从结构抗震的角度论述钢结构的性能

题目：

从结构抗震的角度论述钢结构的性能，优缺点及发展前景

学院：土木工程学院

专业：建筑工程技术专业

班级:建工一班

姓名：杨星星

指导教师：盛朝晖

2014年04月10日从结构抗震的角度论述钢结构的性能，优缺点及发展前景

论文摘要：

本文简要分析了钢结构建筑的结构体系及性能特点，优缺点，抗震性能以及日后良好的发展前景。

关键词：

钢结构，抗震性能好，施工方便，耐火性差，质量轻，强度大，发展前景好。

目录：

一、摘要

二、绪论

三1.1钢结构的性能及特点。

1.1.1钢结构的特点：

1.1.2钢结构的性能

四、1.2钢结构的优缺点

1.2.1钢结构的优点

1.2.2钢结构的缺点

五、1.3钢结构的发展前景

1.3.1钢结构的应用范围

1.3.2钢结构的发展前景

1.3.3发展方向

六、 1.4结论

七、参考文献

二、绪论

三 1.1钢结构的性能及特点。

近年来，全世界地震频频发生，对人们是生命财产安全造成了很大的威胁。在地震中造成人员财产损失的因素之一是建筑物的倒塌，如

何提高建筑物的抗震性能就显得尤为重要。目前建筑使用较多的轻钢结构建筑其抗震的能力有明显成果。

1.1.1钢结构的特点

1.钢材的材质均匀，质量稳定，可靠度高；自重轻，变形大，可以吸收很大能量，而且可以通过构造实现强梁弱柱、强剪弱弯。

2.钢材的强度高，塑性和韧性好，抗冲击和抗振动能力强；

3.钢结构工业化程度高，工厂制造，工地安装，加工精度高，制造周期短，生产效率高，建造速度快；

4.钢结构抗震性能好；

5.耐腐蚀和耐火性差，单价较高。

1.1.2钢结构的性能

钢结构轻质高强，所以地震时受地震作用小。而钢结构具有良好的延展性，可以将地震波的能耗抵消掉。钢材基本上属各向同性材料，扛拉、抗压、扛剪强度均很高，而且具有良好的延展性，特别是钢结构凭着自己特有的高延展性减轻了地震反应。钢结构还可以看作比较理想的弹塑性结构，可以通过结构的塑性变形吸收和消耗地震输入能量，从而具有较高的抵抗强烈地震的能力。钢结构相对于其他结构自重轻，这也大大减轻了地震作用的影响。不同的结构形式，抗震性能明显不同。混凝土结构的房屋受压较好，但不抗拉力，两种力的差距达10倍。当地震来临时，房屋在地震波循环荷载情况下，极易发生整体垮塌。钢结构除了抗震性能高，施工周期短、工业化程度高、环保性能好的特点也显著优于混凝土结构。

三1.2 钢结构的优缺点

1.2.1钢结构工程优点

钢结构住宅建筑是以工厂化生产的钢梁、钢柱为骨架，同时配以新型轻质、保温、隔热、高强的墙体材料作为围护结构建造而成，其中主要承重骨架是由钢构件或钢管(圆管或矩形管)混凝土构件所组成。在建筑中应用钢结构的优势主要体现在以下几个方面: .1 强度高、自重轻、抗震性能好

钢结构体系轻质高强，可减轻建筑结构自重的30%，大大降低基础的造价；钢结构是柔性结构，有很好的抗震，同时结构安全度高，受损轻，而且由于钢材便于加工，灾后容易修复。型钢结构建筑重量轻、强度高、整体刚性好、变形能力好。低层别墅的屋面大都为坡屋面，因此屋面结构基本上采用的是由冷弯型钢构件做成的三角型屋架体系，轻钢构件在封完结构性板材及石膏板之后，形成了非常坚固的“板肋结构体系”，这种结构体系有很明显的抗震及抵抗水平荷载的能力，用于抗震烈度为八度以上的地区。

.2 功能区分割灵活

传统的砖混、钢筋混凝土的结构自重大，进深和开间相对较小，梁、柱粗大，空间利用

率较低，而且拆除不便。随着社会的进步，人们审美观的改变，使用功能要求的需要，因而开发坚固耐久、多功能、大开间、易于改建，便子拆除的新型钢结构建筑，则是建筑和结构发展的重要趋势。钢结构建筑户内有效使用面积可提高6%一8%，寿命可达90年以上，成本可降低5%，建筑风格更灵活丰富，户内空间可多方案分割，满足不同用户的需求。

