钢结构

　　以钢材制作为主的结构，是主要的建筑结构类型之一。钢材的特点是强度高、自重轻、刚度大，故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜；材料匀质性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程力学的基本假定；材料塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载；建筑工期短；其工业化程度高，可进行机械化程度高的专业化生产；加工精度高、效率高、密闭性好，故可用于建造气罐、油罐和变压器等。其缺点是耐火性和耐腐性较差。主要用于重型车间的承重骨架、受动力荷载作用的厂房结构、板壳结构、高耸电视塔和桅杆结构、桥梁和库等大跨结构、高层和超高层建筑等。钢结构今后应研究高强度钢材，大大提高其屈服点强度；此外要轧制新品种的型钢，例如H型钢（又称宽翼缘型钢）和T形钢以及压型钢板等以适应大跨度结构和超高层建筑的需要。 钢结构又分轻钢和重钢。判定没有一个统一的标准，很多有经验的设计师或项目经理也常常不能完全说明白，可以以一些数据综合考虑并加以判断：

钢结构设计常用规范如下：

　　《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

　　《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002）

　　《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）

　　《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2002、J218-2002）

　　《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99-98）

　　均为一级注册结构工程师考试必考规范。

一、重钢结构

　　1、厂房行车起吊重量：≥25吨。

　　2、每平米用钢量：≥50KG/M2。如：石化厂房设施、电厂厂房、大跨度的体育场馆、展览中心，高层或超高层钢结构。

二、轻钢结构

　　主要构件钢板厚度：≥10MM。轻钢也是一个比较含糊的名词，一般可以有两种理解。一种是现行《钢结构设计规范》（GBJ 17－88）中第十一章“圆钢、小角钢的轻型钢结构”，是指用圆钢和小于L45×4和L56×36×4的角钢制作的轻型钢结构，主要在钢材缺乏年代时用于不宜用钢筋混凝土结构制造的小型结构，现已基本上不大采用，所以这次钢结构设计规范修订中已基本上倾向去掉。另一种是《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》所规定的具有轻型屋盖和轻型外墙（也可以有条件地采用砌体外墙）的单层实腹门式刚架结构，这里的轻型主要是指围护是用轻质材料。既然前一种已经快取消，所以现在的轻钢含义主要是指后一种。 另外，还有一些参考值：如每平米造价，最大构件重量，最大跨度，结构形式，檐高等，以上这些在判断厂房是否为重钢或轻钢时可以提供经验数据，当然现在很多建筑都是轻、重钢都有。 国家规范和技术文件都并没有重钢一说，为区别轻型房屋钢结构，也许称一般钢结构为“普钢”更合适。因为普通钢结构的范围很广，可以包含各种钢结构，不管荷载大小，甚至包括轻型钢结构的许多内容，轻型房屋钢结构技术规程只是针对其“轻”的特点而规定了一些更具体的内容，而且范围只局限在单层门式刚架。 由此可见，轻钢与重钢之分不在结构本身的轻重，而在所承受的围护材料的轻重，而在结构设计概念上还是一致的 . 钢结构是现代建筑工程中较普通的结构形式之一。我国是最早用铁制造承重结构的国家，远在秦始皇时代(公元前246-219年)，就已经用铁做简单的承重结构， 而西方国家在17世纪才开始使用金属承重结构。公元3-6世纪， 聪明勤劳的我国人民就用铁链修建铁索悬桥，著名的四川泸定大渡河铁索桥，云南的元江桥和贵州的盘江桥等都是我国早期铁体承重结构的例子。 我国虽然早期在铁结构方面有卓越的成就，但由于2000多年的封建制度的束缚，科学不发达，因此，长期停留于铁制建筑物的水平。直到19世纪末，我国才开始采用现代化钢结构。新中国成立后，钢结构的应用有了很大的发展，不论在数量上或质量上都远远超过了过去。在设计、制造和安装等技术方面都达到了较高的水平，掌握了各种复杂建筑物的设计和施工技术，在全国各地已经建造了许多规模巨大而且结构复杂的钢结构厂房、大跨度钢结构民用建筑及铁路桥梁等，我国的人民大会堂钢屋架，北京和上海等地的体育馆的钢网架，陕西秦始皇兵马佣陈列馆的三铰钢拱架和北京的鸟巢等。

