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中交路橋(qiáo)為您解析鋼結構知識
更新時間:2021-04-10 17:51
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一、什麽是鋼結構
什(shí)麽是鋼結構,用學術語言來說鋼結構是以(yǐ)鋼材(cái)製作為主的結構,是現在主要的建築(zhù)結構類型之一。鋼材的特點是強度高、自重 輕、整體剛性好、變形能力強(qiáng),故(gù)用於建造大跨度和超(chāo)高、超重型的建築物(wù)特別適宜。鋼(gāng)結構(gòu)是由型鋼和鋼板等(děng)製成的鋼梁、鋼 柱、鋼桁架等構(gòu)件;各構件或(huò)部件之間采用焊縫、螺栓或鉚釘連接的結構。
二(èr)、鋼(gāng)結(jié)構特點
1、鋼材韌(rèn)性,塑性好,材質均勻,結構可靠性高,適於承受衝擊和動力(lì)荷載(zǎi),具有良好的抗震性能。鋼材(cái)內部組織(zhī)結構均勻, 近於各向同性勻質體(tǐ)。鋼結構的實際工作性能比較符合計算理論。所以鋼結構可靠性高。
2、材料強度高,自身重量輕,鋼材強(qiáng)度較高,彈性模量也高。與混凝土和木材相比,其密度與屈服強度的比值相對較低,因(yīn)而 在同樣受力條件下鋼結構(gòu)的構件截麵小,自重(chóng)輕,便於運輸和(hé)安(ān)裝,適於跨度大,高度高,承載重的結(jié)構。
3、鋼結構密封性能好,由於焊接結構可以做到完全密封,可以作成氣密性,水密性均很好的高壓容器,大型油池,壓力(lì)管道等 。
4、鋼結構耐熱不耐火(huǒ),當溫度在150℃以下時,鋼材(cái)性質變化很(hěn)小(xiǎo)。因而鋼結構適用於熱車間(jiān),但結構表麵受150℃左右的熱輻 射時,要采用隔熱板加以保護。溫度在300℃ -400℃時.鋼材強(qiáng)度和彈性模量均顯著下降,溫度在600℃左,鋼材(cái)的強度(dù)趨於零。 在(zài)有特殊防火需求的建築中,鋼結構(gòu)必須采用耐火材料加以保護以提高耐火(huǒ)等級。
5、鋼結構耐腐蝕性差(chà),特別是在潮濕和腐蝕性介質的環境中,容易鏽蝕。一般鋼結構要除鏽、鍍鋅或塗料,且要定期維護。對 處於海水中的海(hǎi)洋平台結構,需采用“鋅塊陽極(jí)保護”等特殊措施予以(yǐ)防腐蝕。
6、鋼結構製造安裝機械化程度高,鋼結構構(gòu)件便於在工廠製造、工地拚裝。工廠機械(xiè)化製造鋼結構構件成品精度高、生產效率 高、工(gōng)地拚裝速度快、工期短。鋼結構是工業化程度最高的一種結(jié)構。
三、鋼結構的發展曆史
我國早期在鐵結構方麵就有卓越的成就,但由於封建製度的束(shù)縛,科學不發達,所以我國2000多年來長期停留於鐵製建築物的水 平。直(zhí)到19世紀末,我(wǒ)國才開(kāi)始采用現代化(huà)鋼結構。新(xīn)中國成立後,鋼(gāng)結構(gòu)的應(yīng)用有了很大的發展,不(bú)論在數量上或質量上都遠(yuǎn) 遠超過了過去。2000年以後,我國(guó)國民(mín)經(jīng)濟顯著增長,國力明顯增強,鋼產量成為世界大國。2008年前後,在(zài)奧(ào)運(yùn)會的推動下(xià), 出現了鋼結構建築熱潮,強勁的市場需求,推動鋼結構建築迅猛發(fā)展(zhǎn),建成了一大批鋼結構場館、機場、車站和高層建築,其中(zhōng) ,有的鋼結構(gòu)建築在製(zhì)作安裝技術(shù)方麵具有世界一流水平,如奧運會國家體育場等(děng)建築。在設計、製造和安裝(zhuāng)等技(jì)術方麵都達到 了較高的水平,掌握了各(gè)種複雜建築物的(de)設計和施工技術。
四、鋼結構(gòu)的主要特(tè)點
抗風性
