浅谈钢结构性能分析及其在我国的发展趋势

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1、浅谈钢结构性能分析及其在我国的发展趋势【摘要】本文对钢结构的基本性能特点进行了介绍，阐述了目前钢结构的发展现状，在此介绍了我国建筑钢结构的发展趋势，并归纳出钢结构发展中存在的问题。　　【关键词】钢结构；混凝土；性能；发展　　　　1钢结构的性能分析　　与钢筋混凝土结构、木结构等其他结构相比，钢结构的性能特点主要体现在以下几个方面：　　1.1钢材的抗拉、抗压、抗剪强度高，塑性韧性好，但应注意稳定问题。　　与混凝土、砖石等相比，钢材具有很高的抗拉、抗压、抗剪强度。所以钢结构特别适用于高层建筑及工业厂房。同时其在桥梁方面的应用也同样非常广泛。钢材塑形好，在承受静力荷载时

2、，材料吸收变形的能力强，因此结构在一般情况下不会由于偶然超载而发生突然断裂，只增加变形，故容易被发现。钢材的韧性反映了其动力性能，因此在地震区采用钢结构比较有利。　　但是由于钢结构强度高断面小，很容易在强度破坏之前即发生失稳破坏。因为对于轴心受压构件而言，构件的破坏方式主要有两种：短且粗的轴心受压构件主要是强度破坏，长而细的轴心受压构件主要是失去整体稳定性破坏。所谓整体失稳破坏，指的是细长的轴心受压构件受外力作用后，当截面的平均应力低于刚才的屈服强度时，常由于其内力和外力间不能保持平衡的稳定性，稍微扰动即促进构件产生很大的变形而丧失承载能力的现象，这种现象也成为

3、屈服。由于刚才强度高钢结构的断面大都轻而薄，受压的破坏常是由于失去整体稳定性而控制。　　1.2钢结构的重量轻　　由于钢材不仅强度高，房屋自重轻，所以可建造开间，进深较大的房屋，在梁高相同的情况下，钢结构的开间可以比混凝土结构大50%，建筑布置更灵活。而且由于所需构件的截面小，在相同建筑面积下的建筑空间利用率可增加5%～7%，在跨度和承载能力相同的情况下，钢屋架的重量尽是钢筋混凝土物价屋架重量的1/3~1/4冷弯薄壁型钢甚至接近于十分之一。　　1.3材质均匀，比较符合力学计算假定　　只要对冶炼和加工过程进行科学的控制，刚才的组织比较均匀，材质接近于均值和各向同性体

4、。而钢材的力学性能接近于理想的弹性、塑形体，其弹性模量和韧性模量均比较大，因此钢材的实际受力情况和工程计算的结果比较符合，计算的不确定性较小，结果比较可靠。　　1.4有良好的工艺性能，便于施工，有益环保。　　工艺性能主要是指钢材冷加工、热加工的性能和可悍性。良好的工艺性能保证了钢材易于加工成各种构件，而且不致因加工而对材料的强度、塑形、韧性等造成较大的不利影响。　　钢结构便于施工。除基础外，构件全部由专业工厂标准化生产，建筑质量容易保证；工业化程度高，施工速度快，施工周期比传统建筑可缩短40%以上，可使建筑更早投入使用，投资回报快。可在梁腹板开孔走管道，不像混凝

5、土结构只能在梁底通过，所以在净高相同的情况下，采用钢结构可以降低楼层高度，减少外围护墙面积，并节约空调所需能源，减少建筑围护使用费。钢结构住宅现场组装部件，干式施工,减少混凝土浇灌等湿作业所造成的环境污染，施工作业受天气及季节影响较少，并且可以工厂制作与现场安装平行进行，甚至一些标准化的住宅体系，可以随订货随建造，大大缩短建造周期和资金占用时间。　　钢结构构件运输方便，费用低。改造和拆迁容易，材料的回收和再生利用率高，可降低造价，降低建造和拆除时对环境的污染，符合绿色生态住宅的发展趋势。　　1.5钢材的耐腐蚀性差。　　钢材容易锈蚀，在试用期间必须注意防护，应定时

6、除锈和涂刷油漆，以提高其耐久性。这也造成了钢结构的维护费用较高。　　钢结构的防腐蚀方法一般采用涂刷防护油漆或镀锌、镀铝锌等方法。另外，在钢冶炼过程中加入少量特定的合金元素，如Cu、P、Cr、Ni等，使之在金属表面形成保护层。通过采取这种措施，可以提高钢材的耐大气腐蚀性能，这类钢材统称为耐大气腐蚀钢或耐候钢。我国现行生产的这类钢分为高耐候结构钢和焊接结构用耐候钢两类。　　1.6钢结构耐热但不耐火　　钢材受热，当温度在200摄氏度以下时，其主要受力性能无太大变化。但温度超过200摄氏度以后刚才的总强度下降，并出现蓝脆和徐变现象。超过600摄氏度，强度下降为零，已不能

7、继续承载。所以钢结构必须做好隔热防火措施。　　除以上因素外，设计环节采用的建筑结构体系与连接构造、工地安装产生的错误与误差、使用过程承受的外界作用如各类荷载及气象条件、结构所处的不同工作环境等，也对钢结构的性能有着不可忽视的影响。　　2结构在我国的发展趋势　　钢结构的合理运用不急取决于其特性，还取决于国家的经济发展。钢材结构性能优越，但与传统材料混凝土及砖石相比较为昂贵，建后保养费用也较高。新中国建立初期，我国的钢产量还只有几十万吨，钢结构的普及因而受到了极大的限制。随着建筑科技的日益进步，钢结构正在建筑领域扮演着越来越重要的角色。可喜的是，近几年，我国的钢产量

8、有了很大的发展，07年我