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[摘要]:本文主要介绍了钢结构的优点及其施工工艺,同时也论述了钢结构在建筑工程应用中所面临的问题及钢结构在建筑工程中的发展。
[关键词]:钢结构;建筑工程;施工工艺;问题;
中图分类号:TU393
1、前言
随着建筑物的高度及跨度等不断地提高,与目前应用最为广泛的混凝土结构相比,钢结构的突出优势与作用几乎无可替代。近年来钢结构在国内更是获得了超常规的发展,其应用更趋广泛,影响也快速扩大。它的应用遍布在建筑工程的各个方面。我国举世闻名的国家体育场,水立方以及中央电视塔新楼等建筑都无一例外的选择了钢结构。这足以表面钢结构在建筑工程中的重要程度。
2、钢结构的优点
与其他材料结构相比,钢结构主要有以下特点:强度高,塑性、韧性好;质量轻;材质均匀,安全可靠;施工质量好,工期短;密闭性好,绿色环保。
2.1强度高,塑性、韧性好
首先,强度高,主要适用于建造跨度大、高度高、以及承载重的结构;其次,塑性好,表明结构在一般条件下不会因为超载而突然断裂,只会首先增大变形,故易于被发现,这为建筑物本身提供了更大的安全保障;最后,韧性好,说明钢结构的建筑适宜在动力荷载作用下工作,从而表明在地震多地区采用钢结构更为有利。
2.2质量轻
钢材的容重大,强度高,但最终做成的结构却比较轻。结构的轻质性可以用材料的质量密度和其强度的比值来衡量,比值越小,结构相对就越轻,建筑钢材的质量密度与强度的比值比木材还小,对于钢筋混凝土来说更是要远远小于了。以同样跨度承受同样的荷载,钢屋架的质量最多不过为钢筋混凝土屋架的1/3-1/4。此外,质量轻还可以减轻建筑物基础的负荷,降低地基、基础部分的造价,同时还方便运输和吊装。
2.3材质均匀,安全可靠
钢材由于冶炼和轧制过程的科学控制,其组织比较均匀,接近各向同性,是一种理想的弹塑性材料,其弹性模量和韧性模量都比较大,因此,钢结构的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,从而计算上的不确定性减小,计算结果比较可靠。
2.4施工质量好,工期短
钢结构一般都是在专业工厂由机械化生产制造,而后期运至现场安装,工业化生产程度高,质量容易监控和保证,此外,钢结构的质量轻、连接简单、安装方便、施工周期也比较短。
2.5密闭性好,绿色环保
钢结构的钢材及其连接的水密性和气密性较好,适用于要求密闭的板壳结构,如高压容器、油库、气柜、管道等。而且钢结构的施工现场占地面积小。此外,环境污染少,无现场湿作业,其材料可以回收再利用,非常适用于都市市区建筑物的建造。
3.钢结构的施工工艺
钢结构在建筑工程中的优势已经越来越明显了,但是其施工工艺除需严格国家或行业相关标准进行外还必须严格按照一定的程序依次继续,否则的话,其质量是很难保证的。现以多层与高层钢结构建筑物为例,说说钢结构的施工工艺。
3.1施工准备
无论做什么工作,要想把整件事情完整的做好,开始工作前我们一定要做好各项准备工作,因为这是前提,它对整项工作而言就像建筑物基础对于建筑物而言是一样的重要。多层与高层钢结构安装工程的施工准备综合性比较强,涉及技术、计划、经济、质量、安全、现场管理等多个方面。其主要包括:技术准备;材料准备;机具准备以及劳动力的准备。
3.2施工过程
在各项准备工作都已准备就绪的情况下,接下来我们要做的就是按照要求严格的进行施工过程了,对于多层与高层的钢结构施工工艺而言,在进行吊装施工之前,我们应事先制定好科学的吊装方案,事先对吊装概况有一个全面的了解,应合理选择吊装机。
4.钢结构在建筑工程应用中主要面临的问题
4.1钢结构的不耐火性会带来防火难题