　　《钢结构设计规范》GBJ17-88已经于2003年12月1日起废除，现时实行的是《钢结构设计规范》GB50017-2003

三、设备钢结构

定义

　　设备钢结构是指大型设备中的钢结构部分，根据青冶工程(QYETC)技术人员的经验，以下结构应可划入设备钢结构范畴：架桥机的塔架钢结构、起重机的起重大梁、起重机车身、大型设备支架等，属于对精密性、材质、连接等要求较高的精密钢结构之一。对于成套设备来说，是最主要的受力部分，在功能上起到结构性作用。

制作

　　设备钢结构的加工制作与精密钢结构类似，介于普通结构件（对加工要求不高）与精密机械加工（要求加工较精细）之间，采用焊接或者栓接的连接方式。

要求

　　设备钢结构通常会在以下方面提出特殊要求或者更高要求：

　　结构件：材质、表面粗糙度、公差、表面处理、直线度（或弧度）

　　连接：孔位偏差、螺栓等级；焊接方法、焊接标准、焊材；气密性，要求进行无损检测、液体渗透检测等

　　整体结构：垂直度、水平度等

　　包装：包装材料、包装方法

　　仓储：环境温度、环境湿度

　　运输：装卸、车内摆放、集装箱内摆放，等等。

钢构

　　是指用钢板和热扎、冷弯或焊接型材通过连接件连接而成的能承受和传递荷载的结构形式。钢结构体系具有自重轻、工厂化制造、安装快捷、施工周期短、抗震性能好、投资回收快、环境污染少等综合优势，与钢筋混凝土结构相比，更具有在“高、大、轻”三个方面发展的独特优势，在全球范围内，特别是发达国家和地区，钢结构在建筑工程领域中得到合理、广泛的应用。钢结构行业通常分为轻型钢结构、高层钢结构、住宅钢结构、空间钢结构和桥梁钢结构5大子类 。

　　钢结构在各项工程建设中的应用极为广泛，如钢桥、钢厂房、钢闸门、各种大型管道容器、高层建筑和塔轨机构等。

钢结构的特点

　　1、 钢结构自重较轻

　　2、 钢结构工作的可靠性较高

　　3、 钢材的抗振（震）性、抗冲击性好

　　4、 钢结构制造的工业化程度较高

　　5、 钢结构可以准确快速地装配

　　6、 钢结构室内空间大

　　7、 容易做成密封结构

　　8、 钢结构易腐蚀

　　9、 钢结构耐火性差

　　10、钢结构可回收利用

　　11、钢结构工期较短

常用钢结构用钢的牌号及性能

　　1、炭素结构钢：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275等

　　2、低合金高强度结构钢

　　3、优质碳素结构钢及合金结构钢

　　4、专门用途钢

轻钢和重钢的质的区别

　　判定结构为重钢与轻钢结构确实没有一个统一的标准，很多有经验的设计师或项目经理也常常不能完全说明白，但我们可以以一些数据综合考虑并加以判断：

　　1、厂房行车起吊重量：大于等于25吨，可以认为为重钢结构了。

　　2、每平米用钢量：大于等于50KG/M2，可认为是重钢结构。

　　3、主要构件钢板厚度：大于等于10MM，轻钢结构用的较少。

　　另外，还有一些参考值：如每平米造价，最大构件重量，最大跨度，结构形式，檐高等，以上这些在判断厂房是否为重钢或轻钢时可以提供经验数据，当然现在很多建筑都是轻、重钢都有。但有一些我们可以较肯定的说是重钢：如：石化厂房设施、电厂厂房、大跨度的体育场馆、展览中心，高层或超高层钢结构。

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　　实际上国家规范和技术文件都并没有重钢一说，为区别轻型房屋钢结构，也许称一般钢结构为“普钢”更合适。因为普通钢结构的范围很广，可以包含各种钢结构，不管荷载大小，甚至包括轻型钢结构的许多内容，轻型房屋钢结构技术规程只是针对其“轻”的特点而规定了一些更具体的内容，而且范围只局限在单层门式刚架。

