钢结构论文

钢结构论文

学院名称:资源与土木工程学院

专业班级:2014建筑工程03班

学生学号:1401160506

学生姓名:胡桥石

1、钢结构代表性建筑

埃菲尔铁塔位于巴黎塞纳河畔,有300 m高,作为当时最高结构的纪录保持了40年。它的结构体系既直观又简捷: 底部就是分布在每边128 m 长底座上的4个巨型角形倾斜柱墩(倾角54度),由标髙为55m 处的第一平台支承着;第一平台与标高为H5 m的二平台之间有4个微曲的角立柱相连;向上转化为细长的、几乎垂直的、189m高、刚性很大的方尖塔。直通顶部平台;平台上部有一个很小的拱曲屋顶与竖立的旗杆(现为电视天线)。第一、二平台之间角立柱的微小曲率加强了塔身冲向云端的感觉。所有立柱与方尖塔都采用X形抗风斜撑组成的网格桁架作为结构。全塔总重9700t,有着4个坚固的直伸至下卧持力土层的沉箱基础。在挖掘与建造沉箱时,采用水下施工措施,因为塞纳河的河水已经渗入该塔座基础所处的土壤中。

第一平台底部有4个跨越倾斜柱墩的大拱。它就是为装饰用的,在结构受力上并不需要。这4个拱破坏了塔的结构的直线性、简捷性与“诚实”性,也损害了塔身的美观,但不幸的就是这个“伪拱”已被公认为塔身外形的一个基本组成部分。埃菲尔铁塔设计时被认为:除自重与游客的重力荷载外,主要承受风载。设计人假定它要承受的风速为塔顶238 km/h,塔底169 km/h,上下平均216km/h的相应风压,作用于没有“穿孔效应”的塔身侧面,抵抗此风力的就是塔的自重与每天一万名游客的重力(约为塔自重的10% )。由于塔身就是用钢构架(实际用的就是锻铁)做成的细工饰品,没有外饰面层,风钉以穿越结构、没有很大的受风面积,实际风载比设计时所采用的值小得多,因而有很大的安全储备,何况当地最大风速至今尚未成为它的“敌人”。

2、钢结构的优缺点

与其它材料的结构相比,钢结构具有以下特点:

一、钢结构重量轻 :钢结构的容重虽然较大,单与其它建筑材料相比,它的强度却高很多,因而当承受的荷载与条件相同时,钢结构要比其它结构轻,便于运输与安装,并可跨越更大的跨度。

二、钢材的塑性与韧性好:塑性好,使钢结构一般不会因为偶然超载或局部超载而突然断裂破坏。韧性好,则使钢结构对动力荷载的适应性较强。钢材的这些性能对钢结构的安全可靠提供了充分的保证

三、钢材更接近于匀质与各向同性体:钢材的内部组织比较均匀,非常接近匀质与各向同性体,在一定的应力幅度内几乎就是完全弹性的。这些性能与力学计算中的假定比较符合,所以钢结构的计算结果较符合实际的受力情况。

四、钢结构制造简便,易于采用工业化生产,施工安装周期短:钢结构由各种型材组成,制作简便。大量的钢结构都在专业化的金属结构制造厂中制造;精确度高。制成的构件运到现场拼装,采用螺栓连接,且结构轻,故施工方便,施工周期短。此外,已建成的钢结构也易于拆卸、加固或改造。

五、钢结构的密封性好:钢结构的气密性与水密性较好。

六、钢结构的耐热性好,但防火性能差:钢材耐热而不耐高温。随着温度的升高,强度就降低。当周围存在着辐射热,温度在150度以上时,就应采取遮挡措施。如果一旦发生火灾,结构温度达到500度以上时,就可能全部瞬时崩溃。为了提高钢结构的耐火等级,通常都用混凝土或砖把它包裹起来。七、钢材易于锈蚀,应采取防护措施钢材在潮湿环境中,特别就是处于有腐蚀介质的环境中容易锈蚀,必须刷涂料或镀锌,而且在使用期间还应定期维护。

同时,钢结构与其它结构相比,在使用功能、设计、施工、以及综合经济方面都具有优势,在住宅建筑中应用钢结构的优势主要体现在以下几个方面:

一、钢结构住宅比传统建筑能更好的满足建筑上大开间灵活分隔的要求,并可通过减少柱的截面面积与使用轻质墙板,提高面积使用率,户内有效使用面积提高约6％。

二、节能效果好,墙体采用轻型节能标准化预制墙板代替粘土砖,保温性能好,节能50％,每户每平方米可节约取暖纳凉费用18元。

三、将钢结构体系用于住宅建筑可充分发挥钢结构的延性好、塑性变形能力强,具有优良的抗震抗风性能,大大提高了住宅的安全可靠性。尤其在遭遇地震、台风灾害的情况下,能够避免建筑物的倒塌性破坏。如95年的日本阪神大地震中,99年的台湾大地震中未倒塌的几乎全部为H型钢制作的钢结构建筑物。

四、建筑总重轻,钢结构住宅体系自重轻,约为混凝土结构的一半,可以大大减少基础造价。

五、施工速度快,工期比传统住宅体系至少缩短三分之一,因而可降低综合造价,综合造价降低5%。加快资金周转,大大提高投资效益。

六、环保效果好。钢结构住宅施工时大大减少了砂、石、灰的用量,所用的材料主要就是绿色,可回收或降解的材料,在建筑物拆除时,大部分材料可以再生或降解,不会造成很多垃圾。

七、具有较高的性能价格比。

八、建筑风格灵活、丰实。大开间设计,户内空间可多方案分割,满足用户的不同需求。

九、符合住宅产业化与可持续发展的要求。钢结构适宜工厂大批量生产,工业化程度高,并且能将节能、防水、隔热、门窗等先进成品集合于一体,成套应用,将设计、生产、施工一体化,提高住宅产业的水平。

3、钢结构的未来趋势

目前数据显示,国内住宅小区建设中的最高标准就是“四节一环保”,即:节能、节地、节水、节材与环境保护。国际上,在发展绿色建筑方面有一个广为流传的“三R原则”,即:reduce(减少)、reuse(再用)与recycle(再回收)。这些都应该成为中国发展住宅产业恪守的信条。应该瞧到,近年来,作为一种新的循环型建筑工业化产业体系--钢结构绿色建筑体系在我国正在快速形成,为钢结构用钢营造巨大市场。同时,对钢结构用钢提出新的更高要求。目前我国钢结构用钢存在品种少、质量差的问题,亟待改变。当今,我国建筑钢结构产业已经形成一个巨大的产业,仅主体钢结构制造业的产值就超过600亿元,已经形成了以钢材生产、钢结构设计、构件加工及制作、构件安装以及相关联产业的一个产业链。建筑钢结构产业的发展同时,也带动了相关配套产业的发展,同样拉动了钢结构用钢的需求。