3 工业化程度高，施工方便、工期短

由于钢结构构件可以实行工广化生产，现场安装方便，所以现场作业量小，工业化程度高，施工方便。同时，由于施工机械化程度高，加快了施工速度。另外，钢结构除基础外，构件全部由专业工厂标准化生产，建筑质量容易保证，轻型钢结构建筑的型材在工厂做大规模生产，骨架在工厂组装，现场拼装。全部干作业施工，不受环境季节影响。

.4 便于住宅产业化、可持续发展化

轻钢结构建筑结构全部采用冷弯薄壁钢构件体系组成，钢骨采用超级防腐高强冷轧镀锌板制造，有效避免钢板在施工和使用过程中的锈蚀的影响，增加了轻钢构件的使用寿命。钢结构构件适宜工厂大批量生产，并且能将防水、保温、节能、门窗等先进成品集合于一体，成套应用，同时还能将设计、生产、施工一体化，提高建筑产业化的水平。另外钢材可以回收，再生利用率高。全部采用高效节能墙体，保温、隔热、隔音效果好，可达到50%的节能标准。建造和拆除时对环境污染较少且改建和拆迁容易，属于绿色环保建筑体系，符合我国可持续发展的要求。

5 保温，健康、舒适性

采用的保温隔热材料以玻纤棉为主，具有良好的保温隔热效果。用以外墙的保温板，有效的达到了更好的保温效果。不破坏森林资源。干作业施工，减少废弃物对环境造成的污染，房屋钢结构材料可完全回收，其他配套材料也可大部分回收，符合当前环保意识；建设工地也不会有大量灰尘及噪音等对周围环境造成的污染。所有材料为绿色建材，满足生

态环境要求，有利于健康。轻钢墙体采用高效节能体系，具有呼吸功能，可调节室内空气干湿度；屋顶具有通风功能，可以使屋内部上空形成流动的空气间，保证屋顶内部的通风及散热需求。

6 安全性能好。

轻型钢结构住宅自重轻，其结构的重量只有传统的砖混结构建筑的重量的1/5，这样大大的降低了地震时受到的载荷，抗震和防暴风雨、特性强。具有很高的安全性。

1.2.2钢结构工程的缺点

1.复杂性：

1.造价比传统砖混和钢混相对来说要高一些。

2.2钢结构工程项目施工质量问题的复杂性，质量问题的分析、判断和处理增加了复杂性。例如焊接裂缝，其既可发生在焊缝金属中，也可发生在母材热影响中，既可在焊缝表面，也可在焊缝内部；裂缝走向既可平行于焊道，也可垂直于焊道，裂缝既可能是冷裂缝，也可能是热裂缝；产生原因也有焊接材料选用不当和焊接预热或后热不当之分。

2.严重性：

钢结构工程项目施工质量问题的严重性表现在：一般的，影响施工顺利进行，造成工期延误，成本增加，严重的，建筑物倒塌，造成人身伤亡，财产受损，引起不良的社会影响

3.可变性：

钢结构工程施工质量问题还将随着外界变化和时间的延长而不断地发展变化，质量缺陷逐渐体现。

4.频发性：

由于我国现代建筑都是以混凝土结构为主，从事建筑施工的管理人员和技术人员对钢结

构的制作和施工技术相对比较生疏，以民工为主的具体施工人员更不懂钢结构工程的科学施工方法，导致施工过程中的事故时常发生。

5.钢结构耐腐蚀性差钢材容易腐蚀：

钢结构必须注意防护，特别是薄壁构件，必须采用镀铝锌钢，才能最大程度的防腐，主体钢结构才能达到50年。因此，处于较强腐蚀性介质内的建筑物不宜采用钢结构。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。

6.钢结构不耐火：

温度达六百度时，钢材进入塑性状态不能继续承载。

7.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，都应引起设计者注意

钢结构也是有损坏的时候，钢结构损坏主要因素有：由荷载变化，超期服役，规范和规程改变导致结构承载力不足；构件由于各种意外产生变形、扭曲、伤残、凹陷等，致使构件截面削弱，杆件翘曲，连接开裂等；温差作用下引起构件或连接变形、开裂和翘曲；由于化学物质的侵蚀而产生腐蚀以及电化学腐蚀致使钢结构构件截面削弱；其它包括设计、生产、施工中的失误及服役期中的违规使用和操作等。

