鋼結(jié)構(gòu)工程在土木工程中占有哪些優(yōu)勢
一、土木工程中鋼結(jié)構(gòu)的特點
(1)、強(qiáng)度:一般來說,結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受或者容納作用效應(yīng)的能力是由材料的強(qiáng)度來決定的??梢岳糜嘘P(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)來確定結(jié)構(gòu)鋼的構(gòu)件性能,這些標(biāo)準(zhǔn)中列出了鋼結(jié)構(gòu)可使用的材料,比如建筑結(jié)構(gòu)鋼要滿足CSA標(biāo)準(zhǔn)ASTM standardA992/A992M或者cAN/CSA G40.20/C40.21等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
(2)、剛度、振動、變形等適用性參數(shù)由構(gòu)件的剛度來決定,進(jìn)而由結(jié)構(gòu)體系的剛度來決定:結(jié)構(gòu)體系的實際剛度又由其構(gòu)件和連接件的分布來決定。不過簡單說來,構(gòu)件的剛度由材料的幾何截面特性以及材料的彈性模量來決定,結(jié)構(gòu)鋼的彈性模量通常為200GPa.而普通密度抗壓強(qiáng)度在20~40Gpa范圍內(nèi)的混凝土其彈性模量通常在20~28GPa范圍內(nèi);即使對于高強(qiáng)度混凝土來說,其彈性模量也不過在40~45GPa之間,由此可見,鋼結(jié)構(gòu)的鋼性是混凝土的十倍及五倍左右,所以鋼結(jié)構(gòu)的剛性有著顯著的優(yōu)勢。
(3)、延性:延性指的是某種材料拉伸的過程中無斷裂的塑性變形能力。一般情況下延性是結(jié)構(gòu)設(shè)計中,特別是抗震設(shè)計中比較重要的特性參數(shù),地震中幸存的建筑物直接依賴于主要結(jié)構(gòu)框架經(jīng)歷大的非彈性變形時的滯后耗能性。鋼結(jié)構(gòu)可以說是目前使用最廣泛的、韌性最好的工程材料之一。
(4)、韌性:衡量材料斷裂前吸收能量以及塑性變形的能力的指標(biāo)就是韌性。它可以抵抗缺口部位的不穩(wěn)定裂紋的擴(kuò)展。韌性通常表示鋼結(jié)構(gòu)在制造、安裝以及使用過程中可以承受比較大的工業(yè)變形,是鋼結(jié)構(gòu)一個很重要的特點。正是因為鋼構(gòu)件的韌性才使其在彎曲、剪切、沖孔、鍛造、鉆孔等制作過程中降低了產(chǎn)生裂紋的可能性。鋼結(jié)構(gòu)足夠的斷裂韌性是必須具備的,特別對受到交變荷載以及沖擊荷載的建筑結(jié)構(gòu)來說更要具備此特性。
(5)、整體:由上可知,無論是從剛度、強(qiáng)度還是在延性方面,鋼結(jié)構(gòu)都要優(yōu)于鋼筋混凝土,并且鋼結(jié)構(gòu)可以比較容易建構(gòu)出有異國風(fēng)情的建筑形式,通常鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可以提供最佳的設(shè)計靈活性以及最大的空間利用率。鋼結(jié)構(gòu)的另一個優(yōu)點就是:它還是一個理想的懸臂施工體系。適當(dāng)?shù)膽?yīng)用空腹鋼鐵托架以及構(gòu)件腹板開孔,可以為管道以及其它供電線路提供通道, 僅降低了樓層的高度,而且增加了審美吸引力。
二、鋼結(jié)構(gòu)施工安裝要點
整體來說鋼結(jié)構(gòu)的施工流程比較復(fù)雜,并且建筑的要求不同,在細(xì)節(jié)上也有很大的差異性。此處列舉三點進(jìn)行簡單說明。
(1)、選材與連接:鋼材通常分為板材、型材、金屬制品以及管材四大類。土木工程中的建筑鋼材通常采用普通的低合金鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼以及普通碳素鋼等,碳鋼的塑性比較低,但是硬度強(qiáng)度比較高。在鋼結(jié)構(gòu)中,柱子截面一般多為箱形截面或者寬翼緣“工”字形,另外還有“十”字形截面等等;梁多數(shù)是焊接或者軋制的“H”型鋼梁,如果要求特殊也可以符合截面,在安裝前要對主要的焊接接頭做焊接工藝的試驗,定出焊接的格料和各項參數(shù)。梁與梁之間、梁與柱之間的連接,可以采取焊接連接或者高強(qiáng)螺栓連接,要注意高強(qiáng)螺栓的連接孔位的精度。
