结构钢范文

导语：如何才能写好一篇结构钢，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：碳素结构钢 不锈钢 低合金结构钢 新旧牌号 对照

中图分类号：TG14 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）04（c）-0246-01

碳素结构钢、不锈钢以及低合金结构钢为工程常用钢，占世界钢产量的80%以上[1]。近年来，随着中国钢材市场与世界的接轨，结构钢、不锈钢国家标准（GB）不断进行修订、颁布和实施，钢种牌号也相继更新，形成了一套全新的牌号系统。由于历史的沿袭，很多企业的工程技术人员在工作中仍然习惯使用旧牌号，这无形中给钢材采购、设计以及生产加工带来相当程度的不便。现将常用碳素结构钢、不锈钢以及低合金结构钢（GB）新旧牌号列表对照，以供相关企业技术人员参考使用。

1 碳素结构钢（GB）新旧牌号对照

碳素结构钢（GB）新旧牌号对照见（表1），相关技术条件可参看GB/T 700-1988《碳素结构钢》[2]。

2 不锈钢（GB）新旧牌号对照

不锈钢（GB）新旧牌号对照见表2，相关技术条件可参看GB/T 1220-2007《不锈钢棒》[3]。

3 低合金结构钢（GB）新旧牌号对照

低合金结构钢（GB）新旧牌号对照见表3，相关技术条件可参看GB/T 1591 -1994《低合金高强度结构钢》[4]。

最后，值得注意是，上述对照的某些新旧牌号并非完全等同，例如A3钢与Q235A级钢在形变性能、冲击韧性以及焊接性等方面存在一定差异[5]。相关技术人员应在详细考察和了解的基础进行对照使用。

参考文献

[1] 《我国碳素结构钢标准的进展与展望（上）[J].栾燕.《冶金标准化与质量》，2009（5）.

[2] GB/T 700-1988，《碳素结构钢》[S].

[3] GB/T 1220-2007，《不锈钢棒》[S].

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    构,如压力容器、船舶、桥梁等,由于低温脆性造成的脆断事故时有发生,造成巨大损失[1]。

    2.低温冷脆特点及其影响因素

    当温度降低到某一程度时,金属材料的冲击吸收能量明显下降并引起脆性破坏的现象称为冷脆。

    金属的低温脆断具有以下特点[2]:

    (1)断裂时所承受的工作应力低。

    (2)脆性断裂时,裂纹的扩展速度极快,且脆断之前无任何预兆。

    (3)材料脆断温度通常接近材料的韧脆转变温度。,脆性断裂机理。

    (4)脆断常起源于构件自身存在缺陷处。

    (5)脆性断裂的宏观断口平齐,断面收缩率小,外观上无明显的宏观变形特征。

    影响金属冷脆的主要因素有以下几个方面。

    (1)晶粒度 当晶粒尺寸大于冷机晶粒尺寸时,结构会产生脆性断裂。因此,晶粒细化有助于提高材料抗低温脆断的能力。

    (2)晶粒结构 体心立方晶格金属及其合金或某些密排六方晶格金属及其合金,特别是工程上常用的中、低强度结构钢有明显的冷脆现象,而面心立方金属及其合金一般没有低温脆性现象。,脆性断裂机理。

    (3)形变速率 提高形变速率使材料脆性增大韧脆转变温度升高。一般中、低强度钢的韧脆转变温度对形变速率比较敏感,而高强度钢、超高强度钢则较小。

    (4)板厚 板厚的增加,脆性转变温度提高[3]。

    (5)钢的化学成分及组织当C<0.25%热轧碳钢冲击脆性转变温度TC的经验方程[4]:

    (1)

    式中Nf为固溶的自由氮量(%);P为珠光体的百分比;Si为硅的重量百分比;d为晶粒尺寸(mm)。

    3.低温脆性断裂的过程及机理

    钢具有强度高、塑性和韧性好等特点,这些特点保证了钢结构具有较好的工作可靠性。但是在低温的条件下,钢的塑性和韧性降低,提高了钢结构发生脆断的可能性。,脆性断裂机理。

    3.1低温脆性断裂的过程

    钢的脆性断裂过程大致分为三个阶段[5]:

    (1)裂纹产生前的准备阶段——主要为钢晶格内部的初始塑性变形;

