钢结构的特点及应用

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1、毕业论文（设计）学 生 姓 名: _ 吴盛欣_ _指 导 教 师 :_李冰_专 业 名 称 : _ _ 建筑工程技术_所 在 系 部 : _ 建筑工程系_2010年 12 月 22 日辽宁林业职业技术学院毕业论文评审书论文摘要（由论文作者填写）钢结构工程是现代化工程的先驱，引领着现代化工程的发展方向，其良性的优点做到了很多其他结构工程很难达到的效果，以及精良的施工工艺弥补了钢结构本身的一些缺点，迄今为止在世界上令人称叹的钢结构建筑比比皆是，更有一些堪称为世界奇观。通过研究钢结构的特点、性质、施工工艺和应用，说明了钢结构在今后的建筑结构中的地位及发展前景。指导教师评语（含观点、内容、文字表达方面

2、的评价）指导教师评定成绩： 指导教师：年 月 日评审小组意见及成绩：评审小组组长签字：年 月 日答辩小组意见及成绩：答辩小组组长签字：年 月 日毕业论文成绩：备注：论钢结构的工程特点及应用【摘 要】钢结构工程是现代化工程的先驱，引领着现代化工程的发展方向，其良性的优点做到了很多其他结构工程很难达到的效果，以及精良的施工工艺弥补了钢结构本身的一些缺点，迄今为止在世界上令人称叹的钢结构建筑比比皆是，更有一些堪称为世界奇观。通过研究钢结构的特点、性质、施工工艺和应用，说明了钢结构在今后的建筑结构中的地位及发展前景。【关键词】钢结构 特点 性质 施工工艺 应用辽宁林业职业技术学院毕业论文（设计）- 1

3、 -目录序言 .2第一章 钢结构的特点及其性质 .31.1钢结构的特点 .31.2钢结构用钢的基本要求 .4第二章 钢结构的施工工艺 .42.1钢构件的安装 .42.2钢结构的高强螺栓连接 .42.3钢结构的焊接施工 .52.4钢结构的涂装施工 .7第三章 钢结构的应用 .83.1大跨度钢结构 .83.2重型厂房结构 .83.3高层建筑 .93.4高耸建筑 .93.5轻型钢结构 .10结论：钢结构的未来发展趋势 .11参考文献 .12辽宁林业职业技术学院毕业论文（设计）- 2 -序言1996年我国钢产量首次突破一亿吨，跃居世界第一，为我国的钢结构发展奠定了物质基础。近20年的时间里，我国钢结构

4、事业和其他行业一样，得到了前所未有的繁荣和发展，具体表现在以下几个方面。1)在设计方法方面，以概率论为基础的一次二阶矩极限状态设计法钢结构设计规范(GBJ17-88)的设计法代替了半经验、半概率的极限状态设计法钢结构设计规范(TJ17-74)。现行的新规范钢结构设计规范(GB50017-2003)仍然采用一次二阶矩极限状态设计法，该方法虽然是一种近似概率设计法，但比以前已进了一大步。完整的全概率法还有待今后的深入和完善。2)高强度低合金钢的产量和品种有较大的发展，在钢结构中的应用有明显提高。3)在高层建筑，特别是在超高层建筑中，钢结构得到了较多的应用。最近几年在上海、北京、广州、深圳、香港等大

5、城市建造了不少钢结构超高层建筑，如目前在建的高632m的上海中心，共有127层，建成后将会成为我国第一高楼，主楼主要采用了混凝土芯筒与钢结构。4)平板网架结构在工业与民用建筑中达到了广泛采用，技术已经非常成熟。与此同时，网壳等其他空间结构也取得了迅速发展，如上海体育场屋盖结构，采用马鞍形大悬挑钢管空间结构，长轴为288.4m，中间敞开椭圆孔的长轴为213m，短轴为150m，屋盖面积为36100。64榀悬挑主桁架的一端分别固定在32根钢筋混凝土柱上，最大悬挑跨度达73.5m，为世界同类型建筑中悬挑跨度最大的屋盖结构。5)冷弯薄壁型钢构件在工业与民用建筑中的应用(如檩条、墙梁、屋面板、墙板等)日益

6、普遍。门式钢架轻型房屋钢结构在吊车起重量较小(Q20t)和无吊车的厂房、仓库及需要大空间的民用建筑中的应用迅速推广，并在继续发展。6)钢与混凝土组合梁-板结构、钢管混凝土结构及预应力钢结构等，都得到了不同程度的应用和发展。7)高强度螺栓在钢结构连接中得到了广泛的应用。辽宁林业职业技术学院毕业论文（设计）- 3 -第一章 钢结构的特点及其性质1.1钢结构的特点一般来说，材料的特性是推出新型建筑形式的出发点。钢结构是用钢板、热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢制造而成的。和其它材料的结构相比，钢结构有如下一些特点：1.1.1 材质均匀钢材在冶炼和轧制过程中质量可以得到严格控制，材质波动的范围小。钢材内部

