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钢结构知识解析,全面带你认识钢结构

一、什么是钢结构


什么是钢结构,用学术语言来说钢结构是以钢材制作为主的结构,是现在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。钢结构是由型钢和钢板等制成的钢梁、钢 柱、钢桁架等构件;各构件或部件之间采用焊缝、螺栓或铆钉连接的结构。

 

二、钢结构特点


1、钢材韧性,塑性好,材质均匀,结构可靠性高,适于承受冲击和动力荷载,具有良好的抗震性能。钢材内部组织结构均匀, 近于各向同性匀质体。钢结构的实际工作性能比较符合计算理论。所以钢结构可靠性高。

2、材料强度高,自身重量轻,钢材强度较高,弹性模量也高。与混凝土和木材相比,其密度与屈服强度的比值相对较低,因而 在同样受力条件下钢结构的构件截面小,自重轻,便于运输和安装,适于跨度大,高度高,承载重的结构。

3、钢结构密封性能好,由于焊接结构可以做到完全密封,可以作成气密性,水密性均很好的高压容器,大型油池,压力管道等 。

4、钢结构耐热不耐火,当温度在150℃以下时,钢材性质变化很小。因而钢结构适用于热车间,但结构表面受150℃左右的热辐 射时,要采用隔热板加以保护。温度在300℃ -400℃时.钢材强度和弹性模量均显着下降,温度在600℃左,钢材的强度趋于零。 在有特殊防火需求的建筑中,钢结构必须采用耐火材料加以保护以提高耐火等级。

5、钢结构耐腐蚀性差,特别是在潮湿和腐蚀性介质的环境中,容易锈蚀。一般钢结构要除锈、镀锌或涂料,且要定期维护。对 处于海水中的海洋平台结构,需采用“锌块阳极保护”等特殊措施予以防腐蚀。

6、钢结构制造安装机械化程度高,钢结构构件便于在工厂制造、工地拼装。工厂机械化制造钢结构构件成品精度高、生产效率 高、工地拼装速度快、工期短。钢结构是工业化程度最高的一种结构。

 

三、钢结构的发展历史


我国早期在铁结构方面就有卓越的成就,但由于封建制度的束缚,科学不发达,所以我国2000多年来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。2000年以后,我国国民经济显着增长,国力明显增强,钢产量成为世界大国。2008年前后,在奥运会的推动下, 出现了钢结构建筑热潮,强劲的市场需求,推动钢结构建筑迅猛发展,建成了一大批钢结构场馆、机场、车站和高层建筑,其中 ,有的钢结构建筑在制作安装技术方面具有世界一流水平,如奥运会国家体育场等建筑。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。

 

四、钢结构的主要特点


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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

 

五、钢结构的优势与劣势


优势

1、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%。

2、节能效果好,墙体采用轻型节能标准化的C型钢、方钢、夹芯板,保温性能好,抗震度好。节能50%,

3、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。

4、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。

5、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。

6、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。

7、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。

8、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。

劣势

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

 

六、钢结构的发展前景

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

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。

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。

钢结构行业由于其经济和技术的优越性、低碳减排、循环经济以及可工业化、产业化发展,能更好的适应并满足当前我国国民经济建设需要,也将成为具有市场广阔、企业众多、创新不断、充满蓬勃生机的新兴产业之一。

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