C型鋼經(jīng)熱卷板冷彎加工而成，壁薄自重輕，截面性能優(yōu)良，強度高，與傳統(tǒng)槽鋼相比，同等強度可節(jié)約材料30%。
C型鋼（coldrolledsectionsteel）指用鋼板或帶鋼在冷狀態(tài)下彎曲成的各種斷面形狀的成品鋼材。C型鋼是一種經(jīng)濟的截面輕型薄壁鋼材，也稱為鋼制冷彎型材或冷彎型材。
C型鋼是制作輕型鋼結(jié)構(gòu)的主要材料。它具有熱軋所不能生產(chǎn)的各種特薄、形狀合理而復雜的截面。與熱軋型鋼相比較，在相同截面面積的情況下，回轉(zhuǎn)半徑可增大50～60％，截面慣性矩可增大0.5～3.0倍，因而能較合理地利用材料強度；與普通鋼結(jié)構(gòu)（即由傳統(tǒng)的工字鋼、槽鋼、角鋼和鋼板制作的鋼結(jié)構(gòu)）相比較，可節(jié)約鋼材30～50％左右。在某些情況下，C型鋼結(jié)構(gòu)的用鋼量與相同條件下的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的用鋼量相當，是一種經(jīng)濟斷面鋼材。
主要特點
C型鋼是以熱軋或冷軋帶鋼為坯料經(jīng)彎曲成型制成的各種截面形狀尺寸的型鋼。C型鋼具有以下特點：
1．截面經(jīng)濟合理，節(jié)省材料。C型鋼的截面形狀可以根據(jù)需要設計，結(jié)構(gòu)合理，單位重量的截面系數(shù)高于熱軋型鋼。在同樣負荷下，可減輕構(gòu)件重量，節(jié)約材料。C型鋼用于建筑結(jié)構(gòu)可比熱軋型鋼節(jié)約金屬38-50%，用于農(nóng)業(yè)機械和車輛可節(jié)約金屬15-60%。方便施工，降低綜合費用。
2．品種繁多，可以生產(chǎn)用一般熱軋方法難以生產(chǎn)的壁厚均勻、截面形狀復雜的各種型材和各種不同材質(zhì)的C型鋼。
3．產(chǎn)品表面光潔，外觀好，尺寸精確，而且長度也可以根據(jù)需要靈活調(diào)整，全部按定尺或倍尺供應，提高材料的利用率。
4．生產(chǎn)中還可與沖孔等工序相配合，以滿足不同的需要。
品種及工藝
C型鋼品種繁多，從截面形狀分，有開口的、半閉口和閉口的，主要產(chǎn)品有冷彎槽鋼、角鋼、Z型鋼、冷彎波形鋼板、方管、矩形管，電焊異型鋼管、卷簾門等。通常生產(chǎn)的C型鋼，厚度在6mm以下，寬度在500mm以下。中國常用規(guī)格有等邊角鋼（肢長25～75毫米）、內(nèi)卷邊角鋼（肢長40～75毫米）、槽鋼（高25～250毫米）、內(nèi)卷邊槽鋼（高60～250毫米）、卷邊Z形鋼（高100～180毫米）等400多個規(guī)格、品種。產(chǎn)品廣泛用于礦山、建筑、農(nóng)業(yè)機械、交通運輸、橋梁、石油化工、輕工、電子等工業(yè)。
C型鋼是制作輕型鋼結(jié)構(gòu)的主要材料，采用鋼板或鋼帶冷彎成型制成。它的壁厚不僅可以制得很薄，而且大大簡化了生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)效率?？梢陨a(chǎn)用一般熱軋方法難以生產(chǎn)的壁厚均勻但截面形狀復雜的各種型材和不同材質(zhì)的C型鋼。C型鋼除用于各種建筑結(jié)構(gòu)外，還廣泛用于車輛制造，農(nóng)業(yè)機械制造等方面。C型鋼品種很多，按截面分開口，半閉口，閉口。按形狀有冷彎槽鋼、角鋼、Z型鋼、方管、矩形管、異型管，卷簾門等。根據(jù)GB6725-92規(guī)定，C型鋼采用普通碳素結(jié)構(gòu)負、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，低合金結(jié)構(gòu)鋼鋼板或鋼帶冷彎制成。C型鋼是屬于經(jīng)濟斷面鋼材，也是高效節(jié)能材料，是一種具有強大生命力的新型鋼材品種，它廣泛應用于國明經(jīng)濟的各個領(lǐng)域，其用途大約可以分為公路護欄板、鋼結(jié)構(gòu)、汽車、集裝箱、鋼模板和腳手架、鐵道車輛、船舶和橋梁、鋼板樁、輸電鐵塔、其他等等10大類。
