钢结构:强度高重量轻,塑性韧性优良,现代建筑工程的理想选择

   日期:2024-07-02     来源:网络整理    作者:佚名    浏览:305    
核心提示:钢结构已成为现代建筑工程中主要承重结构体系之一。例如在房屋的基础和地下室等与土壤接触的结构部分,一般采用钢筋混凝土结构,而不采用钢结构。某钢框架结构,六层,原作厂房使用,现空置,后期拟加固改造使用。采用里氏硬度法检测钢材强度检测结果表明:该建筑物钢材符合Q235级钢材强度标准。《钢结构设计手册》

钢结构已成为现代建筑工程主要承重结构体系之一。

1.钢材强度高,结构重量轻

钢材的强度远高于混凝土和砖混结构,因此钢结构是大跨度结构、超高层建筑、高耸结构、重型工业厂房,或承载力较大的结构的理想结构材料。同时由于结构自重轻,可以减轻基础荷载土木工程钢结构,降低基础及基础部件的造价,增加使用面积,缩短施工工期,减少运输费用。

2.钢具有良好的塑性和韧性

钢材良好的塑性可以防止结构在稳定状态下因超载而突然断裂,这是保证结构不倒塌的优良性能。另外,它还能对局部峰值应力进行重新分配,使应力变化趋于平缓。良好的延性可以使结构对动态荷载具有很好的适应性,建筑钢结构在冲击荷载、重复荷载或多轴拉应力作用下都有可靠的性能保证。同时,由于钢材具有良好的塑性和延性,建筑抗震钢结构可以充分吸收能量,减弱地震反应,大大提高结构的抗震性能。对唐山、汶川地震震害的调查表明,即使在震中附近的高烈度区,全钢结构建筑的地震破坏也很轻。

3、钢材材质均匀,接近各向同性,是理想的弹塑性材料。

钢结构实际应力状态与力学计算结果一致,计算中的不确定性较小,计算结果可靠。

4.钢虽然不会像木头一样燃烧,但是受热后其强度会下降。

强度降低的程度随碳含量的不同而略有不同。一般来说,在500度时强度会降低一半左右,在1500度时就会熔化(这个温度称为熔点)。当钢材受热时,它会变软,像软糖一样弯曲。由于钢材的耐热性较差,因此在用作结构材料时通常会用防火材料包裹。这样做是为了防止钢材直接受热。

5.钢材耐水性较差

钢铁会生锈,生锈后强度会下降,最终损坏。由于钢铁的耐水性较差,所以通常用混凝土包裹。例如,在房屋的地基和地下室中,与土壤接触的结构一般都是用钢筋混凝土而不是钢铁制成的。即使是地上的部分,钢结构也需要涂上防锈材料或在钢构件周围覆盖防锈材料,以防止钢构件直接暴露在雨雪等潮湿环境中。

钢材的弱点是易腐蚀、耐火性较差,使用钢材时首先要考虑的是远离火源、水源。

但是,混凝土里面的钢不会生锈。

铁在水中会发生氧化反应,生成氧化铁(Fe-O)。此反应在酸性环境中会加速,在碱性环境中会停止。混凝土是碱性材料,而钢筋在碱性环境中不会生锈,因此混凝土中的钢筋也不会生锈。空气中的二氧化碳或酸雨会从表面到内部对混凝土进行中和。混凝土中和后,里面的钢筋就会生锈。钢筋生锈时体积会膨胀,对周围的混凝土造成损害,这种现象称为混凝土膨胀。当然,只要没有水,即使混凝土中和了,钢筋也不会生锈。钢筋柱的基座用混凝土包裹后,即使在土壤中也不容易生锈。因此,将可能与水接触的部分用混凝土包裹起来,可以消除钢筋生锈的担忧。

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钢架结构土木工程钢结构,六层,原为厂房,现空置,计划加固改造后再使用。见以下立面图:

1.恢复原结构图。

由于缺少建筑图纸,必须恢复构件的尺寸、布置、力的传递路径等。

2.上部结构检查

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现场对大楼上部结构检查发现,大楼部分构件出现锈蚀,一层柱子、斜撑构件锈蚀严重、分层,部分支撑构件缺失。

3.检查节点连接

现场对该建筑结构构件节点连接情况进行了检查,结果显示,该建筑柱子底部与基础采用锚栓连接,支撑与柱子采用焊接连接。

4.非结构部件检查

现场对大楼非结构部件检查发现,大楼部分楼梯扶手部件锈蚀严重,部分设备、管道锈蚀严重。

5. 钢材强度试验

采用里氏硬度法进行钢材强度试验的结果表明,该建筑用钢材符合Q235级钢材强度标准。

6.元件尺寸检测

现场对大楼结构构件尺寸进行了调查,结果显示,大楼柱尺寸主要为槽钢32a+工字钢32a+焊接钢板,梁尺寸主要为H1200×400×16×28、H1100×400×16×28、H600×200×10×15、H300×150×6.5×9。

7.焊缝质量检查

现场采用超声波方法对该栋大楼焊缝质量进行检测,检测结果表明该栋大楼焊缝质量满足二级焊缝质量要求。

8.涂层厚度检测

利用涂层测厚仪对该建筑结构构件涂层厚度进行现场检测,结果显示,该建筑构件涂层厚度符合规范要求。

结构空间分析模型图

已识别单元的可靠性评估结果

参考文献:《钢结构建筑简介》《钢结构设计手册》

大部分文字及图片来源于网络

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