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鋼結構的六項基本知識

发布时间:2019-03-13 01:45:27 浏覽次數:
鋼結構的六項基本知識
一、鋼結構的特點

1、鋼結構自重較輕
 

2、鋼結構工作的可靠性較高
 

3、鋼材的抗振(震)性、抗沖擊性好
 

4、鋼結構制造的工業化程度較高
 

5、鋼結構可以准確快速地裝配
 

6、容易做成密封結構
 

7、鋼結構易腐蝕
 

8、鋼結構耐火性差

二、常用鋼結構用鋼的牌號及性能

1、炭素結構鋼:Q195、Q215、Q235、Q255、Q275等

2、低合金高強度結構鋼

3、優質碳素結構鋼及合金結構鋼

4、專門用途鋼

三、鋼結構的材料選用原則

鋼結構的材料選用原則是保證承重結構的承載能力和防止在一定條件下出現脆性破壞,根據結構的重要性、荷載特征、結構形式、應力狀態、連接方法、鋼材厚度和工作環境等因素綜合考慮的。

《鋼結構設計規範》GB50017-2003提出的四種鋼材型號是“宜”使用的型號,是在條件許可時的首先選擇,並不禁止其它型號的使用,只要使用的鋼材滿足規範的要求即可。

(1)高層鋼結構技術
根據建築高度和設計要求分別采用框架、框架支撐、筒體和巨型框架結構,其構件可采用鋼、勁性鋼筋混凝土或鋼管混凝土。鋼構件質輕延性好,可采用焊接型鋼或軋制型鋼,適用于超高建層建築;勁性鋼筋混凝土構件剛度大,防火性能好,適用于中高層建築或底部結構;鋼管混凝土施工簡便,僅用于柱結構。

(2)空間鋼結構技術

空間鋼結構自重輕、剛度大、造型美觀,施工速度快。

以鋼管爲杆件的球節點平板網架、多層變截面網架及網殼等是我國空間鋼結構用量最大的結構型式。具有空間剛度大,用鋼量低的優點,在設計、施工和檢驗規程,並可提供完備的CAD。
除網架結構外,空間結構尚有大跨懸索結構、索膜結構等。

(3)輕鋼結構技術

伴隨著輕型彩色鋼板制成牆體和屋面圍護結構組成的新結構形式。由5mm以上鋼板焊接或軋制的大斷面薄壁H型鋼牆梁和屋面檩條,圓鋼制成柔性支持系統和高強螺栓連接構成的輕鋼結構體系,柱距可從6m到9m,跨度可達30m或更大,高度可達十幾米,並可設輕型吊四。

用鋼量20~30kg/m2。現已有標准化的設計程序和專業化生産企業,産品質量好,安裝速度快,重量輕,投資少,施工不受季節限制,適用于各種輕型工業廠房。

(4)钢混凝土组合结构技術

以型鋼或鋼管理與混凝土構件組成的梁、柱承重結構爲鋼混組合結構,近年來應用範圍日益擴大。

組合結構兼有鋼與混凝土兩者的優點,整體強度大、剛性好、抗震性能良好,當采用外包混凝土構造時,更具有良好的耐火和耐腐蝕性能。組合結構構件一般可降低用鋼量15~20%。

組合樓蓋及鋼管混凝土構件,還具有少支模或不支模、施工方便快速的優點,推廣潛力較大。適用于隨較大荷載的多層或高層建築的框架梁、柱及樓蓋,工業建築柱和樓蓋等。

(5)高强度螺栓与焊接技術

高強螺栓是通過磨擦力來傳遞應力,由螺栓、螺母和墊圈三部分組成。
高強螺栓連接施工簡便、拆除靈活、承載力高、抗疲勞性能和自鎖性好、安全性高等優點,工程中已取代了鉚接和部分焊接,成爲鋼結構制作及安裝中的主要連接手段。
在车间内制作的钢构件,厚板应采用自动多丝弧埋焊,箱形柱隔板应采用熔咀电渣焊等技術。现场安装施工中,应采用半自动焊技術和气体保护焊药芯焊丝及自保护药芯焊丝技術。

(6)钢结构防护技術
鋼結構防護包括防火、防腐、防鏽,一般是采用在防火塗料處理後無需再作防鏽處理,但在有腐蝕氣體的建築中尚需作防腐處理。
國內防火塗料種類較多,如TN系列、MC-10等,其中MC-10防火塗料有醇酸磁漆、氯化橡膠漆、氟橡膠塗料及氯磺化塗料等。在施工中應根據鋼結構型式、耐火等級要求及環境要求選用合適的塗料及塗層厚度。


五、鋼結構的目標與措施

鋼結構工程涉及面广,技術难度大,在推广应用中必须遵循国家及行业标准规范。

各地建設行政主管部門應重視鋼結構工程专业化阶段的建设,组织好质检队伍培训工作,并及时总结工作实践和新技術应用。

大专院校、设计部门和施工企业应加速鋼結構工程技術人员培养,推广技術成熟的钢结构CAD。

群众学术团体应配合钢结构技術的发展,广泛开展国内外学术交流和培训活动,积极把钢结构的设计、制作与施工安装技術的总体水平,在近期内能有奖励的提高。
 

六、鋼結構的連接方法

鋼結構的連接方法有焊縫連接、螺栓連接和鉚釘連接三種。

(一)焊縫連接

焊縫連接是通過電弧産生的熱量使焊條和焊件局部熔化,經冷卻凝結成焊縫,從而將焊件連接成爲一體。
優點:不削弱構件截面,節約鋼材,構造簡單,制造方便,連接剛度大,密封性能好,在一定條件下易于采用自動化作業,生産效率高。

缺點:焊縫附近鋼材因焊接高溫作用形成的熱影響區可能是某些部位材質變脆;焊接過程中鋼材受到分布不均勻的高溫和冷卻,使結構産生焊接殘余應力和殘余變形,對結構的承載力、剛度和使用性能有一定影響;焊接結構由于剛度大,局部裂紋一經發生很容易擴展到整體,尤其是在低溫下易發生脆斷;焊縫連接的塑性和韌性較差,施焊時可能産生缺陷,使疲勞強度降低。

(二)、螺栓連接

  螺栓连接是通过螺栓这种紧固件把连接件连接成为一体。 螺栓连接分普通螺栓连接和高强度螺栓连接两种。
優點:施工工藝簡單、安裝方便,特別適用于工地安裝連接,也便于拆卸,適用于需要裝拆結構和臨時性連接。

缺點:需要在板件上開孔和拼裝時對孔,增加制造工作量,且對制造的精度要求較高;螺栓孔還使構件截面削弱,且被連接件常需相互搭接或增設輔助連接板(或角鋼),因而構造較繁且多費鋼材。
(三)、鉚釘連接

鉚釘連接是將一端帶有半圓形預制釘頭的鉚釘,將釘杆燒紅後迅速插入連接件的釘孔中,然後用鉚釘槍將另一端也打鉚成釘頭,以使連接達到緊固。

優點:鉚接傳力可靠,塑性、韌性均較好,質量易于檢查和保證,可用于重型和直接承受動力荷載的結構。
缺點:鉚接工藝複雜、制造費工費料,且勞動強度高,故已基本被焊接和高強度螺栓連接所取代。