钢结构在土建中的分析

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钢结构在土建中的分析

我们知道钢结构是大型土木建设的主要结构形式之一，它是采用钢板、型钢通过连接而成的结构。这种钢结构在房屋建筑、地下建筑、桥梁、塔桅、海洋平台、港口建筑、矿山建筑、水工建筑、囤仓囤斗、气柜球罐和容器管道中都得到广泛采用。

这是由于钢结构与用其他材料建造的结构相比，具有许多优点。

，钢材强度高，塑性和韧性好。
钢材与混凝土、砖石和木材等建筑材料相比，强度高很多，适用于建造跨度大、承载重量的结构。但由于建筑钢材强度高，一般构件截面小而壁薄，受压时易为稳定承载力和刚度要求所控制，使强度难以得到充分的利用。建筑钢材塑性好，结构在一般条件下不会因超载而突然破坏，只是变形增大，应力重分配，应力变化趋于平缓。
第二，钢结构的重量轻
钢材容重大，强度高，建造的结构比较轻。结构的轻质性可以用材料的质量密度和强度的比值来衡量，比值越小结构相对较轻。建筑钢材的比值为（1.7-3.7）*10-4/m，而钢筋混凝土的比值约为18*10-4/m。以相同跨度的结构承受相同的荷载，钢屋架的重量为钢筋混凝土屋架的1/4-1/3，冷弯薄壁型钢屋架甚至接近钢筋混凝土屋架的1/10。
钢结构重量轻，为其安装、运输提供了便利条件，同时减轻基础的负荷，降低地基、基础部分的造价。
第三，材质均匀，和力学的假定比较符合
钢材内部组织比较均匀，接近各向同性，且在一定的应力幅度内材料为弹性。因此，钢结构实际受力情况和工程力学计算结果比较符合，在计算中采用的经验公式不多，从而计算的不定性较小，计算结果比较可靠。另外，钢材在冶炼和轧制过程中质量可以严格控制，材质波动性小。
第四，钢结构制作简便，施工工期短
钢结构所用材料都已轧制成各种型材，由型材加工而成的构件一般是在钢结构厂制作，加工制作简便，准确度和精密度均较高。钢构件较轻，连接简单，安装方便，施工机械化，周期短。钢结构由螺栓连接的特性，易于加固、改建和拆迁。
第五，钢结构密闭性好
钢结构的材料和焊接连接的水密性和气密性较好，适宜建造密闭的板壳结构，如高压容器、油库、气柜、管道等。
第六，钢结构抗震性能好。
钢结构由于自重轻和结构体系相对较柔，受到地震作用小，钢材又具有较高的抗拉和抗压强度以及交好的塑性和韧性，因此在国内外的历次地震中，钢结构是损坏轻的结构，已公认为是抗震设防地区特别是强震区的合适结构。
第七，钢结构耐热性好。
钢材在250℃以内，钢材性质变化小，钢结构可用于温度不250℃的场合。
但钢结构也有以下缺点
钢结构耐腐蚀性差
钢材容易腐蚀，对钢结构注意防护，特别是薄壁构件，因此，处于较强腐蚀性介质内的建筑物不宜采用钢结构。钢结构在涂油漆前应除锈，油漆质量和涂层厚度均应符合相关规范要求。在设计中应避免使结构受潮、漏雨，构造上应尽量避免存在于检查、维修的死角。
新建造的钢结构一般隔一定时间都要重新刷涂料，维护费用较高。目前国内外正在发展各种的涂料和不易锈蚀的耐候钢，钢结构耐锈蚀性差的问题有望得到解决。

钢结构不耐火
温度超过250℃以内时，材质发生较大变化，不仅强度逐步降低，还会发生蓝脆和徐变现象。温度达600℃时，钢材进入塑性状态不能继续承载。
钢结构可能发生脆性断裂
钢结构在低温和某些条件下，可能发生脆性断裂，还有厚板的层状撕裂，都应引起设计者的特别注意。
钢材价格相对较贵
采用钢结构后结构造价会略有增加，往往影响业主的选择。其实上部结构造价占工程总投资的比例很小。以高层建筑为例，前者约为10%，后者则不到2%。显然，结构造价单一因素不应作为决定采用何种材料的依据。如果综合考虑各种因素，尤其是工期优势，则钢结构将日益受到重视。
综上所述，钢材是可以持续发展的材料，从长远发展的观点，钢结构将有很好的发展前景。