钢结构设计之我见

随着炼钢技术和成型制造工艺的发展,给钢结构工程的应用带来新的活力,高层钢结构工程迅速发展,钢结构已成为建筑设计选型的主要对象。无可置疑,钢结构有很多优越条件,如钢材的组织均匀、强度高、弹性模量高、塑性和韧性好,适于承受冲击和地震荷载,钢材的密度与强度之比较小,而且钢结构便于机械化生产,是工程结构中工业化程度最高的一种。同时,大量的事故表明,钢结构构件由于强度高,所用截面相对小,也就容易失去稳定,这就需要我们在设计时对结构的适用性、合理性、可靠性等方面进行多加论证,本文就钢结构设计谈几点意见。     

钢结构设计中若干问题探讨

随着我国工业的发展,很多大跨度场馆、高层建筑、构筑物、中小型建筑都采用了钢结构。无可置疑,钢结构有很多优越条件,如钢材的组织均匀、强度高、弹性模量高、塑性和韧性好,适于承受冲击和地震荷载,钢材的密度与强度之比较小,而且钢结构便于机械化生产,是工程结构中工业化程度最高的一种。但是,也不能否认,钢结构还存在着缺陷和隐患。对于钢材本身的材质问题以及耐候性、耐火性、耐腐蚀性,还存在着大量的研究课题。同时,大量的事故表明,钢结构构件由于强度高,所用截面相对小,也就容易失去稳定,这就需要我们在设计时对结构的适用性、合理性、可靠性等方面进行多加论证,下面我就关于钢结构设计中的问题做以探讨。     

浅谈钢结构建筑防火设计

钢结构因具有强度高、重量轻、韧性好、施工速度快等优点,被广泛应用于建筑结构中,但耐火性能差是钢结构的一个致命弱点。温度为400℃时,钢材的强度将降至室温下强度的二分之一,温度达到600℃时,钢材基本丧失了强度和剐度。所以对钢结构耐火性能、防火设计方法等问题进行研究分析具有十分重要的理论意义和社会意义。     

钢结构屋面彩板防水处理

人们预料21世纪是金属结构的世纪,钢结构将成为新建筑时代的脊梁。应用钢结构的优势主要体现在以下几个方面:钢材重量轻而强度高;钢材的塑性和韧性好;钢材接近于均质等向体;钢材具有可焊性;钢结构制造简便、施工方便,具有良好的装配性。所以钢结构建筑在人们的心目中总是和超高层的大型建筑联系在一起。由于钢结构建筑的大量使用,在钢结构施工中出现技术难题也越来越多,例如:钢结构屋顶的防漏等。这些问题迫切的需要我们施工方来解决。为此我以钢结构屋顶的防漏技术为研究对象进行研究。     

探讨钢结构防火设计

钢结构具有强度高、施工快捷、塑性韧性好、制造简便、装配高效等优点,但是钢材不耐高温,随着温度上升到一定程度,强度会大幅度下降,钢结构容易受火灾发生垮塌。因此,钢结构进行防火设计十分必要。     

钢结构建筑中的环保节能设计探讨

钢结构住宅被公认为绿色环保、适应住宅产业发展的结构体系．但是由于钢材本身热导率高于混凝土三十倍以上，钢结构住宅面临的保温节能问题更加严峻．本文主要针对夏热冬冷地区钢结构住宅梁柱热桥节能问题和钢框架一轻质砌体温度应力问题进行了分析，为设计提供参考。     

轴心受压等边角钢构件局部稳定受力性能随钢材强度变化规律的研究

随着钢结构的发展,高强度热轧等边角钢在钢结构中的应用越来越广泛,如输电铁塔和大跨度桁架等.而高强度钢材在材料性能方面与普通强度钢材有明显的区别,使得钢材强度不同时轴心受压等边角钢构件的局部稳定受力性能存在较大差异.目前国内外关于这方面的研究成果较少.笔者利用通用有限元分析软件ANSYS 建立有限元模型,考虑了构件的残余应力和几何初始缺陷,对轴心受压等边角钢构件的局部稳定受力性能进行了有限元分析,研究其随钢材强度和宽厚比变化的影响规律,并与美国规范(AISC 360-05)和欧洲规范(Eurocode 3)的设计方法进行了比较,提出了设计建议,为相关设计提供了参考.     

