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钢结构的认知
查看:2801  发稿日期:2014/5/24 17:46:17
钢结构-建筑结构类型
这是一个多义词,它还有其它义项:(共5个义项 展开义项 ) 添加义项
建筑结构类型 1994年中央广播电视大学出版社出版图书 2007年机械工业出版社出版图书 2010年机械工业出版社出版图书 2009年清华大学出版社出版图书
钢结构工程是以钢材制作为主的结构,是主要的建筑结构类型之一。 以钢材制作为主的结构,是主要的建筑结构类型之一。钢材的特点是强度高、自重轻、整体刚性好、变形能力强,故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜;材料匀质性和各向同性好,属理想弹性体,最符合一般工程力学的基本假定;材料塑性、韧性好,可有较大变形,能很好地承受动力荷载;建筑工期短;其工业化程度高,可进行机械化程度高的专业化生产;加工精度高、效率高、密闭性好,故可用于建造气罐、油罐和变压器等。
基本信息
中文名
钢结构
外文名
steelstructure
特点
型钢和钢板制成的工程结构
 
用途
是建筑工程中普通的结构形式之一
连接型式
焊接、铆接、螺栓连接
应用学科
水利科技;工程力学;工程结构
目录
1 钢结构安全技术
2 发展历程
3 结构介绍
4 主要特点
5 优劣分析
6 相关信息
7 制作要求
8 技术措施
9 发展前景
10 优秀企业
展开
1 钢结构安全技术
2 发展历程
3 结构介绍
3.1 重钢结构
3.2 轻钢结构
3.3 设备钢结构
4 主要特点
4.1 抗震性
4.2 抗风性
4.3 耐久性
4.4 保温性
4.5 隔音性
4.6 舒适性
4.7 快捷
4.8 环保
4.9 节能
5 优劣分析
5.1 优点
5.2 缺点
6 相关信息
6.1 屋面系统
6.2 墙体结构
6.3 保温节能技术
6.4 防火技术
6.5 隔声技术
6.6 连接方法
7 制作要求
8 技术措施
9 发展前景
10 优秀企业
1 钢结构安全技术
  以钢材制作为主的结构,是主要的建筑结构类型之一。钢材的特点是强度高、自重轻、整体刚性好、变形能力强,故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜;材料匀质性和各向同性好,属理想弹性体,最符合一般工程力学的基本假定;材料塑性、韧性好,可有较大变形,能很好地承受动力荷载;建筑工期短;其工业化程度高,可进行机械化程度高的专业化生产。钢结构今后应研究高强度钢材,大大提高其屈服点强度;此外要轧制新品种的型钢,例如H型钢(又称宽翼缘型钢)和T形钢以及压型钢板等以适应大跨度结构和超高层建筑的需要。
  另外还有无热桥轻钢结构体系,建筑本身是不节能的,本技术用巧妙的特种连接件解决了建筑的冷热桥问题;小桁架结构使电缆和上下水管道从墙里穿越,施工装修都方便;无比节能是世界上唯一的一家以冷弯薄壁型钢建7层住宅的建筑体系。
2 发展历程
  中国虽然早期在铁结构方面有卓越的成就,但由于2000多年的封建制度的束缚,科学不发达,因此,长期停留于铁制建筑物的水平。直到19世纪末,我国才开始采用现代化钢结构。新中国成立后,钢结构的应用有了很大的发展,不论在数量上或质量上都远远超过了过去。在设计、制造和安装等技术方面都达到了较高的水平,掌握了各种复杂建筑物的设计和施工技术,在全国各地已经建造了许多规模巨大而且结构复杂的钢结构厂房、大跨度钢结构民用建筑及铁路桥梁等,我国的人民大会堂钢屋架,北京和上海等地的体育馆的钢网架,陕西秦始皇兵马佣陈列馆的三铰钢拱架和北京的鸟巢等。 
