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    鋼結構

    概念:

    鋼結構是由鋼制材料組成的結構,是主要的建筑結構類型之一。結構主要由型鋼和鋼板等制成的鋼梁、鋼柱、鋼桁架等構件組成,各構件或部件之間通常采用焊縫、螺栓或鉚釘連接。因其自重較輕,且施工簡便,廣泛應用于大型廠房、場館、超高層等領域。 

    規范:


    鋼結構在使用過程中會受到各種形式的作用(荷載、基礎不均勻沉降、溫度等),所以要求鋼材應具有良好的機械性能(強度、塑性、韌性)和加工性能(冷熱加工和焊接性能),以保證結構安全可靠。鋼材的種類很多,符合鋼結構要求的只是少數幾種,如碳素鋼中的Q235,低合金鋼中的l6Mn,用于高強螺栓的20錳釩鋼(20MnV)等。[2]
    性能指標
    1、強度
    鋼材的強度指標由彈性極限σe,屈服極限σy,和抗拉極限σu,設計時以鋼材的屈服強度為基礎,屈服強度高可以減輕結構的自重,節省鋼材,降低造價。抗拉強度σu即是鋼材破壞前所能承受的最大應力,此時的結構因塑性變形很大而失去使用性能,但結構變形大而不垮,滿足結構抵抗罕遇地震時的要求。‘σu/σy值的大小,可以看作鋼材強度儲備的參數。
    2、塑性
    鋼材的塑性一般指應力超過屈服點后,具有顯著的塑性變形而不斷裂的性質。衡量鋼材塑性變形能力的主要指標是伸長率δ和斷面收縮率ψ。
    3、冷彎性能
    鋼材的冷彎性能是衡量鋼材在常溫下彎曲加工產生塑性變形時對產生裂紋的抵抗能力。鋼材的冷彎性能是用冷彎實驗來檢驗鋼材承受規定彎曲程度的彎曲變形性能。
    4、沖擊韌性
    鋼材的沖擊韌性是指鋼材在沖擊荷載作用下,斷裂過程中吸收機械動能的一種能力,是衡量鋼材抵抗沖擊荷裁作用,可能因低溫、應力集中,而導致脆性斷裂的一項機械性能。一般通過標準試件的沖擊試驗來獲得鋼材的沖擊韌性指標。
    5、焊接性能
    鋼材的焊接性能是指在—定的焊接工藝條件下,獲得性能良好的焊接接頭。焊接性能可分為焊接過程中的焊接性能和使用性能上的焊接性能兩種。焊接過程中的焊接性能是指焊接過程中焊縫及焊縫附近金屬不產生熱裂紋或冷卻不產生冷卻收縮裂紋的敏感性。 焊接性能好,是指在一定焊接工藝條件下,焊縫金屬和附近母材均不產生裂紋。使用性能上的焊接性能是指焊縫處的沖擊韌性和熱影響區內延性性能,要求焊縫及熱影響區內鋼材的力學性能不低于母材的力學性能。我國采用焊接過程的焊接性能試驗方法,也采用使用性使用性質上的焊接性能試驗方法。
    6、耐久性
    影響鋼材耐久性的因素很多。首先是鋼材的耐腐蝕性差,必須采取防護措施,防止鋼材腐蝕生銹。防護措施有:定期對鋼材油漆維護,采用鍍鋅鋼材,在有酸,堿,鹽等強腐蝕介質條件下,采用特殊防護措施,如海洋平臺結構采用“陽極保護”措施防止導管架腐蝕,在導管架上固定上鋅錠,海水電解質會自動先腐蝕鋅錠,從而達到保護鋼導管架的功能。其次由于鋼材在高溫和長期荷載作用下,其破壞強度比短期強度降低較多,故對長期高溫作用下的鋼材,要測定持久強度。鋼材隨時間推移會自動變硬、變脆、即“時效”現象。對低溫荷載作用下的鋼材要檢驗其沖擊韌性。[3]
    要求編輯
    設備鋼結構通常會在以下方面提出特殊要求或者更高要求:
    結構件:材質、表面粗糙度、公差、表面處理、直線度(或弧度)
    連接:孔位偏差、螺栓等級;焊接方法、焊接標準、焊材;氣密性,要求進行無損檢測、液體滲透檢測等
    整體結構:垂直度、水平度等
    包裝:包裝材料、包裝方法
    倉儲:環境溫度、環境濕度
    運輸:裝卸、車內擺放、集裝箱內擺放,等等。

