SN鋼材鋼結(jié)構(gòu)工程的演進(jìn)

鋼結(jié)構(gòu)的歷史，應(yīng)始于平爐煉鋼法發(fā)明前數(shù)十年，1779年英格蘭塞文河上建造世界首座鑄鐵橋梁。后又采用鐵制作桁架，其中承受拉力的桿件采用鍛鐵。1823 年，發(fā)明蒸汽機(jī)火車頭的喬治·史蒂芬森建造了第一座鑄鐵造之鐵路橋梁。十八世紀(jì)金屬結(jié)構(gòu)漸使用于建筑物上，1851年在英國(guó)倫敦博覽會(huì)上建造的水晶宮是以鐵作骨架，十九世紀(jì)50年代隨著平爐煉鋼法的問世，鋼結(jié)構(gòu)得以迅速發(fā)展，例如1874年美國(guó)圣路易斯由J.B.Eads設(shè)計(jì)之伊茲橋是世界上第一座鋼桁橋，跨徑達(dá)152米，橫跨密西西比河。1889年英國(guó)福斯灣上之福斯橋采用懸臂式桁架橋梁，其懸臂桁架采用直程3.66 m之鋼管。但由于鋼結(jié)構(gòu)理論之發(fā)展不夠完善，因此在二十世紀(jì)初建造的鋼結(jié)構(gòu)橋梁偶有失敗，但采用鋼結(jié)構(gòu)建造的建筑結(jié)構(gòu)卻少有失敗之例子。

十九世紀(jì)末，各種型鋼的生產(chǎn)進(jìn)展快速，與各種不同寬度厚度的鋼板組合可制任何規(guī)格和強(qiáng)度的鋼結(jié)構(gòu)組件。1885年生產(chǎn)的最重之型鋼每英尺還不到100磅，而到二十世紀(jì)60年代已超過每英尺700磅之巨型型鋼斷面（板厚在10公分以上）。第二次世界大戰(zhàn)后，摩天大樓由于鋼材之進(jìn)步與鋼結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展而迅速蓬勃起來(lái)，二十世紀(jì)20年代又出現(xiàn)爭(zhēng)向高度發(fā)展的趨勢(shì)，1931年在紐約建造的102層，381米高的帝國(guó)大廈保持了40 年的最高紀(jì)錄，這座大樓在短短的一年零45天內(nèi)達(dá)成，說明鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工技術(shù)均有很大的進(jìn)步。

第二次世界大戰(zhàn)后，廣泛采用焊接代替螺栓和鉚釘。戰(zhàn)后以來(lái)各種鋼材在不同載重下的應(yīng)力狀況，包括極限強(qiáng)度的研究，有了長(zhǎng)足的進(jìn)展，因而能對(duì)鋼結(jié)構(gòu)作更為精確和系統(tǒng)的分析，且可依不同的需要應(yīng)用不同強(qiáng)度的鋼材，鋼結(jié)構(gòu)已成為工業(yè)化國(guó)家土木或建筑物的主要建材，如日本采用鋼結(jié)構(gòu)或鋼骨鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)之建筑物占80%以上，而鋼橋的比例亦占50%以上，SN鋼材也在追求新技術(shù)的時(shí)代里孕育而生。

SN鋼材，是當(dāng)代社會(huì)用以建筑的結(jié)構(gòu)鋼材規(guī)范之一，因?yàn)榫哂刑厥獾墓しㄒ?，提升了鋼鐵的“強(qiáng)度”、“韌性”、“焊接性”，而具有較佳的耐震效果，不同于較早期的SS系列及SM系列鋼材因?yàn)闆]有規(guī)定最高降伏強(qiáng)度或拉力強(qiáng)度，使得建材產(chǎn)生強(qiáng)度可能過高、降伏比的問題，及合金元素規(guī)定不足的情形使得不易管制。因此新一代的SN系列材料的規(guī)范也就因應(yīng)而生。SN鋼材主要運(yùn)用在房屋結(jié)構(gòu)、廠房、車站等其他建筑物上，因?yàn)榘踩枨蟾咚栽诓糠窒冗M(jìn)國(guó)家會(huì)進(jìn)行使用SN鋼材的要求限制。

