一、
鋼結(jié)構的特點
1、鋼結構自重較(jiào)輕
2、鋼結構工作(zuò)的可靠性較高
3、鋼材的抗振(zhèn)(震)性、抗衝擊性好
4、鋼結構製造的工業(yè)化程度較高
5、鋼結構可以準確快(kuài)速地裝配
6、容易做成密封結構
7、鋼結構易(yì)腐蝕
8、鋼結構(gòu)耐火性差
二、常用鋼結構用鋼的牌號及性能
1、炭素結構鋼
2、低(dī)合(hé)金高強度結構(gòu)鋼
3、優質碳素結構鋼及合金結構鋼
4、專門用途鋼
三、鋼結構的材料選用原則
鋼結構(gòu)的材料選用原則是保證承重結構的承載能力和防止在(zài)一定條(tiáo)件下出現脆性破壞,根據結構的重要性、荷載特征、結構形式、應力狀態、連接方法、鋼材厚度和工作環境等因素綜合考慮的。
《鋼結構設計規範》提出的四種鋼材型號是“宜(yí)”使(shǐ)用的型號(hào),是在條件許(xǔ)可時的首先選擇,並不禁止其它型號(hào)的使用,隻(zhī)要使用的鋼材滿足規範的要求即可。
四(sì)、主要鋼結構技術內容
(1)高層鋼結構技術。根據建築高度和設計(jì)要求分別采(cǎi)用框(kuàng)架、框架支撐、筒體和巨型(xíng)框架結構,其構(gòu)件可(kě)采用(yòng)鋼、勁(jìn)性鋼筋混凝土或(huò)鋼(gāng)管混凝土。鋼構件(jiàn)質輕延性(xìng)好,可采用焊接型鋼或軋(zhá)製型鋼,適用於超高建層建築;勁性鋼筋混凝土構件剛度大,防火(huǒ)性能好,適用於中高層建築或底部結構;鋼管混凝土(tǔ)施工簡便,僅用於柱結構。
(2)空間鋼結構技術。空間鋼結構自重輕、剛度大、造型(xíng)美觀,施工速度快。以(yǐ)鋼管為杆件的球節(jiē)點平板網架、多層變截麵網架及網殼等是我(wǒ)國空(kōng)間鋼結構用量最大的結構型式。具有空間剛(gāng)度(dù)大,用鋼量低的優點。除網架(jià)結構外,空間結構尚有大跨懸索結構、索(suǒ)膜結構等。
(3)輕鋼結構技術。伴隨著輕型彩色鋼板製成牆(qiáng)體和屋麵圍(wéi)護結構(gòu)組成的新結構形式。由鋼板焊接(jiē)或軋製的大斷麵薄壁H型鋼牆(qiáng)梁(liáng)和屋麵檁(lǐn)條,圓鋼製成柔性支持(chí)係統和高強(qiáng)螺栓連接構成的輕鋼結構體係,高度可達十幾米,並可設輕型吊四。現已有標準化的設計程序和(hé)專業化生產企業,產(chǎn)品(pǐn)質量好,安裝速度快,重量輕,投資少,施工不受季節限製,適用於各種輕型工業廠房(fáng)。
(4)鋼混凝土組合結(jié)構技術。以型鋼或鋼管理與混(hún)凝土構件組成的梁、柱承重結構為鋼混組合結構,近年來(lái)應(yīng)用範圍日(rì)益擴大。組合結構兼有鋼與(yǔ)混凝土兩者的優點,整體強度大、剛性好、抗震性能良好,當采用外包混凝土(tǔ)構造時,更(gèng)具有良好的耐火和耐腐蝕性能(néng)。組(zǔ)合結構構件一(yī)般可降低用鋼量。組合樓(lóu)蓋及鋼(gāng)管混凝土構件,還具有(yǒu)少支模或不支模、施工方便快速的優點,推廣潛力較大。適用(yòng)於隨較大荷載的多(duō)層(céng)或高層建築的框架(jià)梁、柱及樓蓋,工業建築柱(zhù)和樓蓋等。
(5)高強度螺栓連接與焊(hàn)接(jiē)技術。高強螺栓是通過磨擦(cā)力(lì)來傳遞應力,由螺栓、螺母和墊(diàn)圈三部分組成。高(gāo)強螺(luó)栓連接施工簡(jiǎn)便、拆(chāi)除靈活、承載力高、抗(kàng)疲勞性能(néng)和自鎖性好、安全性(xìng)高(gāo)等優點(diǎn),工程中已取代了鉚接和部分焊接,成為鋼結構製作及安裝中的主(zhǔ)要連接手段。在車間內製作的鋼構件,厚板應采(cǎi)用自動多絲弧(hú)埋焊,箱形柱隔板應采用熔咀電渣焊(hàn)等技術。現場安裝施工中,應采用半自動焊技術和氣(qì)體保護焊藥芯焊絲及自保護藥芯焊絲(sī)技術。
