和其他材料的结构相比,钢结构具有下列特点:
一、钢结构的重量轻
钢材的容重虽然较大,但与其他建筑材料相比,它的强度却高得多,因而当承受的荷载和条件相同时,钢结构要比其他结构轻,便于运输和安装,并可跨越更大的跨度。
二、钢材的塑性和韧性好
塑性好,使钢结构一般不会因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。
三、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,非常接近于匀质和各向同性体,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。
四、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,且结构较轻,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。
五、钢结构的密封性好
钢结构的气密性和水密性较好,因此一些要求密闭的高压容器、大型油库、气柜、管道等板壳结构,大多采用钢结构。
六、钢结构的耐热性好,但防火性差
众所周知,钢材耐热而不耐高温。随着温度的升高,强度就降低。当周围存在着幅射热,温度在150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。
七、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。这就使钢结构经常性的维护费用比钢筋混凝土结构高。
另外,钢结构价格比较昂贵,钢材又是国民经济各个部门必需的重要材料。从全局观点来看,建筑中钢结构的应用就受到一定的限制,并且设计时要尽量节约钢材。但若采用其他建筑材料不能满足要求或不经济时,则可考虑采用钢结构。
当前钢结构在我国的合理应用范围大致有如下几个方面:
一、大跨度结构
用于大会堂、体育馆、展览馆、影剧院、飞机库、汽车库等。采用的结构体系主要有框架结构、拱架结构、网架结构、悬索结构和预应力钢结构。
二、厂房结构
如冶金工厂的平炉车间、初轧车间、混铁炉车间等;重型机器厂的铸钢车间,水压机车间、锻压车间等;造船厂的船台车间;飞机制造厂的装配车间等。这些车间的主要承重骨架往往全部或部分采用钢结构。
三、高层建筑
用于旅馆、饭店、公寓、办公楼等高层楼房。
四、塔桅结构
用于电视塔、微波塔、高压输电线路塔,化工排气塔、大气监测塔、石油钻井塔,火箭发射塔以及无线电桅杆等。
五、板壳结构
冶金、石油、化工企业中大量采用钢板造成的容器,如大型储液库、煤气库、高炉、热风炉等。
六、可拆卸结构
用于装配式活动房屋、临时性展览馆等。
七、轻钢结构
用于中、小型房屋。
钢结构的节点类型及形式
一、梁与柱刚接连接
1、H形柱强轴与H形梁连接:翼缘剖口焊,腹板高强螺栓连接
2、H柱强轴带悬臂梁与H梁连接:悬臂梁段与柱和与中间梁段均为全焊连接,腹板用安装螺栓固定
3、H柱强轴带悬臂梁与H梁连接:悬臂梁段与柱全焊连接,与中间梁段翼缘焊接,腹板用高强螺栓连接
4、H形柱弱轴与H形梁连接:翼缘剖口焊,腹板高强螺栓连接
5、H形柱弱轴带悬臂梁与H梁连接:悬臂梁段与柱和与中间梁段均为全焊连接,腹板用安装螺栓固定
6、H形柱弱轴带悬臂梁与H梁连接:悬臂梁段与柱全焊连接,与中间梁段翼缘焊接,腹板用高强螺栓连接
7、箱形柱与H形梁连接:翼缘剖口焊,腹板高强螺栓连接
8、箱形柱带悬臂梁与H形梁连接:悬臂梁段与柱和与中间梁段均为全焊连接,腹板用安装螺栓固定
9、箱形柱带悬臂梁与H形梁连接:悬臂梁段与柱全焊连接,与中间梁段翼缘焊接,腹板用高强螺栓连接
10、圆管柱带悬臂梁与H形梁连接:悬臂梁段与柱全焊连接,与中间梁段翼缘焊接,腹板用高强螺栓连接
11、十字形柱与H形梁连接:翼缘剖口焊,腹板高强螺栓连接
12、十字形柱带悬臂梁与H形梁连接:悬臂梁段与柱和与中间梁段全部焊接,腹板用普通螺栓固定
二、梁与柱铰接连接
1、H形柱强轴与H形梁连接:连接板与梁腹板用高强螺栓连接
2、H形柱弱轴与H形梁连接:连接板与梁腹板用高强螺栓连接
3、箱形柱与H形梁连接:连接板与梁腹板用高强螺栓连接
4、十字形柱与H形梁连接,连接板与梁腹板用高强螺栓连接
5、圆管形柱与H形梁连接:连接板与梁腹板用高强螺栓连接
三、主梁与次梁连接
1、H形次梁与H形主梁的简支连接,次梁腹板伸入主梁翼缘内,腹板用高强螺栓连接
2、H形次梁与H形主梁的简支连接,主梁加劲肋伸出与次梁连接,腹板用高强螺栓连接
四、支撑连接
1、斜杆为双槽钢或双角钢组合截面与工字形柱强轴和工字形梁连接
2、斜杆为双槽钢或双角钢组合截面与工字形柱弱轴和工字形梁连接
3、斜杆为双槽钢或双角钢组合截面与箱形柱和工字形梁连接
4、斜杆为双槽钢或双角钢组合截面在横梁上的连接
5、斜杆为H型钢与H型柱强轴和工字形梁连接
6、斜杆为H型钢与H型柱弱轴和工字形梁连接
7、斜杆为H型钢与箱形柱弱轴和工字形梁连接
8、斜杆为H型钢在横梁伸臂上的连接
9、斜杆为双槽钢或双角钢组合截面与工字形柱强轴在柱脚连接
10、斜杆为双槽钢或双角钢组合截面与工字形柱弱轴在柱脚连接
11、斜杆为双槽钢或双角钢组合截面与与箱形柱在柱脚连接
12、斜杆为H型钢与H型柱强轴在柱脚连接
13、斜杆为H型钢与H型柱弱轴在柱脚连接
14、斜杆为H型钢与箱形柱在柱脚连接
15、斜杆为双槽钢或双角钢组合截面与节点板十字交叉连接
16、斜杆为H型钢十字交叉连接
五、柱拼接
1、H形截面柱拼接(等截面、双边变截面、单边变截面)
2、箱形截面柱拼接(等截面、双边变截面、单边变截面)
3、圆管形柱拼接
4、十字形柱拼接
六、柱脚连接
1、H形截面柱刚接连接(一、二、三)
2、箱形截面柱刚接连接(一、二、三)
3、十字形截面柱刚接连接
4、圆管柱刚接连接
5、H截面柱铰接连接
6、箱形截面柱铰接连接
7、十字形柱铰接连接
8、圆管柱铰接连接
七、其它连接
1、剪力墙与H形钢梁的铰接连接
2、混凝土柱与H形梁连接