在鋼材的村料規(guī)范上，由于早期SS系列及SM系列鋼材未規(guī)定最高降伏強(qiáng)度或拉力強(qiáng)度之關(guān)系，以致產(chǎn)生強(qiáng)度可能過高與降伏比的問題，甚至產(chǎn)生合金元素規(guī)定不足的問題。因此新一代的SN鋼材料規(guī)范也就因應(yīng)而生，最早由日本JIS標(biāo)準(zhǔn)于1994年6月頒布了”建筑結(jié)構(gòu)用軋延鋼材”的編號(hào)G3136 SN（Steels for New Structure）新規(guī)范，其與編號(hào)G3101（一般構(gòu)造用SS鋼材）及編號(hào)G3106（熔接構(gòu)造用SM鋼材）的碳當(dāng)量及化學(xué)成分比較后發(fā)現(xiàn)，SN鋼材規(guī)范較為嚴(yán)格，如SM系列鋼材之P及S含量為0.035%以下，但SN400B與SN490B之P須小于 0.030%，而S須小于0.015%， SN400C及SN490C之磷（P）與硫（S）更須分別小于 0.020%及0.008%，SN鋼材并規(guī)定降伏比須小于0.8，而降伏強(qiáng)度及拉力強(qiáng)度亦增加上限值的規(guī)定以控制強(qiáng)度變異，而為因應(yīng)焊接設(shè)計(jì)日趨復(fù)雜及鋼板厚度方向韌性較差，容易產(chǎn)生焊接撕裂的現(xiàn)象，因此SN400C及 SN490C更增加厚度方向拉伸試驗(yàn)的要求，規(guī)定厚度方向之?dāng)嗝婵s減率必須大于25% 。 SN鋼材更增加碳當(dāng)量及冷裂敏感度之要求，尤其對(duì)于需要較佳焊接性及耐震性能者應(yīng)采用SN之B或C系列鋼材，焊接施工復(fù)雜者更應(yīng)采用SN之C系列鋼材。

1995年日本阪神大地震，造成許多鋼結(jié)構(gòu)建筑物損害，其中很多都是鋼材直接撕裂破壞，讓人很難相信，韌性的材料會(huì)造成如此嚴(yán)重的破壞。所以許多專家學(xué)者在阪神大地震后相繼研究破壞的原因，發(fā)現(xiàn)只有SN鋼材才能符合耐震材料的特性，所以在日本建筑規(guī)范中明訂將SS及SM鋼材自建筑結(jié)構(gòu)用取消，相信將來(lái)重要結(jié)構(gòu)之耐震設(shè)計(jì)會(huì)以SN材為主。

SN鋼材一般軋延

1960年代以前，沒有微合金添加（Microalloying） 的理念，亦無(wú)控制軋延（Controlled Rolling）的技術(shù)，強(qiáng)度上完全依賴碳與合金元素，故碳當(dāng)量Ceq非常高，如SM490之 Ceq高達(dá)約0.5%，不適于焊接作業(yè)。

SN鋼材正常化處理

1960年以后有了正?；幚恚∟ormalizing），即鋼板加熱至約900°C，停留一段時(shí)間，再空冷下來(lái)，可借此而細(xì)化晶粒提高強(qiáng)度，因此SM490之Ceq、由過去的0.5%降到約0.42%水準(zhǔn)，鋼構(gòu)才能由鉚接的時(shí)代過渡到焊接時(shí)代。

SN鋼材控制軋延

1970年代又發(fā)展了微合金添加（如Nb、V...…等）及控制軋延的技術(shù)，50kg/mm2等級(jí)鋼板之Ceq。因此可降低到 0.38%左右的水準(zhǔn)，更提升鋼板焊接性。

SN鋼材熱機(jī)控制軋延

1980年代開發(fā)了鋼板線上加速冷卻系統(tǒng)（On-Line Accelerated Cooling System），生產(chǎn)50kg/mm2等級(jí)鋼板，其碳當(dāng)量更可降低到0.33%左右的水率。該生產(chǎn)制程簡(jiǎn)稱TMCP（ Thermo-mechanical controlled process）。

SN系列鋼材在機(jī)械性質(zhì)方面有下列特性。

SN鋼材降伏強(qiáng)度

降伏強(qiáng)度之上、下限的規(guī)定可以控制鋼材降伏強(qiáng)度的變異性。鋼材降伏強(qiáng)度的變異性過大時(shí)會(huì)導(dǎo)致如下的顧慮：（a）強(qiáng)柱弱梁的設(shè)計(jì)理念無(wú)法落實(shí)；（b）三維構(gòu)架在非彈性階段可能產(chǎn)生額外的地震偏心力或扭矩；（c）容量設(shè)計(jì)的理念無(wú)法落實(shí)。