  轻钢结构的楼面由冷弯薄壁型钢架或组合梁、楼面OSB结构板,支撑、连接件等组成。所用的材料是定向刨花板,水泥纤维板,以及胶合板。在这些轻质楼面上每平方米可承受316~365公斤的荷载。 迈特建筑轻钢结构住宅的楼面结构体系重量仅为国内传统的混凝土楼板体系的四分之一到六分之一,但其楼面的结构高度将比普通混凝土板高100~120毫米。
3 结构介绍
3.1 重钢结构
  1.厂房桁车起吊重量:≥25吨。
  2.每平米用钢量:≥50KG/M2。如:石化厂房设施、电厂厂房、大跨度的体育场馆、展览中心,高层或超高层钢结构。
3.2 轻钢结构
  轻钢也是一个比较含糊的名词,一般可以有两种理解。一种是现行《钢结构设计规范》(GBJ 17-88)中第十一章“圆钢、小角钢的轻型钢结构”,是指用圆钢和小于L45×4和L56×36×4的角钢制作的轻型钢结构,主要在钢材缺乏年代时用于不宜用钢筋混凝土结构制造的小型结构,现已基本上不大采用,所以这次钢结构设计规范修订中已基本上倾向去掉。另一种是《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》所规定的具有轻型屋盖和轻型外墙(也可以有条件地采用砌体外墙)的单层实腹门式刚架结构,这里的轻型主要是指围护是用轻质材料。既然前一种已经快取消,所以现在的轻钢含义主要是指后一种。
  另外,还有一些参考值:如每平米造价,最大构件重量,最大跨度,结构形式,檐高等,以上这些在判断厂房是否为重钢或轻钢时可以提供经验数据,当然现在很多建筑都是轻、重钢都有。国家规范和技术文件都并没有重钢一说,为区别轻型房屋钢结构,也许称一般钢结构为“普钢”更合适。因为普通钢结构的范围很广,可以包含各种钢结构,不管荷载大小,甚至包括轻型钢结构的许多内容,轻型房屋钢结构技术规程只是针对其“轻”的特点而规定了一些更具体的内容,而且范围只局限在单层门式刚架。由此可见,轻钢与重钢之分不在结构本身的轻重,而在所承受的围护材料的轻重,而在结构设计概念上还是一致的 .
  《钢结构设计规范》GBJ17-88已经于2003年12月1日起废除,现时实行的是《钢结构设计规范》GB50017-2003
3.3 设备钢结构
  设备钢结构是指大型设备中的钢结构部分,根据青冶工程(QYETC)技术人员的经验,以下结构应可划入设备钢结构范畴:架桥机的塔架钢结构、起重机的起重大梁、起重机车身、大型设备支架等,属于对精密性、材质、连接等要求较高的精密钢结构之一。对于成套设备来说,是最主要的受力部分,在功能上起到结构性作用。
4 主要特点
4.1 抗震性
  低层别墅的屋面大都为坡屋面,因此屋面结构基本上采用的是由冷弯型钢构件做成的三角型屋架体系,轻钢构件在封完结构性板材及石膏板之后,形成了非常坚固的"板肋结构体系",这种结构体系有着更强的抗震及抵抗水平荷载的能力,适用于抗震烈度为8度以上的地区。
4.2 抗风性
  型钢结构建筑重量轻、强度高、整体刚性好、变形能力强。建筑物自重仅是砖混结构的五分之一,可抵抗每秒70米的飓风,使生命财产能得到有效的保护。
4.3 耐久性
  轻钢结构住宅结构全部采用冷弯薄壁钢构件体系组成,钢骨采用超级防腐高强冷轧镀锌板制造,有效避免钢板在施工和使用过程中的锈蚀的影响,增加了轻钢构件的使用寿命。结构寿命可达100年。
4.4 保温性
  采用的保温隔热材料以玻纤棉为主,具有良好的保温隔热效果。用以外墙的保温板,有效的避免墙体的“冷桥”现象,达到了更好的保温效果。100mm左右厚的R15保温棉热阻值可相当于1m厚的砖墙。
4.5 隔音性
  隔音效果是评估住宅的一个重要指标,轻钢体系安装的窗均采用中空玻璃,隔音效果好,隔音达40分贝以上;由轻钢龙骨、保温材料石膏板组成的墙体,其隔音效果可高达60分贝。
  健康性:干作业施工,减少废弃物对环境造成的污染,房屋钢结构材料可100%回收,其他配套材料也可大部分回收,符合当前环保意识;所有材料为绿色建材,满足生态环境要求,有利于健康。?