目前中國現(xiàn)有C型鋼主要品種有：結(jié)構(gòu)用冷彎方矩形管，客車用冷彎鋼，卷簾門及鋼窗用型鋼，低壓流體輸送用焊管，通用開口C型鋼，建筑用鋼結(jié)構(gòu)C型鋼，以及各種斷面的冷彎異型材，已在建筑、機械、核電、汽車、鐵路、農(nóng)機、化工、石油、制冷、食品、紡織、醫(yī)療、超市、集裝箱等工業(yè)和民用工業(yè)中廣泛應用，尤其是新興產(chǎn)業(yè)對C型鋼的需求呈現(xiàn)“量廣面大”的態(tài)勢。目前中國生產(chǎn)的不銹鋼、鍍鋅板、高強度和超高度低合金鋼材質(zhì)的C型鋼數(shù)量很少，需要進口；具有前沿性發(fā)展方向的C型鋼產(chǎn)品和復雜斷面、超厚、超薄、系列的C型鋼，潛在的市場都相當大，發(fā)展前景廣闊?，F(xiàn)在這類C型鋼國內(nèi)還很少，不少產(chǎn)品至今仍是空白，有的只能依靠進口來彌補。如用于豪華型客車的鍍鋅C型鋼年消費量至少在３０００噸以上，目前主要采用進口產(chǎn)品，且需求還在繼續(xù)上升。
我國C型鋼市場的潛力很大，前景廣闊，但重點應放在開發(fā)高新技術(shù)、高質(zhì)量、高附加值的新型C型鋼以及冷彎生產(chǎn)領(lǐng)域工藝技術(shù)的研究，新技術(shù)裝備的開發(fā)、研制或引進、消化工作，包括具有國際前沿技術(shù)水平的柔性冷彎機組等等，而切勿一哄而上，搞低水平的重復建設。
近年來，用戶對C型鋼的認識已經(jīng)大大提高，C型鋼斷面形狀可以很復雜，生產(chǎn)設備及工藝則比較簡單，一次性投資小，上馬快，組織生產(chǎn)靈活，長度、寬度、厚度任意選擇，；不首批量限制；產(chǎn)品表面光滑，尺寸精度高；相同斷面形狀尺寸性能相同，可節(jié)約金屬15-50%，雖然單價高于熱軋型材，但工程造價仍低于常用材料，這些特長決定他生命力強的特點，C型鋼必然會受到國名經(jīng)濟各行業(yè)、各部門的歡迎。原來采用熱軋型鋼的大市場，逐步被C型鋼所取代，將是不可抗拒的發(fā)展趨勢。
我國C型鋼行業(yè)的發(fā)展，也同時存在著諸如體制問題尚未解決、市場競爭中競爭多、合作少帶來的負效應、市場開發(fā)力度不夠、技術(shù)裝備落后，機組不配套等各方面的問題，這些都制約了我國C型鋼行業(yè)的健康發(fā)展。如何抓住這次機遇，使C型鋼行業(yè)更健康，更有效的發(fā)展，是一個值得深思的問題，要從五個方面著手規(guī)劃，一是要根據(jù)我國國情大力開拓C型鋼的市場；二是制定一套完整、先進的C型鋼標準體系；三要提高裝備技術(shù)裝備水平；四要提高技術(shù)管理水平；五是要引導我國C型鋼發(fā)展的布局合理化。
C型鋼行業(yè)發(fā)展方向
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熱軋型鋼是一火一次成材，而C型鋼是二次或三次成材，生產(chǎn)成本比熱軋型材大，雖然強度相對較高，可節(jié)省鋼材，但售價較貴，因此在國外使用C型鋼的部位，目前國內(nèi)還大量使用相對安全性能較差的熱軋型鋼或木材。目前，價格因素是限制我國C型鋼發(fā)展的重要原因之一。
C型鋼的優(yōu)勢是生產(chǎn)熱軋生產(chǎn)不了薄規(guī)格，外觀要求美觀的薄壁復雜斷面專用型材。某些場合使用C型鋼，如汽車、拖拉機、鐵路車輛等，需自重輕的場所。
