首先是鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度:一般來(lái)說(shuō),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(lái)決定的??梢岳糜嘘P(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)來(lái)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。
剛度、振動(dòng)、變形等適用性參數(shù)由構(gòu)件的剛度來(lái)決定,進(jìn)而由結(jié)構(gòu)體系的剛度來(lái)決定:結(jié)構(gòu)體系的實(shí)際剛度又由其構(gòu)件和連接件的分布來(lái)決定。不過(guò)簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái),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(lái)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(duì)于高強(qiáng)度混凝土來(lái)說(shuō),其彈性模量也不過(guò)在40~45GPa之間,由此可見(jiàn)鋼結(jié)構(gòu)的鋼性是混凝土的五至十倍左右,所以鋼結(jié)構(gòu)的剛性有著顯著的優(yōu)勢(shì)。
延性:延性指的是某種材料拉伸的過(guò)程中無(wú)斷裂的塑性變形能力。一般情況下延性是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,特別是抗震設(shè)計(jì)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(shí)的滯后耗能性。鋼結(jié)構(gòu)可以說(shuō)是目前使用最廣泛的、韌性最好的工程材料之一。
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(guò)程中可以承受比較大的工業(yè)變形,是鋼結(jié)構(gòu)一個(gè)很重要的特點(diǎn)。正是因?yàn)殇摌?gòu)件的韌性才使其在彎曲、剪切、沖孔、鍛造、鉆孔等制作過(guò)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(duì)受到交變荷載以及沖擊荷載的建筑結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)更要具備此特性。
整體:由上可知,無(wú)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(guó)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(jì)靈活性以及最大的空間利用率。鋼結(jié)構(gòu)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是:它還是一個(gè)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(kāi)孔,可以為管道以及其它供電線路提供通道,不但降低了樓層的高度,而且增加了審美吸引力。
鋼結(jié)構(gòu)施工安裝要點(diǎn)
整體來(lái)說(shuō)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(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明。
其一選材與連接:鋼材通常分為板材、型材、金屬制品以及管材四大類。建筑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(duì)主要的焊接接頭做焊接工藝的試驗(yàn),定出焊接的格料和各項(xiàng)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。
其二鋼構(gòu)件的堆放以及選擇安裝機(jī)械地點(diǎn):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(chǎng)配套運(yùn)送至現(xiàn)場(chǎng)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?yàn)檫\(yùn)輸?shù)脑蛟斐闪藰?gòu)件的變形,則在施工現(xiàn)場(chǎng)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(zhǎng)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。
其三油漆工藝流程: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(lái)配合清理。在膩?zhàn)痈稍锖笠蚰テ秸?,并清理干凈。如果堆放的時(shí)間太長(zhǎng),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(shí)要多理多刷,油要不流不墜、飽滿均勻、色澤光亮一致。
鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的主要應(yīng)用
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(jí)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(méi)有達(dá)到極限的時(shí)候首先產(chǎn)生相對(duì)大的變形這一狀況。它的優(yōu)點(diǎn)有以下三點(diǎn):施工操作的簡(jiǎn)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(chǎng)吊裝。這樣,不僅節(jié)省施工現(xiàn)場(chǎng)的工作量,而且還大大減少了工期。
抗側(cè)力支撐砼簡(jiǎn)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(duì)于優(yōu)化抗側(cè)剛度,改善抗震性能起到了積極的作用。
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(jì)鋪設(shè)鋼筋,澆筑C30混凝土。節(jié)省模板材,縮短施工工期。
節(jié)能型復(fù)合外墻板:從某種角度上來(lái)說(shuō),墻板特別是外墻板比結(jié)構(gòu)體系更加的重要。因?yàn)樽≌ㄖ闹饕δ苁强客鈮Π鍖?shí)現(xiàn)的。墻板工廠化預(yù)制生產(chǎn),現(xiàn)場(chǎng)安裝,基本取消了濕作業(yè)。
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)主的生活成本大大減少。根據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示,人們對(duì)節(jié)能住宅的認(rèn)識(shí)在不斷的加深,且有多于七成的人們表示愿意購(gòu)買節(jié)能住宅?;诖?,此工程也充分想到了運(yùn)用節(jié)能的技術(shù)。
綜上所述,鋼結(jié)構(gòu)憑借著其自身堅(jiān)硬、高承受力的優(yōu)勢(shì)在建筑工程中獲得了普遍的應(yīng)用,而且深得用戶的肯定,這些應(yīng)用也使得建筑結(jié)構(gòu)模式由單一走向交叉化、多元化,從其發(fā)展的特點(diǎn)來(lái)看,其具有廣闊的發(fā)展空間。