4.6 舒适性
  轻钢墙体采用高效节能体系,具有呼吸功能,可调节室内空气干湿度;屋顶具有通风功能,可以使屋内部上空形成流动的空气间,保证屋顶内部的通风及散热需求。dd
4.7 快捷
  全部干作业施工,不受环境季节影响。一栋300平方米左右的建筑,只需5个工人30个工作日可以完成从地基到装修的全过程。
4.8 环保
  材料可100%回收,真正做到绿色无污染。
4.9 节能
  全部采用高效节能墙体,保温、隔热、隔音效果好,可达到50%的节能标准。
5 优劣分析
5.1 优点
  钢结构与其它建设相比,在使用中、设计、施工及综合经济方面都具有优势,造价低,可随时移动。
  一、钢结构住宅比传统建筑能更好的满足建筑上大开间灵活分隔的要求,并可通过减少柱的截面面积和使用轻质墙板,提高面积使用率,户内有效使用面积提高约6%。
  二、节能效果好,墙体采用轻型节能标准化的九州ju11.net、方钢、夹芯板,保温性能好,抗震度好。节能50%,
  三、将钢结构体系用于住宅建筑可充分发挥钢结构的延性好、塑性变形能力强,具有优良的抗震抗风性能,大大提高了住宅的安全可靠性。尤其在遭遇地震、台风灾害的情况下,钢结构能够避免建筑物的倒塌性破坏。
  四、建筑总重轻,钢结构住宅体系自重轻,约为混凝土结构的一半,可以大大减少基础造价。
  五、施工速度快,工期比传统住宅体系至少缩短三分之一,一栋1000平米只需20天、五个工人方可完工。
  六、环保效果好。钢结构住宅施工时大大减少了砂、石、灰的用量,所用的材料主要是绿色,100%回收或降解的材料,在建筑物拆除时,大部分材料可以再用或降解,不会造成垃圾。
  七、以灵活、丰实。大开间设计,户内空间可多方案分割,可满足用户的不同需求。
  八、符合住宅产业化和可持续发展的要求。钢结构适宜工厂大批量生产,工业化程度高,并且能将节能、防水、隔热、门窗等先进成品集合于一体,成套应用,将设计、生产、施工一体化,提高建设产业的水平。
  钢结构与普通钢筋混凝土结构相比,其匀质、高强、施工速度快、抗震性好和回收率高等优越性,钢比砖石和砼的强度和弹性模量要高出很多倍,因此在荷载相同的条件下,钢构件的质量轻。从被破坏方面看,钢结构是在事先有较大变形预兆,属于延性破坏结构,能够预先发现危险,从而避免。
  钢结构厂房具有总体轻、节省基础、用料少、造价低、施工周期短,跨度大,安全可靠,造型美观,结构稳定等优势。钢结构厂房广泛应用于大跨度工业厂房、仓库、冷库、高层建筑、办公大楼,多层停车车场及民宅等建筑行业。
5.2 缺点
  钢结构工程中质量问题的缺点 
  (一)复杂性
  钢结构工程项目施工质量问题的复杂性,主要表现在引发质量问题的因素繁多,产生质量问题的原因也复杂,即使是同一性质的质量问题,原因有时也不一样,从而质量问题的分析、判断和处理增加了复杂性。例如焊接裂缝,其既可发生在焊缝金属中,也可发生在母材热影响中,既可在焊缝表面,也可在焊缝内部;裂缝走向既可平行于焊道,也可垂直于焊道,裂缝既可能是冷裂缝,也可能是热裂缝;产生原因也有焊接材料选用不当和焊接预热或后热不当之分。
  (二)严重性
