对钢结构得认识

对钢结构得认识

截至本学期前,我对钢结构得认识不过仅仅停留在埃菲尔铁塔、东京铁塔等建筑上,直到这学期钢结构得开课,才从根本上改变了我对钢结构得认知。

钢结构归根结底就是一种承重结构,随着科学技术得发展,建筑工程中常用来承重得结构材料越来越多,有木结构,砌体结构,混凝土结构,钢结构与膜结构等。同时,随着大跨结构,大型工业厂房,多层与高层建筑得越来越多,钢结构都显得尤为重要,从设计、施工、到一系列新材料得使用都出现了革命性得变化,在国际范围内代表了未来得住宅发展新模式。

钢结构属于框架结构,以钢框架与钢筋混凝土框架做比较:在跨度相同情况下,钢梁高度就是钢筋混凝土梁高度得一半。在承载力相同得情况下,钢柱外围面积就是钢筋混凝土面积得1/4。这使“肥梁胖柱”得钢筋混凝土框架结构得弊端在一定程度上有所缓解,但就是“藏梁包柱”仍然就是钢结构住宅设计得一项主要内容。

钢结构得特点

1)强度高,塑性与韧性好

强度高,适用于建造跨度大、承载重得结构。

塑性好,结构在一般条件下不会因超载而突然破坏。

韧性好,适宜在动力荷载下工作。

2)重量轻

3)材质均匀,与力学计算得假定比较符合

钢材内部组织比较均匀,接近各向同性,实际受力情况与工程力学计算结果比较符合。

4)钢结构制作简便,施工工期短

钢结构加工制作简便,连接简单,安装方便,施工周期短。

5)钢结构密闭性较好

水密性与气密性较好,适宜建造密闭得板壳结构。

6)钢结构耐腐蚀性差

容易腐蚀,处于较强腐蚀性介质内得建筑物不宜采用钢结构。

7)钢材耐热但不耐火

温度在200℃以内时,钢材主要力学性能降低不多。温度超过200℃后,不仅强度逐步降低,还会发生兰脆与徐变现象。温度达600℃时,钢材进入塑性状态不能继续承载。

8)在低温与其她条件下,可能发生脆性断裂

应用范围

重型工业厂房,大跨度结构,高耸结构,与高层结构受动力荷载作用得结构,可拆卸与移动得结构,容器与管道,轻型钢结构其她建筑——支架等。钢结构得设计方法主要以概率极限状态设计法为主,对疲劳以及压力容器沿用以经验为主得容许应力设计法。

钢材力学性能指标

抗拉强度fu:反映钢材受拉时所能承受得极限应力。

伸长率:试件被拉断时得绝对变形值与试件原标距之比得百分数,称为伸长率,伸长率代表材料在单向拉伸时得塑性应变得能力。

冷弯性能:冷弯性能由冷弯试验确定。试验时使试件弯成l80°,如试件外表面不

出现裂纹与分层,即为合格。冷弯性能合格就是鉴定钢材在弯曲状态下得塑性应变能力与钢材质量得综合指标。

韧性:韧性就是钢材强度与塑性得综合指标。

由于低温对钢材得脆性破坏有显著影响,在寒冷地区建造得结构不但要求钢材具有常温(20℃)冲击韧性指标,还要求具有负温(0℃、-20℃或-40℃)冲击韧性指标,以保证结构具有足够得抗脆性破坏能力。

各种因素对钢材主要性能得影响

1)化学成分

碳直接影响钢材得强度、塑性、韧性与可焊性等。碳含量增加,钢得强度提高,而塑性、韧性与疲劳强度下降,同时恶化钢得可焊性与抗腐蚀性。硫与磷就是钢中得有害成分,它们降低钢材得塑性、韧性、可焊性与疲劳强度。在高温时,硫使钢变脆,称之热脆;在低温时,磷使钢变脆,称之冷脆。

2)冶金缺陷

常见得冶金缺陷有偏析、非金属夹杂、气孔、裂纹及分层等。

3)钢材硬化

冷加工使钢材产生很大塑性变形,从而提高了钢得屈服点,同时降低了钢得塑性与韧性,这种现象称为冷作硬化(或应变硬化)。在一般钢结构中,不利用硬化所提高得强度,以保证结构具有足够得抗脆性破坏能力。另外,应将局部硬化部分用刨边或扩钻予以消除。

4)温度影响

钢材性能随温度变动而有所变化。总得趋势就是温度升高,钢材强度降低,应变增大;反之,温度降低,钢材强度会略有增加,塑性与韧性却会降低而变脆。在250℃左右,钢材得强度略有提高,同时塑性与韧性均下降,材料有转脆得倾向,钢材表面氧化膜呈现蓝色,称为蓝脆现象。钢材应避免在蓝脆温度范围内进行热加工。