我國現(xiàn)有C型鋼機組應根據(jù)自身存在的問題，逐步進行配套改造，結(jié)合實際情況，吸收國內(nèi)外先進技術(shù)與裝備，開發(fā)新產(chǎn)品、新工藝、提高裝備水平，在投資不多的情況下，能夠不斷擴大產(chǎn)品品種，提高產(chǎn)品質(zhì)量。老企業(yè)充分利用自身生產(chǎn)經(jīng)驗豐富，生產(chǎn)小批量、多品種規(guī)格產(chǎn)品，充分利用已具有多套模具的優(yōu)勢，(若鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)增加新品種需新增模具，追加投資，相對增加成本)，提高管理水平的同時提高在市場競爭中的競爭力，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，盡量降低成本，達到優(yōu)質(zhì)優(yōu)價，更好發(fā)揮老廠潛能。
同時我國在C型鋼發(fā)展過程中應加大以下工作力度：1.開口C型鋼國家標準已制訂，但斷面形狀需補充修改，在出版設計圖中給予修訂；2.壓形板雖有國家標準，但已不能使用，需要重新修訂；3.在承重梁柱材料中，熱軋H型鋼適合于做梁，方矩管適合于做柱。根據(jù)國外調(diào)查資料顯示，H型鋼與方矩管的比例為1：1，而我國一直沿用熱軋H型鋼為主，產(chǎn)量近200萬噸。而方矩管制造規(guī)格小，箱型梁制造工藝落后，方矩管數(shù)量遠低于熱軋H型鋼，是極不合理的現(xiàn)象。應集中開發(fā)大型方矩管研究以滿足市場需求，根據(jù)國情研究的結(jié)論是：350×350mm，t=8-16mm方管以下宜采用一次成型直縫焊管生產(chǎn)，350×350-800×800mm，t=8-20mm方管宜采用雙焊縫對焊工藝，既擴大產(chǎn)品規(guī)格又可焊接加強筋（內(nèi)隔板），800×800-1000×1000mm，t=20-40mm宜采用折彎工藝，這是最佳生產(chǎn)方式。有關(guān)雙焊縫對焊大型方矩管的技術(shù)設備及工藝，在學習國外基礎(chǔ)上，已經(jīng)成熟。第一條生產(chǎn)線即將在國內(nèi)建成。深信經(jīng)過一、二年努力，鋼結(jié)構(gòu)所用的柱材會得到全面的滿足。
我國建筑用C型鋼發(fā)展前景
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C型鋼是一種經(jīng)濟高效鋼材，在工程建筑領(lǐng)域發(fā)揮著重大的作用。目前，國外建筑業(yè)用C型鋼約占C型鋼總量的25%~30%。按此推算，我國建筑業(yè)用C型鋼應達到30萬噸，加上彩涂板和鋼管，我國建筑業(yè)用C型鋼大約需要80萬噸，這充分顯示了建筑用C型鋼大有可為。
C型鋼可生產(chǎn)各種復雜的斷面，與熱軋型鋼相比，具有斷面形狀合理、重量輕、強度高的優(yōu)點，同時又在冷彎加工中提高了強度，比一般熱軋型鋼的構(gòu)件節(jié)約鋼材10%~50%，其產(chǎn)品質(zhì)量好、表面光潔、尺寸精度高、型材定尺靈活，生產(chǎn)中能源消耗少、成材率高、金屬損耗少。在建筑工程中，采用C型鋼能提高綜合經(jīng)濟效益，減輕建筑物重量，提高構(gòu)件工廠化程度，方便施工、縮短施工工期。
目前，冷彎型主要應用在下列3個領(lǐng)域內(nèi)：一是輕鋼工業(yè)建筑（大多是單層，個別為2~3層）的主要構(gòu)件，如屋面板、墻板、樓面板、梁、柱、檁條（屋面、墻面）、支撐及門窗框等，一般用鋼量為40千克/平方米左右，按年竣工面積500萬平方米計算，需用鋼材20萬噸，其中C型鋼15萬噸；二是低層鋼結(jié)構(gòu)住宅（一般為3層以下），這是一項量大面廣的建筑，如按全國年竣工的住宅面積15億平方米的1%計算，需用鋼材60萬噸，其中C型鋼用量爭取達到15萬噸是有可能的；三是建筑領(lǐng)域和市政建設需要的C型鋼，如道路隔離欄桿、廣告支架、立體車庫、超市、農(nóng)貿(mào)市場及各種臨時建筑等。
