钢结构是一种比较常见的建筑结构,随着社会的进步,出现了一些有特殊要求的钢结构,如:跨度较大的结构,荷载较大的结构,地震多发地区的房屋结构等,也促进了钢结构建筑的发展。
钢结构施工是一项复杂的系统工程,要充分认识到施工的难度和复杂性。施工实践证明,施工过程中只有严格按照施工图纸和现行规范要求进行,才能保证施工质量,达到预期的控制目标。
1、钢结构的优点有哪些?
1.材料强度高、重量轻
钢材强度高,弹性大,与混凝土、木材相比,其密度与屈服强度之比较低,因此在同样的受力条件下,钢结构截面小,自重轻,便于运输、安装,适用于大跨度、高高度、重载的结构。
2.钢材韧性、塑性好,材质均匀,结构可靠性高
适用于承受冲击、动力荷载,抗震性能好,钢材内部组织均匀,接近各向同性的均质体,钢结构实际工作性能与计算理论较为吻合,因此钢结构可靠性高。
3.钢结构制造、安装机械化程度高
钢结构构件易于工厂化生产、现场组装,钢结构构件工厂化机械化制造精度高,生产效率高,现场组装速度快,施工周期短,钢结构是工业化程度最高的结构。
4.钢结构密封性能好
由于焊接结构能达到完全密封,因此可制成气密性、水密性优良的高压容器、大型油罐、压力管道等。
5.钢结构耐热但不耐火
当温度低于150℃时,钢材性能变化不大,因此钢结构适用于热车间,但当结构表面受到150℃左右的热辐射时,必须采用隔热板保护;当温度在300℃~400℃之间时,钢材的强度和弹性模量明显下降,当温度在600℃左右时,钢材的强度趋于零。在有特殊防火要求的建筑中,钢结构必须采用耐火材料保护,提高耐火等级。
6.钢结构耐腐蚀性能差
特别是在潮湿、腐蚀的环境中,极易生锈,一般钢结构需进行防锈、镀锌或涂漆处理,并定期进行维护保养,对于处于海水中的海上平台结构,则需采用“锌块阳极保护”等特殊措施防止腐蚀。
7.低碳节能、绿色环保、可重复使用
钢结构建筑拆除几乎不会产生建筑垃圾矩形钢结构支架,钢材可回收再利用。
2、钢结构有哪些缺点?
钢结构由于其优点而被广泛应用,近年来产生的钢结构住宅也推动了住宅工业化的发展,特别是钢结构在使用过程中的环保性也符合社会可持续发展的需求,带来了良好的综合效益。但是,钢材也有其固有的缺点,如耐腐蚀性、防火性较差,因此钢结构在使用时需要严格的防护,防护费用比钢筋混凝土结构要高。虽然钢材有一定的耐热性,但是当温度达到150℃以上时,钢结构就需要加设隔热层保护。钢材不耐火,重要结构必须采取防火措施。钢材强度高,而构件大多为薄壁、截面较小,在受压时,为了在强度和稳定性之间达到最佳,往往满足了稳定性要求,但强度不能充分发挥。
3、钢结构设计原则有哪些?
(1)结构设计应满足建筑的使用要求,具有足够的强度、刚度和稳定性,具有良好的耐久性;
(2)设计的结构应尽可能的节省钢材,减轻钢结构自重;尽可能的缩短制造、安装时间,便于运输和维护,以降低成本;
(3)尽可能注重美观,对结构有一定的建筑美学要求。
钢结构设计是服务于钢结构的建造和使用的,而使用钢结构项目的目的是为了创造效益。公共建筑注重社会效益,而工业建筑注重经济效益。因此,“钢结构经济性”是钢结构设计的关键。另一个重要方面。“钢结构经济性”原则应从整体角度进行分析,不能孤立地从单一方面来考察。对于门式刚架轻钢结构房屋,应考虑所用钢材,全面评价结构体系的合理性。钢结构设计费用是生产、安装、工期和基础费用。因此,在设计钢结构时,必须对钢结构体系的经济可行性进行深入分析和全面调查。只有选择综合效益最佳的方案或钢结构体系才是合理的。
根据实际情况,合理的建筑结构体系应该是刚度与柔度相结合的。因此,如果结构过于刚性,变形能力较差,当强大的破坏力瞬间袭来时,其需要承受的力量非常大,容易造成局部破坏,最终导致整体破坏。而过于柔性的结构虽然可以有效减缓外力,但容易造成过度变形,导致无法使用,甚至彻底倾覆。
钢结构体系的“适用性”原则是指钢结构体系的功能要求,钢结构体系的适用性与建筑的使用功能密切相关,因此在结构设计时必须把握以下几个方面:对建筑的功能、特点、环境条件有充分的了解,如该建筑是民用建筑还是工业建筑,民用建筑是用于展览馆还是体育馆等,工业建筑是钢结构仓库还是钢结构工厂,生产工艺对建筑结构的影响等。
4、钢结构设计应注意哪些问题?