型鋼結(jié)構建築重量輕、強度高、整體剛性好、變形能力強。建築物自重僅是磚混結構的五分之一,可抵抗每秒70米的颶風,使生 命財(cái)產能得到有效的保護。
抗震性
低層別(bié)墅(shù)的屋(wū)麵(miàn)大都為坡屋麵,因此屋麵結構基本上采用的是由冷彎型鋼構件做成的三角型屋架體係,輕鋼構件在封完結構性板 材及石膏板之後(hòu),形成了非常堅固的"板肋結構體係",這種結構體係有著更強的抗(kàng)震及(jí)抵抗水平荷載的能力,適用於抗(kàng)震(zhèn)烈度(dù)為 8度以上的地區(qū)。
隔音性
隔音(yīn)效果是評估住宅的一個重要指標,輕鋼(gāng)體係安裝的窗(chuāng)均采用中(zhōng)空玻璃,隔音效(xiào)果好(hǎo),隔音達40分貝以上;由輕鋼龍骨、保溫 材料石膏板組(zǔ)成的牆體,其隔音效果可高達60分貝。
保溫性(xìng)
采用的保(bǎo)溫隔熱(rè)材料以(yǐ)玻纖棉為主,具有良好的保溫隔(gé)熱(rè)效(xiào)果。用以(yǐ)外牆的保溫(wēn)板,有效的避免牆(qiáng)體的“冷橋”現象,達到了更(gèng) 好的保溫效(xiào)果。100mm左右(yòu)厚的R15保(bǎo)溫(wēn)棉熱阻值可相當於1m厚的磚牆。
健康性
幹作業施工,減少廢棄物對環境造成的汙染,房屋鋼結(jié)構材料可100%回收,其他配套材(cái)料也可大(dà)部分回收(shōu),符合當(dāng)前(qián)環 保意識;所有材料為綠色建(jiàn)材,滿足生態環境要求,有利於健康(kāng)。
耐久性
輕鋼結構住(zhù)宅結構全(quán)部采用冷彎薄壁鋼(gāng)構件體係組(zǔ)成,鋼骨采用超級防腐高強冷軋鍍鋅板(bǎn)製造,有效避免鋼板在施工和使用過程(chéng) 中(zhōng)的鏽蝕(shí)的影響,增加了輕鋼構件的使用壽(shòu)命。結構壽命可達(dá)100年。
舒適性
輕鋼牆體采用高(gāo)效節能體係,具有呼吸功能,可調節室內空氣幹濕(shī)度;屋頂具有通風功能,可以使屋內部上空形成流動的空氣間 ,保(bǎo)證屋頂內部的通風及散熱需求。
五、鋼結構的優勢與劣勢
優勢
1、鋼結(jié)構住宅比傳統建築能更好的滿足建築上大開間靈活分隔的要求,並可通(tōng)過減少柱的截麵麵積和使用輕質牆板,提高麵積 使用率,戶內有效使用麵積提高約6%。
2、節能效果好,牆體采用輕型節能標準化的C型(xíng)鋼、方鋼、夾芯板,保溫性能(néng)好,抗震度好。節能50%,
3、將鋼結構體係用於住(zhù)宅(zhái)建(jiàn)築(zhù)可(kě)充分發揮鋼結構的延性好、塑性變形能力強,具有優良的抗震抗風(fēng)性能,大大提高了住宅的安 全可靠性。尤其在遭遇地震、台風災害的情況(kuàng)下,鋼結(jié)構能夠避免建築(zhù)物的倒塌性破壞(huài)。
4、建築總重輕,鋼結構住宅(zhái)體係自重輕(qīng),約為混凝土結構的一半,可以大大減少基礎造價。
5、施(shī)工(gōng)速度快,工期比傳統住宅(zhái)體係至少縮(suō)短三(sān)分(fèn)之一,一(yī)棟(dòng)1000平米隻需(xū)20天、五個工人方可(kě)完工。
6、環保效果好。鋼結構住宅施工時大大減少了砂(shā)、石、灰的(de)用(yòng)量,所用的材料主要是(shì)綠色,100%回收或降解的材料(liào),在建築物 拆除時(shí),大部分(fèn)材料(liào)可以再用或降解,不會造成垃圾。
7、以靈活、豐實。大開間設計,戶內空間可多方案分(fèn)割,可滿足用(yòng)戶的不同需求。
8、符合住(zhù)宅產業化和可持續(xù)發展(zhǎn)的要求。鋼(gāng)結構適宜工廠大批量生產,工業(yè)化程度(dù)高,並且能將節能(néng)、防水、隔熱、門(mén)窗等先 進成品(pǐn)集(jí)合於一(yī)體,成套應用,將設計(jì)、生產、施工一體化,提高(gāo)建設產業的水平(píng)。