浅谈钢结构抗火设计

分析钢材高温下力学性能的变化及影响机理，总结了钢结构抗火设计的基本方法及各自的优缺点和钢结构实用抗火设计计算方法的一般步骤，概述了钢结构防火保护方法和抗火设计目标、意义。     

大气环境腐蚀下钢结构力学性能研究综述

钢结构因质轻、强度高、建造方便、塑性及抗震性能好等优点越来越受到青睐。近几十年来,随着国内钢材产量及品种大幅提升,钢结构应用范围也越来越广,除传统的钢结构厂房外,钢结构也逐渐应用于高层、超高层及大跨度结构中。然而,钢结构有一个明显的缺点,即易腐蚀,暴露在大气环境中的钢结构,钢材表面会形成一种薄液膜,在干湿交替过程中对结构产生腐蚀。随着我国现代工业化进程的加快,环境问题日益突出,其中在富含SO_2的酸性大气环境和富含Cl~-的近海大气环境下钢材的腐蚀最为严重。钢材腐蚀不仅会造成巨大的经济损失,还会影响结构的安全稳定。钢材遭受腐蚀后,构件有效截面面积减小,强度和延性下降,不均匀腐蚀引起的锈坑会导致应力集中等,在动力荷载作用下,这些现象将引起钢材脆性断裂并影响疲劳强度,增加了钢结构风险事故发生的概率。大气环境腐蚀下钢结构性能的劣化已引起众多学者的关注。目前,国内外学者对钢材大气腐蚀的研究主要集中于:(1)钢材的大气腐蚀机理及影响因素;(2)不同大气腐蚀试验方法及其相关性;(3)钢材的大气腐蚀深度预测模型,目前虽已建立多种腐蚀深度预测模型,但要建立一种形式相对简单且精度高的预测模型仍需深入探讨;(4)大气腐蚀下钢材、钢构件的力学性能;(5)大气腐蚀下钢结构动态力学性能,此方面研究相对较少,目前国内外仍缺乏系统的报道。因此,为了明确大气环境(酸性和近海大气环境)腐蚀对钢结构性能的影响,本文对近50年国内外有关钢结构大气腐蚀的研究报道进行了评述,重点讨论了酸性、近海两种大气环境下,腐蚀对钢结构静态和动态力学性能的影响。首先分别详述了钢材在酸性(富含SO_2)、近海(富含Cl~-)大气环境下的腐蚀机理,以及大气腐蚀的影响因素;其次总结了钢材大气腐蚀试验方法,大气腐蚀下钢结构力学性能的相关研究;最后讨论了当前有关钢结构大气腐蚀研究的一些重要问题,并展望了今后的研究方向。     

建筑钢结构用钢材硬度与强度之间的关系

通过回归分析方法研究了建筑钢结构用钢材硬度(洛氏硬度、维氏硬度和布氏硬度)与强度(上屈服强度和抗拉强度)之间的关系,给出了用硬度推算强度的换算公式及换算偏差,并与GB/T 33362-2016和GB/T 1172-1999进行了对比.结果表明:建筑钢结构用钢材的硬度与强度之间呈正相关关系,用布氏硬度换算的抗拉强度的相对...     

基于材料性能退化模型的钢排架结构易损性分析

钢材锈蚀是影响钢结构使用寿命的重要因素。为研究大气腐蚀对于钢材锈蚀的影响,本文对太原、攀枝花地区不同龄期的工业钢结构建筑进行了耐久性能实测与材料性能试验,内容包括钢材的锈蚀深度及其屈服强度、极限强度、伸长率、弹性模量等力学性能指标,对于实测与试验结果进行统计分析,提出了钢材的腐蚀模型及力学性能退化模型。为验证实测模型的可靠性,通过钢材腐蚀试验获得室内快速腐蚀情况下的钢材力学性能退化模型,并与实测模型进行对比分析。考虑到随着龄期增长钢材性能不断退化,借助于ABAQUS有限元分析软件平台,将钢材的腐蚀模型及力学性能退化模型引入到不同龄期钢排架结构的地震易损性分析中,获得了结构的失效概率随龄期变化的规律,并给出了相应的易损性曲线。研究成果可为基于数值建模分析获得多龄期钢结构地震易损性数据库提供理论支撑。     

桥梁钢结构施工质量控制

目前,建筑领域钢结构的应用越来越广泛,相关规章制度相对完善,技术水平也越来越成熟。桥梁的钢结构建设用到的钢材主要是型钢、高强度钢材和钢板。现在经济发展,桥梁的跨度也在扩大,钢结构桥梁建设的工作正面临着严峻的挑战,钢结构的设计、使用等都会遇到很多问题,本文浅谈桥梁钢结构施工中的质量控制问题,并阐述钢结构质量控制的重要意义。     

钢结构稳定设计原则及特点分析

钢筋混凝土结构在超高层建筑中由于自重大,柱子所占的建筑面积比率越来越大,在超高层建筑中采用钢筋混凝土结构受到质疑;同时高强度钢材应运而生,在超高层建筑中采用部分钢结构或全钢结构的理论研究与设计建造可说是同步前进。文章分析了钢结构稳定设计遵循的原则以及钢结构稳定设计特点,并提出钢结构稳定性研究中存在的一些问题。     

多龄期锈蚀钢结构框架柱力学性能研究

以多龄期锈蚀钢结构框架柱为研究对象,通过对已有多龄期锈蚀钢材试验数据的统计和分析,分别建立15年、30年和45年多龄期锈蚀环境下钢材屈服强度、抗拉强度、弹性模量和伸长率等力学性能的损伤退化模型.基于有限元分析软件Opensees对多龄期锈蚀钢结构框架柱进行有限元建模,通过Pushover方法,分析15年、30年、45年...     

