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1、 中央广播电视大学开放教育 广播电视大学本科毕业论文 题目：浅谈钢结构发展及应用前景 作者：学校：巴州广播电视大学专业：工商管理年级：学号： 指导教师： 2015 年 4月浅谈钢结构发展及应用前景 摘 要：钢结构住宅、工厂比传统建筑能更好的满足建筑上大开间灵活分隔的要求、节能效果好，墙体采用轻型节能标准化的C型钢、方钢、夹芯板，保温性能好，抗震度好。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。钢结构工厂施工速度快，材料100%回收或降解环保效果好，不会造成垃圾。以灵活、丰实。大开间设计，户空间可多方案分割，可满足用户的不同需求。符合住宅产业化和可持续发展的要求。钢结构适宜
2、工厂大批量生产，工业化程度高。随着社会分工的不断细化，钢结构设计及应用必将走向专业化发展道路，前景广阔！关键字：钢结构；绿色环保性建筑；抗震抗风性能；钢结构稳定性浅谈钢结构发展及应用前景目 录摘 要 1目 录 2一、钢结构的特点及缺陷 31、钢结构重量轻、强度大32、钢材的塑性好和韧性好33、钢材更接近于匀质 34、钢结构制造简便45、钢结构的密封性好46、钢结构的耐热性好47、钢材易于锈蚀4二、钢结构的稳定性41、钢结构稳定性设计的概念42、钢结构失稳的分类53、钢结构稳定性设计的原则54、钢结构稳定性的分析方法5三、钢结构住宅的应用与发展51、钢结构建筑材料特点及优势62、现行国家政策下钢
3、材产量的优势63、人工制造成本低64、钢结构住宅、厂房结构体系6四、参考文献7浅谈钢结构发展及应用前景 新中国成立后，随着经济建设的发展，钢结构曾起过重要作用，如第一个五年计划期间，建设了一大批钢结构厂房、桥梁。但由于受到钢产量的制约，在其后很长一段时间，钢结构被限制使用在其它结构不能替代的重大工程项目中，在一定程度上，影响了钢结构的发展。 自1978年我国实行改革开放政策以来，经济获得了飞速的发展，钢产量逐年增加。自1996年超过1亿吨以来，一直位列世界产钢的首位，2003年更达到创纪录的22亿吨，逐步改变着钢材供不应求的局面。我国的钢结构技术政策，也从“限制使用”改为积极合理地推广应用。近
4、年来，随着市场经济的不断完善，钢结构制作和安装企业像雨后春笋般在全国各地涌现，外国著名结构厂商也纷纷打入中国市场。在多年工程实践和科学研究的基础上，我国新的钢结构设计规GB50017和冷弯薄壁型钢结构技术规GB50018也以发布实施。所有这些，为钢结构在我国的快速发展创造了条件。 一、钢结构的特点及缺陷： 1、钢结构重量轻、强度大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，因而当承受的荷载和条件相同时，钢结构要比其它结构轻，便于运输和安装，并可跨越更大的跨度。 2、钢材的塑性和韧性好 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
5、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 3、钢材更接近于匀质和各向同性体 钢材的部组织比较均匀，非常接近匀质和各向同性体，在一定的应力幅度几乎是完全弹性的。这些性能和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。 4、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。 5、钢结构的密封性好 钢结构的气密性和水密性较好。 6、钢结构的耐热性好，但防火性
6、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。 7、钢材易于锈蚀，应采取防护措施 钢材在潮湿环境中，特别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 。二、钢结构的稳定性 稳定性是钢结构工程设计中需要重点考虑的容之一,现实生活中因钢结构失稳造成的工程事故案例也较多,如美国哈特福特城的体育馆平面92m110m的网架结构,突然于1978年坠落地面,原因是由于压杆屈曲失稳从上述
7、案例可以看出,钢结构失稳破坏的原因通常是其结构设计不合理,存在结构设计缺陷所致,要从根本上杜绝此类事故的发生,钢结构稳定性设计是关键。 1、钢结构稳定性设计的概念强度与稳定的区别强度是指结构或者单个构件在稳定平衡状态下由荷载所引起的最大应力(或力)是否超过建筑材料的极限强度,因此它是一个应力问题。极限强度的取值因材料的特性不同而异,对钢材是取它的屈服点。稳定主要是找出外部荷载与结构部抵抗力间不稳定的平衡状态,即变形开始急剧增长而需设法避免进入的状态,因此它是一个变形问题1。2、 钢结构失稳的分类 1)有平衡分岔的稳定问题(分支点失稳)。完善直杆轴心受压时的屈曲和平板中面受压时的屈曲均属于这一类
