钢结构在使用过程中会受到各种形式的作用(荷载、基础不均匀沉降、温度等),所以要求钢材应具有良好的机械性能(强度、塑性、韧性)和加工性能(冷热加工和焊接性能),以保证结构安全可靠。钢材的种类很多,符合钢结构要求的只是少数几种,如碳素钢中的Q235,低合金钢中的l6Mn,用于高强螺栓的20锰钒钢(20MnV)等。
工程中钢结构的特点
1、强度一般来说,结构构件承受或者容纳作用效应的能力是由材料的强度来决定的。可以利用有关的国家标准来确构钢的构件性能,这些标准中列出了钢结构可使用的材料。
2、钢性构件的钢度由材料的几何截面特性以及材料的弹性模量来决定,结构钢的弹性模量通常为200GPa.而普通密度抗压强度在20~40Gpa范围内的混凝土其弹性模量通常在20~28GPa范围内;即使对于高强度混凝土来说,其弹性模量也不过在40~45GPa之间,由此可见,钢结构的钢性是混凝土的十倍及五倍左右,所以钢结构的钢性有着显着的优势。
3、延性延性指的是某种材料拉伸的过程中无断裂的塑性变形能力。一般情况下延性是结构设计中,特别是抗震设计中比较重要的特性参数,地震中幸存的建筑物直接依赖于主要结构框架经历大的非弹性变形时的滞后耗能性。钢结构可以说是目前使用广泛的、韧性工程材料之一。
4、韧性衡量材料断裂前吸收能量以及塑性变形的能力的指标就是韧性。它可以抵抗缺口部位的不稳定裂纹的扩展。韧性通常表示钢结构在制造、安装以及使用过程中可以承受比较大的工业变形,是钢结构一个很重要的特点。正是因为钢构件的韧性才使其在弯曲、剪切、冲孔、锻造、钻孔等制作过程中降低了产生裂纹的可能性。钢结构足够的断裂韧性是必须具备的,特别对受到交变荷载以及冲击荷载的建筑结构来说更要具备此特性。
5、整体性由上可知,无论是从钢度、强度还是在延性方面,钢结构都要优于钢筋混凝土,并且钢结构可以比较容易建构出有异国风情的建筑形式,通常钢结构系统可以提供的设计灵活性以及的空间利用率。钢结构的另一个优点就是:它还是一个理想的悬臂施工体系。适当的应用空腹钢铁托架以及构件腹板开孔,可以为管道以及其它供电线路提供通道,不仅降低了楼层的高度,而且增加了审美吸引力。
钢柱安装高度超差
安装后的钢柱高度尺寸或相对位置(±)标高尺寸超差,使各柱总高度、牛腿处的高度偏差数值不一致。
产生原因有:
基础标高不正确或产生偏差。
钢柱制作阶段的长度尺寸存在超差。
或安装时对基础标高调整、处理时,没有与钢柱实际长度(高度)结合进行,均会造成安装后的钢柱高度尺寸或标高尺寸产生正超差或负超差。
由于超差,造成与它连接的构件安装、调整困难,矫正难度很大,费工费时。
预防措施:
(1)基础施工时,应严格控制标高尺寸,保证标高准确。对基础上表面标高尺寸,应结合钢柱的实际长度或牛腿支承面的标高尺寸进行调整处理,使安装后和钢柱的高度、标高尺寸达到一致。
(2)钢柱在制作过程中应严格控制长度尺寸(包括控制设计规定的总长度及各位置的长度尺寸、控制在允许正负偏差范围内的长度尺寸和不允许产生的正超差值)和无接点的钢柱全长和牛腿处的尺寸正确,后者可采取先焊柱身,柱底座板和柱头板暂不焊,一旦出现超差时,在焊柱的底座板或上端柱头板前进行调整,后焊接柱底座板和柱头板。
钢结构安全检测的必要性:
钢结构建筑与普通钢筋混凝土建筑不同,稳定性要求更高,据不完全统计,近十年出现建筑结构安全事故的建筑里,十栋里就有9栋是钢结构,由此可见,钢结构建筑的事故率非常高,究其根本,就在于钢结构建筑自重轻,跨度大,抗风抗侧移能力弱,稳定性要求高,而国内的建造工艺参差不起,经常盲目施工,冒险蛮干,把钢筋混凝土的施工经验照搬照套到钢结构里面,导致出现歪斜、变形过大甚至倒塌等事故发生。所以,钢结构建筑应严格要求,按设计施工,且应由的检测公司全程检测或者竣工检测,竣工后还应定期观测,一般十年应进行一次检测,密切观测建筑物发展状况。
基础的定位轴线和支撑面标高超差
基础的定位轴线和支承钢柱面标高超过规范允许偏差值。
产生原因有:
基础测量控制网、基础测量放线、找标高存在失误、偏差。
基础模板支设不牢固,浇筑混凝土下料过高、混凝土振捣撞击,使模板位移,造成基准线产生偏差。
或使用钢尺、经纬仪、水准仪未经校验,存在误差。
或施工看错图纸,轴线搞错,未经严格检查。
或基础支承面未经二次抹压、找平,混凝土沉降收缩下沉。
或对预埋钢板(或支座)未采取固定措施等。
由于基础定位轴线和支承面超差,会导致柱安装轴线和支承标高出现超差,影响整个结构安装工程的质量。
预防措施:
(1)基础测量控制网、基础测量放线和找平所用仪器、量具等,精度应准确,使用前必须校核或经计量部门检定,发现问题及时调整,以防止失误或产生累积误差,造成轴线和标高超过允许偏差。
(2)基础模板支设必须牢固,应有足够的强度和刚度。在浇筑混凝土下料和振捣时,要防止撞击模板,产生位移。在浇筑混凝土过程中,应定时用量具或吊线检查定位轴线、标高,如发现偏差,应停止浇筑、振捣,经加固调整排除后再进行。混凝土终凝前,基础混凝土表面应经二次抹压、找平。对预埋钢板或支座应经二次找正标高、水平度,并保证底部混凝土密实。基础支承柱钢板或支座应设置必要的固定装置,以保证位置和标高正确。
(3)基础纵横轴线及柱支承面钢板或支座标高、水平度产生超差时,应视偏差程度采取筹措进行处理。当超差不严重时,可在柱安装时采用柱底座移位、扩孔、填塞垫板来解决。如超差严重,无法调整处理时,应会同有关部门研究,定出可行修正方案后,再进行处理。
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