钢结构的特点及应用范围

1. 钢结构的特点及应用范围：优点：（1）强度高，重量轻（2）材性好，可靠性高（3）工 业化程度高，工期短（4）密封性好（5）抗震性能好（6）耐热性较好。缺点：（1）钢 材价格相对较高（2）耐锈蚀性差（3）耐火性差。应用范围：厂房结构，大跨度建筑钢 结构，多层、高层及超高层建筑，塔桅等高耸结构，桥梁钢结构，装配式钢结构，可移 动式钢结构，容器与储罐结构，其它结构（平台、雕塑、船舶）。2. 钢结构对钢材的要求：有较高的强度，塑性好，冲击韧性好，冷加工性能好，可焊性好， 耐久性好。3. 影响钢材性能的一般因素：化学成分、钢材生产过程、时效、冷作硬化、温度、应力集 中。4. 钢结构的可能破坏形式：结构的整体失稳、结构和构件的局部失稳、结构的塑性破坏、 结构的脆性断裂、结构的疲劳破坏、结构的损伤累积破坏。5. 影响临界弯矩的主要因素：（1）截面的侧向抗弯刚度Ely、抗扭刚度GIt和抗翘曲刚度 EIw愈大，则临界弯矩愈大（2）构件的跨度l （侧向支承点的间距）愈小，则临界弯矩 愈大（3） By值愈大则临界弯矩愈大（4）构件受纯弯曲时，弯矩图为矩形，梁中所有 截面的弯矩都相等，此时P1值最小（01=1），在其它荷载作用下P1值均大于1（5）横 向荷载在截面上的作用位置对临界弯矩有影响，a值愈大则临界弯矩愈大。因此，对于 工字形截面，当横向荷载作用在上翼缘时，a值为负，易失稳；当荷载作用在下翼缘时， a值为正，不易失稳（6）支承对位移的约束程度愈大，则临界弯矩愈大。6. 焊接连接的优点：（1）不需要在钢材上打孔钻眼，既省工省时，又不使材料的截面积受 到减损，使材料得到充分利用（2）任何形状的构件都可直接连接，一般不需要辅助零 件，使连接构造简单，传力路线短，适应面广（3）焊接连接的气密性和水密性都较好， 结构刚性也较大，结构的整体性较好。存在的问题：（1）由于高温作用在焊缝附近形成 热影响区，钢材的金相组织和机械性能发生变化，材质变脆（2）焊接的残余应力会使 结构发生脆性破坏和降低压杆稳定的临界荷载，同时残余变形还会使构件尺寸和形状发 生变化（3）焊接结构具有连续性，局部裂缝一经发生便容易扩展到整体。7. 剪力螺栓的破坏形式：螺杆剪切破坏，钢板孔壁挤压破坏，构件本身还有可能由于截面 开孔削弱过多而破坏，由于钢板端部的螺孔端距太小而被剪坏，由于钢板太厚，螺杆直 径太小，发生螺杆弯曲破坏。8. 防止损伤累积破坏的措施：（1）对钢材和焊缝进行无损检测，防止在钢材和焊缝中存在 不同类型和不同程度的缺陷，如分层、夹渣、气孔和裂缝等（2）妥善设计节点构造细 节，防止在钢材中出现三向受拉的应力状态和三向受拉的焊缝，减小三向受拉应力使钢 材性能变脆的危险性（3）构件和节点构造要尽量减少应力集中，因为应力集中不仅会 产生高额应力，而且总会形成三向拉应力（4）结构和构件处于低温工作环境时，应选 择韧性好的钢材，如限制硫、磷等含量，采用镇静钢或特殊镇静钢等，防止钢材在低温 时变脆（5）对构造和加工工艺要特别注意防止形成所谓“人工裂缝”。