1、钢结构
结构主要由型钢和钢板制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成。钢结构是由钢材组成的结构,是建筑结构的主要类型之一。
钢材的特点是强度高、重量轻、整体刚度好、抗变形能力强,特别适用于大跨度和超高超重型建筑的施工;材料均质性好,各向同性好,是理想的弹性体,.符合一般工程力学的基本假设;材料具有良好的塑性和韧性,变形量大,能很好地承受动载荷;建设周期短;工业化程度高,可进行机械化程度高的专业化生产。
钢结构特点
1、材料强度高、重量轻
该钢具有高强度和高弹性模量。与混凝土和木材相比,其密度与屈服强度之比较低,因此在相同受力条件下,钢结构截面小,重量轻,便于运输和安装,适用于大跨度、高高度、重载结构。
2、钢材韧性好,塑性好,材质均匀,结构可靠性高
适用于承受冲击和动载荷,具有良好的抗震性能。钢的内部组织均匀,接近各向同性的均质体。钢结构的实际工作性能更符合计算理论。因此,钢结构的可靠性高。
3、钢结构制造安装机械化程度高
钢结构部件易于在工厂制造和现场组装。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、工期短。钢结构是工业化程度.高的结构。
4、钢结构密封性能好
由于焊接结构可完全密封,可制成气密性和水密性良好的高压容器、大型油池、压力管道等。
5、钢结构耐热不耐火
当温度低于150℃时,钢的性能变化很小。因此,钢结构适用于高温车间,但当结构表面受到150℃左右的热辐射时,应加隔热板保护。当温度在300℃~400℃之间时,钢的强度和弹性模量明显下降,温度在600℃左右。,钢的强度趋于零。在有特殊防火要求的建筑物中,钢结构必须采用耐火材料保护,以提高耐火等级。
6 钢结构耐腐蚀性差
特别是在潮湿和腐蚀性介质的环境中,很容易被腐蚀。一般钢结构需要除锈、镀锌或涂漆,并需要定期维护。对于海洋平台在海水中的结构,应采取“锌块阳极保护”等特殊措施来防止腐蚀。
7、低碳、节能、绿色环保、可重复使用
钢结构建筑的拆除几乎不产生建筑垃圾,钢材可以回收再利用。
钢结构建筑的优缺点
1、优势
与其他建筑相比,钢结构在使用、设计、施工、综合经济等方面具有优势,且造价低廉。可以随时移动。
1)与传统建筑相比,钢结构房屋能更好地满足建筑中大开间灵活分隔的要求,通过减小立柱截面积、采用轻量化等方式提高面积利用率和室内有效使用面积墙板增加约6%。
2)节能效果好,墙体采用轻质节能标准化C型钢、方钢、夹芯板,保温性能好,抗震性好,节约能源50%。
3)钢结构体系用于住宅建筑可以充分发挥钢结构良好的延展性、强塑性变形能力和优良的抗震抗风能力,大大提高住宅的..性和可靠性。特别是在地震和台风的情况下,钢结构可以避免建筑物的倒塌。
4)建筑总重量轻,钢结构住宅系统重量轻,约为混凝土结构的一半,可大大降低基础造价。
5)建设速度快,建设周期比传统住宅系统至少缩短三分之一。一个1000平方米的房子只需要5个工人一起工作20天就可以完成。
6)环保效果好。钢结构房屋建造中使用的砂石和灰烬量大大减少。使用的材料主要是绿色的,....回收或降解的材料。当建筑物被拆除时,大部分材料可以重复使用或降解而不会造成浪费。 .
7) 灵活而充实。大开间设计,室内空间可划分多种方案,可满足用户需求不同的需求。
8)符合住宅产业化和可持续发展的要求。钢结构适用于工厂大批量生产,产业化程度高,可将节能、防水、隔热、门窗等..产品集于一体,应用齐全,集设计、生产、施工于一体,提高建筑业水平。
2、缺点
1)钢结构工程质量问题
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造成质量问题的因素很多,造成质量问题的原因也很复杂。即使是性质相同的质量问题,有时原因也不尽相同,因此质量问题的分析、判断和处理增加了复杂性。例如,焊接裂纹可能出现在焊缝金属或母材的热影响中,无论是在焊缝表面还是在焊缝内部;裂纹的方向可以平行于焊道,也可以垂直于焊缝。对于焊道,裂纹可以是冷裂纹,也可以是热裂纹;原因还包括焊接材料选择不当和焊接预热或后加热不当。
②严重性
钢结构工程项目施工质量问题的严重性为:一般,影响施工顺利进行,造成工期延误,增加成本,严重,建筑物倒塌,造成人员伤亡,财产损失,社会影响恶劣.