目前，我國鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展對鋼材的需求按5%~8%速度增加，2005年鋼結(jié)構(gòu)加工量預計達到1400萬噸，預計到2010年將達到1800萬噸（占鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼量10%）左右，2020年將達到2700萬噸（占鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼量15%）左右。同時，我國火力電廠的建設還會加快，主廠房和鍋爐鋼架用鋼量會增加（包括核電廠廠房用鋼、風力發(fā)電用鋼等）；交通工程中的橋梁會有所增加，鐵路橋梁一般采用鋼結(jié)構(gòu)，高速公路中的護欄、收費站、交通標志的鋼結(jié)構(gòu)用量也不少；市政建設中采用鋼結(jié)構(gòu)的量會增加，如地鐵和輕軌工程、城市立交橋、高架橋、環(huán)保工程、城市公共設施及臨時房屋等均越來越多地采用鋼結(jié)構(gòu)；鋼結(jié)構(gòu)住宅將增加，國家提供建設節(jié)能省地住宅，有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)住宅的試點工程、設計規(guī)范及配套技術(shù)、材料基本具備。目前，我國僅有幾百萬平方米的鋼結(jié)構(gòu)住宅，發(fā)達國家鋼結(jié)構(gòu)住宅比例已達到40%~50%。若我國每年6億平方米的城鎮(zhèn)住宅建設有10%采用鋼結(jié)構(gòu)，按多層、高層建筑平均每平方米使用60千克鋼材計，用鋼量將達到每年360萬噸。這些都將給C型鋼的發(fā)展提供一個廣闊空間。
要擴大C型鋼的使用量，C型鋼企業(yè)就要努力提高產(chǎn)品質(zhì)量，減低成本，改進服務，特別要解決建筑產(chǎn)品規(guī)格多、批量少的問題，增加大規(guī)格的方、矩管，做好新產(chǎn)品的試點推廣工作，并要深入到鋼結(jié)構(gòu)住宅樣板工程；合理選用C型鋼及焊接、連接材料；在設計中充分考慮風、雪荷載，并驗算施工時受力情況，選擇合理的連接方法；研發(fā)適合C型鋼用的防火及防腐材料和施工措施，提高其耐久性能，并根據(jù)C型鋼產(chǎn)品的特點，在建筑施工中創(chuàng)造各類施工方法，不斷提高工程質(zhì)量、縮短工期；同時也要組織國內(nèi)外技術(shù)交流、新產(chǎn)品聯(lián)合攻關(guān)、工程試點等，編制技術(shù)規(guī)程、規(guī)范及產(chǎn)品標準，開展企業(yè)人員培訓，組織協(xié)調(diào)企業(yè)價格自律和發(fā)展規(guī)劃。
我國C型鋼在鐵路貨車上的應用
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1、鐵路敞車上C型鋼使用情況
鐵路敞車上到目前共開發(fā)并應用三種C型鋼。在1985年開發(fā)了兩種，分別為端墻橫帶帶和帽型鋼側(cè)柱，在1993年開發(fā)了尖角矩形管上側(cè)梁，材質(zhì)為耐候鋼09CuPTiRE-A，屈服強度為295MPa。以上三種C型鋼自開發(fā)應用以來，經(jīng)多年使用驗證，產(chǎn)品質(zhì)量一直比較穩(wěn)定，特別是尖角矩形管的開發(fā)，保證了上側(cè)梁角部與側(cè)板的連接焊縫質(zhì)量。
2、鐵路棚車上C型鋼使用情況
鐵路棚車上C型鋼開發(fā)應用較敞車要晚，在沒汁新型P64A大容積棚車時，于1994年同期開發(fā)了車頂側(cè)梁與冷彎波紋門板，在1997年開發(fā)了左門右框和右門左框。為了適應鐵路貨車重載的要求，齊車集團公司在2001年下半年又開發(fā)研制了新型的P64G型減輕自重棚車。該公司同時還開發(fā)了四種C型鋼，分別為冷彎變Z型車頂側(cè)梁、矩形空心型鋼上側(cè)梁、上邊框和U型C型鋼側(cè)柱，其材質(zhì)為高耐候結(jié)構(gòu)鋼09CuPCrNi-A，屈服強度為345MPa。