7、组织比较均匀，在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。1.1.2 重量轻钢结构容重虽然较大，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，钢结构比其它结构轻，便于运输和安装，并可跨越更大的跨度。1.1.3 抗 振 （ 震 ） 性钢材的强度高，塑性和韧性都比较好。和其它建筑材料相比，强度要高得多。因此，特别适用于跨度大或荷载很大的构件和结构。在一般条件下不会因超载而突然断裂，对动力荷载的适应性强。良好的性能使钢结构具有优越的抗震性。1.1.4 制造简便，易于工业化生产钢结构所用的材料单纯而且是成材，加工比较简便，并能使用机械操作，因此，大量的钢结构一般在专业化的金属结构厂做成构

8、件，精确度较高。构件在工地拼装，可以采用安设简便的普通螺栓和高强度螺栓，有时还可以在地面拼装和焊接成较大的单元再行吊装，以缩短施工周期。此外，对已建成的钢结构也比较容易进行改建和加固，用螺栓连接的结构还可以根据需要进行拆迁。1.1.5 易腐蚀构筑物如果长期暴露于空气或潮湿的环境中而未加有效的防护时，表面就会锈蚀。锈蚀就能引起应力集中，促使结构早期破坏，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。因而处于较强腐蚀性介质辽宁林业职业技术学院毕业论文（设计）- 4 -内的建筑物不宜采用钢结构。1.1.6 耐 火 性 差温 度 在 200 以 内 时 ， 钢 材

9、 性 能 降 低 不 多 ， 温 度 超 过 200 后 ， 强 度 逐 步 降 低 ，温 度 到 达 500 后 ， 钢 材 便 进 入 塑 性 状 态 不 能 继 续 承 载 .。 当 结 构 周 围 存 在 着 辐 射 热， 温 度 在 150 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 以 上 时 ， 就 可 能 全 部 瞬 间 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。1.2 钢结构用刚的基本要求钢材种类繁多，规格、用途也不同，对建筑结构用钢来说，主要有三

10、方面要求：1.2.1 较 高 的 强 度 ： 结 构 的 承 载 力 大 ， 所 需 的 截 面 小 ， 结 构 的 自 重 轻 ；1.2.2 较 好 的 塑 性 及 韧 性 ： 塑 性 好 ， 不 易 发 生 脆 性 破 坏 ； 韧 性 好 ， 利 于 承 受 动 力 荷 载 ；1.2.3良 好 的 加 工 性 能 与 耐 久 性 ： 包 括 可 焊 性 、 冷 弯 性 能 以 及 耐 腐 性 能 。第二章 钢结构的施工工艺2.1 钢构件的安装（1） 复核预埋螺栓的规格、定位尺寸、标高、露出长度等。对照图纸，查验核对现场构件编号与设计的一致性，防止错装。（2） 钢柱采用一点或两点起吊，就位后

11、临时固定，经校正后最终固定。（3） 钢梁采用两点起吊法，吊装前应事先确定吊点，并进行试吊，以保障其稳定性。钢梁吊装后进行临时固定，安装水平支撑后，经复核垂直度后最终固定。（4） 整体框架安装完毕后，应当对已经安装的框架再作一次检查，确认所有构件的安装的正确性，连接件是否都已紧固，整体弯曲度是否在规范规定的偏差以内。2.2 钢结构的高强螺栓连接辽宁林业职业技术学院毕业论文（设计）- 5 -（1） 安装时高强螺栓应自由穿入孔内，不得强行敲打。扭剪型高强螺栓的垫圈安在螺母一侧，垫圈孔有倒角的一侧应和螺母接触，不得装反。（2） 螺栓不能自由穿入时，不得用气割扩孔，要用绞刀绞孔，修孔时需使板层紧贴，以防

12、铁屑进入板缝，绞孔后要用砂轮机清除孔边毛刺，并清除铁屑。（3） 螺栓穿入方向宜一致，穿入高强螺栓用扳手紧固后，再卸下临时螺栓，以高强螺栓替换。不得在雨天安装高强螺栓，且摩擦面应处于干燥状态（4） 螺栓紧固高强度螺栓紧固时，应分初拧、终拧。对于大型节点可分为初拧、复拧和终拧。初拧：由于钢结构的制作、安装等原因发生翘曲、板层间不密贴的现象，当连接点螺栓较多时。先紧固的螺栓就有一部分轴力消耗在克服钢板的变形上，先紧固的螺栓则由于其周围螺栓紧固以后，其轴力分摊而降低。所以，为了尽量缩小螺栓在紧固过程中由于钢板变形等的影响，采取缩小互相影响的措施，规定高强度螺栓紧固时，至少分二次紧固。第一次紧固称之为初

13、拧。初拧轴力一般宜达到标准轴力的60%-80%，初拧轴力值最低不应小于标准轴力的30%。复拧：即对于大型节点高强度螺栓初拧完成后，在初拧的基础上，再重复紧固一次，故称之为复拧，复拧扭矩值等于初拧扭矩值。终拧：对安装的高强度螺栓作最后的紧固，称之为终拧。终拧的轴力值以标准轴力为目标，并应符合设计要求。考虑高强度螺栓的蠕变，终拧时预拉力的损失、根据试验，一般为设计预拉力的5%-10%。2.3钢结构的焊接施工2.3.1 预热在建筑钢结构的焊接施工中，必须根据钢种、板厚、接头的约束度和焊缝金属中含氢量等因素，来决定预热温度和方法等。预热区域范围应为焊接坡口两侧各80-100mm(GBJ205-辽宁林业职业技术学院毕业论文（设计）- 6 -83要求)；