    應用:

     中國雖然早期在鐵結構方面有卓越的成就,但長期停留于鐵制建筑物的水平。直到19世紀末,我國才開始采用現代化鋼結構。新中國成立后,鋼結構的應用有了很大的發展,不論在數量上或質量上都遠遠超過了過去。輕鋼結構的樓面由冷彎薄壁型鋼架或組合梁、樓面OSB結構板,支撐、連接件等組成。所用的材料是定向刨花板,水泥纖維板,以及膠合板。在這些輕質樓面上每平方米可承受316~365公斤的荷載。

    鋼結構建筑的多少,標志著一個國家或一個地區的經濟實力和經濟發達程度。進入2000年以后,我國國民經濟顯著增長,國力明顯增強,鋼產量成為世界大國,在建筑中提出了要“積極、合理地用鋼”,從此甩掉了“限制用鋼”的束縛,鋼結構建筑在經濟發達地區逐漸增多。特別是2008年前后,在奧運會的推動下,出現了鋼結構建筑熱潮,強勁的市場需求,推動鋼結構建筑迅猛發展,建成了一大批鋼結構場館、機場、車站和高層建筑,其中,有的鋼結構建筑在制作安裝技術方面具有世界一流水平,如奧運會國家體育場等建筑。
    奧運會后,鋼結構建筑得到普及和持續發展,鋼結構廣泛應用到建筑、鐵路、橋梁和住宅等方面,各種規模的鋼結構企業數以萬計,世界先進的鋼結構加工設備基本齊全,如多頭多維鉆床、鋼管多維相貫線切割機、波紋板自動焊接機床等。并且現在數百家鋼結構企業的加工制作水平具有世界先進水平,如鋼結構制作特級和一級企業。近幾年,鋼產量每年多達6億多噸,鋼材品種完全能滿足建筑需要。鋼結構設計規范、鋼結構材料標準、鋼結構工程施工質量驗收規范、以及各種專業規范和企業工法基本齊全。[1]
    鋼結構下游行業對鋼結構行業的發展具有較大的牽引和驅動作用,它們的需求變化直接決定了行業未來的發展狀況。
    1.鋼結構的上游行業為鋼鐵等原材料供應行業
    鋼鐵行業是鋼結構產業發展的物質基礎,鋼鐵行業的技術進步為鋼結構的應用創造了有利條件。國內鋼鐵行業的一些大企業已經開始了建筑結構用鋼的品種和技術的研發,相繼開發了高強鋼和耐火、耐候、耐海水、抗層狀撕裂、抗低溫用鋼,以及H 型鋼、高性能彩涂鋼板、冷彎型鋼等,為鋼結構產業的發展奠定了良好的應用基礎。
    2、上下游對本行業的影響
    鋼結構的上游主要是鋼鐵行業,鋼材產品價格波動直接影響本行業的采購成本。從整體上看,上游行業基本屬于競爭性行業,生產用于鋼結構的各類鋼板、鋼管、型鋼等鋼材,其中H 型鋼和中厚板是鋼結構建筑中最為常用的產品。產業洞察研究數據2011 年粗鋼產量達6.96 億噸,產量相對飽和,鋼結構生產所需的原材料能獲得穩定的供應。
    下游行業對鋼結構行業的發展具有較大的牽引和驅動作用,它們的需求變化直接決定了行業未來的發展狀況。鋼結構以其強度高、自重輕、抗震性能好、工業化程度高、施工周期短、可塑性強、節能環保等綜合優勢,在工業廠房、市政基礎設施建設、文教體育建設、電力、橋梁、海洋石油工程、航空航天等行業得到了廣泛的應用,市場空間逐步擴大。另外,一旦住宅鋼結構市場取得突破,逐步取代傳統建筑形態進入住宅建設領域,鋼結構行業將引來爆發性的增長。

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