3、C型鋼所用材料情況
C型鋼能夠滿足車輛設計者的合理的設計結(jié)構(gòu);可以代替較厚重的熱軋型鋼。但是由于采用的較復雜斷面以及厚度有所減薄，帶來了腐蝕和強度、剛度等問題。以P64G型棚車上側(cè)梁為例，用新型C型鋼代替了原先的等邊角鋼，為了增加其剛度，就要求設計出一種類似于汽車上用的上邊框形狀，這種形狀最大的缺點是易于存水和污物，增加了表面的腐蝕速度。因此，C型鋼所用材料要具有一定的耐腐蝕性。
從1987年開始，我國的鐵路貨車成批使用了耐候鋼，其材質(zhì)多為09CuPTiRE。最初開發(fā)的敞車上用的三種C型鋼都采用了這種銅磷系列的耐候鋼?？茖W試驗及運用試驗都說明：這種耐候鋼。耐腐蝕性一般相當于普通碳素鋼的2倍左右，在惡劣環(huán)境中相當于2-3倍。到2001年為止，鐵路主型貨車、敞棚車上都采用的是這種耐候鋼，隨著重載、提速的鐵路主要技術(shù)政策的制定，選用高耐候、高強度的結(jié)構(gòu)鋼以降低車輛自重、提高整車性能問題顯得尤為突出和迫切。為了適應這一大方向，C型鋼在選材上也要以此為出發(fā)點進行開發(fā)研制。結(jié)合鐵路客車在耐候鋼上的使用情況及未來鐵路用鋼的要求，耐腐蝕性和強度等級上應當在原有使用鋼材基礎(chǔ)上提高一個等級，這就是現(xiàn)在通用型減輕自重棚車上采用的材料——09CuPCrNi—A，其屈服強度為345Mpa，其耐腐蝕性相當于普通碳素鋼的2-3倍，在惡劣環(huán)境下相當于3倍以上。
在剛度上，由于C型鋼的斷面可由設計者自行設計，不像定型的熱軋型材那樣受到局限。以P64G型棚車開發(fā)的四種C型鋼為例，其截面彈性抗彎模量都接近或等于其替代的熱軋型鋼，而在結(jié)構(gòu)設計上可具有較大的靈活性。
4、C型鋼開發(fā)使用中存在的問題
我國鐵路貨車上應用C型鋼雖然已有十多年的歷史，但與俄羅斯、美國等國家相比，在品種和數(shù)量上都相差很多，在C型鋼的制造工藝和產(chǎn)品裝車使用上存在以下問題：一是C型鋼作為成品存在較大的內(nèi)應力。在C型鋼加工前期，開卷、滾剪、閉卷再開卷、平板后進行冷彎，增加了內(nèi)應力。在冷彎過程中，其加工方式屬于機械強制變形，成形后勢必存在很大的內(nèi)應力。冷彎后雖然有校正工序，但也只是對型鋼外形尺寸予以精確，對消除內(nèi)應力效果并不大。其成品存放一段時間后時效變形很明顯，這說明C型鋼確實有很大的內(nèi)應力存在。二是裝車前的處理使C型鋼產(chǎn)生較大變形。由于C型鋼交貨狀態(tài)下是沒有預涂底漆的，這就要求裝車前要進行拋丸除銹處理。在除銹、鈍化了C型鋼表面的同時，也將其內(nèi)應力進行了釋放，造成了彎曲和扭轉(zhuǎn)變形。對那些開口不對稱結(jié)構(gòu)，變形尤為明顯。三是雖然我國研制的耐候鋼力學性能、抗腐蝕性及焊接性良好，但其沖壓性能不如普通碳素鋼。其制件在彎曲后回彈較大，因此在冷彎時應研究采用合理的工藝參數(shù)，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。四是應盡快完善新型C型鋼的技術(shù)條件。鐵路貨車在應用C型鋼時，應針對各種C型鋼的加工制造、使用工況、變形特點等制定相應的技術(shù)標準，以適應生產(chǎn)、使用及檢驗。在現(xiàn)行鐵路貨車的檢驗標準上目前還沒有針對C型鋼的規(guī)范。這在一定程度上阻礙了C型鋼在鐵路貨車上應用及開發(fā)的進程。
C型鋼在我國鐵路貨車上的應用才剛剛起步，從鐵路業(yè)發(fā)達的國外貨車發(fā)展方向來看，C型鋼在我國貨車上的應用會越來越多。雖然目前確實存在不少問題，如生產(chǎn)工藝的急待提高、貨車上的應用如何定型以及如何制定相應的行業(yè)標準等。有關(guān)專家提出，作為C型鋼制造廠與貨車生產(chǎn)廠應當緊密聯(lián)系、加強交流、互相溝通，這樣才能更好地推動C型鋼在貨車上的廣泛應用;也可以使鐵路貨車結(jié)構(gòu)更合理地優(yōu)化，使貨車產(chǎn)品的整機性能邁上一個新的臺階。