(6)鋼結構防(fáng)護(hù)技(jì)術。鋼結構防護(hù)包括防火、防(fáng)腐、防鏽,一般(bān)是(shì)采用在防火塗料處理後無(wú)需再作防鏽處理,但在有腐蝕氣體的建築中尚(shàng)需作防腐處理。國(guó)內防火塗料種類較多。在(zài)施(shī)工中應根據鋼結構型式、耐火等級要求及環境要求選用合適(shì)的塗料及塗層厚度。
五、鋼(gāng)結構的目標與措施
鋼結構工程涉及麵廣,技術難度大,在推廣應用中必須遵循國家及行業標準規範。各地建設行政主(zhǔ)管部門應重視鋼結構工程專業化階段的建設,組織好質檢隊伍培訓工作,並及時總結(jié)工作實踐和新技術應用。
六、鋼結構的連接方法
鋼結構的連接方法有焊縫連接、螺(luó)栓連接和鉚釘連接三種。
(一)、焊縫連接
焊縫連接是通過電弧產生的熱量使焊條和焊件局部熔化,經冷卻凝結成焊縫,從而將(jiāng)焊件連接成為一體。
優點:不削弱構件截麵(miàn),節約鋼材(cái),構造簡(jiǎn)單,製造方便,連接剛(gāng)度大,密封性能好(hǎo),在一定條件下易於采用自動化作業(yè),生產效率高。
缺(quē)點:焊縫附近鋼材因焊接高溫作用形成的熱影響(xiǎng)區可能是某些部位材質變脆;焊接過程中鋼材受到分布不均(jun1)勻的高溫和冷卻,使結構產生焊接殘餘應力和殘(cán)餘變形,對結構的承載力、剛(gāng)度和使用性能有一(yī)定影響;焊接結構由(yóu)於剛(gāng)度大,局部裂紋一經發生很(hěn)容易擴展(zhǎn)到整體,尤其是在低溫下易發生脆斷;焊縫連接的塑(sù)性和韌性較差,施焊時可能產生缺陷,使疲勞強度降低。
(二)、螺栓連接
螺栓連接是通過螺栓這種(zhǒng)緊固件把連(lián)接件連接成為一體。 螺栓連接分普通(tōng)螺栓連接和高強度螺栓連接兩種。
優點:施工工藝(yì)簡單、安裝方便,特別適用(yòng)於工地安裝連接,也便於拆卸,適用於需要裝拆結構和(hé)臨時性連接。
缺點:需要在(zài)板件上(shàng)開孔和拚(pīn)裝時對孔,增加製造工作量,且對製造的精度要求較(jiào)高;螺(luó)栓孔還使(shǐ)構件截麵削弱,且被連接(jiē)件常需(xū)相(xiàng)互搭接或增設輔助連接(jiē)板(或(huò)角鋼),因而構造較繁且多費鋼材。
(三)、 鉚釘連接
鉚釘連接是將一端帶有半圓形預製釘頭的鉚釘,將釘杆(gǎn)燒紅後迅速插入連接(jiē)件的釘孔中,然(rán)後用鉚釘槍將另一(yī)端也打鉚成(chéng)釘頭,以使連接達(dá)到緊固。
優點:鉚接傳力可靠(kào),塑性、韌(rèn)性(xìng)均較好,質量易於檢查和保證,可用於重型和直接承受(shòu)動力荷載的結構。
缺點:鉚接工藝(yì)複雜、製造費工費(fèi)料,且勞動強度高,故已基本被焊接和高強度螺栓連接所取代。
七、焊接連接
(一)焊接方法(fǎ)
鋼結構常用(yòng)的焊接(jiē)方法是電(diàn)弧焊,包括手工電弧(hú)焊、自動(dòng)或半自(zì)動電弧焊以及氣體保護焊等。
手工(gōng)電弧焊是鋼結構中最常用的焊接方法,其設備簡單,操(cāo)作靈活方便。但勞動條件差,生產效(xiào)率(lǜ)比自動或(huò)半自動焊低,焊縫質量的變異(yì)性大,在一定(dìng)程度上取決於焊工(gōng)的技術水平。
自動焊的焊縫質量穩定,焊縫內部缺陷(xiàn)較少(shǎo),塑性好,衝擊韌性好(hǎo),適合於焊接較長的直接焊(hàn)縫。半自動焊因(yīn)人工操作,適用於焊曲線或任意形狀(zhuàng)的焊縫。自動和半自動焊應采用與主體金屬相適應的焊絲和(hé)焊劑,焊絲應符合國家標準的規定(dìng),焊劑應根據焊接(jiē)工(gōng)藝要求確定。