钢材的力学性能随温度的不同而变化,当温度升高时,钢材的屈服强度、抗拉强度和弹性模量总趋势是下降的,但是在200℃以内时,其变化不大。当温度在250℃左右时,钢材的相应伸长率较低、冲击韧性变差,钢材会在此温度出现脆性破坏特征,称之为“蓝脆”。当温度超过300℃时,钢材的屈服强度、抗拉强度以及弹性模量都显著下降,而伸长率则显著增大,此时钢材产生徐变;当温度超过400℃时,强度等弹性模量都急劇降低;到500℃左右,其强度下降40%—50%,钢材的力学性,诸如屈服点、抗压强度、弹性模量以及荷载能力等都迅速下降,低于建筑结构所要求的屈服强度。所以在发生火灾时,钢构件因在高温作用下很快失效倒塌,耐火极限仅15min。
4.2相应人技术及管理人员还不够
由于钢结构建筑在我国还处于发展阶段,因而相关方面的技术专家相对来说也比较缺乏,这就导致了再实际工程施工过程中,我们的现场施工人员不能最大程度上更加有效的控制好建筑材料的用量,这样就很大可能地造成钢材的用量超标,或者会因为施工人员技术的缺乏,导致建成后的建筑物与施工蓝图有较大的差距。
5.结束语
在我国,随着可利用土地资源的日益减少,人们能选择建造建筑物的场地也越来越有限,进而高层甚至高层建筑已自然而然的成为了建筑者们的首选,然而对于这类建筑,选择合适的建筑材料结构则是非常关键的工作。钢结构以其轻质高强的主要特征成为人们的首选材料,我国最具代表意义的国家体育场、水立方、以及中央电视塔新楼等建筑都无一例外地选择了钢结构作为主要建筑材料。此外,住房城乡建设部于近期发布了《绿色保障性住房技术导则》(试行),明确提出应在建筑全寿命期内,最大限度地节约资源、保护环境和减少污染,为人们提供健康、适用、高效的使用空间。由于钢结构建筑的多项优势与保障性住房的需求匹配,其在保障性住房领域的推广,将很大程度上促进绿色保障房更好、更广地落地。据悉,云南昆明今年将建成6栋钢结构摩天大楼,最高建筑更是高达307米,这足以说明钢结构的发展将会是非常迅速同时也是非常重要的。
参考文献:
[1] 戴国欣主编. 钢结构(第四版). 湖北:武汉理工大学出版社,2012年7月
[2] 姜晨光编著. 建筑钢结构设计与施工实用技术. 北京:机械工业出版社,2012年3月
[3] 王松岩,焦红编著. 钢结构设计与应用实例. 北京: 中国建筑工业出版社,2007年6月
[4] 潘宇军.论钢结构在土木工程中的应用问题. 山东:科技致富向导,2012年02期
[关键词]:钢结构;建筑工程;施工工艺;问题;
中图分类号:TU393
1、前言
随着建筑物的高度及跨度等不断地提高,与目前应用最为广泛的混凝土结构相比,钢结构的突出优势与作用几乎无可替代。近年来钢结构在国内更是获得了超常规的发展,其应用更趋广泛,影响也快速扩大。它的应用遍布在建筑工程的各个方面。我国举世闻名的国家体育场,水立方以及中央电视塔新楼等建筑都无一例外的选择了钢结构。这足以表面钢结构在建筑工程中的重要程度。
2、钢结构的优点
与其他材料结构相比,钢结构主要有以下特点:强度高,塑性、韧性好;质量轻;材质均匀,安全可靠;施工质量好,工期短;密闭性好,绿色环保。
2.1强度高,塑性、韧性好
首先,强度高,主要适用于建造跨度大、高度高、以及承载重的结构;其次,塑性好,表明结构在一般条件下不会因为超载而突然断裂,只会首先增大变形,故易于被发现,这为建筑物本身提供了更大的安全保障;最后,韧性好,说明钢结构的建筑适宜在动力荷载作用下工作,从而表明在地震多地区采用钢结构更为有利。
2.2质量轻
钢材的容重大,强度高,但最终做成的结构却比较轻。结构的轻质性可以用材料的质量密度和其强度的比值来衡量,比值越小,结构相对就越轻,建筑钢材的质量密度与强度的比值比木材还小,对于钢筋混凝土来说更是要远远小于了。以同样跨度承受同样的荷载,钢屋架的质量最多不过为钢筋混凝土屋架的1/3-1/4。此外,质量轻还可以减轻建筑物基础的负荷,降低地基、基础部分的造价,同时还方便运输和吊装。
2.3材质均匀,安全可靠
钢材由于冶炼和轧制过程的科学控制,其组织比较均匀,接近各向同性,是一种理想的弹塑性材料,其弹性模量和韧性模量都比较大,因此,钢结构的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,从而计算上的不确定性减小,计算结果比较可靠。
