钢结构在土木工程中应用研究

钢结构在土木工程中的应用研究

摘要:土木工程结构常用到两种材料,即钢筋混凝土以及结构钢,对于土木工程来说,不仅要从结构特性的角度考虑,还要考虑施工

的成本有效性以及施工有效性。本文就分析了钢结构在土木工程中的特点,并简单阐述钢结构的施工要点。

关键词:钢结构土木工程

中图分类号:tu39 文献标识码:a 文章编

号:1674-098x(2011)06(c)-0035-01

1 土木工程中钢结构的特点

1.1 强度

普遍来说,结构构件承受与容纳作用效应的能力应由材料的强度来决定。一般是利用有关的国家标准来确定结构钢的构件性能,这些标准中列出了钢结构可使用的材料。目前,建筑用钢发生了较大的变化,对于过去的建筑结构所用的抗拉强度以及屈服强度相关数据均摘自于cisc(2006)历史记录,根据屈服强度其范围为260～700mpa。但并不是全部的钢种都有所有的强度级别,对于目前,从整体来说,应用钢结构能够减少物料消耗、减轻结构自重、降低支撑部件与地基的尺寸,最终降低整个建筑的结构成本。

1.2 刚度

振动、变形等适用性参数由构件的刚度来决定,进而由结构体系的刚度来决定。结构体系的实际刚度又由其构件和连接件的分布来决定。即使对于高强度混凝土来说,其弹性模量也不过在40～45gpa

之间,由此可见,钢结构的钢性是混凝土的十倍及五倍左右,所以钢结构的刚性有着显著的优势。

1.3 延性

延性指的是某种材料拉伸的过程中无断裂的塑性变形能力。一般情况下延性是结构设计中,特别是抗震设计中比较重要的特性参数,地震中幸存的建筑物直接依赖于主要结构框架经历大的非弹性变

形时的滞后耗能性。不过虽然钢结构的应变延性比较高,但是因为受弯构件的受力不稳定,所以构件的曲率延性经常不足。

1.4 韧性

衡量材料断裂前吸收能量以及塑性变形的能力的指标就是韧性。它可以抵抗缺口部位的不稳定裂纹的扩展。韧性通常表示钢结构在制造、安装以及使用过程中可以承受比较大的工业变形,是钢结构一个很重要的特点。

1.5 整体

由上可知,无论是从刚度、强度还是在延性方面,钢结构都要优于钢筋混凝土,并且钢结构可以比较容易建构出有异国风情的建筑形式,通常钢结构系统可以提供最佳的设计灵活性以及最大的空间利用率。钢结构的另一个优点就是:它还是一个理想的悬臂施工体系。

2 钢结构的缺点

当然,每种材料都不是完美的,所以钢结构的应用和施工也存在

着一定的缺点,其主要表现为以下几个方面。

2.1 材料缺点

尽管钢结构的刚度要远远大于混凝土,但是对于一个给定的负载,钢结构的构件截面刚度则要小于与其对比的混凝土结构,这主要是因为钢的强度优势导致其构件的尺寸相对较小。

2.2 市场环境

2.2.1 设计力量较薄弱

在设计建筑结构时要注意结构的功能要求是不是属于钢结构合

理的应用范围。通常在设计较高承载力需要使用钢结构时,要考虑用不适合继续承载的巨大变形为结构设计的极限状态为准则。

2.2.2 钢结构生产未形成体系

只有在大规模生产的情况下才可以体现出钢结构的优越性。并且目前钢结构的生产标准、价格标准以及质量标准都没有统一。

2.2.3 价格问题

由于钢结构的生产未形成体系,因此钢结构的价格比较高。虽然钢产量近年有大幅度的提高,但是人均产量仍然相对较低,钢材仍

是我国国民经济中比较贵重的材料,而混凝土的价格优势就体现出来了。

2.2.4 钢结构的使用年限

混凝土结构号称永不损坏,但是钢结构一般的使用寿命只有五十年,如果钢结构用在住宅建筑中,那么人们想到自己花费终身积蓄

而购买的房子只能住五十年,会让很多人丧失购买的欲望。

3 钢结构施工安装要点

从整体分析,对于钢结构的施工,其流程是较为复杂的,且因建筑

的要求不同,细节上也会随之改变,差生较大的差异。以下举例三点以便说明。

3.1 连接与选材

钢材一般分为型材与板材及金属制品、管材等四类,在土木工程中的建筑钢材,一般来说,采用的都为普通低合金钢与优质的碳素

结构钢,还有较为普通的碳素钢等等,对于碳钢来说,塑性较低,然

而强度与硬度方面较好,相对来说较高。

3.2 对于钢构件的堆放

和选择安装机械地点,在一般情况下,安装结构的用地面积为结

构占地面积的1.5倍为宜,按照安装流水的一般顺序,钢构件从中转堆场配套运送到现场,一般应该采用装卸机械,将其安置于安装机

械的回转半径内。

3.3 油漆工艺流程

3.3.1 基层处理方法,第一不应把金属的表面清理干净,后对其

除锈,手工处理需先用钢丝刷进行反复的刷打,再使用精砂布打磨,能够使得其表面非常光亮且平滑,之后可用棉纱或者纱布将被打磨后的锈粉与浮灰清理洁净,若表面腐蚀较为严重,应使用钢丝刷与

铲刀进行处理,大面积的锈蚀可应用砂轮机来配合处理。

3.3．2 刮腻子与涂防锈漆

金属表面的干燥是涂漆前的重要保证,若有水分必须要及时擦干,在涂漆时要细致,需刷满,涂刷一定要到位,且必须注意铆孔内不可以有涂料进入,在使用与油漆配套的腻子时需防锈漆干燥后,应把

构件表面缺陷刮平,为了增加干硬性,可在腻子中加入适量的红丹粉和后漆等,当腻子干燥后,应将其打磨平整,且要清理干净,若堆放时间较长,需要再进行一次涂刷。

3.3.3 化底漆应涂磷,对于磷化底漆,其包括底漆与磷化液这两个部分,若需涂刷其他面漆,或者是底漆,则应在涂刷磷化底漆后的两个小时进行,一般情况下,二十四个小时之后,可使用清水或者是毛刷来清理表面的磷化残留物,在干燥后,若表面形成了均匀的灰褐色的磷化膜,可表明为已达到了磷化标准。

3.3.4 面漆的刷涂

要求在面漆的刷涂时,需进行多理多刷,要达到油不流不坠,且饱满均匀,色泽也应光亮一致,在涂刷后,应及时地检查,以防漏刷的问题发生。一般来说,对于钢结构的面漆,刷涂时需要两遍为宜,厚度应达到70微米。

参考文献

[1] 李国强,陆烨,何天森.钢结构在现代住宅中的应用[j].工程建设与设计,2005(2):132～133.

[2] 孙生玉.钢结构焊接中的常见问题探讨[j].中国新技术新产品,2009(2):25～26.

[3] 王彩华,吴剑锋,张丽娜.钢结构的腐蚀与防护[j].建材技术与应用,2009(2):334～335.

[4] 胡孜华.浅谈我国钢结构住宅的应用与发展[j].中国建设教育,2007(9):232～233.