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为什么现在的钢结构建筑越来越多 ?

建筑结构是否安全可靠 ,不但涉及到生命和财产的安全 ,还会造成一定的社会影响因此 ,我们首先要对建筑结构的特点有一个了解。由于钢结构主要是由钢板、热轧型钢或冷弯薄壁型钢 ,通过各种连接 、制造 、组装而成 ,与其他材料的建筑结构相比 ,具有不同的特点 。

1 、强度高 ,质量轻

建筑钢材与其他建筑材料诸如混凝土 、砖石和木材相比,强度要高得多 ,弹性模也高 ,因此结构构件质量轻且截面小 。结构的轻质性可以用材 、料的质量密度与强度的比值α 。来衡量 ,α值越小 ,结构相对越轻 。建筑钢材的α值为1.7×10-4 m-1 ,木材为5.4×10-4 m-1 ,钢筋混凝土约为18×10-4 m-1 。以相同跨度且承受同样荷载的简支屋架为例 ,钢屋架的重量多不过是钢筋混凝土屋架的1/4~1/3 ,冷弯薄壁型钢屋架甚至接近 1/10 。

由于在同样受力条件下的钢结构自重轻 ,不但可以显著减小地震作用 ,进而减小结构内力 ,还可以降低基础的造价 ,这个优势在软土地区更加明显 。此外 ,构件轻巧也便于运 输和安装 。因此,钢结构特别适用于高层 、大跨度建筑,重型工业厂房 ,以及桥梁 、塔桅等构筑物,国内外有许多建筑均采用钢结构或钢与其他材料组成的组(混)合结构 。

2 、材料均匀 ,塑性 、韧性好 ,抗震性能优越

由于钢材组织均匀 ,接近各向同性 ,而且在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的 ,弹性模量大 ,有良好的塑性和韧性 ,为理想的弹性—塑性体 。钢结构的实际工作性能比较符合目前采用的理论计算模型 ,因此可靠性高 。

钢材塑性好,可以使钢结构不会因偶然超载或局部超载而突然断裂破坏:钢材韧性好 ,有利于钢结构适应振动荷载 ,地震区房屋采用钢结构比其他材料的工程结构更耐震 。钢结构一般是地震中损坏少的结构 ,表框架与混凝土框架的破坏对比情况 ,即能说明这一点 。

3 、制造简单 ,工业化程度高 ,施工周期短

钢结构所用的材料单纯 ,且多是成品或半成品材料,加工比较简单 ,并能够使用机械操作 ,易于定型化 、标准化 ,工业化生产程度高 。因此 ,钢构件一般在专业化的金属结构加工厂制作完成 ,精度高 ,质量稳定 ,劳动强度低 。

钢构件在工地拼装时 ,多采用简单方便的焊接连接或螺栓连接,钢构件与其他材料构件的连接也比较方便 。有时钢构件还可以在地面拼装成较大的单元甚至拼装成整体后再进行吊装 ,可以显著降低高空作业量 ,缩短施工工期 。施工周期短 ,使整个建筑更早地投入使用 ,不但可以缩短资金流动周期 ,而且提前收到投资回报 ,综合效益高 。

4 、 密闭性好

钢材及其连接(如焊接)的水密性和气密性都比较好 ,适宜做要求密闭的板壳结构 ,如高压容器 、油库、气柜 、管道等 。

5 、 构件截面小 ,有效空间大

由于钢材的强度高,构件截面小 ,所占空间也就小。以相同受力条件的简支梁为例 ,混凝土梁的高度通常是跨度的1/10~1/12.而钢梁约为1/16~1/12,如果钢梁有足构的侧向支撑甚至以达到1/20.有效增加房屋的层间净高 。在梁高相同的条件下 ,钢结构的开间可以比混凝土结构的开间大约一半。更好地满足建筑上大开间 、 灵活分割的要求 。柱的截面尺寸也类似 ,避免了“粗柱笨梁”现象 ,室内视觉开阔 , 美观方便。

另外 ,民用建筑中的管道很多 ,如果采用钢结构 ,可在梁腹板上开洞以穿越管道 ,如果采用混凝土结构 ,则不宜开洞 ,管道一般从梁下通过 ,要占用一定的空间 。在楼层净高相同的条件下 ,钢结构的楼层高度要比混凝土的小 ,可以减小墙体高度 ,并节约室内空调所需的能源 ,减小房屋维护和使用费用 。

6 、 节能 、环保板

与传统的砌体结构和混凝土结构相比 ,钢结构属于绿色建筑结构体系 。钢结构房屋的墙体多采用新型轻质复合墙板或轻质砌块 ,如高性能NALC(配筋加气混凝土板 ) 、复合夹心墙板 、幕墙等;楼(屋)面多采用复合楼板 ,例如压型钢板 混凝土组合板 、轻钢龙 骨楼盖等 ,符合建筑节能和环保的要求 。

钢结构的施工方式为干式施工 ,可避免混凝土湿式施工所造成的环境污染 。钢结构材料还可利用夜间交通流畅期间运送 ,不影响城市闹市区建筑物周围的日间交通 ,噪声也小 。另外,对于已建成的钢结构也比较容易进行加固和改造 ,用螺栓连接的钢结构还可以根据需要进行拆迁,也有利于保护环境和节约资源 。