淺談鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程中的使用:鋼結(jié)構(gòu)廠房造價(jià)
發(fā)布時(shí)間:2020-02-15 來源: 感恩親情 點(diǎn)擊:
中高層鋼結(jié)構(gòu)住宅是鋼結(jié)構(gòu)建筑產(chǎn)業(yè)化推廣的重要組成部分,也是今后中高層住宅發(fā)展的主要方向。本文中對鋼結(jié)構(gòu)住宅體系進(jìn)行了綜合技術(shù)性分析,目的是確定該建筑體系的合理使用范圍,為住宅鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù),減少投資的盲目性,為我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)盡一份力。
鋼結(jié)構(gòu)與其它結(jié)構(gòu)――磚混結(jié)構(gòu)、砼結(jié)構(gòu)相比,在使用功能、設(shè)計(jì)、施工,以及綜合經(jīng)濟(jì)方面都具有優(yōu)勢,在建筑中應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:1)能合理布置功能區(qū)間;2)自重輕、抗震性能好;3)施工方便、工期短;4)綜合造價(jià)低;5)符合住宅產(chǎn)業(yè)化和可持續(xù)發(fā)展的要求。因此,我國的鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展十分迅速。
1.鋼結(jié)構(gòu)材料的選用
鋼結(jié)構(gòu)有很多優(yōu)點(diǎn),但其缺點(diǎn)是導(dǎo)熱系數(shù)大,耐火性差。隨著冶金技術(shù)的提高,耐火鋼的研究成功并投入生產(chǎn),為鋼結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造了條件。目前寶鋼投入生產(chǎn)的有B400RNQ和B490RNQ兩種型號(hào)的耐火鋼,其物理力學(xué)指標(biāo)、化學(xué)性能及抗沖擊韌性和可焊性,都能達(dá)到結(jié)構(gòu)鋼的要求。普通鋼材當(dāng)達(dá)到600℃的高溫時(shí)已完全喪失承載能力,寶鋼生產(chǎn)的這兩個(gè)品種鋼材當(dāng)達(dá)到600℃時(shí)其屈服強(qiáng)度還有150~220Mpa。
一般高層和超高層建筑當(dāng)采用框―剪、框―筒結(jié)構(gòu)體系時(shí)的經(jīng)濟(jì)性統(tǒng)計(jì)為:鋼結(jié)構(gòu)造價(jià)=鋼材費(fèi)用(約占40%)+制作安裝費(fèi)用(約占30%)+防火涂料費(fèi)用(約占30%),防火涂料所占總造價(jià)的比重較大。如果使用高強(qiáng)度耐火鋼雖價(jià)格略有上升,但防火涂料價(jià)格有較大幅度下降,可望部分抵消由此帶來的成本上升,而且可靠度及安全性有了一定的保障。
2. 鋼結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置
在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中都應(yīng)該被強(qiáng)調(diào)的是“概念設(shè)計(jì)”,它在結(jié)構(gòu)選型與布置階段尤其重要。對一些難以作出精確理性分析或規(guī)范未規(guī)定的問題,可依據(jù)從整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系、破壞機(jī)理、震害、試驗(yàn)現(xiàn)象和工程經(jīng)驗(yàn)所獲得的設(shè)計(jì)思想,從全局的角度來確定控制結(jié)構(gòu)的布置及細(xì)部措施。運(yùn)用概念設(shè)計(jì)可以在早期迅速、有效地進(jìn)行構(gòu)思、比較與選擇。所得結(jié)構(gòu)方案往往易于手算、概念清晰、定性正確,并可避免結(jié)構(gòu)分析階段不必要的繁瑣運(yùn)算。同時(shí),它也是判斷計(jì)算機(jī)內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。
鋼結(jié)構(gòu)通常有框架、平面(木行)架、網(wǎng)架(殼)、索膜、輕鋼、塔桅等結(jié)構(gòu)型式。