SN系列鋼材厚度在12mm以上之B級(jí)鋼板及厚度在16mm以上之C級(jí)鋼板，其降伏強(qiáng)度即有上限及下限之規(guī)定。

SN鋼材降伏比

鋼材之降伏比為實(shí)測(cè)降伏強(qiáng)度與實(shí)測(cè)抗拉強(qiáng)度之比值。鋼材降伏比較低可使梁柱接頭的塑性鉸區(qū)范圍擴(kuò)增，這樣除可減少應(yīng)力集中現(xiàn)象外，亦可增加塑性轉(zhuǎn)角容量，提升梁柱接頭之延展性及消能容量。日本JIS的SN系列規(guī)定降伏比不得大于0.8；美國(guó)ASTM A992建筑結(jié)構(gòu)用鋼則規(guī)定降伏比不得大于0.85。另一個(gè)影響梁柱接頭延展性及消能容量的重要因素為梁柱接頭型式，美國(guó)對(duì)梁柱接頭型式有明確的規(guī)定（例如：切削式或補(bǔ)強(qiáng)式梁柱接頭），故鋼材降伏比采用比SN系列鋼材稍微寬松的規(guī)定（不得大于0.85）。

SN鋼材沖擊值

Charpy沖擊值越高表示產(chǎn)生相同斷裂面所需的能量越高，Charpy沖擊值越高就越不容易產(chǎn)生不穩(wěn)定的裂縫成長(zhǎng)（或稱脆性斷裂），因此對(duì)焊接瑕疵的容忍度也較高。Charpy沖擊值受測(cè)試時(shí)的溫度及加載速率（loading rate）的影響很大，測(cè)試時(shí)的溫度越低、加載速率越高Charpy沖擊值越小。一般應(yīng)視結(jié)構(gòu)體在使用情況下之最低溫度來(lái)規(guī)定Charpy沖擊試驗(yàn)的溫度，但是Charpy沖擊試驗(yàn)的加載速率遠(yuǎn)高于結(jié)構(gòu)體受力時(shí)之加載速率，因此Charpy沖擊試驗(yàn)的溫度可以稍加提升，補(bǔ)償加載速率不同所造成的差異。以日本為例，日本的最低氣溫低于攝氏零度不少，但是日本規(guī)范卻規(guī)定鋼材Charpy沖擊試驗(yàn)的測(cè)試溫度為攝氏零度。國(guó)內(nèi)絕大部分的結(jié)構(gòu)物使用的最低溫度約在攝氏10度，因此Charpy沖擊試驗(yàn)的溫度可以比攝氏10度高，但是中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（CNS）直接引用日本的規(guī)定，并未針對(duì)臺(tái)灣地區(qū)的實(shí)際情況調(diào)整，尚待修正。

SN鋼材化學(xué)成分改變

SN鋼材對(duì)化學(xué)成分的控制相當(dāng)嚴(yán)謹(jǐn)，如降低碳、磷及硫等不利于鋼結(jié)構(gòu)焊接含量，增加焊接性，尤其是高入熱量焊接，故較適用于使用潛弧焊等高入熱量焊接之組合型鋼。

SN鋼材主要是用在房屋結(jié)構(gòu)、廠房、車站等其他建筑物，大樓及大型建筑物已經(jīng)使用普遍，使用等級(jí)為SN490B或C等級(jí)，如興建中的云林高鐵，采用SN490B、C系列鋼材。但低矮層使用之SN400系列鋼材，國(guó)內(nèi)雖有鋼鐵廠生產(chǎn)，但只有少數(shù)消費(fèi)者知曉，以前都是以 SS400、SM400或ASTM A36興建，在日本低矮層建筑使用鋼結(jié)構(gòu)比例不低，但在阪神地震中，前述鋼材已被證實(shí)不具耐震能力，且之后設(shè)計(jì)之低矮層建筑物都已SN鋼材，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)鏈已供應(yīng)，將來(lái)設(shè)計(jì)者應(yīng)優(yōu)先采用SN等級(jí)之鋼材。

