钢结构的使用特点和问题预防措施

时间:2019-03-25 09:26 作者:福鑫腾达彩钢
  钢结构构件标准,适合工厂化生产,现场安装,湿作业少,施工占用场地少,速度快。近年来,我国的建筑业发展迅速,建筑量迅速攀升与土地资源紧缺的矛盾也在日益加剧,多层建筑可以减弱这种矛盾。但竖向压力及水平作用给建筑工程带来了很大的困扰。结构的承载力不足、结构整体刚度不足或不均匀等都有可能影响工程的质量。钢结构因高强度、重轻、抗震性能好、可重复利用等特点,已被广泛用于现代工程结构。但由于其抗腐蚀性能差、荷载能力差异大等影响厂房的稳固性。此外,除了新建建筑以外,还有许多工程是在旧建筑的基础上进行改造成为多层建筑的工程,由于新旧材料的功能和强度上存在很大的差异,新旧构件的连接也直接影响着工程的质量。因此,房屋的加固技术就显得尤为重要。就钢结构多层厂房的加固技术做了相应分析。
  我国钢材年产量较低,建筑行业一直限制钢材的使用,提倡大力发展混凝土结构和混合结构,因此民用钢结构一直发展缓慢。80年代以后,随着经济发展的需要,我国开始引进钢结构房屋,以门式刚架为主,主要用于工业厂房、库房和一些公共设施。多层轻钢结构采用钢骨架和轻质围护结构,自重轻,对地质条件要求低。
  钢结构在厂房搭建中具有施工周期短、施工简单、成本低廉以及能够快速投入使用等优点,但是对于安装施工的质量有着非常严格的要求,尤其是对一些钢结构安装的重点环节,只有加强现场施工过程中的质量控制才能确保钢结构的结构稳定性和使用稳定性。钢结构的设计与安装时,应根据厂房的自身特点与需要合理选择结构形式与材料,避免盲目设计,以设计出结构合理、造价经济、低碳环保的钢结构。但同时钢结构存在的易变形、防火性差、易腐蚀等弊端也应引起足够的重视。因此,对钢结构设计问题探讨具有重要意义。
  钢结构独具的特点
  1、钢结构重量轻:钢结构的容重虽然较大,单与其它建筑材料相比,它的强度却高很多,因而当承受的荷载和条件相同时,钢结构要比其它结构轻,便于运输和安装,并可跨越更大的跨度。
  2、钢材的塑性和韧性好:塑性好,使钢结构一般不会因为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。
  3、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设定比较符合,所以钢结构的计算结果较符合实际的受力情况。
  4、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。
  5、钢结构的密封性好:钢结构的气密性和水密性较好。
  6、钢结构的耐热性好,但防火性能差:钢材耐热而不耐高温。随着温度的升高,强度就降低。当周围存在着辐射热,温度在150度以上时,就应采取遮挡措施。如果一旦发生火灾,结构温度达到500度以上时,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。
  7、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。
  钢结构存在问题的预防措施:
  1、合理设计温度伸缩缝
  温度变化会导致钢结构发生变形,使钢结构出现温度应力,当钢结构的平面尺度较大时,为避免钢结构出现较大的温度应力,应将温度伸缩缝合理设置在厂房纵横两个方向上,根据钢结构规范确定区段的距离。一般情况下通过设置双柱的方式进行温度伸缩缝的处理,可在屋架支座处对纵向温度的伸缩缝进行滚动支座设置。
  2、提高厂房的耐火性能
  钢材对厂房的耐火性能产生直接影响,由于钢材不耐高温,在高温环境下,钢材自身的强度会明显下降,造成钢结构组成构件变形甚至出现失效的问题,因此,应提高钢结构的耐火性,避免在发生火灾时,厂房立即出现失效、倒塌的现象。提高钢结构的耐火性能,除通过改变钢材制造时的材料组成元素,改变钢材自身的结构与金相组织,提高钢材的耐火性与耐候性外,在施工过程中通常使用喷涂法提高钢结构的耐火性,对喷涂厚度进行合理设计,并按设计值喷涂。喷涂法作为经济且有效的方法,施工速度较快,尤其适用于复杂形状的钢构件。但同时该方法具有表面粗糙、清理难度较大的缺点,施工过程中应借助相应的设计手法进行修饰。
  3、加固钢结构
  在钢结构的设计过程中,需着重考虑钢结构的稳定性,钢结构的加固可通过改变结构的方式得以实现。根据钢结构的分布,合理改变其荷载、节点性质与传力途径,通过附加杆件与支撑,加以预应力以及加强空间的协同工作等措施对钢结构进行加固。
  4、屋面与支撑设计
  为了提高钢结构的整体刚度,保证厂房整体的稳定性,避免杆件发生过大变形、压杆出现失稳的问题,应合理设计钢结构的形式、设备的分布及温度区段长度等因素,使厂房支撑系统稳定可靠。可于厂房温度区段稳定的柱间进行支撑系统的设置,协调布置实施屋盖的横向水平支撑。厂房的下柱支撑应尽量设置在温度区段的中间部位,使吊车梁等构件能够随温度变化向区段的两端自由伸缩。钢结构屋面当前主要有由两层彩色的压型钢内夹保温棉组成的刚性屋面与由彩钢板内板、保温层、隔气层与卷材防水层组成的复合柔性屋面两种形式。
  此外,在钢结构工业厂房设计的过程中,我们不仅要对钢结构强度、稳定、抗震性能、耐久性等方面性能进行严格的要求,还要着重重视采取可靠的防火和防腐蚀措施,从而有效的提高工业厂房结构的稳定性和可靠性。但也存在着防火性能差、易腐蚀等缺点,在设计中根据钢结构特点扬长避短才能较好地发挥钢结构的作用。
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