  钢结构工程项目施工质量问题的严重性表现在:一般的,影响施工顺利进行,造成工期延误,成本增加,严重的,建筑物倒塌,造成人身伤亡,财产受损,引起不良的社会影响。
  (三)可变性
  钢结构工程施工质量问题还将随着外界变化和时间的延长而不断地发展变化,质量缺陷逐渐体现。例如,钢构件的焊缝由于应力的变化,使原来没有裂缝的焊缝产生裂缝:由于焊后在焊缝中有氢的活动的作用便可产生延迟裂缝。又如构件长期承受过载,则钢构件要产生下拱弯曲变形,产生隐患。
  (四)频发性
  由于我国现代建筑都是以混凝土结构为主,从事建筑施工的管理人员和技术人员对钢结构的制作和施工技术相对比较生疏,以民工为主的具体施工人员更不懂钢结构工程的科学施工方法,导致施工过程中的事故时常发生。
6 相关信息
6.1 屋面系统
  轻钢结构住地产面系统是由屋架、结构OSB面板、防水层、轻型屋面瓦(金属或沥青瓦)组成的。迈特建筑轻钢结构的屋面,外观可以有多种组合。材料也有多种。在保障了防水这一技术的前提下,外观有了许多的选择方案。
6.2 墙体结构
  轻钢结构住宅的墙体主要由墙架柱、墙顶梁、墙底梁、墙体支撑、墙板和连接件组成。迈特建筑轻钢结构住宅一般将内横墙作为结构的承重墙,墙柱为C形轻钢构件,其壁厚根据所受的荷载而定,通常为0.84~2毫米,墙柱间距一般为400~600毫米, 迈特建筑轻钢结构住宅这种墙体结构布置方式,可有效承受并可靠传递竖向荷载,且布置方便,但迈特建筑轻钢结构住宅墙体结构不能承受水平荷载。
6.3 保温节能技术
  轻钢结构为确保达到保温效果,在建筑物的外墙和屋面中使用的保温隔热材料能长期使用并能保温隔热。迈特建筑轻钢结构住宅一般除了在墙的墙柱间填充玻璃纤维网格布外,在墙外侧再贴一层保温材料,有效隔断了通过墙柱至外墙板的热桥;楼层之间搁栅内填充玻璃纤维,减少通过楼层的热传递;所有内墙墙体的墙柱之间均填充玻璃纤维,减少户墙之间的热传递。
6.4 防火技术
  轻钢结构一个最关键的问题是防火技术的应用, 迈特建筑轻钢结构住宅的耐火等级为四级。迈特建筑轻钢结构住宅在墙的两侧与楼盖的天花处贴防火石膏板,对于普通防火墙和分户墙用25.4毫米厚(1吋)石膏板保护,以达到1个小时的防火要求,另外在墙体墙柱间与楼盖搁栅间填充的玻璃纤维对于防火与热传递也起了积极的保护作用。
6.5 隔声技术
  轻钢结构在内外墙及楼盖搁栅间填充玻璃棉,有效阻止了通过空气传播的音频部分,而对于通过固体传播的冲击声,作如下构造处理:对于分户墙用二道墙柱构成带有中间空隙的二道墙体;而对于吊顶用的固定石膏板的小龙骨,用带有小切槽的弹性构造以有效减少楼层间的固体声传播。
6.6 连接方法
  焊接连接
  螺栓连接
  铆钉连接
7 制作要求
  设备钢结构的加工制作与精密钢结构类似,介于普通结构件(对加工要求不高)与精密机械加工(要求加工较精细)之间,采用焊接或者栓接的连接方式。
  设备钢结构通常会在以下方面提出特殊要求或者更高要求:
  结构件:材质、表面粗糙度、公差、表面处理、直线度(或弧度)
  连接:孔位偏差、螺栓等级;焊接方法、焊接标准、焊材;气密性,要求进行无损检测、液体渗透检测等