　　轻钢也是一个比较含糊的名词，一般可以有两种理解。一种是现行《钢结构设计规范》（GBJ 17－88）中第十一章“圆钢、小角钢的轻型钢结构”，是指用圆钢和小于L45＊4和L56＊36＊4的角钢制作的轻型钢结构，主要在钢材缺乏年代时用于不宜用钢筋混凝土结构制造的小型结构，现已基本上不大采用，所以这次钢结构设计规范修订中已基本上倾向去掉。另一种是《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》所规定的具有轻型屋盖和轻型外墙（也可以有条件地采用砌体外墙）的单层实腹门式刚架结构，这里的轻型主要是指围护是用轻质材料。既然前一种已经快取消，所以现在的轻钢含义主要是指后一种。

　　由此可见，轻钢与重钢之分不在结构本身的轻重，而在所承受的围护材料的轻重，而在结构设计概念上还是一致的 .

　　钢结构安装

　　钢构件的预制

　　按着安装顺序和工艺要求在钢平台上进行钢构件的预制和组装，要保证焊接制作质量。

　　型钢的拼接翼缘板拼接接缝和腹板拼接接缝的间距应大于200㎜。翼缘板拼接长度不应小于2倍板宽；腹板拼接宽度不应小于300㎜，长度不应小于600㎜。

　　为了焊接方便，保证焊接质量，尽量将立柱、横梁上的加强筋板、连接板、垫板、挑梁（梁）等在地面钢平台上按施工图尺寸进行组对焊接。

　　在钢平台上预制的钢构件除按施工图和规范要求制作组装外，还应考虑现场安装的工艺性和安装尺寸的变化。

　　钢结构主体结构的整体垂直度和整体平面弯曲的允许偏差应符合下表的规定。

　　柱子安装的允许偏差应符合下表的规定。

　　整体垂直度和整体平面弯曲的允许偏差（mm）

　　项　目 允 许 偏 差 图　例

　　主体结构的整体

　　垂直度

　　钢结构发展前景

　　钢结构是未来的发展趋势。

　　以前我国的钢结构发展缓慢主要是因为钢结构造价高（毕竟我们是发展中国家）以及钢材产量有限。

　　今非昔比，钢结构施工速度快，施工污染小，重量轻，这些优势让它成为未来的发展趋势。在今天，已经有很多建筑开始采用钢结构了。

钢结构优点

　　抗震性：低层别墅的屋面大都为坡屋面，因此屋面结构基本上采用的是由冷弯型钢构件做成的三角型屋架体系，轻钢构件在封完结构性板材及石膏板之后，形成了非常坚固的"板肋结构体系"，这种结构体系有着更强的抗震及抵抗水平荷载的能力，适用于抗震烈度为8度以上的地区。

　　抗风性：型钢结构建筑重量轻、强度高、整体刚性好、变形能力强。建筑物自重仅是砖混结构的五分之一，可抵抗每秒70米的飓风，使生命财产能得到有效的保护。

　　耐久性：轻钢结构住宅结构全部采用冷弯薄壁钢构件体系组成，钢骨采用超级防腐高强冷轧镀锌板制造，有效避免钢板在施工和使用过程中的锈蚀的影响，增加了轻钢构件的使用寿命。结构寿命可达100年。

　　保温性：采用的保温隔热材料以玻纤棉为主，具有良好的保温隔热效果。用以外墙的保温板，有效的避免墙体的“冷桥”现象，达到了更好的保温效果。100mm左右厚的R15保温棉热阻值可相当于1m厚的砖墙。

　　隔音性：隔音效果是评估住宅的一个重要指标，轻钢体系安装的窗均采用中空玻璃，隔音效果好，隔音达40分贝以上；由轻钢龙骨、保温材料石膏板组成的墙体，其隔音效果可高达60分贝。

　　健康性：干作业施工，减少废弃物对环境造成的污染，房屋钢结构材料可100%回收，其他配套材料也可大部分回收，符合当前环保意识；所有材料为绿色建材，满足生态环境要求，有利于健康。 ?

