鋼結(jié)構(gòu)建筑一種新型的建筑體系有可通房地產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)、冶金業(yè)之間的行業(yè)界線,集合成為一個(gè)新的產(chǎn)業(yè)體系,這就是業(yè)內(nèi)人士普遍看好的鋼結(jié)構(gòu)建筑體系。并且由于構(gòu)件可以工廠化制作,現(xiàn)場(chǎng)安裝。因而大大減少工期,由于鋼材的可重復(fù)利用,可以大大減少建筑垃圾,更加綠色環(huán)保。因而被世界各國(guó)廣泛采用,應(yīng)用在工業(yè)建筑和民用建筑中。目前鋼結(jié)構(gòu)建筑在高層建筑上的運(yùn)用日益成熟,逐漸成為主流的建筑工藝,是未來(lái)建筑的發(fā)展方向。
一、鋼結(jié)構(gòu)建筑的概況
鋼結(jié)構(gòu)建筑一種新型的建筑體系有可通房地產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)、冶金業(yè)之間的行業(yè)界線,集合成為一個(gè)新的產(chǎn)業(yè)體系,這就是業(yè)內(nèi)人士普遍看好的鋼結(jié)構(gòu)建筑體系。鋼結(jié)構(gòu)建筑相比傳統(tǒng)的混凝土建筑而言,用鋼板或型鋼替代了鋼筋混凝土,強(qiáng)度更高,抗震性更好。并且由于構(gòu)件可以工廠化制作,現(xiàn)場(chǎng)安裝。因而大大減少工期,由于鋼材的可重復(fù)利用,可以大大減少建筑垃圾,更加綠色環(huán)保。因而被世界各國(guó)廣泛采用,應(yīng)用在工業(yè)建筑和民用建筑中。目前鋼結(jié)構(gòu)建筑在高層建筑上的運(yùn)用日益成熟,逐漸成為主流的建筑工藝,是未來(lái)建筑的發(fā)展方向。
二、鋼結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置設(shè)計(jì)
與混凝土結(jié)構(gòu)相比它是環(huán)保型和可再次利用的、易于產(chǎn)業(yè)化的結(jié)構(gòu),發(fā)達(dá)國(guó)家在房屋建筑中廣泛采用鋼結(jié)構(gòu)。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中都應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是概念設(shè)計(jì),它在結(jié)構(gòu)選型與布置階段尤其重要,對(duì)一些難以作出精確性或規(guī)范規(guī)定的情況,可依據(jù)從整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系,破壞機(jī)理,震害,試驗(yàn)現(xiàn)象和工程經(jīng)驗(yàn)所獲得的設(shè)計(jì)思想,從全局的角度來(lái)確定控制結(jié)構(gòu)的布置及細(xì)部措施,運(yùn)用概念設(shè)計(jì)可以在早期迅速有效地進(jìn)行構(gòu)思,比較與選擇,所得結(jié)構(gòu)方案往往都易于計(jì)算,概念清晰,定性正確,并可避免結(jié)構(gòu)分析階段不必要的繁瑣運(yùn)算,同時(shí),它也是判斷計(jì)算機(jī)內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。
鋼結(jié)構(gòu)通常是框架、平面架、網(wǎng)架、索膜、輕鋼、塔桅等結(jié)構(gòu)形式,其理論與技術(shù)大都成熟,亦有部分難題沒(méi)有解決,或沒(méi)有簡(jiǎn)單適用的設(shè)計(jì)方法,結(jié)構(gòu)和選形式,方應(yīng)考慮它們的特點(diǎn),基本雪壓大的地區(qū),屋面曲線應(yīng)有利于積雪滑落,而屋面覆蓋跨度較大的建筑中,可選擇構(gòu)件受拉力為主的懸索結(jié)構(gòu)體系。
結(jié)構(gòu)的布置要根據(jù)體系特征、荷載分布情況及性質(zhì)等綜合考慮。一般說(shuō)要?jiǎng)偠染鶆颍W(xué)模型清晰,盡可能限制大荷載或移動(dòng)荷載的影響范圍,使其以最直接的線路傳遞到基礎(chǔ),柱間抗側(cè)支撐的分布應(yīng)均勻,其形心要盡量靠近側(cè)向力(風(fēng)震)的作用線。否則應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn),結(jié)構(gòu)的抗側(cè)應(yīng)有多道防線。框架結(jié)構(gòu)的樓層平面次梁的布置,有時(shí)可以調(diào)整其荷載傳遞方向以滿足不同的要求。通常為了減小截面沿短向布置次梁,但是這會(huì)使主梁截面加大,減少了樓層凈高,頂層邊柱也有時(shí)會(huì)吃不消,此時(shí)把次梁支撐在較短的主梁上可以犧牲次梁保住主梁和柱子。
三、建筑鋼結(jié)構(gòu)的加固方式