四 1.3钢结构建筑的前景和方向

1.3.1钢结构的应用范围

一、大跨度结构：

体育场、馆、会展中心、会堂、剧场、飞机库、机车库等。

二、高层建筑。

三、工业厂房

设有大吨位吊车，炼钢车间，船体车间，水压机车间。四、轻钢结构。

五、道路、桥梁结构。

六、轻型房屋钢结构

七、可拆卸或移动的结构

钢栈桥、移动式平台，发挥钢结构重量轻，便于运输和安装的优点。

八、水利、水工结构

九、抗震要求高的结构

十、特种结构

钢烟囱、钢水塔，纪念性建筑，城市大型雕塑。

1.3.2钢结构的发展前景

钢结构住宅以独特的优势必将成为我国建筑行业一个重要的组成部分。此外，钢结构适用范围异常广泛，结合我国的实际，不难看出我国钢结构发展前景光明。钢管混凝土结构与其它结构相比，具有承载力高、塑性和抗震性能优越、节省材料和施工简便的特点。用于高层建筑中，这些特点尤为突出，中国在此领域已处于领先地位。

根据发展趋势，我国钢结构建筑存在巨大的市场潜力和发展前景。主要原因表现在以下几个方面:

1.物质基础上，我国的钢产量早已跃居世界第一位，钢材产量和质量持续提高，钢结构的造价也相应有较大幅度的降低。钢材供过于求的新形势，为我国发展钢结构住宅创造了良好的局面。更何况，随着我国建筑钢材品种将更加丰富多样，价格也将更加合理。这为我国发展钢结构住宅打下坚实的物质基础。这必将促使钢结构住宅得到快速发展。

2.技术条件上，随着我国高科技的发展，针对钢结构的高新技术也得到了迅速发展。比如高效的焊接工艺和新的焊接、切割设备的应用以及焊接新材料的开发应用，都为钢结构

住宅的高效制作和生产创造了良好条件。

3.生活方面。

1.根据国家钢结构建筑的发展轨迹，轻钢结构除在大跨单层房屋中普遍应用外，今后会在住宅与中小型多层公共建筑中大面积应用。钢结构住宅建筑体系以其结构部件轻、预制程度高、便于推行设计标准化、定型化、施工机械化、装配件制作工厂化、施工周期短等优势，在建筑用材市场中展示出其广阔的应用及发展前景，成为替代现有小砖住宅的主要体系之一；中小型建筑则量大面广，发展轻钢结构对于资源、能源都非常短缺的我国意义犹为重大。

2.交通工程中的桥梁会有所增加，铁路桥梁采用钢结构，近几年来公路桥梁采用钢结构已成为发展趋势，如沪高速、跨海、跨江大桥等等。市建设采用钢结构的量增加，特别是地铁和轻轨工程。

1.3.3发展方向

由于钢结构设计的灵活性,使得住宅体系除了高层建筑外,低、多层住宅也有良好的适应性,同时发展别墅在低、多层住宅中,可采用轻型钢结构如冷弯C型钢或者小型热轧型钢组成龙骨结构体系;高层建筑则可采用热轧H型、焊接H型、焊接箱型、冷弯薄壁方钢管内灌混凝土、圆钢管内灌混凝土等组成钢框架体、钢支撑框架体系、钢框架混凝土剪力墙体系等；而建造别墅和农村建筑则可采用墙柱体系.

五 1.4 结论

地震是一种很难以预测的严重自然灾害，但是为了可以避免它给人们的生活造成巨大灾难，在建筑中，工程的设计人员就必须在建筑工程的设计方面，从宏观的整体观念出发。在抗震设计的建筑工程里，它是―个完整系统的工程，从建筑的结构设计里，它要贯穿于整个抗震设计，是一个过程。所以，我们在建筑设计中，要从可靠安全性和功能技术方面等内

容考虑，要设计建造出具有更加完整，安全系数高以及更加优质美观的建筑，避免地震灾害给人类造成灾难和损失。住宅产业化是我国住宅业发展的必由之路，随着当今世界科技的飞速发展和信息时代的到来,房屋产业化生产已不再是遥远的梦想,而钢结构体系住宅正适合于产业化生产。钢结构住宅建筑技术的不断提升和创新,为住宅的标准化!多样化!个性化,特别是产业化奠定了坚实的基础。建设部科技研究攻关计划中也把钢结构住宅建筑技术纳入其中,开展全方位的系统开发研究和试点示范,又发布了钢结构住宅产业化技术导则，在国家的有力推助下,我国的钢结构住宅建筑呈现出蓬勃发展的势态,其研究和发展具有很大的空间和潜力,随着建筑技术!工艺和材料的不断进步,钢结构住宅将成为住宅建筑的主要结构设计选择类型。

参考文献：

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