我國C型鋼在輸電鐵塔上的應用方向
我國每年要新建110kV級以上的輸電線路約17000公里，每年建設輸電鐵塔要耗用鋼材約45萬噸。隨著我國電力業(yè)的快速發(fā)展，大容量、長距離、高電壓的輸電線路越來越多，桿塔的荷載越來越大。
同時由于我國土地資源緊缺以及環(huán)保要求提高，使得線路走廊、拆遷問題日趨嚴重，為縮小線路走廊、減少拆遷量和占地和基礎(chǔ)土方開挖，多回路同塔并架和大坡度的鐵塔將越來越多地被采用。隨著桿塔規(guī)模同大型化發(fā)展，組成鐵塔型材的規(guī)格也越來越大，使得目前常用的低強度熱軋角鋼已難以滿足使用要求，尋求新形式、新品種的型鋼材料已成為必然。
隨著我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展和科學技術(shù)水平的不斷提高，我國高強度級別鋼材和其他形式的型鋼產(chǎn)品越來越多地涌現(xiàn)。冷彎薄壁型鋼以其重量輕、強度高、材料利用率高以及施工方便等優(yōu)點，已被建筑、交通、市政、工業(yè)和民用用品等行業(yè)廣泛使用。本文對輸電鐵塔中使用高強冷彎薄壁型鋼的可行性進行了一些探討，希望以此來推動冷彎薄壁型鋼產(chǎn)品在電力行業(yè)的使用。
1、輸電線路鐵塔的發(fā)展現(xiàn)狀
我國輸電線路鐵塔目前用材主要以熱軋角鋼型材為主，輔以少量鋼管，鋼材的品種以Q235和Q345兩種為主，鐵塔采用熱鍍鋅防腐，使用年限約為50年。隨著鋼鐵工業(yè)的不斷發(fā)展，鐵塔使用的鋼材在材質(zhì)和類型上也有了一定的改進。具體表現(xiàn)為：
高強度鋼材的使用。我國輸電鐵塔結(jié)構(gòu)所用鋼材，與園外先進國家相比，品種單一、強度值偏低、可選擇余地小。當桿塔荷載較大時，只能采用組合截面來彌補材料強度低的不足，增大了設計、加工的工作量和投資。美國《輸電鐵塔設計導則》中共推薦了10種材料標準供設計者選用，其高強鋼材的屈服強度達到448MPa。俄羅斯的《鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》中所列鋼材的強度等級已達到578Mpa。近年來，隨著我國冶金工業(yè)的不斷發(fā)展，高強度鋼材的生產(chǎn)已經(jīng)不再是難事，我國的高強度結(jié)構(gòu)用鋼的質(zhì)量提高較快且日漸穩(wěn)定，供貨渠道日趨通暢，為輸電線路桿塔中采用高強度鋼材提供了可能。在75OkV輸電線路的前期科研項目中，國家電力公司電力建設研究所已經(jīng)對高強鋼使用將要遇到的節(jié)點連接構(gòu)造、構(gòu)件設計參數(shù)取值、配套螺栓以及經(jīng)濟效益情況進行了研究:認為目前從技術(shù)和使用上，高強鋼已完全具備了在鐵塔中使用的條件，并且高強鋼的使用可降低鐵塔重量10%-20%。但目前高強鋼大量使用的最大障礙是型鋼材料的供應。鐵塔需要的型鋼品種多，各規(guī)格成批的需求量不大，同時高強型鋼成形難、軋模成本高、軋輥調(diào)整困難，使鋼廠生產(chǎn)高強型鋼的積極性不高，供貨難以保證。
鋼管塔的使用。上世紀80年代，國際上許多國家在開發(fā)特高壓輸電線路時，開始將鋼管型材應用到了鐵塔結(jié)構(gòu)中，出現(xiàn)了以鋼管為塔體主材的鋼管塔。在日本，10OOkV的超高壓線路及高塔中幾乎全部使用了鋼管塔，他們對于鋼管桿的設計技術(shù)研究非常透徹。
