論鋼結構在土木工程中的應用

時間：2024-09-12 08:31:14 土木工程畢業論文

論鋼結構在土木工程中的應用

　　1、土木工程中鋼結構的特點

論鋼結構在土木工程中的應用

　　(1)強度。一般來說，結構構件承受或者容納作用效應的能力是由材料的強度來決定的。可以利用有關的國家標準來確定結構鋼的構件性能，這些標準中列出了鋼結構可使用的材料，比如建筑結構鋼要滿足CSA標準ASTM standardA992/A992M或者cAN/CSA G40.20/C40.21等相關標準的要求。(2)剛度、振動、變形等適用性參數由構件的剛度來決定，進而由結構體系的剛度來決定。結構體系的實際剛度又由其構件和連接件的分布來決定。不過簡單說來，構件的剛度由材料的幾何截面特性以及材料的彈性模量來決定，結構鋼的彈性模量通常為200GPa.而普通密度抗壓強度在20～40Gpa范圍內的混凝土其彈性模量通常在20～28GPa范圍內;即使對于高強度混凝土來說，其彈性模量也不過在40～45GPa之間，由此可見，鋼結構的鋼性是混凝土的十倍及五倍左右，所以鋼結構的剛性有著顯著的優勢。(3)延性。延性指的是某種材料拉伸的過程中無斷裂的塑性變形能力。一般情況下延性是結構設計中，特別是抗震設計中比較重要的特性參數，地震中幸存的建筑物直接依賴于主要結構框架經歷大的非彈性變形時的滯后耗能性。鋼結構可以說是目前使用最廣泛的、韌性最好的工程材料之一。(4)韌性。衡量材料斷裂前吸收能量以及塑性變形的能力的指標就是韌性。它可以抵抗缺口部位的不穩定裂紋的擴展。韌性通常表示鋼結構在制造、安裝以及使用過程中可以承受比較大的工業變形，是鋼結構一個很重要的特點。正是因為鋼構件的韌性才使其在彎曲、剪切、沖孔、鍛造、鉆孔等制作過程中降低了產生裂紋的可能性。鋼結構足夠的斷裂韌性是必須具備的，特別對受到交變荷載以及沖擊荷載的建筑結構來說更要具備此特性。(5)整體。由上可知，無論是從剛度、強度還是在延性方面，鋼結構都要優于鋼筋混凝土，并且鋼結構可以比較容易建構出有異國風情的建筑形式，通常鋼結構系統可以提供最佳的設計靈活性以及最大的空間利用率。鋼結構的另一個優點就是：它還是一個理想的懸臂施工體系。適當的應用空腹鋼鐵托架以及構件腹板開孔，可以為管道以及其它供電線路提供通道，僅降低了樓層的高度，而且增加了審美吸引力。

　　2、鋼結構施工安裝要點

　　整體來說鋼結構的施工流程比較復雜，并且建筑的要求不同，在細節上也有很大的差異性。此處列舉三點進行簡單說明。

　　(1)選材與連接。鋼材通常分為板材、型材、金屬制品以及管材四大類。土木工程中的建筑鋼材通常采用普通的低合金鋼、優質碳素結構鋼以及普通碳素鋼等，碳鋼的塑性比較低，但是硬度強度比較高。在鋼結構中，柱子截面一般多為箱形截面或者寬翼緣“工”字形，另外還有“十”字形截面等等;梁多數是焊接或者軋制的“H”型鋼梁，如果要求特殊也可以符合截面，在安裝前要對主要的焊接接頭做焊接工藝的試驗，定出焊接的格料和各項參數。梁與梁之間、梁與柱之間的連接，可以采取焊接連接或者高強螺栓連接，要注意高強螺栓的連接孔位的精度。(2)鋼構件的堆放以及選擇安裝機械地點。通常情況下安裝結構的用地面積應為結構占地面積的1.5倍。依照安裝流水的順序，從中轉堆場配套運送至現場的鋼構件要采用裝卸機械把其安置于安裝機械的回轉半徑內。如果因為運輸的原因造成了構件的變形，則在施工現場就要加以矯正。一般鋼結構的安裝采用的是塔式起重機，臂桿長度要有夠的覆蓋面，并且起重能力要相應足夠，從而滿足各種不同郜位構件的起吊要求。鋼絲繩容量也要能滿足起吊的高度要求;起吊速度有足夠的檔次可以滿足安裝要求。(3)油漆工藝流程。基層處理。首先把金屬的表面清理干凈，然后再做除銹。手工處理先用鋼絲刷反復刷打，再用精砂布打磨，使得表面光亮、平滑，然后再用棉紗或者紗布把打磨下的銹粉和浮灰清理干凈。如果表面腐蝕嚴重，則用鋼絲刷和鏟刀處理，大面積的銹蝕則可以用砂輪機來配合清理。在膩子干燥后要打磨平整，并清理干凈。如果堆放的時間太長，則要再做一次涂刷。

　　涂磷化底漆。磷化底漆包括底漆和磷化液兩部分。刷涂面漆。刷涂面漆時要多理多刷，油要不流不墜、飽滿均勻、色澤光亮一致。

　　3、主要的技術成果

　　(1)箱型砼柱。箱型砼柱在箱型柱中間內部加入了隔板起到支撐的作用，在箱型柱內灌注高強度(C50)等級砼，這樣就形成了兩種材料一同工作互相輔助的機理，從而根除了荷載的作用之下，在其強度還沒有達到極限的時候首先產生了相對大的變形這一情況。它的優點有以下三點：施工操作的簡單與便捷。良好的抗震性能。較強的承載能力。施工中用到的梁都在工廠加工之后，才運輸到現場吊裝，這樣，不僅節省了施工現場的工作量，而且還大大減少了工期。(2)抗側力支撐砼簡結構。電梯、樓梯位置形成鋼筋混凝土核心筒，作為剪力墻抗側力支撐，提高了結構穩定性，對于優化抗側剛度，改善抗震性能起到了積極的作用。(3)現澆鋼筋混凝土樓蓋。利用鋼框架梁下冀緣作為支模板材撐，上鋪竹膠板，再按設計鋪設鋼筋，澆筑C30混凝土。節省模板材，縮短施工工期。(4)節能型復合外墻板。從某種角度匕來說，墻板特別是外墻板比結構體系更加的重要。因為住宅建筑的主要功能是靠外墻板實現的。墻板工廠化預制生產，現場安裝，基本取消了濕作業。(5)高層住宅鋼結構體系節能采暖方式的研究。節能住宅不僅能夠降低消耗能源，有助于保護環境，而且還能夠使業主的生活成本大大的減少。根據相關調查顯示，人們對節能住宅的認識在不斷的加深，且有多于七成的人們表示愿意購買節能住宅。基于此，此工程也充分的想到了運用節能的技術。(6)鋼結構主體升降車庫的應用研究地下室根據以下兩方面的特點，要部分進行立體升降車庫的安裝：①此工程地下室層相對很高。②城市在停車位數量方面的發展需求。立體多層停車設備可以說是一種新型設備，是因為它能很好的節省空間，較少的投資，靈活方式的布局以及自動化的布局。

　　4、結語

　　綜上所述，鋼結構憑借著其自身堅硬、高承受力的優勢在土木工程中獲得了普遍的應用，而且深得用戶的肯定，這些應用也使得建筑結構模式由單一走向交叉化、多元化，從其發展的特點來看，其具有廣闊的發展空間。

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