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钢结构的优点与缺点
双击自动滚屏 发布者:windy 发布时间:2012-9-5 阅读:1664次 【字体:

钢结构是土木工程的主要结构形式之一,它是采用钢板、型钢通过连接而成的结构。钢结构在房屋建筑、地下建筑、桥梁、塔桅、海洋平台、港口建筑、矿山建筑、水工建筑、囤仓囤斗、气柜球罐和容器管道中都得到广泛采用;这是由于钢结构与用其他材料建造的结构相比,具有许多优点。
首先,钢材强度高,塑性和韧性好。
钢材与混凝土、砖石和木材等建筑材料相比,强度高很多,适用于建造跨度大、承载重量的结构。但由于建筑钢材强度高,一般构件截面小而壁薄,受压时易为稳定承载力和刚度要求所控制,使强度难以得到充分的利用。建筑钢材塑性好,结构在一般条件下不会因超载而突然破坏,只是变形增大,应力重分配,应力变化趋于平缓。
第二,钢结构的重量轻
钢材容重大,强度高,建造的结构比较轻。结构的轻质性可以用材料的质量密度和强度的比值来衡量,比值越小结构相对较轻。建筑钢材的比值为(1.7-3.7)*10-4/m,而钢筋混凝土的比值约为18*10-4/m。以相同跨度的结构承受相同的荷载,钢屋架的重量为钢筋混凝土屋架的1/4-1/3,冷弯薄壁型钢屋架甚至接近钢筋混凝土屋架的1/10。
钢结构重量轻,为其安装、运输提供了便利条件,同时减轻基础的负荷,降低地基、基础部分的造价。
第三,材质均匀,和力学的假定比较符合
钢材内部组织比较均匀,接近各向同性,且在一定的应力幅度内材料为弹性。因此,钢结构实际受力情况和工程力学计算结果比较符合,在计算中采用的经验公式不多,从而计算的不定性较小,计算结果比较可靠。另外,钢材在冶炼和轧制过程中质量可以严格控制,材质波动性小。
第四,钢结构制作简便,施工工期短
钢结构所用材料都已轧制成各种型材,由型材加工而成的构件一般是在钢结构厂制作,加工制作简便,准确度和精密度均较高。钢构件较轻,连接简单,安装方便,施工机械化,周期短。钢结构由螺栓连接的特性,易于加固、改建和拆迁。
第五,钢结构密闭性好
钢结构的材料和焊接连接的水密性和气密性较好,适宜建造密闭的板壳结构,如高压容器、油库、气柜、管道等。
第六,钢结构抗震性能好。
钢结构由于自重轻和结构体系相对较柔,受到地震作用小,钢材又具有较高的抗拉和抗压强度以及交好的塑性和韧性,因此在国内外的历次地震中,钢结构是损坏最轻的结构,已公认为是抗震设防地区特别是强震区的最合适结构。
第七,钢结构耐热性好。
钢材在250。C以内,钢材性质变化小,钢结构可用于温度不高于250。C的场合。

但钢结构也有以下缺点

钢结构耐腐蚀性差
钢材容易腐蚀,对钢结构必须注意防护,特别是薄壁构件,因此,处于较强腐蚀性介质内的建筑物不宜采用钢结构。钢结构在涂油漆前应彻底除锈,油漆质量和涂层厚度均应符合相关规范要求。在设计中应避免使结构受潮、漏雨,构造上应尽量避免存在于检查、维修的死角。
新建造的钢结构一般隔一定时间都要重新刷涂料,维护费用较高。目前国内外正在发展各种高性能的涂料和不易锈蚀的耐候钢,钢结构耐锈蚀性差的问题有望得到解决。
  钢结构不耐火
温度超过250。C以内时,材质发生较大变化,不仅强度逐步降低,还会发生蓝脆和徐变现象。温度达600。C时,钢材进入塑性状态不能继续承载。
钢结构可能发生脆性断裂
钢结构在低温和某些条件下,可能发生脆性断裂,还有厚板的层状撕裂,都应引起设计者的特别注意。
钢材价格相对较贵
采用钢结构后结构造价会略有增加,往往影响业主的选择。其实上部结构造价占工程总投资的比例很小。以高层建筑为例,前者约为10%,后者则不到2%。显然,结构造价单一因素不应作为决定采用何种材料的依据。如果综合考虑各种因素,尤其是工期优势,则钢结构将日益受到重视。

综上所述,钢材是可以持续发展的材料,从长远发展的观点,钢结构将有很好的发展前景。


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