借鑒國外經(jīng)驗，國內(nèi)在5OOkV雙回路鐵塔和同塔四回鐵塔中也已使用鋼管型材，體現(xiàn)出了其良好性能和效益。其優(yōu)點表現(xiàn)在:一是可以減小塔身風壓(構(gòu)件體形系數(shù)，圓管比角鋼幾乎小一倍);二是在截面面積相等的情況下，圓管的回轉(zhuǎn)半徑比角鋼大20%左右;三是提高了結(jié)構(gòu)承載能力，一般來講，鋼管塔比角鋼塔用量降低10%-20%;同時還可減少桿件數(shù)量，縮短建塔周期，易于結(jié)構(gòu)多樣化。但鋼管的使用也存在鋼管型材規(guī)格品種有限、外面質(zhì)量不好、價格高等缺點，同時鋼管間連接的節(jié)點構(gòu)造復雜，加工生產(chǎn)效率低。
冷彎薄壁型鋼的使用。冷彎薄壁型鋼的使用在國外已有幾十年的歷史。據(jù)了解，在輸電鐵塔中已應用冷彎薄壁型鋼的國家有意大利、美國、加拿大、英國、原蘇聯(lián)、墨西哥等。據(jù)國外資料統(tǒng)計，采用冷彎薄壁型鋼比傳統(tǒng)熱軋角鋼可節(jié)省鋼材10%-18%。美國《輸電鐵塔設計導則》中有針對等肢卷邊角鋼和除角鋼外其他型鋼的承載力計算的描述，這說明美國土木工程師協(xié)會早已注意到C型鋼的構(gòu)件在鐵塔上的應用。但在國內(nèi)，冷彎薄壁型鋼在輸電鐵塔中的使用仍是空白。隨著桿塔結(jié)構(gòu)的大型化發(fā)展，組成鐵塔的型材規(guī)格也越來越大，使得目前常用的低強度熱軋型鋼已難以滿足使用要求，且熱軋型鋼規(guī)格有限，貨源不充足。雖然通過采用組合截面和節(jié)點特殊處理可部分彌補型材的不足，但使得設計、加工的工作量和投資增大了許多，也使荷載傳遞方式復雜化，增加了不安全隱患。因此，在我國探求一種適合輸電鐵塔的新型鋼形式已顯得十分必要。
2、高強C型鋼的優(yōu)勢
近年來，隨著我國鋼結(jié)構(gòu)應用技術(shù)的發(fā)展，冷彎薄壁型鋼等經(jīng)濟型材發(fā)展很快，與傳統(tǒng)軋制型材相比，冷彎薄壁型鋼具有斷面材料分布合理、回轉(zhuǎn)半徑大、抗彎和抗扭性能好等特點。它不是像熱軋型鋼以增加材料面積來提高其承載力，而是通過變化型鋼斷面形狀達到提高承載力和節(jié)約鋼材的目的。
經(jīng)濟的截面特性。鐵塔中腹桿的工作狀態(tài)大多是大長細比的壓桿失穩(wěn)，采用角鋼等型材，截面特性無明顯優(yōu)勢，且可選擇的規(guī)格有限。C型鋼可根據(jù)構(gòu)件受力特點選擇合適截面形式，充分發(fā)揮其截面界面特性，使其更經(jīng)濟合理。
隨意的產(chǎn)品規(guī)格。一座10噸重的常規(guī)鐵塔，要用到不同規(guī)格的角鋼多達25種，要保證同時采購到規(guī)格品種如此眾多、批量不大的型材難度可想而知。因此，鐵塔加工經(jīng)常出現(xiàn)塔材規(guī)格以大替小的代料，在鐵塔加工企業(yè)中因塔材代料造成5%的浪費是很正常的，多的可達10%。而冷彎薄壁型鋼的生產(chǎn)設備簡單，一套冷軋機可生產(chǎn)多種規(guī)格的型鋼，生產(chǎn)的批量、規(guī)格不受限制，這就為鐵塔用材的供貨來源提供了有力的保障。
可變的產(chǎn)品定尺。一座10噸重的鐵塔通常由近2000根構(gòu)件組成，鐵塔各構(gòu)件的長短不一。當前熱軋型鋼都是定尺產(chǎn)品，因此使用熱軋型鋼進行塔材下料時，經(jīng)常出現(xiàn)材料余頭，這種由于材料定尺造成的材料損耗多達5%。而冷彎鋼產(chǎn)品可按用戶需要提供各種尺寸的型鋼，成材率高(達99%)，下腳余料少，可有效減少鐵塔加工中的材料損耗。
多樣的形狀。冷彎薄壁型鋼截面形狀的多樣性，可以避免采用90度角鋼只能將鐵塔設計成方形或矩形以及塔身變坡引起連接構(gòu)件不共面的弊病，它為設計者設計新型、合理鐵塔開創(chuàng)了靈活條件。如可建立三立柱鐵塔，鐵塔腹桿體系也可進行優(yōu)化，可設計出更合理的鐵塔腹桿布置，這為設計各種新型鐵塔體系，進一步減輕鐵塔重量、節(jié)約材料、減少構(gòu)件數(shù)開創(chuàng)了新途徑。
