文档介绍：钢结构材料与构造
主题:钢结构的特点及应用

优点
1
经济性
施工进度
材质、塑性韧性
承载能力
抗震性能
良好的加工性能和焊接性能
钢材的可重复使用性
大空间及平面布置
移动性
美观性
经济性
钢结构建筑采用先进的设计和加工工艺以及大规模的生产方式,所以可大大地降低造价。同时由于安装简单迅速而节省大量的施工费用,并使企业或开发商得以更快投产见效。
   传统的钢筋混凝土建筑费用高,且工期较长,费用易受不可预料因素的影响,如自然灾害,冬季、雨季施工,材料价格上涨等等。
从基础造价方面来讲,钢结构建筑由于结构重量轻,柱底反力较小,从而节省大量的地基处理费用。
传统的钢筋混凝土建筑,由于本身结构自重复杂,因而基础处理较复杂。在不良土质情况下,结构总造价的一半以上要用于基础。
经济性
因为钢结构材料可以预先切到需要的长度,所以在很大的程度上降低了浪费。另外,钢材的边料也是可以出售的,这样更是大大的降低了浪费。基础处理简便适用于广泛地质,基础部分比传统建筑要节约50%费用。合理墙体厚度使得用户的得房率比一般现行建筑要多出8%左右,且因为施工快,缩短了资金的周转期,加快了资金的流动速度,相应的降低了成本。以下是多层钢结构框架与混凝土框架工期造价对比
钢结构
混凝土结构
基础
120元/平方米
150元/平方米
结构造价
480元/平方米,增加防火涂料50元/平方米,共计530元/平方米
800元/平方米
楼面

75元/平方米
单方造价
120+530+=
150+800+75=1025元/建筑平米
施工进度
钢构件由各种型材采用机械加工在专业化的金属结构厂制作而成,骨架可在工厂组装,工业化程度高,能批量生产,简便且成品的精确度高。制成的构件可在现场采用螺栓拼装。结构建筑能够快速地安装和交货,在合同签订后的四五个月内建筑物可望安装完成,且全部干作业施工,不受环境季节影响。一栋300平方米左右的建筑,只需5个工人30个工作日可以完成从地基到装修的全过程,基本不受冬季施工的影响。
 传统的钢筋混凝土结构施工速度较慢,工期可达8-10个月或更长。
材质均匀,塑性韧性
钢材的内部组织比较均匀,非常接近匀质体,其各个方向的物理力学性能基本相同,接近各向同性体。在使用应力阶段,钢材的弹性模量达到206GPa,在正常使用情况下具有良好的延性,可简化为理想弹塑性体,符合一般工程力学基本假定。因此,钢结构的实际受力情况和工程力学计算结果比较符合,可靠性高。
塑性是指承受静力荷载时,材料吸收变形能的能力。
韧性是指承受动力荷载时,材料吸收能量的多少。
钢材的塑性和韧性都很好,由于塑性好,一般情况下钢结构不会由于偶然超载而突然断裂,给人以安全保证;韧性好,说明钢材具有良好的动力工作性能,使得钢结构具有优越的抗震性能。
承载能力
钢材强度高,结构重量轻, 钢与砖石和混凝土相比,虽然密度较大,但强度更高,其密度与强度的比值较小,承受同样荷载时,钢结构要比其他结构轻。例如,当跨度和荷载均相同时,钢屋架的重量仅为钢筋混凝土屋架的1/3~1/4,冷弯薄壁型钢屋架甚至接近1/10。为运输和吊装提供了方便。由于钢构件常较柔细,因此稳定问题比较突出,应给予充分注意。钢结构建筑重量通常仅相当于其设计承载能力的1/6,构件重量大大轻于钢筋混凝土构件。
传统的钢筋混凝土建筑,其结构本身的重量往往等于其设计承载能力,预制构件重,对吊装的设备要求较高。
抗震性能
钢结构建筑在破坏前有较大的变形,易于觉察和躲避。同时,由于重量轻和节点力学特性,钢结构建筑具有好的抗震性能。
传统的钢筋混凝土建筑基于混凝土的材料特性,钢筋混凝土建筑与轻钢结构相比更易产生脆性破坏,且抗震性能要明显低于钢结构建筑。
良好的加工性能和焊接性能
钢材具有良好的冷热加工性能和焊接性能,使钢结构的连接大为简化,可满足制作各种复杂结构形状的需要。便于在专业化的金属结构厂大批量生产出精度较高的构件,然后运至现场,进行工地拼接和吊装,既可保证质量,又可缩短施工周期。
但是钢材焊接的时候产生很高的温度,且温度应力分布很不均匀,结构各部位的冷却速度也不同。因此不但在高温区材料性质有变坏的可能,而且还会产生较高的焊接残余应力,使结构中的应力状态复杂化。
钢材的可重复使用性
钢结构加工制造过程中产生的余料和碎屑,以及废弃和破坏了的钢结构或构件,均可回炉重新冶炼成钢材重复使用。因此钢材被称为绿色建筑材料或可持续发展的材料。
另外,废旧的钢材100%可以被回收利用;同时,薄壁轻钢结构建筑也可以使用再利用的钢材,在美国每5到6辆废车就可以建造一栋180平方米的房子。