8、。2)无平衡分岔的稳定问题(极值点失稳)。由建筑钢材做成的偏心受压构件,在塑性发展到一定程度时丧失稳定的能力,属于这一类。3)跳跃失稳是一种不同于以上两种类型的稳定问题,它是在丧失稳定平衡之后跳跃到另一个稳定平衡状态。 3、钢结构稳定性设计的原则钢结构布置必须考虑整个体系以及组成部分的稳定性要求目前钢结构大多数是按照平面体系来设计的。保证这些平面结构不出现平面外失稳,需要从结构整体布置来解决,如增加必要的支撑构件等。要求平面结构构件的平面稳定计算需与结构布置相一致。钢结构设计规(GB50017-2003)对单层或多层框架给出的柱计算长度系数采用了5条基本假定,其中包括:“框架中的所有柱子是同时
9、丧失稳定的,即各柱同时达到其临界荷载”,按照这条假定,框架各柱的稳定参数、杆件稳定计算的常用方法,是依据一定的简化假设或者典型情况得出的,设计者需确认所设计的结构符合这些假设时才能正确应用2。4、钢结构稳定性的分析方法钢结构稳定问题的分析都是针对在外荷载作用下结构存在变形的条件下进行的,此变形应该与所研究的结构或构件失稳时出现的变形相对应。结构变形与荷载之间呈非线性关系,稳定计算属于非线性几何问题,采用的是二阶分析方法。稳定计算所确定的不论是屈曲荷载还是极限荷载,都可视为所计算的结构或构件的稳定承载力。三、钢结构住宅的应用与发展改革开放以来，我国住宅建筑发展很快。为了满足人们日益增长的住房要求
10、，推进住宅产业现代化，国务院【1999】第72号文件明确提出，发展钢结构住宅，扩大钢结构住宅的市场占有率，将会加速住宅产业化过程，对我国建筑、冶金及相关产业的发展具有重大意义。1、钢结构建筑材料特点及优势钢结构墙体采用轻型节能标准化的C型钢、方钢、夹芯板，保温性能好，抗震度好。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。钢结构工厂施工速度快，材料100%回收或降解环保效果好，不会造成垃圾。以灵活、丰实。大开间设计，户空间可多方案分割，可满足用户的不同需求。符合住宅产业化和可持续发展的要求。钢结构适宜工厂大批量生产，工业化程度高。2、现行国家政策下钢材产量的优势在上世纪80
11、年代之前，中国产钢量小，国家提倡“少用”钢。在上世纪80年代之后，我国钢铁产量大增，国家提倡“合理用钢”。上世纪90年代，我国钢铁产量居世界首位。但由于我国炼钢技术落后，炼不出好钢，导致钢出口低迷。为此，国家开始推广、支持用钢，并成立了联合用钢小组。建筑行业用钢量大，近年来我国建筑行业一直蓬勃发展，这在一定程度上推动了钢结构行业向前发展。 3、人工制造成本低对于大型建筑而言，钢结构无疑是最佳选择，而高低层建筑有钢结构与混凝土结构两种选择。然而，随着新一代青年农民工宁愿选择低薪、更体面的工作观念的改变和国家对农民工工资清欠问题的重视，出现了农民工工资当天结算、支付现金的现象，混凝土建筑人工成本不
12、断提高。在这种情况下，技术含量低、操作简易的钢结构对人工的要求要低很多，成本也低。 4、钢结构住宅、厂房结构体系1）钢框架与混凝土筒体（墙体）的混合结构体系。其特点是钢一混凝土混合结构的平面布置一般为楼电梯或卫生间采用钢筋混凝土，形成主要的抗侧力结构，而外周的框架则采用钢框架，这种结构体系将钢材的强度高、重量轻、施工速度快和混凝土的抗压强度高、防火性能好、抗侧刚度大的特点有机地结合起来。2）钢框架支撑体系。对于多层及小高层建筑，可以建筑的外墙，结合门窗位置双向交叉支撑，支撑采用角钢、槽钢成圆钢，可按拉杆设计，而且在轻钢住宅结构中，支撑也不一定必须从下到上同一位置设置，也可跳格布置，其目的主要是
13、为了增加结构的刚度，对于外墙开有门窗时，也可在窗台高度围布置，形成类似周边带状桁架的结构形式，对结构整体刚度进行加强。3）偏心框架体系。在高烈度地区，如果柱子比较细长，则大多采用偏心框架体系，这种体系的特点是，在小震或中等烈度地表作用下刚度足以承受侧向水平力，在强震作用下又具有很好的延性和耗能能力。4）钢框架结构体系。这种体系受力明确，使用灵活，制作安装简单，施工速度较快，但为抵抗侧向力所需梁柱截面较大，一般可用于6层以下的多层建筑，且一般情况下，梁柱节点应采用刚接。这种体系用于高层建筑经济性较差。5）轻钢龙骨结构体系。轻钢龙骨结构体系主要用于中低层住宅或别墅，大致可分为两类，一类为以冷弯C型钢组成的龙骨体系，另一类以小型热轧型钢组成的龙骨结构体系。轻钢龙骨体系一般由柱、梁、天龙骨、地龙骨及中腰支撑通过配套扣件和加劲件用自攻螺钉连接而成，梁柱构件厚度在13mm之间，柱子间距约为400600mm 。 随着钢结构建筑的发展，钢结构住宅建筑技术也必将不断的成熟，大量的适合钢结构住宅的新材料也将不断的涌现，同时，钢结构行业建筑规、建筑的标准也将随之逐渐完善。相信不久的将来，钢结构住宅必然会给住宅产业和建筑行业带来一声深层次的革命，钢结构的应用前景广阔！ 参考文献:1GB50017-2003,钢结构设计规S.2绍蕃.钢结构设计原理M.:中国建筑工业, 2004.