臺(tái)灣內(nèi)政部營(yíng)建署自1997年起即參考日本SN鋼材標(biāo)準(zhǔn)，建立我國(guó)耐震建筑結(jié)構(gòu)鋼材規(guī)范國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)CNS13812 G3262）。并自2003年起逐漸研修，擬對(duì)建筑物之重要鋼骨結(jié)構(gòu)，逐步引導(dǎo)使用SN等級(jí)的鋼材。在2014年，CNS 13812增添了降伏強(qiáng)度250 N/mm2等級(jí)的SN400YB、SN 400YC及降伏強(qiáng)度325 N/mm2等級(jí)的SN490YB、SN 490YC鋼材選項(xiàng)，作為耐震鋼材的標(biāo)準(zhǔn)。 2100433B

長(zhǎng)沙DSNNY DSN-Q7報(bào)價(jià)：￥290

iSNS & iSNSP：Internet 存儲(chǔ)名稱服務(wù)及 Internet 存儲(chǔ)名稱服務(wù)協(xié)議

（iSNS & iSNSP：Internet Storage Name Service and iSNS Protocol）

這樣 iSNS 就允許 IP 網(wǎng)絡(luò)像光纖信道網(wǎng)絡(luò)一樣操作。管理員不再需要 device-by-device 的管理模式，該模式中每個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備都需要手動(dòng)配置各自的啟動(dòng)器和目標(biāo)器列表。iSNS 中，每臺(tái)存儲(chǔ)設(shè)備都將發(fā)現(xiàn)和管理過程交給 iSNS 服務(wù)器，因而 iSNS 服務(wù)器被認(rèn)為是統(tǒng)一配置點(diǎn)，通過該點(diǎn)管理工作站能夠配置和管理整個(gè)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，包括 iSCSI 和光纖信道設(shè)備。

iSNS 可根據(jù)需要支持 iSCSI 和/或 iFCP 協(xié)議；根據(jù)實(shí)際需求，iSNS 可能支持上述一種或兩種協(xié)議。其中每種協(xié)議的具體實(shí)現(xiàn)要求在第五部分作了進(jìn)一步的討論。對(duì)于 iSCSI 來(lái)說，iSNS 是可選擇的；而對(duì)于 iFCP 來(lái)說，iSNS 則是必需的。

iSNS 主要包含以下四個(gè)功能：

名稱服務(wù)提供存儲(chǔ)資源發(fā)現(xiàn)

發(fā)現(xiàn)域（DD：Discovery Domain）和登錄控制服務(wù)

狀態(tài)變化通知服務(wù)

光纖通道和 iSCSI 設(shè)備的開放映射

iSNS 主要體系結(jié)構(gòu)組成如下：

iSNS 協(xié)議（iSNSP）– iSNSP 是一種靈活的輕量級(jí)協(xié)議，規(guī)定 iSNS 客戶機(jī)和服務(wù)器間的通信方式。適合多種平臺(tái)，包括交換機(jī)、目標(biāo)機(jī)以及服務(wù)器主機(jī)（server host）。

iSNS 客戶機(jī) – iSNS 客戶機(jī)通過 iSNSP 與 iSNS 服務(wù)器啟動(dòng)事務(wù)。iSNS 客戶機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備中的進(jìn)程，用于注冊(cè)設(shè)備屬性信息，下載公共發(fā)現(xiàn)域（DD）中其它注冊(cè)客戶機(jī)上的信息并接收發(fā)現(xiàn)域中事件異步通知。管理站（Management station）是一種特殊類型的 iSNS 客戶機(jī)，它能訪問 iSNS 中的所有 DD 。

iSNS 服務(wù)器 – iSNS 服務(wù)器響應(yīng) iSNS 協(xié)議查詢和請(qǐng)求并啟動(dòng) iSNS 協(xié)議狀態(tài)變化的通知。適當(dāng)情形下，將注冊(cè)請(qǐng)求提交的認(rèn)證信息存儲(chǔ)于 iSNS 數(shù)據(jù)庫(kù)中。

iSNS 數(shù)據(jù)庫(kù) –iSNS 數(shù)據(jù)庫(kù)是為 iSNS 服務(wù)器提供的信息庫(kù)，維護(hù) iSNS 客戶機(jī)屬性信息。 iSNS 目錄實(shí)現(xiàn)了將客戶機(jī)屬性信息存儲(chǔ)在 LDAP 目錄結(jié)構(gòu)中。2100433B

E_SND （%），即SND效率，通過以下公式計(jì)算

其中，△TN指總氮去除量，△NH₄ -N指氨氮去除量。2100433B