钢结构的特点及其在工程上的应用你知道吗？

随着我国国民经济的快速发展，改革开放的深入，钢结构的应用日益广泛，其数量也日渐增多。近年来，国内外在钢结构的理论和实践上均有长足的进步，其进度之快，涉及范围之广为钢结构发展史上所罕见。诸如设计方法的演变改进，材料标准的不断更新，高效钢材的开发应用，施工技术的革新提高，凡此等等，都给钢结构的发展注入了活力，其结构技术也得到了较好的完善。 以下就钢结构的特点及其在工程上的应用做一概述，并着重介绍门式钢架。 一.钢结构的概念: 钢结构通常指由圆钢、小角钢、薄壁型钢或薄钢板焊接而成的结构，这是一个相对的概念，以区别往常的普通钢结构。普通钢结构一般由钢屋架、组合柱（H型钢、钢管、槽钢等）和大吨位吊车梁等组成，适应于荷载或吊车起重量较大的结构，以及有较大振动和有抗震要求的结构。随着国民经济的产业结构调整，普通钢结构逐渐减少，而轻型实腹梁、实腹柱及小吨位吊车梁等逐渐增加。 二.钢结构特点: 1.用钢量省，节省投资 轻型钢屋面系统的用钢量一般为8~15kg/m2，单层轻钢仓库的用钢量为16~30kg/m2.接近甚至可低于在相同条件钢筋混凝土结构的用钢量，且能节约大量木材、水泥及其它建筑材料。因此钢结构可大幅度降低结构自重，一般约为普通钢结构的1/2~ 1/3，钢筋混凝土的1/10~3/10.比传统的钢筋混凝土结构及普通钢结构节省建设资金。 2.防止渗漏，效果理想 钢结构的屋面及墙面材料主要选用彩色压型板或夹芯板，檩条为自重较轻的薄壁C型或Z型钢檩条。钢结构厂房的屋面坡度设计一般为1/10~1/15，屋面压型钢板可靠连接后，固定于钢檫条上。雨水可顺压型板直接排至内外天沟，通过硬质塑料PVC管迅速排至下水管或室外的水沟，确保厂房防雨水渗漏的要求。 3.无需打桩，缩短工期 钢结构厂房因其自重轻，一般仅需采用柱下混凝土基础即可满足承载要求。由此，缩短了建设周期，节省建设投资。 4.供货迅捷，安装方便 钢结构所用材料均为常规用料。其围护系统所用压型板及配件，以及C型和Z型钢檩条的生产厂家也非常多，一般，一座1万m2左右的单层厂房或仓库从设计开始到交付使用仅需3~4个月的时间，可比钢筋混凝土结构的厂房缩短工期一半甚至更多。 5.外形美观，内部空旷 钢结构厂房或仓库颜色根据需要选择，任意调整，随意组合。屋面压型板，尤其是墙面彩色压型板，具有轻质、高效、色彩艳丽、造型美观的特点。它除主要作为墙体用外，也具有装饰面板的作用。一般厂房及其它结构在墙面板封闭完后即告完工，无需再进行装饰。建筑结构形式可按其生产工艺性能及业主要求进行设计，其结构体系可最大限度地利用钢材的性能。单跨经济跨度为18m至36取厂房或仓库内部空旷，利用率高。 三.钢结构形式及应用范围 钢结构的结构形式较多，如屋架形式、钢架形式、网架形式、实腹式、格构式和混合式钢架结构、悬挂式框架结构、拱形框架，折线形框架、悬臂式框架以及悬索结构等。 钢架结构是梁、柱单元构件的组合体，是柱与直线形、弧形或折线型横梁刚性连接的承重骨架体系。其形式种类繁多，在单层厂房及仓库中，应用较多的为单层单跨、双跨或多跨的双坡门式钢架，它可根据通风、采光的需要设置天窗、通风屋脊和采光带等。 门式钢架的整个构件横截面尺寸较小，可以有效地利用建筑空间，从而降低房屋的高度，减小建筑体积，在建筑造型上也较简洁美观。其次，钢架构件的刚度较好，其平面内、外的刚度差别较小，为制造、运输、安装提供较有利的条件。 门式钢架的用钢量与荷栽、跨度、柱高以及结构形式有关，一般总用钢量（无吊车梁）为8~30kg/m2. 3.1门式钢架的结构形式门式钢架的结构形式多种多样。按构件体系分，有实腹式与格构式；按横截面组成分，有等截面与变截面。实腹式钢架的横截面一般为H型，少数为Z型；格构式的横截面为矩形或三角形；按结构选祜分，有通型钢、薄壁型钢、钢管或钢板焊成。 门式实腹式钢架适用于荷载小，跨度根据工艺要求可为10余m至几十取无吊车或吊车起重童较小的单层厂房或仓库。当跨度不超过15取柱高不超过6取以及按塑性理论设计时，宜采用等截面；当跨度大于15取柱高为7m以上以及有吊车时，宜采用变截面。 门式钢架适用范围如所示，该系统是屋面小坡度的刚性框架。柱子采用变截面柱，屋面梁采用变截面为合理，横梁中间部分接近水平，内部不设中间柱使厂房内具有极佳的净跨尺寸，且使用方便，同时该系统不需要较高的中间净空，屋面坡度较小，这样可以节省非使用空间的采暧和保温方面的费用。该系统设计跨度948取檐篼3~ 91屋面坡度可为1/12、1/16和1/20，柱距6~91适用于工业用大跨度厂房、粮食库、仓库等建筑物。 如，该系统采用等截面柱、平底梁，屋面坡度小，墙线简练，空间紧凑，墙柱和圈梁外边齐平，稳定性好，具有室内外均较美观的特点。同时该形式节省采暖降温费用，具有很好的商业应用价值，适合于做办公室、超市、食堂、礼堂等。该系统设计胯度924取檐高37.5取屋面坡度可为1/12、1/16、1/20、1/24，柱距如，该系统除具备结构类型1所述的一切特点外，又能在内部设置3排内柱，使厂房体型更加庞大，内部流水线布置更为紧凑、高效，厂区土地得到充分利用。