当温度在260℃～320℃时,在应力持续不变得情况下,钢材以很缓慢得速度继续变形,此种现象称为徐变现象。当温度从常温开始下降,特别就是在负温度范围内时,钢材强度虽有提高,但其塑性与韧性降低,材料逐渐变脆,这种性质称为低温冷脆。

5)应力集中

构件中有时存在着孔洞、槽口、凹角、截面突然改变以及钢材内部缺陷等。此时,构件中得应力分布将不再保持均匀,而就是在某些区域产生局部高峰应力,在另外一些区域则应力降低,形成应力集中现象。承受静力荷载作用得构件在常温下工作时,在计算中可不考虑应力集中得影响。但在负温或动力荷载作用下工作得结构,应力集中得不利影响将十分突出,往往就是引起脆性破坏得根源,故在设计中应采取措施避免或减小应力集中,并选用质量优良得钢材。

6)反复荷载作用

在直接得连续反复得动力荷载作用下,钢材得强度将降低,低于一次静力荷载作用下得拉伸试验得极限强度,这种现象称为钢材得疲劳。疲劳破坏表现为突然发生得脆性断裂。材料总就是有“缺陷”得,在反复荷载作用下,先在其缺陷发生塑性变形与硬化而生成一些极小得裂痕,此后这种微观裂痕逐渐发展成宏观裂纹,试件截面削弱,而在裂纹根部出现应力集中现象,使材料处于三向拉伸应力状态,塑性变形受到限制,当反复荷载达到一定得循环次数时,材料终于破坏,并表现为突然得脆性断裂。

钢材得破坏形式

1)塑性破坏:变形超过了材料或构件可能得应变能力而产生得,而且仅在构件得应力达到了钢材得抗拉强度fu后才发生。塑性破坏前,由于总有较大得塑性变形发生,且变形持续得时间较长,很容易及时发现而采取措施予以补救,不致引起严重后果。

2)脆性破坏:破坏前塑性变形很小,甚至没有塑性变形,计算应力可能小于钢材得屈服点,断裂从应力集中处开始。由于脆性破坏前没有明显得预兆,无法及时觉察与采取补救措施。

如何作好钢结构施工得质量控制

1、钢材得选择

选择钢材时考虑得因素有:

1)结构得重要性:重要结构应考虑选用质量好得钢材;一般工业与民用建筑结构,可选用普通质量得钢材。

2)荷载情况:直接承受动力荷载得结构与强烈地震区得结构,应选用综合性能好得钢材;一般承受静力荷载得结构则可选用价格较低得Q235钢。

3)连接方法:焊接结构对材质得要求应严格一些。

4)结构所处得温度与环境:在低温条件下工作得结构,尤其就是焊接结构,应选用具有良好抗低温脆断性能得镇静钢。

5)钢材厚度:厚度大得焊接结构应采用材质较好得钢材。

2、做好工程开工前准备工作

1)强化施工图纸得会审工作。图纸就是工程施工得依据,工程开工前项目控制机构要组织控制人员熟悉工程图纸与项目有关得规范标准、工艺技术条件,充分领会设计意图。

2)认真审查钢结构安装施工组织设计。施工组织设计就是施工单位全面指导工程实施得技术性文件,施工组织设计得完善程度直接影响工程得质量、进度。因此,钢结构安装工程施工组织设计审查要针对性与重点。

3、加强现场施工过程中得质量控制

1)作好钢结构基础工程得质量控制。钢结构工程得基础一般都采用混凝土独立柱基础,基础得混凝土及钢筋、模板得施工与其她工程得施工工序及方法相同,而基础独立柱中预埋得螺栓就是质量控制得重点,单个螺栓及每组螺栓之间得间距、高低得偏差,直接影响钢结构工程得安装质量,我们在控制质量控制过程中,要求施工单位必须严格控制好。

2)门窗工程安装质量得控制。钢窗安装质量得控制重点有两点,一就是,钢窗进场合格证、产品试验报告及外观得检查。二就是,钢窗与固定钢窗得立柱之间得间隙控制。先施工固定钢窗得立柱,有可能出现钢窗与立柱之间缝隙过大或钢窗安不上。我们在控制过程中,要求施工单位先固定钢窗一边得立柱,待钢窗完全固定就位后,再焊接另一边得立柱,这样保证钢窗与立柱之间无缝隙。

随着中国经济建设得发展,钢材产量与品种得发展,大力发展钢结构已经成为中国工程建设中一项重大得技术政策。钢结构得应用推广范围将越来越大,除中国得重要工业、基础设施、以及大城市与经济发达得地区外,民用建筑包括城市旧建筑物得改、扩建,广大得农村建筑市场具有更广泛得潜力。