浅谈钢结构发展及应用前景

中央广播电视大学开放教育

新疆广播电视大学本科毕业论文

题目：浅谈钢结构发展及应用前景

作者：

学校：巴州广播电视大学

专业：工商管理

年级：

学号：

指导教师：

2015 年 4月

浅谈钢结构发展及应用前景

摘要：钢结构住宅、工厂比传统建筑能更好的满足建筑上大开间灵活分隔的要求、节能效果好，墙体采用轻型节能标准化的C型钢、方钢、夹芯板，保温性能好，抗震度好。钢结构住宅体系自重轻，约为混凝土结构的一半，可以大大减少基础造价。钢结构工厂施工速度快，材料100%回收或降解环保效果好，不会造成垃圾。以灵活、丰实。大开间设计，户内空间可多方案分割，可满足用户的不同需求。符合住宅产业化和可持续发展的要求。钢结构适宜工厂大批量生产，工业化程度高。随着社会分工的不断细化，钢结构设计及应用必将走向专业化发展道路，前景广阔！

关键字：钢结构；绿色环保性建筑；抗震抗风性能；钢结构稳定性

浅谈钢结构发展及应用前景

目录

摘要 (1)

目录 (2)

一、钢结构的特点及缺陷 (3)

1、钢结构重量轻、强度大 (3)

2、钢材的塑性好和韧性好 (3)

3、钢材更接近于匀质 (3)

4、钢结构制造简便 (4)

5、钢结构的密封性好 (4)

6、钢结构的耐热性好 (4)

7、钢材易于锈蚀 (4)

二、钢结构的稳定性 (4)

1、钢结构稳定性设计的概念 (4)

2、钢结构失稳的分类 (5)

3、钢结构稳定性设计的原则 (5)

4、钢结构稳定性的分析方法 (5)

三、钢结构住宅的应用与发展 (5)

1、钢结构建筑材料特点及优势 (6)

2、现行国家政策下钢材产量的优势 (6)

3、人工制造成本低 (6)

4、钢结构住宅、厂房结构体系 (6)

四、参考文献 (7)

浅谈钢结构发展及应用前景

新中国成立后，随着经济建设的发展，钢结构曾起过重要作用，如第一个五年计划期间，建设了一大批钢结构厂房、桥梁。但由于受到钢产量的制约，在其后很长一段时间内，钢结构被限制使用在其它结构不能替代的重大工程项目中，在一定程度上，影响了钢结构的发展。

自1978年我国实行改革开放政策以来，经济获得了飞速的发展，钢产量逐年增加。自1996年超过1亿吨以来，一直位列世界产钢的首位，2003年更达到创纪录的2．2亿吨，逐步改变着钢材供不应求的局面。我国的钢结构技术政策，也从“限制使用”改为积极合理地推广应用。近年来，随着市场经济的不断完善，钢结构制作和安装企业像雨后春笋般在全国各地涌现，外国著名结构厂商也纷纷打入中国市场。在多年工程实践和科学研究的基础上，我国新的《钢结构设计规范》GB50017和《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018也以发布实施。所有这些，为钢结构在我国的快速发展创造了条件。

一、钢结构的特点及缺陷：

1、钢结构重量轻、强度大

钢结构的容重虽然较大，单与其它建筑材料相比，它的强度却高很多，因而当承受的荷载和条件相同时，钢结构要比其它结构轻，便于运输和安装，并可跨越更大的跨度。

2、钢材的塑性和韧性好

塑性好，使钢结构一般不会因为偶然超载或局部超载而突然断裂破坏。韧性好，则使钢结构对动力荷载的适应性较强。钢材的这些性能对钢结构的安全可靠提供了充分的保证

3、钢材更接近于匀质和各向同性体

钢材的内部组织比较均匀，非常接近匀质和各向同性体，在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。这些性能和力学计算中的假定比较符合，所以钢结构的计算结果较符合实际的受力情况。