  整体结构:垂直度、水平度等
  包装:包装材料、包装方法
  仓储:环境温度、环境湿度
  运输:装卸、车内摆放、集装箱内摆放,等等。
8 技术措施
  钢结构也是有损坏的时候,我们要即时发现即时解决问题,钢结构网介绍钢结构损坏的主要因素有:1)由荷载变化,超期服役,规范和规程改变导致结构承载力不足;2)构件由于各种意外产生变形、扭曲、伤残、凹陷等,致使构件截面削弱,杆件翘曲,连接开裂等;3)温差作用下引起构件或连接变形、开裂和翘曲;4)由于化学物质的侵蚀而产生腐蚀以及电化学腐蚀致使钢结构构件截面削弱;5)其它包括设计、生产、施工中的失误及服役期中的违规使用和操作等。
  钢结构的加固技术措施主要有三种:1) 截面补强法:在局部或沿构件全长以钢材补强,连成整体使之共同受力;2) 改变计算简图:增设附加支承,调整荷载分布情况,降低内力水平,对超静定结构支座进行强迫位移,降低应力峰值;3) 预应力拉索法:利用高强拉索加固结构薄弱环节或提高结构整体承载力、刚度和稳度。
9 发展前景
  钢结构发展:应关注三大领域
  根据行业发展状况,刘军认为,海洋石油工程装备、钢结构住宅、钢结构桥梁等3个领域的发展应当引起国家有关主管部门的关注,如果受到重视和政策鼓励,完全可以实现产业倍增的目标。
  刘军指出,海洋石油的产量在2015年要达到1亿吨,海洋工程装备企业的目标是要为深海1500米~3000米的开采提供大量装备,产业水平及规模必须提高;钢结构住宅符合绿色环保、节能减排和循环经济政策,其工业化、标准化的钢结构住宅产品具有广阔和无限的市场空间;目前,全国59万座公路桥梁中钢结构桥梁不足1%,铁路系统高速发展,新建线路以桥代路,80%均是预应力钢筋混凝土桥梁。而钢结构桥梁在日本占到41%,美国占到33%,由此可见我国钢结构桥梁的市场需求和产业发展与发达国家还有很大差距。
  中国钢结构产业在近10余年期间发展迅速,已成为全球钢结构用量最大、制造施工能力最强、产业规模第一、企业规模第一的钢结构大国。
  钢结构企业:须重视“十二五”发展
  刘军指出,各地重大钢结构工程的成功建设,说明我国的钢结构综合技术水平已处于国际先进水平。但我国的钢结构产业在信息化、自动化、标准化、科研创新方面同发达国家相比还有不小的差距。2011年是国家“十二五”规划起始之年,国家有关部委、行业协会及企业集团、钢结构企业都在进行调研、分析市场及未来发展趋势。国家发改委、工信部、科技部也正在研究有关战略性新型产业确定和规划目标,对具有国际先进水平、自主创新能力强、国际竞争实力强大并可以占领更多市场的产业,将列入规划并给予支持、扶持政策。机遇也是挑战,我国钢结构产业能否上台阶、上规模,“十二五”期间的发展至关重要。
  刘军介绍说,中国钢结构协会经过调查研究,在听取有关专家意见和建议后,草拟了《关于钢结构产业在国家“十二五”规划的战略思考及建议草案》,在征求有关人员的意见后,协会将组织有关专家具体落实、完善,以促进“十二五”期间钢结构行业取得更大发展。
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