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1、对钢结构的认识截至本学期前,我对钢结构的认识不过仅仅停留在埃菲尔铁塔、东京铁塔等建筑上,直到这学期钢结构的开课,才从根本上改变了我对钢结构的认知。钢结构归根结底是一种承重结构,随着科学技术的发展,建筑工程中常用来承重的结构材料越来越多,有木结构,砌体结构,混凝土结构,钢结构和膜结构等。同时,随着大跨结构,大型工业厂房,多层和高层建筑的越来越多,钢结构都显得尤为重要,从设计、施工、到一系列新材料的使用都出现了革命性的变化,在国际范围内代表了未来的住宅发展新模式。钢结构属于框架结构,以钢框架和钢筋混凝土框架做比较:在跨度相同情 况下,钢梁高度是钢筋混凝土梁高度的一半。在承载力相同的情况下,钢柱外围
2、面积是钢筋混凝土面积的。这使 肥梁胖柱”的钢筋混凝土框架结构的弊端在 一定程度上有所缓解,但是 藏梁包柱”仍然是钢结构住宅设计的一项主要内 容。钢结构的特点1 1)强度高,塑性和韧性好强度高,适用于建造跨度大、承载重的结构。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 2)重量轻3 3)材质均匀,和力学计算的假定比较符合钢材内部组织比较均匀,接近各向同性,实际受力情况和工程力学计算结果比较符合。4 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 5)钢结构密闭性较好水密性和气密性较好,适宜建造密闭的板壳结构6 6)钢结构耐
3、腐蚀性差容易腐蚀,处于较强腐蚀性介质内的建筑物不宜采用钢结构。7 7)钢材耐热但不耐火温度在 200200 C C 以内时,钢材主要力学性能降低不多。温度超过 200C200C 后,不 仅强度逐步降低,还会发生兰脆和徐变现象。温度达 600C600C 时,钢材进入塑性状 态不能继续承载。8 8)在低温和其他条件下,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,和高层结构受动力荷载作用的结 构,可拆卸和移动的结构,容器和管道,轻型钢结构其他建筑为主的容许应力设计法。钢材力学性能指标抗拉强度 fu:fu:反映钢材受拉时所能承受的极限应力。伸长率: 试件被拉断时的绝对变形值与试件原标距
4、之比的百分数, 称为伸 长率,伸长率代表材料在单向拉伸时的塑性应变的能力。冷弯性能:冷弯性能由冷弯试验确定。试验时使试件弯成应变能力和钢材质量的综合指标。韧性:韧性是钢材强度和塑性的综合指标。由于低温对钢材的脆性破坏有显著影响,在寒冷地区建造的结构不但要求钢材具有常温(20C20C )冲击韧性指标,还要求具有负温(0C0C、-20C-20C 或-40C-40C) 冲击韧性指标,以保证结构具有足够的抗脆性破坏能力。180 :180 :如试件外一一支架等。钢结构的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表面不出现裂纹和分层,即为合格。冷弯性能合格是鉴定钢材在弯曲状态下的
5、塑性各种因素对钢材主要性能的影响1 1)化学成分碳直接影响钢材的强度、塑性、韧性和可焊性等。碳含量增加,钢的强度提高,而塑性、韧性和疲劳强度下降,同时恶化钢的可焊性和抗腐蚀性。硫和磷是钢中的有害成分,它们降低钢材的塑隹、韧性、可焊性和疲劳强度。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 2)冶金缺陷常见的冶金缺陷有偏析、非金属夹杂、气孔、裂纹及分层等。3 3)钢材硬化冷加工使钢材产生很大塑性变形,从而提高了钢的屈服点,同时降低了钢的塑性和韧性,这种现象称为冷作硬化(或应变硬化)。在一般钢结构中,不利用硬化所提高的强度,以保证结构具有足够的抗脆性破坏能力。另外,应将局部硬
6、化部分用刨边或扩钻予以消除。4 4)温度影响钢材性能随温度变动而有所变化。总的趋势是温度升高,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,塑性和韧性却会降低而变 脆。在 250C250C 左右,钢材的强度略有提高,同时塑性和韧性均下降,材料有转脆 的倾向,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 260C260C320C320C 时,在应力持续不变的情况下,钢材以很缓慢的速 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,特别是在负温度范围内时,钢材强度虽有提高,但其塑性和韧性降低,材料逐渐变脆,这种性质称为低温冷脆。5 5)
