钢结构在土木工程中应用研究

《钢结构在土木工程中应用研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、钢结构在土木工程中应用研究　　【摘要】钢结构是目前广泛采用的土木工程结构形式，用于重型、轻型各类厂房和高层多层民用建筑以及各种大型公共建筑场馆等，有着广阔的发展前景，因构件截面不大，更便于合理布置功能分区。本文主要从其材料、结构和施工等方面来谈其在土木工程中的广泛应用。【关键词】钢结构；土木工程；刚度；稳定；强度；延性中图分类号：TU291文献标识码：A1、钢结构的材料特点1.1质轻高强:土木工程中应用钢结构抗拉抗压强度高，是混凝土无法比拟的，具有混凝上不可替代的承载力。另外因钢结构构件的强度高，可以使其

2、做成工字形、槽形、空心形等截面惯性矩大的截面，以充分发挥材料的强度，这样虽然钢的容重比混凝上的容重大3倍多，但同样长的构件，钢结构构件可做得很轻。如HN250X125的H型钢29.7kg/m，而200X400的钢筋混凝上梁却约为200kg/m，这里还需要配钢筋，但其承载力却相差不大。1.2钢度好:结构不仅需要有足够的强度，也要有足够的刚度，对抗震抗风的结构尤其如此，即结构应具有同样的变形能抵抗更大的外荷载或作用。钢结构的弹性模量为206K7N/mm2，而混凝上的弹性模量，如C30为30KN/mm2,钢结构

3、的弹性模量是C30混凝上的近7倍。构件刚度还与其截面特性有密切关系，钢结构构件很容易作成截面惯性矩大的截面，这样使材料更好的发挥其变形能力，有利于抗震、减轻振动。更好的满足广泛的使用功能要求。1.3延性好:钢材的伸长率较大，可以达到15%，且根据要求，抗拉强度可以高于屈服强度20%，这样具有很好的延性，即可以利用材料屈服后的塑性变形能力，挖掘材料潜力，节约造价降低成本，钢结构的延性在抗震方面能吸收能量、消耗能力，从而通过构造、提高延性方面来大大提高其抗震防风能力。正是因其良好的延性，其正常使用状态中关于位

4、移的要求可比混凝上要求适当放宽。1.4材质均匀，各向同性，这与钢筋混凝上结构不同，在一定的应力幅度范围内几乎都为弹性，材料利用的潜力比混凝上结构大，与结构力学的计算模型更容易接近，这样更容易反映其真实的结构受力情况。1.5良好的连接性能，便于工厂化生产、运输和现场组装。钢结构所具有的可焊性和连接性，使得构件更容易做成需要的形状，结构的形式也可更加多样性。钢结构的连接主要是焊接连接和螺栓连接、铆钉连接，以及栓焊混合连接，这要结合实际工程符合相应的规范要求。2、钢结构的结构特点7钢结构的结构特点与材料特性密切

5、相关，主要有:2.1钢结构必须具有足够的强度和刚度。这一点可以通过材料本身物理特性和截面特性来实现，尤其需要注意的是大跨结构，其刚度往往是控制结构安全的主要因素，因而如何增加截面的惯性矩、回转半径等几何特性显得更加突出，如大跨度的门式刚架，其刚度的增加主要靠截面特性来实现，而采用高强度钢材往往并不起明显效果。2.2钢结构必须有足够的稳定性。因其轻质高强，截面往往无需做混凝上结构那样大，细长的构件，尤其是拉弯和压弯的细长构件的局部以致整体稳定性对结构起到关键作用，所以支撑系统的设置是一些钢结构，尤其是排架结

6、构、大跨度结构等较柔的结构中尤其重点考虑的，在设置完善配套的支撑系统的同时还要注意荷载的传递的影响，因为一方面因支撑的设置会使得结构的稳定性增强，刚度增加，同时也可能增加了结构体系的附加内力，产生一些不利的影响，这此影响也需要消除。2.3钢结构必须注意防腐防火。钢结构的耐腐蚀性和防火性能不如混凝上结构，因而包裹混凝上、涂刷防火防腐涂料或采取其他一些措施是必不可少的，要区分构件的重要性根据不同的要求，以确保主体钢结构的绝对安全、附属部分也能正常工作。此外还要注意钢结构的使用维护，以便钢结构达到使用寿命的耐久

7、性要求。72.4钢结构的连接节点设计要细化和标准化:钢结构的连接节点，无论是柱梁的拼接、支撑的连接和拼接还是柱脚与基础的连接，其通过焊接还是螺栓连接来设计节点或者焊接与螺栓连接混合连接，均应保证连接处能可靠传递荷载，其强度设计不得低于构件的承载能力，使节点设计构造与实际受力情况吻合，传力途径明确、直接，连接可靠，构造合理，避免附加内力的产生，还要便于维护和确保质量，为此采用国家标准化设计和细化节点都是有效的办法。2.5钢结构应消除荷载内应力，钢结构因受温度影响较大尤其是冬季寒冷夏季炎热以及旱晚温差大的地区

8、，其温度应力有时是不容忽视的;再有，在焊接过程中会产生焊接残余应力。因而结构设计中应充分考虑温度应力和焊接残余应力等对结构的不利影响，采取措施消除这此不利因素·2.6钢结构的其他优势:自重轻，施工周期短。因其自重轻，同钢筋混凝上结构相比，钢结构能较大节省基础造价。另外钢结构中的钢梁腹部的空隙可布置管道等，减少管道占据空间，也使管道更容易布置等。钢结构节能环保，因在钢结构拆除时，不会产生大量建筑垃圾，钢材回收利用价值也较高等等。