③ 变异性
钢结构工程的施工质量问题会随着外界的变化和时间的延长而不断发展变化,质量缺陷会逐渐体现出来。例如,由于钢构件焊缝中应力的变化,在没有裂纹的原始焊缝中出现裂纹:焊后由于焊缝中氢的作用可产生延迟裂纹。又如构件长期超载,钢构件会出现下拱弯曲变形,造成隐患。
④ 频繁发生
由于我国现代建筑以混凝土结构为主,从事施工的管理人员和技术人员对钢结构的生产和施工技术比较陌生。主要具体施工人员不了解钢结构工程的科学施工方法,导致施工过程中事故频发。
2)钢结构易腐蚀
必须保护钢结构,尤其是尤其是薄壁构件,因此在强腐蚀性介质中的建筑物不宜采用钢结构。钢结构涂装前应彻底除锈,油漆质量和涂层厚度应符合有关规范的要求。设计时应防止结构受潮、雨淋,并尽量避免结构存在检查维修的死角。新建钢结构一般要每隔一定时间重新粉刷一次,维护成本高。国内外正在开发各种不易腐蚀的高性能涂料和耐候钢,钢结构耐蚀性差的问题有望得到解决。
3)钢结构耐热不耐火
当温度超过250℃时,材料会发生很大的变化,不仅强度会逐渐降低,还会出现蓝脆和蠕变。当温度达到600℃时,钢材进入塑性状态,不能继续承受载荷,钢材的强度几乎为零。
4)钢结构断裂
在低温和一定条件下,设计人员应特别注意钢结构的脆性断裂和厚板的层状撕裂。
5) 钢材更贵
采用钢结构后,结构成本会略有增加,往往会影响业主的选择。事实上,上层建筑造价在工程总投资中所占比例很小,增幅在10%左右。以高层建筑为例,涨幅不足2%。显然,不应将结构成本的单一因素作为决定使用哪种材料的依据。如果综合考虑各种因素,特别是工期的优势,钢结构将越来越受到重视。
2.钢筋混凝土结构
混凝土是由水泥、沙子、石子和水、外加剂材料和外加剂按一定比例混合而成的。凝固后硬如石头,抗压能力好,但抗拉能力差,容易受拉断裂。为了解决这一矛盾,充分发挥混凝土的抗压能力,常在混凝土或相应部位的受拉区加入一定数量的钢筋,使两种材料粘结成一个整体,共同承受外力。这种带钢筋的混凝土称为钢筋混凝土。
结构原理
由于混凝土的抗拉强度远低于抗压强度,因此在拉应力作用下的梁和板不能使用素混凝土结构。如果混凝土梁和板的张力如果在该区域布置钢筋,则混凝土开裂后的拉力可以由钢筋承担,从而可以充分发挥混凝土抗压强度高和钢筋抗拉强度高的优点,共同发挥作用。抵抗外力的影响,提高混凝土梁板的承载能力。能力。
由于混凝土硬化后混凝土与钢筋之间的结合力,钢筋与混凝土性能不同的两种材料可以有效地协同工作。它由分子力(胶合力)、摩擦阻力和机械咬合力三部分组成。起决定性作用的是机械咬合力,占总粘附力的一半以上。将光滑钢筋的端部做成钩子,将钢筋焊接成钢筋骨架和钢筋网,可以增强钢筋与混凝土的结合力。为..钢筋与混凝土的可靠结合,防止钢筋锈蚀,钢筋周围必须有一定厚度的混凝土保护层。如果结构处于具有腐蚀性介质的环境中,则应增加保护层的厚度。
梁、板等受拉构件中的受拉钢筋根据弯矩图的变化沿纵向布置在结构构件的受拉侧。在柱和拱等结构中,也使用钢筋来增强结构的抗压能力。它有两种配置方式:一种是沿受压方向配置纵向钢筋,与混凝土一起承受压力;另一种是配置横向钢筋网和垂直于受压方向的螺旋箍筋,防止混凝土受压横向膨胀。 ,使混凝土处于三向受压应力状态,从而提高混凝土的抗压强度和变形能力。由于这样配置的钢筋不直接承受压力,因此也称为间接钢筋。在受弯构件中垂直于纵向钢筋的方向上,必须布置配筋和箍筋,以更好地保持结构的完整性,承受混凝土收缩和温度变化引起的应力,承受横向剪力。
结构特性
混凝土收缩和蠕变(蠕变)对于钢筋混凝土结构很重要。混凝土中会产生拉应力,钢筋中会产生压应力,因为钢筋会在混凝土硬化时阻止其自由收缩。混凝土的徐变会导致受压构件中钢筋与混凝土之间的应力重新分布,并增加受弯构件的挠度。在静不定结构中,会引起内力重新分布。在设计钢筋混凝土结构时必须考虑混凝土的这些特性。
由于混凝土的极限拉伸应变值较低(约0.15 mm/m)和混凝土的收缩,在使用荷载条件下,构件的受拉区容易出现裂缝。为避免混凝土开裂,减小裂缝宽度,可采用预应力法;混凝土是预应力的。实践证明,在正常情况下,宽度小于0.3毫米的裂缝不会降低钢筋混凝土的承载力和耐久性。
在-40~60℃的温度范围内,混凝土和钢材的物理力学性能不会发生明显变化。因此,钢筋混凝土结构可以在各种气候条件下使用。当温度高于60℃时,会破坏混凝土材料的内部结构,强度会明显降低。当温度达到200℃时,混凝土强度下降30-40%。因此,钢筋混凝土结构不应在高于200℃的温度下使用:当温度超过200℃时,必须使用耐热混凝土。