7、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, 构件中的应力分布将不再保持均匀, 而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。承受静力荷载作用的构件在常温下工作时,在计算中可不考虑应力集中的影响。但在负温或动力荷载作用下工作的结构,应力集中的不利影响将十分突出,往往是引起脆性破坏的根源,故在设计中应采取措施避免或减小应力集中,并选用质量优良的钢 材。6 6)反复荷载作用在直接的连续反复的动力荷载作用下,钢材的强度将降低,低于一次静力 荷载作用下的拉伸试验的极限强度,这种现象称为钢材的疲劳。疲劳破坏表现为突然发生的脆性断裂。材
8、料总是有 缺陷”的,在反复荷载作用下,先在其缺 陷发生塑性变形和硬化而生成一些极小的裂痕,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的循环次数时,材料终于破坏,并表现为突然的脆性断裂。钢材的破坏形式1 1)塑性破坏: 变形超过了材料或构件可能的应变能力而产生的, 而且仅在 构件的应力达到了钢材的抗拉强度 fufu 后才发生。塑性破坏前,由于总有较大的 塑性变形发生,且变形持续的时间较长,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 2)脆性破坏:破坏前塑性变形很小,甚至没有塑性变形,
9、计算应力可能小 于钢材的屈服点,断裂从应力集中处开始。由于脆性破坏前没有明显的预兆,无法及时觉察和采取补救措施。如何作好钢结构施工的质量控制1.1.钢材的选择选择钢材时考虑的因素有:1 1)结构的重要性: 重要结构应考虑选用质量好的钢材; 一般工业与民用建 筑结构,可选用普通质量的钢材。2 2)荷载情况:直接承受动力荷载的结构和强烈地震区的结构,应选用综合性能好的钢材;一般承受静力荷载的结构则可选用价格较低的3 3)连接方法:焊接结构对材质的要求应严格一些。4 4)结构所处的温度和环境:在低温条件下工作的结构,尤其是焊接结构,应选用具有良好抗低温脆断性能的镇静钢。5 5)钢材厚度:厚度大的焊接
10、结构应采用材质较好的钢材。2.2.做好工程开工前准备工作1 1)强化施工图纸的会审工作。 图纸是工程施工的依据, 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的规范标准、工艺技术条件,充分领会设计意图。2 2)认真审查钢结构安装施工组织设计。 施工组织设计是施工单位全面指导 工程实施的技术性文件,施工组织设计的完善程度直接影响工程的质量、进度。因此,钢结构安装工程施工组织设计审查要针对性和重点。3.3.加强现场施工过程中的质量控制1 1)作好钢结构基础工程的质量控制。钢结构工程的基础一般都米用混凝土 独立柱基础,基础的混凝土及钢筋、模板的施工与其他工程的施工工序及方法相同,而基
11、础独立柱中预埋的螺栓是质量控制的重点,单个螺栓及每组螺栓之间的间距、高低的偏差,直接影响钢结构工程的安装质量,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 2)门窗工程安装质量的控制。钢窗安装质量的控制重点有两点,一是,钢 窗进场合格证、产品试验报告及外观的检查。二是,钢窗和固定钢窗的立柱之间的间隙控制。先施工固定钢窗的立柱,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的立柱,待 钢窗完全固定就位后,再焊接另一边的立柱,这样保证钢窗与立柱之间无缝 隙。Q235Q235 钢。随着中国经济建设的发展,钢材产量和品种的发展,大力发展钢结构已经 成为中国工程建设中一项重大的技术政策。钢结构的应用推广范围将越来越大,除中国的重要工业、基础设施、以及大城市和经济发达的地区外,民用建筑包括城市旧建筑物的改、扩建,广大的农村建筑市场具有更广泛的潜力。