(完整word版)对钢结构的认识(word文档良心出品).doc

对钢结构的认识
截至本学期前，我对钢结构的认识不过仅仅停留在埃菲尔铁塔、东京铁塔等建筑上，直到这学期钢结构的开课，才从根本上改变了我对钢结构的认知。
钢结构归根结底是一种承重结构，随着科学技术的发展，建筑工程中常用来承重的结构材料越来越多，有木结构，砌体结构，混凝土结构，钢结构和膜结构等。同时，随着大跨结构，大型工业厂房，多层和高层建筑的越来越多，钢结构都显得尤为重要，从设计、施工、到一系列新材料的使用都出现了革命性的变化，在国际范围内代表了未来的住宅发展新模式。
钢结构属于框架结构，以钢框架和钢筋混凝土框架做比较：在跨度相同情况下，钢梁高度是钢筋混凝土梁高度的一半。在承载力相同的情况下，钢柱外围面积是钢筋混凝土面积的1/4。这使“肥梁胖柱”的钢筋混凝土框架结构的弊端在一定程度上有所缓解，但是“藏梁包柱”仍然是钢结构住宅设计的一项主要内容。

钢结构的特点
1）强度高，塑性和韧性好
强度高，适用于建造跨度大、承载重的结构。
塑性好，结构在一般条件下不会因超载而突然破坏。
韧性好，适宜在动力荷载下工作。
2）重量轻
3）材质均匀，和力学计算的假定比较符合
钢材内部组织比较均匀，接近各向同性，实际受力情况和工程力学计算结果比较符合。
4）钢结构制作简便，施工工期短
钢结构加工制作简便，连接简单，安装方便，施工周期短。
5）钢结构密闭性较好
水密性和气密性较好，适宜建造密闭的板壳结构。
6）钢结构耐腐蚀性差
容易腐蚀，处于较强腐蚀性介质内的建筑物不宜采用钢结构。
7）钢材耐热但不耐火
温度在200℃以内时，钢材主要力学性能降低不多。温度超过200℃后，不仅强度逐步降低，还会发生兰脆和徐变现象。温度达600℃时，钢材进入塑性状态不能继续承载。
8）在低温和其他条件下，可能发生脆性断裂

应用范围
重型工业厂房，大跨度结构，高耸结构，和高层结构受动力荷载作用的结构，可拆卸和移动的结构，容器和管道，轻型钢结构其他建筑——支架等。钢结构的设计方法主要以概率极限状态设计法为主，对疲劳以及压力容器沿用以经验为主的容许应力设计法。

钢材力学性能指标
抗拉强度fu：反映钢材受拉时所能承受的极限应力。
伸长率：试件被拉断时的绝对变形值与试件原标距之比的百分数，称为伸长率，伸长率代表材料在单向拉伸时的塑性应变的能力。
冷弯性能：冷弯性能由冷弯试验确定。试验时使试件弯成l80°，如试件外表面不出现裂纹和分层，即为合格。冷弯性能合格是鉴定钢材在弯曲状态下的塑性应变能力和钢材质量的综合指标。
韧性：韧性是钢材强度和塑性的综合指标。
由于低温对钢材的脆性破坏有显著影响，在寒冷地区建造的结构不但要求钢材具有常温（20℃）冲击韧性指标，还要求具有负温（0℃、-20℃或-40℃）冲击韧性指标，以保证结构具有足够的抗脆性破坏能力。

各种因素对钢材主要性能的影响
1）化学成分
碳直接影响钢材的强度、塑性、韧性和可焊性等。碳含量增加，钢的强度提高，而塑性、韧性和疲劳强度下降，同时恶化钢的可焊性和抗腐蚀性。硫和磷是钢中的有害成分，它们降低钢材的塑性、韧性、可焊性和疲劳强度。在高温时，硫使钢变脆，称之热脆；在低温时，磷使钢变脆，称之冷脆。
2）冶金缺陷
常见的冶金缺陷有偏析、非金属夹杂、气孔、裂纹及分层等。
3）钢材硬化
冷加工使钢材产生很大塑性变形，从而提高了钢的屈服点，同时降低了钢的塑性和韧性，这种现象称为冷作硬化（或应变硬化）。在一般钢结构中，不利用硬化所提高的强度，以保证结构具有足够的抗脆性破坏能力。另外，应将局部硬化部分用刨边或扩钻予以消除。
4）温度影响
钢材性能随温度变动而有所变化。总的趋势是温度升高，钢材强度降低，应变增大；反之，温度降低，钢材强度会略有增加，塑性和韧性却会降低而变脆。在250℃左右，钢材的强度略有提高，同时塑性和韧性均下降，材料有转脆的倾向，钢材表面氧化膜呈现蓝色，称为蓝脆现象。钢材应避免在蓝脆温度范围内进行热加工。
当温度在260℃～320℃时，在应力持续不变的情况下，钢材以很缓慢的速度继续变形，此种现象称为徐变现象。当温度从常温开始下降，特别是在负温度范围内时，钢材强度虽有提高，但其塑性和韧性降低，材料逐渐变脆，这种性质称为低温冷脆。
5）应力集中
构件中有时存在着孔洞、槽口、凹角、截面突然改变以及钢材内部缺陷等。此时，构件中的应力分布将不再保持均匀，而是在某些区域产生局部高峰应力，在另外一些区域则应力降低，形成应力集中现象。承受静力荷载作用的构件在常温下工作时，在计算中可不考虑应力集中的影响。但在负温或动力荷载作用下工作的结构，应力集中的不利影响将十分突出，往往是引起脆性破坏的根源，故在设计中应采取措施避免或减小应力集中，并选用质量优良的钢材。
6）反复荷载作用
在直接的连续反复的动力荷载作用下，钢材的强度将降低，低于一次静力荷载作