这种经济的设置非常适用于仓库、办公室、展览厅、轻工业装备厂等。该系统设计跨度36如，该系统除具备结构类型2所述的特征外，使之具有最现代化的外观和最小的屋面坡度。如在内部加配桁架梁或纵向托梁，可形成内部空间，柱距达12、15、18nu该系统适合用于购物中心、超市、仓储、工业厂房及商业办公楼等。该形式设计跨度3096甩檐高3.67.5巩屋面坡度1/48，柱距6~9m.如，该系统具备了结构类型3所述系列取屋面坡度1/48，柱距结构类型6的特点，再加上内柱使该系列的商业应用在设计方面更经济，更能显示其结构优势。适合于仓库、展示厅、购物中心、大型服装厂等。该形式设计跨度34~96洱檐篼3.67.5吼屋面坡度1/24、1/30、如，该系统建筑物屋面坡度较小，且为单斜坡及单一排水区的形式，典型的搭接围梁和小屋面坡度是它的结构特点。因此适用于建筑物的扩建、商店、简易仓库等。此系统也可以通过增加内柱来加大净跨空间，使之更实用。该形式设计跨度1861巩檐篼3.7~ 33钢架多层结构形式钢架多层结构形式亦多样，其主要组成部分是柱与梁和与此相关的楼层结构、支撑结构、墙板或墙架结构，其中钢架多层式支撑是梁与柱连接全部或局部做成刚接。支撑结构平面布置灵活，构件标准化。钢架多层结构可以在钢架内全部形成框架结构，亦可为局部框架。钢架多层结构柱距一般为6~12取用钢量30~60kgta2.该系统结构用于电子、机械工业厂房，以及商业购物中心、办公用楼和制作厂房等为理想。 四.围护结构系统 钢结构的围护结构主要指屋面和墙面系统，是区别于传统钢筋混凝土建筑结构而逐渐成熟和完善起来的一个较为独立的系统。钢结构的屋面和墙面所用材料是比钢筋混凝土板及砖石轻得多，且制造、安装简便、色彩鲜艳、外形美观的彩色压型钢板。同时组成屋面和墙面系统的材料及构件还有檫条、保温材料、采光材料、屋面通风设备、工艺开孔、天沟以及泛水收边等，在这里不再详述。 五.钢结构设计注意事项钢结构设计的目的是应保证结构和构件在充分满足预期的安全性和使用性要求的基础上，做到技术先进、经济合理、安全适用和确保质童。因此，在钢结构设计中应注意：设计时应保证结构能满足强度、刚度、稳定性、耐久性和其它使用功能的要求，应力求杆件布置合理和节点构造简单。优先采用定型的和标准化的构件以及标准化的节点形式，优先采用与钢结构相适应或相配套的建筑材料和成品。 钢结构的设计采用以概率理论为基础的概率极限状态设计方法。承重结构应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计，其设计荷载包括地震荷载、风荷载、雪荷载、积灰荷载、吊车荷载、安装荷载及自重等。 屋面结构一般采用有檩体系，屋盖支撑系统的布置需保证结构的空间工作、整体刚度和稳定性，能有效的传递风荷载、吊车水平力和地震作用力等。纵横向支撑和垂直支撑中的交叉斜杆以及柔性系杆按拉杆设计；非交叉斜杆、横杆以及刚性系杆按压杆设计。 在节点处所有杆件的几何轴线应尽量汇交于一点，如构造上确有困难也应力求减少偏心值，并考虑其偏心影响。 墙体结构若采用墙梁，须验算墙梁的强度与稳定性。 主要承重受力构件的壁厚不宜小于1.5框架梁柱构件的壁厚不宜小于3.0nm钢结构的板件厚度较小，抗腐蚀是一个不可忽视的问思。有条件时可采用耐候碳素结构钢和篼耐候性结构钢。 单层钢结构其主要横向受力框架的梁柱构件应优先采用实腹式构件，如焊接H型钢，对柱子可采用宽翼缘H型钢，对梁可采用窄翼缘H型钢。 当门式钢架的侧向刚度可满足使用要求时，宜采用柱脚与基础铰接。当水平荷载较大，檐口标篼较离或有较高的侧向刚度要求时，方采用刚接。 不设吊车，仅设悬挂吊车或仅设有起重童不大于5t的非重级工作制吊车时，柱间支掸宜采用整根型钢，支撑与中间交叉点节点板及两端节点板应牢固焊接。实腹式框架梁的下翼缘受压时，在受压翼缘处布置偶撑作为梁的侧支撑，偶撑的一端连接在条上。 六.结门式钢架通过近几年的开发和应用已具有较完善的体系，同时配以设计软件，使其钢结构尤其门式钢架结构能随工程实际迅速、准确地出图，避免了传统的设计制图方式，也使钢结构在设计、制图、加工和安装过程中更具规模和系统化。随着钢结构的不断发展，钢结构的开发将日益广泛。

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