結(jié)構(gòu)選型時(shí),應(yīng)考慮它們不同的特點(diǎn)。在輕鋼工業(yè)廠房中,當(dāng)有較大懸掛荷載或移動(dòng)荷載,就可考慮放棄門式剛架而采用網(wǎng)架;狙〾捍蟮牡貐^(qū),屋面曲線應(yīng)有利于積雪滑落(切線50度內(nèi)需考慮雪載)。總雪載釋放近一半。降雨量大的地區(qū)相似考慮。建筑允許時(shí),在框架中布置支撐會(huì)比簡單的節(jié)點(diǎn)剛接的框架有更好的經(jīng)濟(jì)性。而屋面覆蓋跨度較大的建筑中,可選擇構(gòu)件受拉為主的懸索或索膜結(jié)構(gòu)體系。高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,常采用鋼混凝土組合結(jié)構(gòu),在地震烈度高或很不規(guī)則的高層中,不應(yīng)單純?yōu)榱私?jīng)濟(jì)去選擇不利抗震的核心筒加外框的形式。宜選擇周邊巨型SRC柱,核心為支撐框架的結(jié)構(gòu)體系。我國半數(shù)以上的此類高層為前者,對抗震不利。
結(jié)構(gòu)的布置要根據(jù)體系特征,荷載分布情況及性質(zhì)等綜合考慮。一般的說要?jiǎng)偠染鶆颉AW(xué)模型清晰。盡可能限制大荷載或移動(dòng)荷載的影響范圍,使其以最直接的線路傳遞到基礎(chǔ)。柱間抗側(cè)支撐的分布應(yīng)均勻。其形心要盡量靠近側(cè)向力(風(fēng)震)的作用線。否則應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)。結(jié)構(gòu)的抗側(cè)應(yīng)有多道防線。比如有支撐框架結(jié)構(gòu),柱子至少應(yīng)能單獨(dú)承受1/4的總水平力。
框架結(jié)構(gòu)的樓層平面次梁的布置,有時(shí)可以調(diào)整其荷載傳遞方向以滿足不同的要求。通常為了減小截面沿短向布置次梁,但是這會(huì)使主梁截面加大,減少了樓層凈高,頂層邊柱也有時(shí)會(huì)吃不消,此時(shí)把次梁支撐在較短的主梁上可以犧牲次梁保住主梁和柱子。
3. 鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中重要的內(nèi)容之一。連接節(jié)點(diǎn)有等強(qiáng)設(shè)計(jì)和實(shí)際受力設(shè)計(jì)兩種常用的方法。具體設(shè)計(jì)主要包括以下內(nèi)容:1)焊接:對焊接焊縫的尺寸及形式等,規(guī)范有強(qiáng)制規(guī)定,應(yīng)嚴(yán)格遵守。焊條的選用應(yīng)和被連接金屬材質(zhì)適應(yīng)。E43對應(yīng)Q235,E50對應(yīng)Q345.Q235與Q345連接時(shí),應(yīng)該選擇低強(qiáng)度的E43,而不是E50。焊接設(shè)計(jì)中不得任意加大焊縫。焊縫的重心應(yīng)盡量與被連接構(gòu)件重心接近。其他詳細(xì)內(nèi)容可查規(guī)范關(guān)于焊縫構(gòu)造方面的規(guī)定;2)栓接:鉚接形式,在建筑工程中,現(xiàn)已很少采用。普通螺栓抗剪性能差,可在次要結(jié)構(gòu)部位使用。高強(qiáng)螺栓,使用日益廣泛。常用8.8s和10.9s兩個(gè)強(qiáng)度等級。根據(jù)受力特點(diǎn)分承壓型和摩擦型。兩者計(jì)算方法不同。高強(qiáng)螺栓最小規(guī)格M12.常用M16~M30.超大規(guī)格的螺栓性能不穩(wěn)定,設(shè)計(jì)中應(yīng)慎重使用。自攻螺絲用于板材與薄壁型鋼間的次要連接。國外在低層墻板式住宅中,也常用于主結(jié)構(gòu)的連接;3)連接板:可簡單取其厚度為梁腹板厚度加4mm.然后驗(yàn)算凈截面抗剪等;4)梁腹板:應(yīng)驗(yàn)算栓孔處腹板的凈截面抗剪。承壓型高強(qiáng)螺栓連接還需驗(yàn)算孔壁局部承壓;5)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)必須考慮安裝螺栓、現(xiàn)場焊接等的施工空間及構(gòu)件吊裝順序等。此外,還應(yīng)盡可能使工人能方便的進(jìn)行現(xiàn)場定位與臨時(shí)固定;6)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮制造廠的工藝水平。比如鋼管連接節(jié)點(diǎn)的相貫線的切口需要數(shù)控機(jī)床等設(shè)備才能完成。
3. 結(jié)語
隨著我國經(jīng)濟(jì)的長足發(fā)展和鋼產(chǎn)量的大幅提高,鋼結(jié)構(gòu)在我國的應(yīng)用將日漸廣泛,而鋼結(jié)構(gòu)本身所具有的許多優(yōu)越特點(diǎn)正逐漸被重視,這也是鋼結(jié)構(gòu)工程日益增多的原因之一。為此,國家建筑技術(shù)政策也隨之發(fā)生了變化,即由以往限制使用鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極合理推廣應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu),從而進(jìn)一步促進(jìn)了鋼結(jié)構(gòu)工程的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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