高强度钢材钢结构研究进展综述

高强度钢材钢结构在结构受力性能、建筑使用功能以及社会经济效益等方面具有显著优势,近几年开始在国内外多个建筑和桥梁结构中取得了成功应用。该文全面综述了国内外学者针对高强度钢材钢结构在材料和构件层面受力性能方面取得的研究成果,包括材料的静力拉伸力学性能和韧性、断裂以及疲劳性能,构件的受压稳定和抗震性能,以及连接节点的力学性能等内容,为此类新型钢结构进一步的研究工作及设计方法制定提供参考,同时促进其在我国钢结构工程的应用。     

高强钢焊接构件工字形横截面残余应力试验及统一分布模型研究

为研究不同强度等级高强钢焊接工字形截面残余应力的变化规律,采用分割法对960MPa钢材试件进行测量,得到了残余应力分布。将试验结果与大量其他强度等级(包括235MPa、345MPa、460MPa以及690MPa)钢材焊接工字形截面的残余应力进行对比分析,研究了残余拉应力和残余压应力随钢材强度的变化规律。研究结果表明,焊缝和翼缘焰切边附近残余拉应力与截面几何尺寸无明显相关性,且呈现随钢材强度增大而增大的变化规律,并始终低于钢材强度;翼缘和腹板的残余压应力与钢材强度无明显关系,但随板件宽厚比及板厚的增大而明显减小。基于这一规律及大量试验数据,提出了不同强度等级钢材焊接工字形截面残余拉应力和压应力的计算方法,确定了分布范围,制定了统一分布模型,为不同强度等级高强钢结构的研究提供了基础条件。     

可更换延性耗能连接组件的钢框架节点抗震性能研究

为满足高烈度、高人口密度地区对高延性和高耗能能力装配式钢结构的迫切需求,采用高性能低屈服点钢材代替传统钢材来制作钢框架节点连接组件,利用高强度螺栓与主体结构连接,实现预制装配功能、\     

钢结构稳定性设计的探讨

本文针对钢结构稳定设计提出了在设计过程中设计人员应须明确了解的一些基本概念，如强度与稳定的区别，钢结构稳定设计原则，主要构件设计以便于帮助设计人员在设计中更好地完成稳定设计。     

复杂循环路径下钢材弹塑性屈曲行为研究

复杂强震荷载作用下钢管混凝土柱中的钢管受压屈服后易发生局部屈曲,在杆系有限元模型中采用不考虑屈曲影响的钢材本构模型无法准确模拟钢结构构件的地震响应。为研究复杂循环荷载作用下钢材的屈曲行为,该文设计了强度等级分别为Q235和LYP160的30个钢材试件,并设计了多种复杂循环加载路径进行加载,获得了不同复杂循环荷载作用下钢材的弹塑性屈曲行为和应力-应变滞回关系。基于已有文献中的3种钢材循环本构模型：Légeron模型、GA模型和DM模型对试验结果进行对比分析和评价,结果表明：Légeron模型无法模拟钢材受压区服后的屈曲效应,GA模型中受压屈曲时的应力-应变规律与试验结果较为吻合,DM模型中受拉和受压卸载刚度与试验结果较为吻合。     

谈谈建筑钢结构设计

改革开放之后工业的迅猛发展,使我国建筑行业的施工技术也创新不断,建筑钢结构技术的出现使我国建筑行业的发展得到了长足的进步。我国新近兴起的许多大型建筑中都采用钢结构进行施工。钢结构以其机械化、组织好、弹塑性和韧性优异、承载力和抗震结构佳广受施工单位欢迎。但是,建筑钢结构技术中的缺点也是不容我们忽视的,对于钢结构的材料本身就存在着缺陷,钢材的耐腐蚀性很低,一旦受损质量便得不到保证。而且钢材的耐火性能和耐腐蚀性能都有待提高。从以往大量的建筑事故中我们不难看出,钢结构的引以为傲的高强度却正引起了钢结构由于截面过小而导致的建筑稳定性差的问题。我们在施工建设中仍然要不断创新、不断寻找新措施改善钢结构建设技术。本文就亲身实践经验论述一下钢结构建设的设计以及施工步骤。