样性能存在显著差异。例如在重量的比较上，CFRP（碳纤维复合材料）比铝合金轻，但其抗拉强度、弹性模量存在一定的波动性，如果碳纤维复合材料中纤维处于平行状态，其弹性模量、抗拉强度均要强于铝合金、镁合金，而如果纤维处于垂直状态，各方面性能将会出现显著下降。而镁合金与铝合金相比，它拥有与碳纤维复合材料质地轻的优势，同时又具有与铝合金类似的稳定性质，但在各方面属性上不及铝合金的性能。
三、镁合金在车辆结构构件上的应用情况
1.镁合金的主要特征
镁合金的主要特点包含以下几个方面：
质量轻：镁在20℃时的密度只有1.739/cm3，比铝、锌、铁的密度分别低36%、73%和78%，镁基合金是目前所有应用的工程材料中质量最轻，也是比强度最高的金属材料。作为轻质合金，镁基合金广泛地应用在一些对重量特别敏感的手提工具、体育器材、交通工具中。
抗震：与当前用途最广的轻金属铝合金相比，镁合金不但轻，而且抵抗振动和降低噪音能力也非常的高。以镁合金AZ91D为例，在35MPa应力水平下AZ91D的衰减系数为25%，而铝合金A380只有1%；在100MPa应力水平下AZ9ID的衰减系数上升为53%，而铝合金A380只达到4%。镁合金是一种非常理想的减振材料。
抗干扰：镁合金还具有很高的屏蔽电磁干扰的性能。此外。镁合金还是非常易于回收的材料。镁合金的熔化潜热比铝合金还要低，熔炼消耗的能量低。显然，镁合金的这些特性非常适合于3C（计算机、通讯器材和消费类电子）产品的需要。镁合金与现代化紧密相连，被冠以“时代金属”和“2l世纪金属”的称号。
良好的耐蚀性：按照ASTM B117盐雾试验标准，腐蚀速率≤0.25mg/emZ/Day；
熔点低：有良好的压铸成型性能，铸件及加工尺寸精度高，可铸造薄壁件以及比铝、铁更复杂的零件；
良好的阻尼性：100%可回收再利用；对环境无污染，被誉为“21世纪的绿色金属结构材料”。
2.镁合金在车辆结构构件的应用情况
目前的镁合金制造工艺技术，能够有效的实现利用镁合金制造集成性能较高的车辆结构构件，一方面，镁合金具有良好的铸造性，加工条件较为简答，加工工艺简单，且加工有效性较高，不易产生废品，另一方面，镁合金较高的阻尼系数，能够增添汽车结构的抗震性，十分符合汽车工业制造对于材料的多项功能的追求目标。目前，镁合金在车辆结构构件的制造中广泛应用，例如在车辆的传动系统中，在合器外壳、齿轮箱外壳、离变速箱外壳等零件的铸造方面就大量的使用了镁合金。在车体结构中，车门内衬、仪表板、车灯外壳、引擎盖、车身骨架、底盘系统转向架等也大量使用了镁合金压铸产品。许多国外发达国家对于镁合金的应用程度要远远高于国内汽车制造业，例如许多汽车高端品牌兰博基尼、保时捷等都采用了镁合金减重设计，其车辆的相关性能都得到了很好的提升。但由于国内基于汽车安全性的考量，对于镁合金材料的应用情况较少，仍旧多用铝合金的形式来对汽车重量进行控制。
3.镁合金在车辆构件应用中存在的问题
镁合金的广泛应用为汽车减重、节能减排带来了新的机遇，但同时也还存在一些问题有待解决。首先，是镁合金材料的回收问题，目前对于镁元素的回收技术相对局限，且回收成本极高，大大的超出了一般性合金的回收价格。其次则是镁元素的易氧化、较活泼的化学性质，为镁合金的集成化、模块化在汽车零部件使用上带来了调整，其对制造工艺的要求较高，大大增强了生产工艺的难度。最后一点，则是对于镁合金的相关性能测试的数据存在一定的欠缺，由于对镁合金材料的研究不深，在信息时代，对于镁合金相关的基础数据资料的整合存在较大的欠缺，无法更有效的提升对镁合金性能的利用程度。
4.镁合金在车辆构件应用的发展趋势
镁合金与铝合金相比，其合金强度存在一定的弱势，因此，为了进一步的提升镁合金在汽车领域的应用，其未来的发展趋势应该可以分为高强度镁合金、耐热镁合金、耐蚀镁合金、阻燃镁合金。
提升镁合金的强度，一般可以从改变合金元素（加入稀土元素、铝元素等）、改变铸造成型工艺（半固态成型技术）、改变合金纯度等方式。提升镁合金的耐热强度，一般采用天剑钙，稀土等元素，提升镁合金的耐腐蚀、阻燃性，则可以采用表现处理技术、无溶剂气体保护法等方式。
参考文献
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