
鋼結構
什么是鋼結構
鋼結構是主要由鋼制材料組成的結構。主要用于橋梁、建筑、燈塔、船類等領域。除鋼結構以外,還有木結構、混凝土結構、磚混結構等結構等。鋼結構由型鋼和鋼板等制成的鋼梁、鋼柱、鋼桁架等構件組成,各構件或部件之間通常采用焊縫、螺栓或鉚釘連接。因其自重較輕,且施工簡便,特別適用于大型廠房、場館、超高層等領域。如圖:
鋼結構的特點
1、材料強度高,自身重量輕
鋼材強度較高,彈性模量也高。與混凝土和木材相比,其密度與屈服強度的比值相對較低,因而在同樣受力條件下鋼結構的構件截面小,自重輕,便于運輸和安裝,適于跨度大,高度高,承載重的結構。
2、鋼材韌性,塑性好,材質均勻,結構可靠性高
適于承受沖擊和動力荷載,具有良好的抗震性能。鋼材內部組織結構均勻,近于各向同性勻質體。鋼結構的實際工作性能比較符合計算理論。所以鋼結構可靠性高。
3、鋼結構制造安裝機械化程度高
鋼結構構件便于在工廠制造、工地拼裝。工廠機械化制造鋼結構構件成品精度高、生產效率高、工地拼裝速度快、工期短。鋼結構是工業(yè)化程度最高的一種結構。
4、鋼結構密封性能好
由于焊接結構可以做到完全密封,可以作成氣密性,水密性均很好的高壓容器,大型油池,壓力管道等。
5、低碳、節(jié)能、綠色環(huán)保,可重復利用
鋼結構建筑拆除幾乎不會產生建筑垃圾,鋼材可以回收再利用。
鋼結構的缺點
1、鋼結構耐熱不耐火
鋼結構最致命的弱點是鋼的耐火性能非常差,鋼的內部晶體組織對溫度非常敏感,溫度升高或者降低都會使鋼材性能發(fā)生變化,鋼結構通常在450℃~650℃時就會失去承載能力,發(fā)生很大的形變,導致鋼柱、鋼梁彎曲,結果因變形過大而不能繼續(xù)使用。
從鋼材的機械性能與溫度的關系可以得出,總的趨勢是隨著溫度的升高,鋼材的強度降低,變形增大。在200℃以內,鋼材性能沒有很大變化;430℃~540℃之間強度急劇下降;600℃時強度很低不能承擔荷載,此外在250℃附近有蘭脆現象,約260℃~320℃時有徐變現象。
附:蘭脆現象指溫度在250℃左右的區(qū)間內,抗拉強度局部性提高,屈服強度有所回升,強度提高而塑性降低,材料有轉脆現象。徐變現象指在260℃~320℃的區(qū)間內,在應力持續(xù)不變的情況下,鋼材以很緩慢的速度繼續(xù)變形的現象。結合200℃以內材料性能無大變化的性能看,結構表面所受輻射溫度應不超過200℃,目前鋼結構行業(yè)規(guī)定這個溫度以150℃為宜,超過這一溫度就應該采取防火隔熱保護。
2、鋼結構耐腐蝕性差
特別是在潮濕和腐蝕性介質的環(huán)境中,容易銹蝕。一般鋼結構要除銹、鍍鋅或涂料,且要定期維護。對處于海水中的海洋平臺結構,需采用“鋅塊陽極保護”等特殊措施予以防腐蝕。
與混凝土結構的區(qū)別
混凝土結構以混凝土為主制作的結構,包括素混凝土結構、鋼筋混凝土結構和預應力混凝土結構等。
特點:1 和其他材料的結構相比,混凝土結構的優(yōu)點具體體現在以下幾個方面:整體性好,可灌筑成為一個整體;可模性好,可灌筑成各種形狀和尺寸的結構;耐久性和耐火性好;工程造價和維護費用低。
2 主要缺點是:混凝土抗拉強度低,部分地采用了鋼筋混凝土樓板。容易出現裂縫;結構自重比鋼、木結構大;室外施工受氣候和季節(jié)的限制;新舊混凝土不易連接,增加了補強修復的困難。混凝土結構的缺點具體體現在以下幾個方面:此外,混凝土結構施工工序復雜,周期較大,且受季節(jié)和氣候的影響較大。如遇損傷,則修復比較困難。混凝土的隔熱、隔聲性能也較差。
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