8.7 提高寒冷地区结构抗脆断能力的要求

本节是新增加的内容，是为了使设计人员重视钢结构可能发生脆断(特别是寒冷地区)而提出来的。内容主要来自前苏联的资料(见“钢结构脆性破坏的研究”，清华大学王元清副教授的研究报告)，同时亦参考了其他国内外的有关资料。这些资料在定量的规定上差别较大，很难直接引用，但在定性方面即概念设计中都有一些共同规律，可供今后设计中参照：
1 钢结构的抗脆断性能与环境温度、结构形式、钢材厚度、应力特征、钢材性能、加荷速率以及重要性(破坏后果)等多种因素有关。工作温度愈低、钢材愈厚、名义拉应力愈大、应力集中及焊接残余应力愈高(特别是有多向拉应力存在时)、钢材韧性愈差、加荷速率愈快的结构愈容易发生脆断。重要性愈大的结构对抗脆断性能的要求亦愈高。
2 钢材在相应试验温度下的冲击韧性指标，目前仍被视作钢材抗脆断性能的主要指标。
3 对低合金高强度结构钢的要求比碳素结构钢严，如最大使用厚度更小，冲击试验温度更低等，而且钢材强度愈高，要求愈严。
至于钢材厚度与结构抗脆断性能在定量上的关系，国内外均有研究，有的已在规范中根据结构的不同工作条件，对不同牌号的钢材规定了最大使用厚度(Eurocode 3 1993表3.2)。但由于我们对国产建筑钢材在不同工作条件下的脆断问题还缺乏深入研究，故这次修订时尚无法对我国钢材的最大使用厚度作出具体规定，只能参照国外资料，在构造上作出一些规定，以提高结构的抗脆断能力。
8.7.1 根据前苏联对脆断事故调查的结果，格构式桁架结构占事故总数的48％，而梁结构仅占18％，板结构占34％，可见桁架结构容易发生脆断。但从我国的调研结果看，脆断情况并不严重，故规定在工作温度T≤—30℃的地区的焊接结构，建议采用较薄的组成板件。
8.7.2、8.7.3 所列内容除引自王元清的研究报告外，还参考了其他有关资料。其中对受拉构件钢材边缘加工要求的厚度限值(≤10mm)，是根据前苏联1981年规范表84中在空气温度T≥—30℃地区，令考虑脆断的应力折减系数β＝1.0而得出的。
虽然在我国的寒冷地区过去很少发生脆断问题，但当时的建筑物都不大，钢材亦不太厚。根据“我国低温地区钢结构使用情况调查”(《钢结构设计规范》材料二组低温冷脆分组，1973年1月)，所调查构件的钢材厚度为：吊车梁不大于25mm，柱子不大于20mm，屋架下弦不大于10mm。随着今后大型建(构)筑物的兴建，钢材厚度的增加以及对结构安全重视程度的提高，钢结构的防脆断问题理应在设计中加以考虑。我们认为若能在构造上采取本节所提出的措施，对提高结构抗脆断的能力肯定是有利的，从我国目前的国情来看，亦是可以做得到的，不会增加多少投资。同时，为了缩小应用范围以节约投资，建议在T≤—20℃的地区采用之。在T＞—20℃的地区，对重要结构亦宜在受拉区采用一些减少应力集中和焊接残余应力的构造措施。