氣體保護焊是用惰性氣體作(zuò)為電弧的保(bǎo)護介質,使(shǐ)熔化金屬與空氣隔絕(jué),以保持焊接過程穩定。氣體保護焊電弧(hú)加熱集中(zhōng),焊接速度快,熔深(shēn)大(dà),故焊縫強度比手工焊的高。且塑性和抗腐蝕性好,適(shì)合於厚鋼板的焊接。
(二)、焊縫形式
焊縫連接形式根據被連接構件間的(de)相(xiàng)互位置可分(fèn)為對(duì)接、搭接、T形連接和角接等四(sì)種形式。這(zhè)些連接所用的焊縫有對接焊縫和角焊縫兩種基本形式。在具體應用時,應根據(jù)連(lián)接的受力(lì)情況,結合製(zhì)造、安(ān)裝(zhuāng)和焊(hàn)接條(tiáo)件進行選擇。
(三)焊(hàn)縫構造
1、對接(jiē)焊縫
對接焊縫(féng)傳力直(zhí)接、平順、沒有顯著的(de)應力集中現象,因而受力性能良(liáng)好,對於承受靜、動荷載的(de)構件連接都適用。但(dàn)由於對接焊縫的質量要(yào)求較高,焊件之間(jiān)施焊間隙要(yào)求較嚴,一般(bān)多(duō)用於工廠製造的連接中。
2、角焊縫
角焊(hàn)縫(féng)的(de)形式(shì):角焊縫按(àn)其長度方(fāng)向和外力作用方向的不同,可分為平行於力作用方向的側麵角焊縫、垂(chuí)直於力(lì)作用方向的正麵角焊縫與力作用方向斜交的斜向角焊(hàn)縫以及圍焊縫。
角焊(hàn)縫截(jié)麵(miàn)形式又分為普通式、平坡式和深熔式。普通式截麵焊腳邊比例為1:1,近似於等腰直角三角形,其傳力線彎折較劇烈,故應力集中嚴重。對(duì)直接承受動力荷載的結構,為使傳力平順,正麵角焊縫宜采用兩焊角邊(biān)尺寸比(bǐ)例(lì)1:1.5的平坡式(長邊順內力方向),側麵角焊縫宜采(cǎi)用比例為1:1的深熔式。
八、螺栓連接
(一(yī))普(pǔ)通螺(luó)栓連接的構造(zào)
1、普通螺栓的形式和規格(gé)
A、B級螺栓(精製螺栓)采用8.8級鋼材製作,經機床車削加工而成,表麵光滑,尺寸準(zhǔn)確,且配用Ⅰ類(lèi)孔(即螺栓孔在裝配好的(de)構(gòu)件上鑽成(chéng)或擴鑽成,孔壁光滑,對孔準確)。由於其加工精度高,與孔壁接觸緊密,其連接變(biàn)形小,受力性能好,可用於承受較大剪力和拉(lā)力的連接。但製造和(hé)安(ān)裝(zhuāng)較費工,成本高,故在鋼結構中較少采用。
C級螺栓(粗製螺栓)用4.6或4.8級鋼製作,加工粗糙,尺寸不夠準確,隻要求Ⅱ類孔(即螺(luó)栓孔在單個零件上一次衝成或不(bú)用鑽模鑽成。)。在傳遞剪力時,連接變形大,但傳遞拉力的性能尚好,操(cāo)作(zuò)無(wú)需特殊設備(bèi),成本低。常用於承受拉力的螺栓連接和承受靜力荷載或間(jiān)接承受動力(lì)荷(hé)載結構中的次要受(shòu)剪連接。
2、普通螺栓連接的排列(liè)
螺栓的排列應簡單、統一而緊湊,滿足受力要求,構造合理又便於(yú)安(ān)裝。排列方(fāng)式有並列和錯列兩種排列。並列較簡單,錯列較緊湊(còu)。
(二)普通螺栓連接的受力特點
1、受剪螺栓連接
2、受(shòu)拉螺栓連接
3、拉(lā)剪螺栓連(lián)接
(三(sān))高強度螺栓的受(shòu)力特點
高強度螺栓連接按設計(jì)和受力要求可(kě)分為摩擦型和承壓型兩(liǎng)種。摩擦(cā)型連接在承受(shòu)剪切時,以外剪力達到板件間可能發(fā)生的最大摩阻力為極限狀態;當超過時板件(jiàn)間發生相對滑移(yí),即認為連接已失效而破壞。承壓型連接(jiē)在受剪時,則允許(xǔ)摩擦力被(bèi)克服並(bìng)發(fā)生板件間相對滑移,然後外力可以繼續增加,並以此後發生的螺杆剪切或孔壁承壓的最終破壞為極限狀態。