　　舒适性：轻钢墙体采用高效节能体系，具有呼吸功能，可调节室内空气干湿度；屋顶具有通风功能，可以使屋内部上空形成流动的空气间，保证屋顶内部的通风及散热需求。

　　快捷：全部干作业施工，不受环境季节影响。一栋300平方米左右的建筑，只需5个工人30个工作日可以完成从地基到装修的全过程。

　　环保：材料可100%回收，真正做到绿色无污染。

　　节能：全部采用高效节能墙体，保温、隔热、隔音效果好，可达到50%的节能标准。

钢结构损坏的原因及加固技术措施

　　钢结构也是有损坏的时候，我们要即时发现即时解决问题，钢结构网介绍钢结构损坏的主要因素有：1)由荷载变化，超期服役，规范和规程改变导致结构承载力不足；2)构件由于各种意外产生变形、扭曲、伤残、凹陷等，致使构件截面削弱，杆件翘曲，连接开裂等；3)温差作用下引起构件或连接变形、开裂和翘曲；4)由于化学物质的侵蚀而产生腐蚀以及电化学腐蚀致使钢结构构件截面削弱；5)其它包括设计、生产、施工中的失误及服役期中的违规使用和操作等。

　　钢结构的加固技术措施主要有三种：1) 截面补强法：在局部或沿构件全长以钢材补强，连成整体使之共同受力；2) 改变计算简图：增设附加支承，调整荷载分布情况，降低内力水平，对超静定结构支座进行强迫位移，降低应力峰值；3) 预应力拉索法：利用高强拉索加固结构薄弱环节或提高结构整体承载力、刚度和稳度。

钢结构的优势

　　钢结构与其它建设相比，在使用中、设计、施工及综合经济方面都具有优势，造价低，可随时移动。

　　一、钢结构住宅比传统建筑能更好的满足建筑上大开间灵活分隔的要求，并可通过减少柱的截面面积和使用轻质墙板，提高面积使用率，户内有效使用面积提高约6％。

　　二、节能效果好，墙体采用轻型节能标准化的C型钢、方钢、夹芯板，保温性能好，抗震度好。节能50％，

　　三、将钢结构体系用于住宅建筑可充分发挥钢结构的延性好、塑性变形能力强，具有优良的抗震抗风性能，大大提高了住宅的安全可靠性。尤其在遭遇地震、台风灾害的情况下，钢结构能够避免建筑物的倒塌性破坏。

　　四、建筑总重轻，钢结构住宅体系自重轻，约为混凝土结构的一半，可以大大减少基础造价。

　　五、施工速度快，工期比传统住宅体系至少缩短三分之一，一栋1000平米只需20天、五个工人方可完工。

　　六、环保效果好。钢结构住宅施工时大大减少了砂、石、灰的用量，所用的材料主要是绿色，100%回收或降解的材料，在建筑物拆除时，大部分材料可以再用或降解，不会造成垃圾。

　　七、以灵活、丰实。大开间设计，户内空间可多方案分割，可满足用户的不同需求。

　　八、符合住宅产业化和可持续发展的要求。钢结构适宜工厂大批量生产，工业化程度高，并且能将节能、防水、隔热、门窗等先进成品集合于一体，成套应用，将设计、生产、施工一体化，提高建设产业的水平。

　　钢结构与普通钢筋混凝土结构相比，其匀质、高强、施工速度快、抗震性好和回收率高等优越性，钢比砖石和砼的强度和弹性模量要高出很多倍，因此在荷载相同的条件下,钢构件的质量轻。从被破坏方面看，钢结构是在事先有较大变形预兆，属于延性破坏结构，能够预先发现危险，从而避免。

钢结构厂房框架

钢结构厂房具有总体轻、节省基础、用料少、造价低、施工周期短，跨度大，安全可靠，造型美观，结构稳定等优势。钢结构厂房广泛应用于大跨度工业厂房、仓库、冷库、高层建筑、办公大楼，多层停车车场及民宅等建筑行业。