2.钢结构的自重轻
钢材容量大,强度高,做成的结构比较轻。结构的轻质性用材料的质量密度ρ和强度f的比值α来衡量,α值越小,结构相对越轻。建筑钢材的α值等于1.7-3.7×10m;木材为54×10-/m;钢筋混凝土为18×10-4/m。由此可见用同样跨度且承受同样荷载的结构进行比较,钢屋架的重量最多不过为钢筋混凝上屋架的三分之一或四分之一。因为他的重量比铰轻,就可以减轻基础的负荷,降低基础、地基部分的造价,同时还方便运输和吊装。
3.钢结构制作简便,施工工期短
钢结构构件一般在金属结构厂制作,施工机械化程度高。准确度和精密度也较高。钢结构所用材料皆已压制成各种型材,加工简易迅速。钢构件较轻,连接简单,安装方便,施工工期短,小量钢结构和轻型钢结构也可以在现场制作,简易吊装。钢构件还由于连接的特性,易于加工、改建和拆迁。
4.钢结构的耐腐蚀性差
钢材容易锈蚀,对钢结构必须注意防护,特別是薄壁构架更要注意,因此,处于较铰强腐蚀性介质内的建筑物不宜采用钢结构。钢结构在凃油漆之前应彻底除锈,油漆质量和涂层厚度应符合要求
5.钢材耐热但不耐火钢材受热,当温度在200℃以内时,其主要性能下降不多,温度超过200℃后,材质变化较大,不仅强度总趋势逐步降低,还有蓝脆和徐变现象。达到600℃时钢材进入塑性状态已不能承受
6.钢结构的密闭性好
钢结构的钢材和连接的水密性和气密性较好,适宜于作要求密闭的板壳结构
7.钢结构在低温和其他条件下可能发生脆性断裂
(三)钢结构对材料的要求
钢结构的主要原材料是钢,钢的种类很多,性能差别较大,适用于钢结构的钢只是小部分,用作钢结构的钢材应符合下列要求:
1.具有较高的抗拉强庋和屈服点
屈服点是衡量结构承载能力的指标,屈服点高则可减轻结构自重,节约钢材和降低造价。抗拉强度是衡量钢材经过较大变形后的抗拉能力,它直接反映钢树内部组织的优劣,同时抗拉强度高还能增加结构的安全保障
2.具有较高的塑性和韧性塑性和韧性好,结构在静载和动载作用下有足够的应变能力,即可减轻结构脆性破坏的倾向,又能通过较大的塑性变形调整局部应力,同时还具有较好的抵抗重复荷载作用的能力。
3.良好的工艺性能钢材应易于加工成各种形式的结构,还能避免加工对结构的强度、塑性、韧性等造成较大的不利影响
4.具有对周围环境的适应能力强。
(四)钢结构的连接方法
钢结构是由钢构件通过构件之间的连接组合而成的,因此为了保证其共同工作,钢构件之间的连接方式对质量的优劣有直接影响。钢构件的连接必须符合安全可靠、传力明确、构造简单、制造方便和节约钢材的原则。钢结构的连接方式主要有焊缝连接、铆钉连接和螺栓连接。
1.焊缝连接
焊缝连接是现代钢结构最主要的连接方法,常用的焊接方法有电弧焊。它具有构造简单,用料经济,制作加工方便,连接的密闭性好,结构刚度大等优点和在焊缝附近的热影响区内局部材质变脆,焊接残氽应力和残余变形使受压构件承载力低等缺点。焊缝的连接形式根据被连接钢材的相互位置可分为对接、搭接、T形连接和角部连接四种。这些连接的焊缝主要有对接焊缝和角焊缝。焊缝的形式根据所受力的方向可分为正对接焊缝和斜对接焊缝,其中角焊缝分为正面角焊缝、侧面角焊缝和斜角焊缝。
2.铆钉连接
铆钉连接的塑性和韧性好,传力可靠,质量易于检查,在一些重型和直接承受动荷载的结构中使用。但是由于构造复杂,费钢费工,使用较少,在这里不作详细介绍。
3.螺栓连接
螺栓连接分为普通螺栓连接和髙强度螺栓连接。普通螺栓分为A、B、C三级。A、B级螺栓为精致螺栓,是由毛坯在车床上经过切削加工制成的。表面光滑、尺寸准确,其受剪性能好,但是制作和安装复杂且价格较高,因此很少采用;C级螺栓是由未经加工的圆钢压制而成。其表面粗糙,在采用C级螺栓的连接中,由于螺栓杄和螺栓孔之间的间隙较大,受剪力作用时将会产生较大的剪切滑移,连接的变形大,但是安装方便,且能有效地传递拉力,常用于沿螺栓杆轴受拉的连接中和次要结构的抗剪连接和安装时的临时固定。髙强度螺栓连接的类型有只依靠摩擦阻力传力并以剪力不超过接触面摩擦力的摩擦型连接和允许接触面滑移,以连接达到破坏的极限承载力的承压型连接。
(五)钢结构的应用
钢结构常常用于重型结构及大跨度建筑结构;多层、高层及超高层建筑结构;轻钢
结构;塔桅等高耸结构和钢一混凝土组合结构。
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