浅谈钢结构的特点及工程应用

1钢结构的特点

1.1钢结构的优点

1)钢材强度高,结构重量轻

钢结构的自重比较轻,且具有比较高的强度,在承受相同的荷载状况下,使用的钢结构要比其他结构轻。在多层民用建筑比较中,钢结构民用建筑的重量仅相当于砖混结构、钢筋混凝土结构民用建筑的重量70%左右。在建筑的过程中大跨度的建筑一般也都采取的是钢结构建筑模式。

2)钢结构建筑具有很好的抗震性

由于钢材材质均匀,且塑性和韧性都比较好,所钢结构本身质量是比较稳定的。再加上钢结构建的自重要远远的轻于同面积的其他传统建筑,所以其地震力效应相对也小,在地震突然的挤压中不易断裂,因此在抗電建筑的应用中有着比较好的应用前景。

3)钢结构建筑的施工周期短

钢结构的受力构件简单,可以在工厂进行批量生产易于保证质量,更符合结构设计要求。生产完成后需要将构件运送到工地进行组装,减少了大量的工及机械装备的使用,可使施工速度快,工期缩短40%以上。钢结构建筑的建筑方式能让建筑物更早的投入使用,经济性和社会效益好。

4)钢结构工程造价低

钢结构建筑可以适当减小梁、柱截面尺寸,工程总体的材料使用量也大大的减少,而且还可以降低运输、装卸和安装费用。同时采取钢结构建筑工程的周期也大大的缩短,与之相伴的其他各种间接费用也会大大的减少。

5)钢结构建筑外部造型美观

钢结构建筑造型可丰富多彩,也可简洁明快。便于设计师的创意实施,使建筑物美观性加强。

1.2钢结构的缺点及现实问题

1)钢结构的防火问题

结构耐火性能很差。钢材的承载力和平衡稳定性会随温度的升高而大大降低,当温度达到400℃时钢材的屈服强度降至室温下强度的一半,当温度到600℃时,钢材基本丧失强度和刚度,使整个结构遭到破坏。国内目前解决耐火问题为采用防火涂料及包层方法,新的有效的耐火方法值得专家进步探讨。

2)钢结构的防腐问题

钢结构的腐蚀与所处环境、温度、湿度直接有关据资料显示,表面无防护的钢材在大气中第一年锈蚀速度约为第五年的两倍,室外钢材的锈蚀速度约为室内锈蚀速度的四倍。

3)钢结构的低温冷脆倾向

由厚钢板焊接而成的承受拉力和弯矩的构件及其连接节点,在低温下有脆性破坏的倾问。

4)设计力量及施工技术

由于我国钢结构建筑起步较晚,规模较小,缺乏设计及施工技术力量。呼吁短期内加强对已有人员技术培训,长期内要求高等专业学校增设相关课程,培养一定量的这方面的人才,以彻底弥补人员及力量的缺乏。

5)应解决钢材的市场

我国虽已是世界上年产钢量最大的国家,但人均用钢量远远不及日本与美国,钢材市场价格居高不下,使钢结构成本过高这是不争的事实,有碍钢结构的推广与发展。况且国内特种钢、优质钢年产量较低。

2.钢结构的应用

2.1多层和高层建筑

钢结构在多层和高层建筑中的结构形式主要有多层框架、框架一支撑结构、框架墙结构、框筒、悬挂、巨型框架等。钢结构多、高层建筑在现在社会中的应用相当广泛。

2.2大跨度建筑的屋盖结构

结构的跨度越大,则其自重也就越重是实现大跨度结构的基础。由于钢材强度高,结构重量轻的特点,非常适用于大跨度结构的建设在现在大跨度工程中得到了广泛的应用。如:由北京市建筑设计研究院设计的北京新国际会议展中心,由8个主展厅组成,单个展厅长168m,宽70.2m,屋盖为钢结构,主桁架为预应力三角形管桁架,跨度702m。

2.3桥梁钢结构

近十年来,钢结构桥梁得到了广泛应用,在今后几年也将不断涌现。它充分发挥了钢结构大踣的特点主要结构体系为“悬索桥、斜拉桥、桁拱桥、钢管混凝土桥。”

2.4工业厂房

钢结构一般为工业厂房骨架,结构形式多为由钢屋架和阶形柱组成的门式钢架或排架,也有采用网架做屋盖的结构形式。钢结构工业厂房应用广泛,如:印度尼西亚中爪哇电厂钢结构工程,此工程用钢量4条长轴。钢柱与钢梁及斜撑之间的连接均为螺栓连接,对钢材的加工进度要求高,在钢结构工业厂房中属于制作难度较大的类型。

2.5可拆卸的结构

钢结构不仅重量轻,还可以用螺栓和其他便于拆卸的手段来连接,因此非常适用于需要拆卸或移动的结构。其中最有代表意义的是法国的埃菲尔铁塔埃菲尔铁塔总高324米,重1000吨。铁塔的建造充分体现了钢结构工程的优点,建造时间比预期的短,费用也比预计的少。艾菲尔铁塔本来是计在博览会闭幕后便将其轻易的拆除,故设计师居斯塔夫埃菲尔选用了钢架镂空结构,以便不过铁塔建成后,一举成为巴黎乃至整个法国的最具象征性的建筑,所以埃菲尔铁塔一直存留至今,成为巴黎的代表建筑。

3钢结构展望

3.1提高钢材质量,扩大钢材品种

目前α235是应用最多的钢材,今后应加大高效钢材尤其是高强钢材的推广应用,另外应提高我国厚板质量和H型钢应用的力度。

3.2开展理论研究工作,提高专业水平

研究工作尤其是基础理论研究和实验研究,应从单一构件冋整体结构过渡。尽快完善我国钢结构相关规范的编制和修订工作,特别是把耐久性研究列入重要日程。

3.3重视鉴定加固,强化事故意识

钢结构事故屡见不鲜。如何解决工程质量问应将在役钢结构的鉴定加固作为一门新的学科开展研究工作,可称之为“钢结构鉴定加固学”。由于它和新建建筑的设计施工截然不同。因此,不能采用新建筑设计理念进行可靠性鉴定,估算其残余可靠度。从事鉴定加固工作、开展技术咨询和专业培训是强化事故意识、提高工程质量的有途径。

3.4加强管理,规范市场

在市场经济的大潮中,企业要生存,求发展就不得不参与残酷的竞争。但目前无论设计水平施工质量、人员素质、市场运行机制都存在众多问题。只有加强管理,规范市场,采取一系列切实有的措施,方能真正形成钢结构良好的发展氛围,创出时代的精品。

4.结语

的来讲,钢结构工程具有质量轻、强度高震性好、造价低、施工周期短、绿色环保济和社会等优点,在国内外的快速发展符合建筑工程产业化的发展趋势,在目前的建筑领域中,钢结构建筑具有比较好的应用前景,值得在践中进行应用推广,以便促进建筑行业的不断发展。