    (2)裂纹的产生——通常为钢晶格间损伤的宏观集中表现;

    (3)裂纹向整个构件界面的横向发展。

    3.2材料脆性断裂理论

    自二十世纪20年代开始,世界上很多学者致力于脆性破坏领域的研究,形成了很多理论流派。,脆性断裂机理。

    (1)经典力学理论 该理论是建立在塑性剪切和脆性断裂的基础上,能解释几乎所有与脆性断裂现象有关的影响因素;主要通过试验研究金属等多晶体材料在不同应变状态下的破坏。

    (2)脆性断裂的位错理论 晶体原无裂纹,在应力作用下,材料发生解理断裂的理论,即位错理论。位错理论解释了脆性裂纹的成核和长大问题。

    (3)能量理论 该理论从能量储存和释放的观点来解释脆性破坏。不考虑裂纹的产生,而是在构件含有裂纹的前提下研究其发展,并认为裂纹的发展是由储存在其周围的势能促成的。虽然在金属结构设计中不容许裂纹的存在,但是能量理论及其最活跃的分支——线性破坏力学,能成功地解决脆性破坏的有关问题,并在工程中应用。

    4. 低温脆性断裂的实验手段极其评定指标

    世界各国对结构材料的低温脆性问题长期以来做了大量的研究工作,提出了不少低温脆性评定指标和试验方法。

    4.1低温拉伸试验

    低温拉伸试验需要一个低温环境,且在低温下材料的性能发生变化.因此,与常温拉伸试验相比,除需要设计低温箱外,其它仪器、设备及参数也需要重新设计选择[6]。

    由于断面收缩率和延伸率对试样温度不敏感,国内外学术界普遍认为光滑试样低温拉伸的延性指标不能用于反映低温韧性 [7]。

    4.2低温冲击实验

    冲击实验的实验方法有很多,在低温时常使用夏比缺口冲击(Charpy notch impact)试验,特别是系列温度冲击实验来评定材料的低温脆性。

    4.3韧脆转变温度

    确定材料韧脆转变温度的标准较多,常用的有能量准则法、断口形貌准则法、侧膨胀值法等。,脆性断裂机理。

    (1) 能量准则法(ETT)

    以某一  固定能量来确定韧脆转变温度,在冲击吸收能量一温度曲线上平台与下平台区间规定百分数(n)所对应的温度,用ETTn表示。一般取最大冲击值的一半所对应的温度,或取最大冲击功与最小冲击功的平均值所对应的冲击温度为韧脆冷脆转变温度,即ETT50。 (2) 断口形貌准则法(FATT) 一组在不同温度下的冲击试样冲断后,对断口进行评定,

    在脆性断面(放射区)率一温度曲线中规定脆性断面率(n)所对应的温度,称为断口面积转化温度,用FATTn表示。一般以冲击试样断口上出现50%纤维状断口时的温度FATT50作为冷脆转变温度。此种方法的误差较大,FATT主要反映冲击断裂时裂纹扩展过程中的断口形貌在韧脆程度上的差别。缺口试样冲击值包括裂纹萌生功、裂纹扩展功;冲击值对缺口尖锐度敏感,而FATT对缺口尖锐度并不敏感[9]。FATT不能对裂纹扩展抗力以定量的评价,不同材料,当FATT温度相同时,裂纹扩展功可能相差很大。

    (3)侧膨胀值法(LETT)在冲击吸收能量一温度曲线上平台与下平台区间某规定侧膨胀值所对应的温度,用LETT表示。,脆性断裂机理。

    4.4 评定钢材止裂韧性

    日本焊接工程协会提出用Charpy-V实验来评定钢材止裂韧性问题。依据弹性断裂力学而采用的断裂力学实验;用于评定材料断裂韧性的指标有JIC、COD、KIc。J积分试验法测得的材料的延性断裂韧度,裂纹张开位移(COD)实验测得的δC,可以用于材料韧性的相对评价。

    平面应变条件的断裂韧性指标KIc,可以直接用于设计计算。如果金属材料中存在一定形状、尺寸的缺陷,在外加应力作用下其应力场强度因子KI低于材料的KIc值,则是安全的。金属板材表面裂纹断裂韧度KIe值,则反映了金属板材在线弹性平面应变状态下阻止表面裂纹启裂的能力。

    参考文献:

    [1](苏)柯舍列夫着;吴孝隆译,工业金属材料低温机械性能手册

    [2]涂铭旌低温脆断规律及机理

    [3]王晓丽浅谈焊接因素对低合金结构钢冷脆性的影响

    [4]日本钢铁协会,日本金属学会《钢の强韧化》

    [5]王元清钢结构在低温下脆性破坏的研究

    [6]张德勇、李光明DL-1低温拉伸试验装置的设计

    [7]戒忠良、朱栋梁:低温脆性指标评定,1979.3

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关键词：钢结构；土木工程

1土木工程中钢结构的特点

1.1 强度一般来说，结构构件承受或者容纳作用效应的能力是由材料的强度来决定的。可以利用有关的国家标准来确定结构钢的构件性能，这些标准中列出了钢结构可使用的材料，比如建筑结构钢要满足CSA标准ASTM standardA992/A992M或者CAN/CSA G40.20/C40.21等相关标准的要求。不过并不是全部的钢种都有所有的强度级别，因此如果是一个特定的建筑钢结构设计，那么对钢种类型和强度级别的选择就非常重要。从整体来说，采用钢结构可以减少物料消耗、减轻结构自重、降低支撑部件与地基的尺寸，最终降低整个建筑的结构成本。

1.2 刚度振动、变形等适用性参数由构件的刚度来决定，进而由结构体系的刚度来决定。结构体系的实际刚度又由其构件和连接件的分布来决定。不过简单说来，构件的刚度由材料的几何截面特性以及材料的弹性模量来决定，结构钢的弹性模量通常为200GPa。而普通密度抗压强度在20-40Gpa范围内的混凝土其弹性模量通常在20-28GPa范围内；即使对于高强度混凝土来说，其弹性模量也不过在40-45GPa之间，由此可见，钢结构的钢性是混凝土的十倍及五倍左右，所以钢结构的刚性有着显著的优势。

1.3 延性延性指的是某种材料拉伸的过程中无断裂的塑性变形能力。一般情况下延性是结构设计中，特别是抗震设计中比较重要的特性参数，地震中幸存的建筑物直接依赖于主要结构框架经历大的非弹性变形时的滞后耗能性。钢结构可以说是目前使用最广泛的、韧性最好的工程材料之一。不过材料内在的延性并不一定都会转化为建筑结构的内在延性，因此要充分认识到这一点，采取适当的设计策略和可靠、稳定的滞消机制。

1.4 韧性衡量材料断裂前吸收能量以及塑性变形的能力的指标就是韧性。它可以抵抗缺口部位的不稳定裂纹的扩展。韧性通常表示钢结构在制造、安装以及使用过程中可以承受比较大的工业变形，是钢结构一个很重要的特点。正是因为钢构件的韧性才使其在弯曲、剪切、冲孔、锻造、钻孔等制作过程中降低了产生裂纹的可能性。钢结构足够的断裂韧性是必须具备的，特别对受到交变荷载以及冲击荷载的建筑结构来说更要具备此特性。钢结构的断裂韧性对于温度条件很敏感，并且随着温度的减小而降低。所以在天气寒冷的地区设计钢结构，首先要考虑韧性。相对来说，低碳铌钢比高碳钢成分钢更能改善韧性。

1.5 整体由上可知，无论是从刚度、强度还是在延性方面，钢结构都要优于钢筋混凝土，并且钢结构可以比较容易建构出有异国风情的建筑形式，通常钢结构系统可以提供最佳的设计灵活性以及最大的空间利用率。钢结构的另一个优点就是：它还是一个理想的悬臂施工体系。适当的应用空腹钢铁托架以及构件腹板开孔，可以为管道以及其它供电线路提供通道，不仅降低了楼层的高度，而且增加了审美吸引力。钢架像在钢结构中一样，被用来扩展现有的混凝土建筑结构或者增加楼层。在进行施工时，装配钢结构的施工人员要远远少于混凝土建筑结构所需要的人数；与混凝土建筑相比，钢结构的安装以及制作质量都要更加的可靠和简便。并且在修改时，钢结构比混凝土结构更加容易，成本更低，特别是要附加支撑系统时，钢结构可以更加快施工进度。