(2)、鋼構(gòu)件的堆放以及選擇安裝機(jī)械地點:通常情況下安裝結(jié)構(gòu)的用地面積應(yīng)為結(jié)構(gòu)占地面積的1.5倍。依照安裝流水的順序,從中轉(zhuǎn)堆場配套運(yùn)送至現(xiàn)場的鋼構(gòu)件要采用裝卸機(jī)械把其安置于安裝機(jī)械的回轉(zhuǎn)半徑內(nèi)。如果因為運(yùn)輸?shù)脑蛟斐闪藰?gòu)件的變形,則在施工現(xiàn)場就要加以矯正。一般鋼結(jié)構(gòu)的安裝采用的是塔式起重機(jī),臂桿長度要有夠的覆蓋面,并且起重能力要相應(yīng)足夠,從而滿足各種不同郜位構(gòu)件的起吊要求。鋼絲繩容量也要能滿足起吊的高度要求;起吊速度有足夠的檔次可以滿足安裝要求。
(3)、油漆工藝流程:基層處理。首先把金屬的表面清理干凈,然后再做除銹。手工處理先用鋼絲刷反復(fù)刷打,再用精砂布打磨,使得表面光亮、平滑,然后再用棉紗或者紗布把打磨下的銹粉和浮灰清理干凈。如果表面腐蝕嚴(yán)重,則用鋼絲刷和鏟刀處理,大面積的銹蝕則可以用砂輪機(jī)來配合清理。在膩子干燥后要打磨平整,并清理干凈。如果堆放的時間太長,則要再做一次涂刷。
涂磷化底漆。磷化底漆包括底漆和磷化液兩部分。刷涂面漆。刷涂面漆時要多理多刷,油要不流不墜、飽滿均勻、色澤光亮一致。
三、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件主要的應(yīng)用
(1)、箱型砼柱:箱型砼柱在箱型柱中間內(nèi)部加入了隔板起到支撐的作用,在箱型柱內(nèi)灌注高強(qiáng)度(C50)等級砼,這樣就形成了兩種材料一同工作互相輔助的機(jī)理,從而根除了荷載的作用之下,在其強(qiáng)度還沒有達(dá)到極限的時候首先產(chǎn)生了相對大的變形這一情況。它的優(yōu)點有以下三點:施工操作的簡單與便捷。良好的抗震性能。較強(qiáng)的承載能力。施工中用到的梁都在工廠加工之后,才運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場吊裝,這樣,不僅節(jié)省了施工現(xiàn)場的工作量,而且還大大減少了工期。
(2)、抗側(cè)力支撐砼簡結(jié)構(gòu):電梯、樓梯位置形成鋼筋混凝土核心筒,作為剪力墻抗側(cè)力支撐,提高了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,對于優(yōu)化抗側(cè)剛度,改善抗震性能起到了積極的作用。
(3)、現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓蓋:利用鋼框架梁下冀緣作為支模板材撐,上鋪竹膠板,再按設(shè)計鋪設(shè)鋼筋,澆筑C30混凝土。節(jié)省模板材,縮短施工工期。
(4)、節(jié)能型復(fù)合外墻板:從某種角度上來說,墻板特別是外墻板比結(jié)構(gòu)體系更加的重要。因為住宅建筑的主要功能是靠外墻板實現(xiàn)的。墻板工廠化預(yù)制生產(chǎn),現(xiàn)場安裝,基本取消了濕作業(yè)。
(5)、高層住宅鋼結(jié)構(gòu)體系節(jié)能采暖方式的研究:節(jié)能住宅不僅能夠降低消耗能源,有助于保護(hù)環(huán)境,而且還能夠使業(yè)主的生活成本大大的減少。根據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示,人們對節(jié)能住宅的認(rèn)識在不斷的加深,且有多于七成的人們表示愿意購買節(jié)能住宅?;诖耍斯こ桃渤浞值南氲搅诉\(yùn)用節(jié)能的技術(shù)。
(6)、鋼結(jié)構(gòu)主體升降車庫的應(yīng)用研究地下室根據(jù)以下兩方面的特點,要部分進(jìn)行立體升降車庫的安裝:①此工程地下室層相對很高。②城市在停車位數(shù)量方面的發(fā)展需求。立體多層停車設(shè)備可以說是一種新型設(shè)備,是因為它能很好的節(jié)省空間,較少的投資,靈活方式的布局以及自動化的布局。
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