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JFE钢公司开发东京天空塔建设用圆钢管


1 圆钢管所要求的性能和技术参数
东京天空塔的结构设计充分考虑到了比普通超高层建筑物更能抵御地震和暴风所造成破坏的安全性。具体说来,就是在发生一级(稀少发生)地震和暴风时不会发生损坏;在发生二级(极少发生)地震和暴风时除连接部外,钢材仍处于弹性区域中;在发生假想之外的三级地震和暴风时不会发生倒塌。
东京天空塔的高宽比比普通塔的大9左右。它不仅塔高,而且由于高宽比大,在发生地震和暴风时作用于钢构的断面剪力会增大,因此必须使用高强度、大断面的钢材。另外,钢材在钢构制作工厂和建设现场的连接方法以焊接为主。
基于上述原因,要求钢材必须具有以下性能:
1) 高强度,屈服点高:必须达到400N/mm2、500N/mm2、630N/mm2;
2) 钢管极厚且口径大,最大厚度100mm、最大直径2300mm;
3) 高韧性,必须考虑到钢材在室外和高处使用的环境;
4) 高焊接性;
5) 还要考虑到现场焊接施工,降低焊接的预热温度。
但是,从设计上来看,对于二级的破坏,为使钢材处于弹性区域内,因此要求钢材的屈服比(YR≤80%,圆钢管的YR≤85%)应比普通建筑结构用钢材的低。另一方面,由于口径非常大的钢管需在现场焊接,因此对钢管的断面尺寸精度要求比普通钢管JIS标准(JIS G3475建筑结构用碳素钢管STKN)要严格很多。
表1示出东京天空塔使用的屈服点为400N/mm2、500N/mm2、630N/mm2级的高强度圆钢管的技术参数。与普通圆钢管(STKN490B)相比,东京天空塔用钢管的夏氏冲击值设定在很高(vE0≥70J,630N/mm2级钢管的vE0≥47J),同时为确保良好的焊接性,将焊接裂纹敏感性值PCM的最大值控制在0.30%以下。另一方面,将屈服比控制在YR≤95%。各钢材生产厂在提供建设东京天空塔用钢材前必须取得国土交通大臣对满足上述技术参数要求钢材的认定。
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