4、钢结构制造简便，易于采用工业化生产，施工安装周期短

钢结构由各种型材组成，制作简便。大量的钢结构都在专业化的金属结构制造厂中制造；精确度高。制成的构件运到现场拼装，采用螺栓连接，且结构轻，故施工方便，施工周期短。此外，已建成的钢结构也易于拆卸、加固或改造。

5、钢结构的密封性好

钢结构的气密性和水密性较好。

6、钢结构的耐热性好，但防火性能差

钢材耐热而不耐高温。随着温度的升高，强度就降低。当周围存在着辐射热，温度在150度以上时，就应采取遮挡措施。如果一旦发生火灾，结构温度达到500度以上时，就可能全部瞬时崩溃。为了提高钢结构的耐火等级，通常都用混凝土或砖把它包裹起来。

7、钢材易于锈蚀，应采取防护措施

钢材在潮湿环境中，特别是处于有腐蚀介质的环境中容易锈蚀，必须刷涂料或镀锌，而且在使用期间还应定期维护。

二、钢结构的稳定性

稳定性是钢结构工程设计中需要重点考虑的内容之一,现实生活中因钢结构失稳造成的工程事故案例也较多,如美国哈特福特城的体育馆平面92m×110m的网架结构,突然于1978年坠落地面,原因是由于压杆屈曲失稳从上述案例可以看出,钢结构失稳破坏的原因通常是其结构设计不合理,存在结构设计缺陷所致,要从根本上杜绝此类事故的发生,钢结构稳定性设计是关键。

1、钢结构稳定性设计的概念

强度与稳定的区别强度是指结构或者单个构件在稳定平衡状态下由荷载所引起的最大应力(或内力)是否超过建筑材料的极限强度,因此它是一个应力问题。极限强度的取值因材料的特性不同而异,对钢材是取它的屈服点。稳定主要是找出外部荷载与结构内部抵抗力间不稳定的平衡状态,即变形开始急剧增长而需设法避免进入的状态,因此

它是一个变形问题[1]。

2、钢结构失稳的分类

1)有平衡分岔的稳定问题(分支点失稳)。完善直杆轴心受压时的屈曲和平板中面受压时的屈曲均属于这一类。2)无平衡分岔的稳定问题(极值点失稳)。由建筑钢材做成的偏心受压构件,在塑性发展到一定程度时丧失稳定的能力,属于这一类。3)跳跃失稳是一种不同于以上两种类型的稳定问题,它是在丧失稳定平衡之后跳跃到另一个稳定平衡状态。

3、钢结构稳定性设计的原则

钢结构布置必须考虑整个体系以及组成部分的稳定性要求目前钢结构大多数是按照平面体系来设计的。保证这些平面结构不出现平面外失稳,需要从结构整体布置来解决,如增加必要的支撑构件等。要求平面结构构件的平面稳定计算需与结构布置相一致。《钢结构设计规范》(GB50017-2003)对单层或多层框架给出的柱计算长度系数采用了5条基本假定,其中包括:“框架中的所有柱子是同时丧失稳定的,即各柱同时达到其临界荷载”,按照这条假定,框架各柱的稳定参数、杆件稳定计算的常用方法,是依据一定的简化假设或者典型情况得出的,设计者需确认所设计的结构符合这些假设时才能正确应用[2]。

4、钢结构稳定性的分析方法

钢结构稳定问题的分析都是针对在外荷载作用下结构存在变形的条件下进行的,此变形应该与所研究的结构或构件失稳时出现的变形相对应。结构变形与荷载之间呈非线性关系,稳定计算属于非线性几何问题,采用的是二阶分析方法。稳定计算所确定的不论是屈曲荷载还是极限荷载,都可视为所计算的结构或构件的稳定承载力。

三、钢结构住宅的应用与发展

改革开放以来，我国住宅建筑发展很快。为了满足人们日益增长的住房要求，推进住宅产业现代化，国务院【1999】第72号文件明确提出，发展钢结构住宅，扩大钢结构住宅的市场占有率，将会加速住宅产业化过程，对我国建筑、冶金及相关产业的发展具有重大意义。