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鋼結構的特點

來源:“鋼結構設計”微信公眾號 時間:2019-03-26 17:28:31 次數:

鋼結構的特點

不同材料形成的結構有各自的特點。鋼結構(steel structure)是由鋼板或型鋼制造而成的結構,其主要特點如下:

1)強度(strength)高,結構重量輕

與其他材料諸如木材、磚石、混凝土相比,鋼材的容重雖然大,但強度高很多。現舉例說明,《鋼結構設計規范》(GB50017-2003)中,強度最低的鋼材為Q235,其抗拉、抗壓強度設計值為215N/mm2,《混凝土設計規范》(GB50010-2010 )中標號最高的為C80,其抗拉、抗壓強度設計值分別為 2.22N/mm2 35.9N/mm2 ,由此可見,前者抗拉強度為后者的97倍,而抗壓強度為6倍。因此,在相同的荷載和條件下,鋼結構的重量輕。

2)塑性(plasticity)、韌性(toughness)

由于鋼材的塑性好,一般情況下,鋼結構不會因偶然或局部超載而發生突然斷裂,而是以事先有較大變形為先兆。鋼材的韌性好,則使鋼結構能很好地承受動力荷載,這些性能均對鋼結構的安全提供了可靠保證。

3)材質均勻

鋼材的內部組織均勻,非常接近于各向同性體,在使用應力階段,鋼材為理想彈性工作,符合工程力學的基本假定。因此,鋼結構實際受力情況與力學計算結果吻合好,可根據力學原理建立鋼結構的計算方法。

4)良好的加工性能、可焊性(weldability)

可焊性是鋼結構的獨特優點。由于鋼材的可焊性解決了鋼結構的制作問題,致使鋼結構連接大為簡化,可制造各種復雜形狀的結構。當然焊接也將產生殘余應力、殘余變形以及熱影響區脆性等問題。

5)工業化程度高

鋼結構采用的型鋼和鋼板,經專業廠家制作為鋼構件,然后運至工地安裝。型鋼的大量采用再加上專業化的生產,故精度高、制作周期短。工地安裝廣泛采用螺栓連接,良好的裝配性使工期大為縮短。此外,已建鋼結構也易于拆卸。

6)密閉性好

鋼材本身組織致密,焊接的鋼結構可以做到完全密閉,甚至鉚接或螺栓連接都可以做到。因此,可用于建造氣密性和水密性要求高的氣罐、油罐和高壓容器。

7)耐腐蝕性差

鋼材在濕度大和有腐蝕性介質的環境中容易銹蝕。因此,為確保鋼結構的耐久性,必須采用油漆、鍍鋅等防護措施,故維護費用較高。

8)耐熱不耐火

鋼材當輻射熱溫度低于150℃時,鋼材的主要性能變化很小。因此,其耐熱性能較好。當溫度超過150℃時,材質性能有所變化,需采取隔熱措施,當溫度達到600℃左右,鋼結構會瞬間崩潰,完全喪失承載力。因此,耐火性能差,必須采取一定的防火措施。美國世貿大樓的坍塌充分
說明了鋼結構耐火性能差是一致命缺憾。

9)鋼結構的低溫冷脆傾向

由厚板焊接而成的承受拉力和彎矩的構件及其連接節點,在低溫下冷脆破壞的傾向。

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