2.4施工质量好,工期短
钢结构一般都是在专业工厂由机械化生产制造,而后期运至现场安装,工业化生产程度高,质量容易监控和保证,此外,钢结构的质量轻、连接简单、安装方便、施工周期也比较短。
2.5密闭性好,绿色环保
钢结构的钢材及其连接的水密性和气密性较好,适用于要求密闭的板壳结构,如高压容器、油库、气柜、管道等。而且钢结构的施工现场占地面积小。此外,环境污染少,无现场湿作业,其材料可以回收再利用,非常适用于都市市区建筑物的建造。
3.钢结构的施工工艺
钢结构在建筑工程中的优势已经越来越明显了,但是其施工工艺除需严格国家或行业相关标准进行外还必须严格按照一定的程序依次继续,否则的话,其质量是很难保证的。现以多层与高层钢结构建筑物为例,说说钢结构的施工工艺。
3.1施工准备
无论做什么工作,要想把整件事情完整的做好,开始工作前我们一定要做好各项准备工作,因为这是前提,它对整项工作而言就像建筑物基础对于建筑物而言是一样的重要。多层与高层钢结构安装工程的施工准备综合性比较强,涉及技术、计划、经济、质量、安全、现场管理等多个方面。其主要包括:技术准备;材料准备;机具准备以及劳动力的准备。
3.2施工过程
在各项准备工作都已准备就绪的情况下,接下来我们要做的就是按照要求严格的进行施工过程了,对于多层与高层的钢结构施工工艺而言,在进行吊装施工之前,我们应事先制定好科学的吊装方案,事先对吊装概况有一个全面的了解,应合理选择吊装机。
4.钢结构在建筑工程应用中主要面临的问题
4.1钢结构的不耐火性会带来防火难题
钢材的力学性能随温度的不同而变化,当温度升高时,钢材的屈服强度、抗拉强度和弹性模量总趋势是下降的,但是在200℃以内时,其变化不大。当温度在250℃左右时,钢材的相应伸长率较低、冲击韧性变差,钢材会在此温度出现脆性破坏特征,称之为“蓝脆”。当温度超过300℃时,钢材的屈服强度、抗拉强度以及弹性模量都显著下降,而伸长率则显著增大,此时钢材产生徐变;当温度超过400℃时,强度等弹性模量都急劇降低;到500℃左右,其强度下降40%—50%,钢材的力学性,诸如屈服点、抗压强度、弹性模量以及荷载能力等都迅速下降,低于建筑结构所要求的屈服强度。所以在发生火灾时,钢构件因在高温作用下很快失效倒塌,耐火极限仅15min。
4.2相应人技术及管理人员还不够
由于钢结构建筑在我国还处于发展阶段,因而相关方面的技术专家相对来说也比较缺乏,这就导致了再实际工程施工过程中,我们的现场施工人员不能最大程度上更加有效的控制好建筑材料的用量,这样就很大可能地造成钢材的用量超标,或者会因为施工人员技术的缺乏,导致建成后的建筑物与施工蓝图有较大的差距。
5.结束语
在我国,随着可利用土地资源的日益减少,人们能选择建造建筑物的场地也越来越有限,进而高层甚至高层建筑已自然而然的成为了建筑者们的首选,然而对于这类建筑,选择合适的建筑材料结构则是非常关键的工作。钢结构以其轻质高强的主要特征成为人们的首选材料,我国最具代表意义的国家体育场、水立方、以及中央电视塔新楼等建筑都无一例外地选择了钢结构作为主要建筑材料。此外,住房城乡建设部于近期发布了《绿色保障性住房技术导则》(试行),明确提出应在建筑全寿命期内,最大限度地节约资源、保护环境和减少污染,为人们提供健康、适用、高效的使用空间。由于钢结构建筑的多项优势与保障性住房的需求匹配,其在保障性住房领域的推广,将很大程度上促进绿色保障房更好、更广地落地。据悉,云南昆明今年将建成6栋钢结构摩天大楼,最高建筑更是高达307米,这足以说明钢结构的发展将会是非常迅速同时也是非常重要的。
参考文献:
[1] 戴国欣主编. 钢结构(第四版). 湖北:武汉理工大学出版社,2012年7月
[2] 姜晨光编著. 建筑钢结构设计与施工实用技术. 北京:机械工业出版社,2012年3月
[3] 王松岩,焦红编著. 钢结构设计与应用实例. 北京: 中国建筑工业出版社,2007年6月
[4] 潘宇军.论钢结构在土木工程中的应用问题. 山东:科技致富向导,2012年02期