鋼結(jié)構(gòu)加固的主要方法有:減輕荷載、改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形、加大原結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面和連接強(qiáng)度、阻止裂紋擴(kuò)展等。當(dāng)有成熟經(jīng)驗(yàn)時(shí),亦可采用其它加固方法。
1、改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形
改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形的加固方法是指采用改變荷載分布狀況、傳力途徑、節(jié)點(diǎn)性質(zhì)和邊界條件,增設(shè)附加桿件和支撐、施加預(yù)應(yīng)力、考慮空間協(xié)同工作等措施對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的方法。
(1)改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形的一般加固方法為對(duì)結(jié)構(gòu)可采用下列增加結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的剛度的方法進(jìn)行加固:如增加支撐形成空間結(jié)構(gòu)并按空間結(jié)構(gòu)驗(yàn)算;加設(shè)支撐增加結(jié)構(gòu)剛度,或者調(diào)整結(jié)構(gòu)的自振頻率等以提高結(jié)構(gòu)承載力和改善結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性;增設(shè)支撐或輔助桿件使結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)細(xì)比減少以提高其穩(wěn)定性;在排架結(jié)構(gòu)中重點(diǎn)加強(qiáng)某一列柱的剛度,使之承受大部分水平力,以減輕其它柱列負(fù)荷;在塔架等結(jié)構(gòu)中設(shè)置拉桿或適度張緊的拉索以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的剛度。
(2)對(duì)受彎桿件可采用下列改變其截面內(nèi)力的方法進(jìn)行加固。如改變荷載的分布,例如將一個(gè)集中荷載轉(zhuǎn)化為多個(gè)集中荷載;改變端部支承情況,例如變鉸接為剛結(jié);增加中間支座或?qū)⒑?jiǎn)支結(jié)構(gòu)端部連接成為連續(xù)結(jié)構(gòu);調(diào)整連續(xù)結(jié)構(gòu)的支座位置;將結(jié)構(gòu)變?yōu)閾螚U式結(jié)構(gòu);施加預(yù)應(yīng)力。
(3)對(duì)桁架可采取下列改變其桿件內(nèi)力的方法進(jìn)行加固。增設(shè)撐桿變桁架為撐桿式結(jié)構(gòu);加設(shè)預(yù)應(yīng)力拉桿。
2、加大構(gòu)件截面的加固
采用加大截面加固鋼構(gòu)件時(shí),所選截面形式應(yīng)有利于加固技術(shù)要求并考慮已有缺陷和損傷的狀況。
3、連接的加固與加固件的連接
鋼結(jié)構(gòu)連接方法,即焊縫、鉚釘、普通螺栓和高強(qiáng)度螺栓連接方法的選擇,應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)需要加固的原因、目的、受力狀況、構(gòu)造及施工條件,并考慮結(jié)構(gòu)原有的連接方法確定。
鋼結(jié)構(gòu)加固一般宜采用焊縫連接、摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接,有依據(jù)時(shí)亦可采用焊縫和摩擦型高強(qiáng)度螺栓的混合連接。當(dāng)采用焊縫連接時(shí),應(yīng)采用經(jīng)評(píng)定認(rèn)可的焊接工藝及連接材料。
4、裂紋的修復(fù)與加固
結(jié)構(gòu)因荷載反復(fù)作用及材料選擇、構(gòu)造、制造、施工安裝不當(dāng)?shù)犬a(chǎn)生具有擴(kuò)展性或脆斷傾向性裂紋損傷時(shí),應(yīng)設(shè)法修復(fù)。在修復(fù)前,必須分析產(chǎn)生裂紋的原因及其影響的嚴(yán)重性,有針對(duì)性地采取改善結(jié)構(gòu)實(shí)際工作或進(jìn)行加固的措施,對(duì)不宜采用修復(fù)加固的構(gòu)件,應(yīng)予拆除更換。
四、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,鋼結(jié)構(gòu)在建筑加固工程中的應(yīng)用日趨廣泛,鋼結(jié)構(gòu)是以鋼材為材料制成受力構(gòu)件的結(jié)構(gòu),鋼結(jié)構(gòu)住宅以其能使建筑更富有功能化,預(yù)工程化程度高,建設(shè)成本降低,自重輕,安裝容易,環(huán)保節(jié)能,抗震性能好等綜合優(yōu)勢(shì)而受到各方面的重視。