劣勢
1、複(fù)雜性
鋼結構工程項目施工質量問題的複雜性,主要表現在引發質量(liàng)問題的因素繁多,產(chǎn)生質量問題的原因也(yě)複雜(zá),即使是同(tóng)一性(xìng)質的 質量問題,原因有時也不一(yī)樣,從而質量問題的分析、判斷和處理增加了複雜性。例如焊接裂縫,其既可發生在焊縫金屬中,也 可發生在(zài)母材熱影(yǐng)響中,既可在焊縫表麵,也可在焊(hàn)縫內(nèi)部;裂縫走向既可平行於焊道,也可(kě)垂直於(yú)焊道,裂縫既可能是冷裂縫(féng) ,也可能是熱裂縫;產生(shēng)原因也有焊接材料選用不當和焊接預熱(rè)或後熱不當之分。
2、可變性
鋼結構工程施工質量問題還將隨著外界變化和時間的延長而不(bú)斷地發展變化,質量缺陷逐漸體現。例如,鋼構件的焊縫由於應力 的變化,使原來沒(méi)有裂縫的焊縫產生裂(liè)縫:由於焊後在焊縫中有氫的活動的作用(yòng)便可產生延遲裂縫。又如構件長期承受過(guò)載,則鋼構(gòu)件要產生下拱彎曲變形,產生隱患(huàn)。
3、嚴重性
鋼結(jié)構工程項目施工質量問題的嚴重性(xìng)表(biǎo)現在:一般(bān)的,影(yǐng)響施(shī)工順利進行,造成工期延誤,成本增加,嚴重的,建築物倒塌,造成人身傷亡,財產受損,引起不良的社會影響(xiǎng)。
4、頻(pín)發性
由於(yú)我國現代建築都是以混凝土(tǔ)結構為主,從事建築施工的(de)管理(lǐ)人(rén)員和技術人員(yuán)對鋼結構的(de)製作和施工技術相對比較生疏,以民工為主的具體施工人員更不懂鋼結構工程的科學施工方法,導致施工過程中(zhōng)的事故時常發生。
六、鋼結構的發展前景(jǐng)
中國(guó)鋼結構產業在近10餘年期間發展迅速,已成為全球鋼結構用量最大、製造施工能力最強、產業規模第一、企業規模第一的鋼 結構大國。
鋼結構企業:須重視“十二五”發展(zhǎn)
各地重大鋼結構工程的成功建設,說明我國的鋼結構(gòu)綜合技術水(shuǐ)平已處於國際先進水平。但我國的鋼結構產業在信息化、自動化 、標準化、科研創新方麵同發達國家相比還有不小(xiǎo)的差距。2011年是國(guó)家“十二五”規劃起(qǐ)始之年,國家有關部委、行業協會及 企業集團、鋼結構企業(yè)都在進行調研、分析市場及(jí)未來發展趨勢。國家發改(gǎi)委、工信部、科技部也正(zhèng)在研(yán)究有關戰略(luè)性新型產業 確定和規劃目標,對具有國際先進水平、自主創新能力強、國際競(jìng)爭實力強大並可(kě)以占領(lǐng)更多市場的產業,將(jiāng)列入規劃並給予支 持、扶持政策。機遇也是挑戰,我國鋼結構產業能(néng)否上(shàng)台階、上規模,“十二五”期間的發展至關重要(yào)。
中國鋼結構(gòu)協會經過(guò)調查研究,在聽取有關專家意見和建議後,草擬了《關於鋼結構產業(yè)在國(guó)家“十二(èr)五”規(guī)劃的戰略思考及建 議草案》,在(zài)征求有關人員的意(yì)見後(hòu),協會將組(zǔ)織有關(guān)專家具(jù)體落實、完善,以促進“十二五”期間鋼結構行業取得更大發展。
鋼結構(gòu)行業由於其經濟(jì)和技術的優(yōu)越性、低(dī)碳減排、循環經(jīng)濟以及可工業化、產業化發展,能更好的適應並滿足當前我國(guó)國民經濟建(jiàn)設需要,也將成為具有市(shì)場廣闊、企業(yè)眾多、創新不斷、充滿蓬勃生機的新興產業之一(yī)。
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