铸钢节点

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结合《铸钢节点应用技术规程》(CECS 235：2008)的编制过程，给出铸钢节点设计的若 干关键问题。
4.1铸钢材料
4.1.1铸钢材料的选用
铸钢选材时应综合考虑结构的重要性、荷载 特性(承受静力荷载或间接动力荷载、承受直接 动力荷载或7 ~9度设防的地震作用)、节点类型 (单管或多管节点)、应力状态(单、双向受力或三 向受力)、铸造工艺(工艺设计与装备)、工作环境 温度等因素,选择技术可靠、经济合理的铸钢材 料。目前国内工程中釆用的非焊接铸钢材料有现 行国家标准《一般工程用铸造碳钢件》(GB/T 11352—2009)的 ZG230 - 450, ZG270 - 500, ZG310 -570,ZG340 -640等铸造碳素钢;采用的 焊接铸钢材料有现行国家标准《焊接结构用碳素 钢铸件》(GB/T 7659—1987)规定的ZG230 - 450H,ZG275 -485H铸钢，日本《焊接结构用铸钢 件》(JISG 5102 )规定的 SCW410, SCW450, SCW480,SCW550等牌号铸钢，以及德国《一般工 程用铸钢》(DIN EN 10293 : 2005 )规定的 G17Mn5QT, G20Mn5N, G20Mn5QT 等牌号铸钢。 德国牌号铸钢的硫、磷含量均控制在0. 02%以 内，远比中国、日本各牌号铸钢中0.04%的硫、磷 含量控制严格，确保了材料的塑性和韧性性能，尤 其是与钢构件之间的可焊性能，因而广泛应用于 国内外工程中。
4.1.2铸钢材料设计指标
对永益铸管股份有限公司、乐山斯堪纳机械 制造有限公司、沪东中华造船有限公司、中核苏阀 等铸钢供应商生产的269个铸钢试件的材料强度 进行统计，发现其屈服强度的概率分布形式基本 满足正态分布。根据《建筑结构可靠度设计统一 标准》(GB 50068—2001)规定，材料强度的标准 值可取其概率分布的0.05分位值确定;类似于 Q235的统计方法，铸钢材料的标准值可取为其屈 服强度值。
在求取铸钢材料的抗力分项系数时，根据同 济大学5个铸钢节点试验的122个测点应变的实 测值和有限元计算值的对比确定计算模型不定性 的统计量；同时，考虑了结构恒载、(住宅和办公 楼)活载、风载的不同比例的组合。当取可靠指 标为3. 7时，恒载 住宅活载作用下的抗力分项 系数为1.271；恒载 办公活载作用下的抗力分 项系数为1-200；考虑到《钢结构设计规范》(GB 50017—2003)中给出的非焊接铸钢的抗力分项 系数为1.282,而焊接铸钢的材料性能普遍好于 非焊接铸钢材料，因此,偏安全地取1.282作为确 定可焊铸钢强度设计值时的抗力分项系数。
4.1.3铸件壁厚
铸件壁较厚时，其表面与芯部冷却速度差别较 大，导致芯部结晶组织与力学性能明显差别于表面 部分。因而,较厚铸件的组织性能比较薄铸件要 差，其强度、伸长率、冲击功等力学指标亦会随壁厚 的增加而降低。试验结果表明,30 mm基尔试块与 </>500~</>600 mm试棒芯部相比，后者抗拉强度下 降约10%，屈服强度下降约25% ,伸长率、面缩率 和冲击功下降约40%。因此，设计时不宜选用过 大的壁厚,否则应考虑相应力学指标的降低。目 前，中国和日本的铸钢材料标准均未列出壁厚分组 及相应的指标值，但中国标准在附录条款中说明所 规定的力学性能指标可用于壁厚小于WO mm的 铸件，并且屈服强度值还可用于t >100 mm铸件的 设计;德国1992年DIN17182规定了不同壁