1、钢结构房屋设计。
钢结构住宅分为低层和多层,别墅一般采用低层,公寓一般采用多层。根据抗震规范GB50011对12层以下和12层以上的不同要求,钢结构住宅的建设一般不宜超过12层。住宅建筑的抗震性能受其结构布局的规则性影响,因此其平面布局应规则对称,不规则的布局在地震时容易损坏。
2、具有钢结构稳定性设计经验。
随着计算机技术及相关软件的发展,钢结构设计中结构、构件的平面内强度及整体稳定性计算现已可以借助计算机辅助完成,而结构、构件的平面外强度及稳定性计算则可由设计人员进行分析计算。计算设计:为提高效率、提供方便,设计时可将整个结构按立面分解,简化为在不同水平荷载作用下的多种布置结构体系,进行强度、稳定性计算。
受弯钢构件板的局部稳定可采用以下几种方法实现:限制板的宽厚比,使其达到屈曲极限承载力,在构件整体破坏前不屈曲;在构件整体破坏前,允许板屈曲,然后利用其屈曲后强度达到构件的承载力;在梁上设置横向或纵向加劲肋,解决梁的局部稳定问题,不考虑屈曲后强度。
轴心受压构件和压弯构件的局部稳定也可以通过两种方式实现,即控制翼缘板自由悬伸宽度与翼缘板厚度的比值和控制腹板计算高度与翼缘板厚度的比值。对于管截面,还应控制外径与壁厚的比值。
5、钢结构工程量怎样计算?
1.关于工程量计算的格式
1.1钢结构重量的单位为kg,面积的单位为m^2,长度的单位为m,计算结果均四舍五入到小数点后一位。
1.2 计算构件重量时,可按从下到上、从左到右的顺序对构件各部分进行编号,并按此顺序进行计算。
1.3计算公式格式:
1.3.1板材:规格×长度×宽度×数量:例如6×500×300×5,即表示该零件板材厚度δ=6mm,板材长度500mm,宽度300mm,数量5块,重量计算公式为:6×0.5×0.3×7.85×5=35.3kg
1.3.2型材:规格、长度×数量×比重,如L50×5,L=3500mm×5×3.77矩形钢结构支架,即表示肢宽50mm的等边角钢,长度3500mm,数量5根,比重3.77kg/m,重量计算公式为:3.5×5×3.77=66.0kg
2. 计算尺寸时应注意的事项
2.1注意室内外区域及钢柱底板的标高值,是否为±0.00或其他标高值。用标高值计算长度(或高度)时,应特别注意,不要全部按±0.00计算。
2.2 与H型钢构件(梁、柱)对应的加劲肋、檩条角撑、女儿墙檐口牛腿的高度(或长度),可按梁、柱的H型钢平均高度计算。
2.3屋面檩条的长度以全长计算,不扣除檩条间的空隙。另外,还需加上山墙处屋面梁所占檩条的长度。例如轴线代表屋面梁的中心线,则:长度=轴线长度+屋面梁宽度。
2.4 墙体檩条计算时应注意门柱、门梁是否为双拼接檩条,其它部位是否有双拼接檩条。
2.5 拉杆长度按两端相应的檩条间距加50mm计算,每根拉杆长度增加100mm。
2.6 边缘闪烁计算
2.6.1计算范围:屋脊盖板、天沟与屋面板交界处泛水板、山墙与屋面板交界处泛水板、女儿墙顶部泛水板、墙体转角处收水板。侧板、门窗四周饰板、墙板与砖墙交界处泛水板、墙面与雨棚交界处泛水板、雨棚四周饰板。若为双层板,应分别计算屋面内板与墙面内板交界处的饰面部位。
2.6.2关于边缘泛水板的宽度:一般情况下,边缘泛水板宽度可按300~400mm计算,女儿墙帽、脊帽宽度可按500~700mm计算,可根据设计相应的节点细节计算。
2.7变截面梁、柱的腹板重量在投标、分包结算、费用计算时均按净重计算,与甲方结算时按外接矩形计算。各种连接板均以外接矩形计算。
3. 不可重复计算的部分
3.1高强螺栓:柱与梁之间的连接,及吊车梁之间的连接为两个构件共用,不能每个构件都计算一次。
3.2 屋面支撑、拉杆、柱支撑:有些施工图纸在柱支撑图上显示了屋面支撑的部分布置,但这在计算屋面支撑时已经计算过了,所以不应再计算。这种情况下,需要对比屋面支撑和墙体支撑的图纸。
6、钢结构加固措施有哪些?
钢结构加固技术措施主要有三种:
1)截面加固法:用钢筋对构件进行局部或沿整个长度进行加固,使构件连接成一个整体,共同受力;
2)更改计算图:增设附加支撑,调整荷载分配,降低超静力结构支撑的内力水平、受力位移,降低应力峰值;
3)预应力索法:利用高强度索加固结构中的薄弱环节或提高结构整体的承载力、刚度和稳定性。
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