高強度的型材。對于鐵塔采用的高強度材料型鋼，若采用C型鋼產(chǎn)品，可有效避免熱軋型鋼供貨批量限制和軋制工藝困難等缺陷。
防腐問題。由于輸電線路長期在野外運行，為保證鐵塔安全，輸電鐵塔通常采用熱鍍鋅防腐。冷彎薄壁型鋼由于截面形狀多變、型鋼壁薄不太適宜熱鍍鋅。目前，一些先進的防腐技術(shù)和工藝在不斷地出現(xiàn)，如采用耐候材料和新鍍層工藝，為冷彎薄璧型鋼的防腐提供了良好的解決措施。
高強耐候鋼的生產(chǎn)工藝已經(jīng)日趨成熟，已廣泛用于鐵路系統(tǒng)。在輸電鐵塔上采用高強耐候C型鋼材料，與制造鐵塔的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式相比，雖材質(zhì)的一次性投資略高，但由于去掉了防腐工序，其經(jīng)濟效益和社會效益顯著，經(jīng)粗步測算，每噸成本可下降20%左右。
在上世紀80年代末期，有關(guān)科研單位就開始著手冷彎薄壁型鋼用于輸電鐵塔的可行性研究，但由于當時C型鋼的價格較高和技術(shù)手段不夠完善，加上早期的鐵塔規(guī)模都較小，已有的熱軋型鋼完全就可滿足使用要求，項目未能立項。近年來。隨著我國鋼結(jié)構(gòu)應用技術(shù)的發(fā)展，冷彎薄壁型鋼等經(jīng)濟型材發(fā)展很快，這些經(jīng)濟型材用量在逐年增加，加工成本在降低，加上其自身截面的優(yōu)良性能，經(jīng)濟效益更為顯著。這為冷彎薄壁型鋼在輸電鐵塔上的應用提供了可能性。
使用冷彎薄壁型鋼可有效地節(jié)約資源和能源。在輸電鐵塔上推廣使用高強耐候C型鋼，不僅可減少鐵塔耗鋼，還能降低加工成本，避免環(huán)境污染。是一項有顯著經(jīng)濟效益和環(huán)保意義的工作，所以應及時開展高強C型鋼，尤其是高強耐候冷彎薄壁型鋼在輸電鐵塔上的應用研究。
3、在輸電鐵塔中采用冷彎薄壁型鋼應加強研究
隨著冷彎薄壁型鋼在工業(yè)、民用建筑結(jié)構(gòu)上的用途增加。設計理論日趨完善。目前，我國實施的是國家標準《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》、上海市頒布的《輕鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》和中國工程建設標準化協(xié)會頒布的《門式鋼架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》，都為冷彎薄壁型鋼的應用提供了設計依據(jù)。
目前，我國冷彎薄壁型鋼在輸電鐵塔尚未應用，更沒有相關(guān)的設計技術(shù)規(guī)定。鐵塔結(jié)構(gòu)的計算模型是空間桁架結(jié)構(gòu)，構(gòu)件的設計是按拉桿和壓桿穩(wěn)定計算，構(gòu)件的邊界條件情況對構(gòu)件承載能力產(chǎn)生很大影響，同時線路施工現(xiàn)場決定鐵塔組裝不能使用大型機械，應采用易于現(xiàn)場施工的連接方式。輸電鐵塔受力和結(jié)構(gòu)構(gòu)造的特殊性決定了不可照搬輕鋼結(jié)構(gòu)的設計方法，要想使冷彎薄壁型鋼在輸電鐵塔中廣泛使用，還需要在以下幾方面進行一些理論分析和試驗研究工作：
1.確定輸電鐵塔上冷彎薄壁型鋼構(gòu)件承載力的計算方法和參數(shù)取值，包括在特定邊界約束條件下受壓構(gòu)件穩(wěn)定曲線的選取和使用、偏心構(gòu)件承載力的計算方法、構(gòu)件連接處強度和穩(wěn)定的計算方法、風荷載在構(gòu)件產(chǎn)生的荷載和振動響應的計算取值。2.冷彎薄壁型鋼塔形體系機構(gòu)件斷面優(yōu)化分析。3.確定合理的連接構(gòu)造形式和桿件支撐形式。4.較大厚度C型鋼的成形工藝。5.C型鋼的防腐問題。6.高強耐候C型鋼的力學性能和耐腐蝕指標。
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