钢结构知识 | 钢结构的特点和应用

一、钢结构的特点和应用

       用H型钢、工字钢、槽钢、角钢等热轧型钢和钢板组成的以及用冷弯薄壁型钢制成的承重构件或承重结构统称为钢结构，如钢梁、钢屋架、钢框架、钢塔架等都是最常见的钢结构。

       与应用最为广泛的混凝土结构相比，钢结构具有如下一些主要特点：

       （1）强度高，重量轻。钢材的质量密度虽是钢筋混凝土的3倍多，但一般说来其抗压强度却较钢筋混凝土大近20倍（其抗拉强度较钢筋混凝土则大得更多）。因此在相同承载力下，以钢构件的截面为小，重量为轻。例如，在跨度和荷载相同的条件下，钢屋架的重量约为钢筋混凝土屋架的1／4～1／3。由此带来的优点是：便于构件的运输和吊装，基础和地基处理的费用与工程量也可大大减少。

       （2）质地均匀，各向同性。钢材的这个性质符合结构计算时通常所作的假定，因而钢结构的计算结果与其实际情况最为相符，计算可靠；钢材的弹性模量较大，结构在荷载作用下的变形就较小；钢材有良好的塑性性能，可自动调节构件中可能出现的局部应力高峰，且结构在破坏前一般都会产生显著的变形，事先有预告，可及时防患；钢材还具有良好的韧性，对承受动力荷载适应性强。钢结构抗震性能好。

       （3）施工质量好，且工期短。钢结构一般都在专业工厂由机械化生产制造，而后运至工地现场安装，工业化生产程度高，质量容易监控和保证。工地占地面积少和环境污染少，适于都市市区建造。工期短，效益好。

       （4）密闭性好。

       （5）用螺栓连接的钢结构，可装拆，适用于移动性结构。

       （6）绿色环保。施工现场占地面积少，环境污染少，无现场湿作业，材料可回收再生，适于都市市区建造。

       在建筑结构领域中钢结构主要用于:

       （1）重型工业厂房。例如大型冶金企业、火力发电厂和重型机械制造厂等的一些车间，由于厂房跨度和柱距大、高度高、车间内设有工作繁忙和起重量大的起重运输设备和有强大振动的生产设备，因而常必须采用由钢屋架、钢柱和钢吊车梁等组成的全钢结构。

       （2）高层房屋钢结构。房屋高度愈大，所受侧向水平荷载如风荷载及地震作用的影响也愈大，所需柱截面也大大加大。采用钢结构可减小柱截面而增大建筑物的使用面积和提高房屋抗震性能。

       （3）大跨度结构。由于受弯构件在均布荷载下的弯矩M与跨度L的平方成正比，当跨度增大到一定程度时，为了减轻结构的自重，也就需采用自重较轻的钢结构。

       （4）高耸结构。塔桅、电视塔和烟囱等高耸结构同样由于风荷载和地震作用随高度的加大而加大，需要采用钢结构。同时，建造在软土地基上的高耸结构，为了减少地基处理费用，在一定高度时也宜采用钢结构。

       （5）因运输条件不利，或施工期要求尽量缩短，或施工现场场地受到限制等原因也常需采用钢结构，如电力工业中的高压输电塔等。

       （6）密闭性要求较高的板壳结构，如高压容器、煤气柜、贮油罐、高炉和高压输水管等。

       （7）需经常装拆和移动的各类起重运输设备和钻探设备，如塔式起重机和采油井架等。此外，如交通运输业中的大跨桥梁结构、水工结构中的闸门、各种工业设备的支架如锅炉支架等，也都需采用钢结构。

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