2钢结构的缺点

当然，每种材料都不是完美的，所以钢结构的应用和施工也存在着一定的缺点，其主要表现为以下几个方而：

2.1 材料缺点尽管钢结构的刚度要远远大于混凝土，但是对于一个给定的负载，钢结构的构件截面刚度则要小于与其对比的混凝土结构，这主要是因为钢的强度优势导致其构件的尺寸相对较小。因此要提高这些构件的稳定性，就要增加型钢的尺寸或者采取填充混凝土以及外包混凝土的措施，以提高截面的刚度。

2.2 市场环境

2.2.1 设计力量较薄弱在设计建筑结构时要注意结构的功能要求是不是属于钢结构合理的应用范围。通常在设计较高承载力需要使用钢结构时，要考虑用不适合继续承载的巨大变形为结构设计的极限状态为准则。钢结构有很多节点，要对每个螺丝、垫板以及焊缝进行精确的计算，而且每个专业要一次性到位，所以钢结构的设计要比混凝土结构的设计更复杂，并且图纸也远远多于混凝土结构。

2.2.2 钢结构生产未形成体系只有在大规模生产的情况下才可以体现出钢结构的优越性。并且目前钢结构的生产标准、价格标准以及质量标准都没有统一，国家标准以及监管机制方面也都有一定的欠缺，因此很多设计师以及开发商都相对比较茫然。

2.2.3 价格问题由于钢结构的生产未形成体系，因此钢结构的价格比较高。虽然钢产量近年有大幅度的提高，但是人均产量仍然相对较低，钢材仍是我国国民经济中比较贵重的材料，而混凝土的价格优势就体现出来了。

2.2.4 钢结构的使用年限混凝土结构号称永不损坏，但是钢结构一般的使用寿命只有五十年，如果钢结构用在住宅建筑中，那么人们想到自己花费终身积蓄而购买的房子只能住五十年，会让很多人丧失购买的欲望。不过随着保险业的发展，住宅寿命问题应该相对容易解决。

3钢结构施工安装要点

整体来说钢结构的施工流程比较复杂，并且建筑的要求不同，在细节上也有很大的差异性。此处列举三点进行简单说明。

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关键词：高层建筑；钢结构；施工技术

中图分类号：TU74 文献标识码：A

一、引言

在我国超高建筑中钢结构体系建设应用广泛。钢结构的施工从设计、材料采购、构件加工、现场安装、现场施工管理等是都表现出很强的综合性，也是一个企业施工技术水平和管理水平的重要体现。由于钢结构具有施工周期短、自重轻、抗震性能好、环境污染少等优势特点，所以能在我国的建筑业中得到广泛的应用；但使同时具有耐火性差、耐腐蚀性差等致命缺点，只有对钢结构进行有效的防腐，才能延长其使用的时间。

二、高层建筑钢结构施工技术要点分析

1.螺栓预埋技术

预埋柱脚螺栓的位置要求比较严格，必须非常准确，否则不仅会增加钢柱安装的难度，也会对安装质量产生很大的影响。因此应该严格控制预埋螺栓位置，在施工的过程中，应该对基础轴线和标高基准点进行严格的控制，埋设后进行两次复测，第一次要在埋设定位后进行测量，第二次要在基础混凝土浇筑并等其变得坚固后进行相关的复测。如果在复测过程中，发现位移超出范围的问题，则必须进行重新埋设。其标高偏差应该尽量控制在±5mm 以内，定位轴线的偏差尽量控制在±2mm 以内。

2.吊装技术

(1)钢柱吊装技术

钢柱是高层建筑层高和总高度的主要竖向构件的重要的决定因素，因此，在加工制造中，必须按照现行规范的标准来进行。钢柱在放样下料制作的过程中，应该充分考虑到焊缝的收缩变形以及竖向荷载作用下引起的压缩变形等各种因素，所以钢柱的放样下料长度要与设计长度区别开来，不能因为小差的少就不重视或者忽略不计。即使上下两节钢柱截面完全相等时也不能随便进行互换，同时要求对每节钢柱应编号做好记录加以区别，以保证正确的安装。

(2)钢梁吊装技术

钢梁在进行吊装前，应在柱子牛腿处检查标高和柱子之间的距离，主梁吊装前，应在梁上装好扶手杆和扶手绳，待主梁吊装就位完成后，将扶手绳与钢柱系牢，以保证施工人员的安全。一般在钢梁上翼缘处开孔，作为吊点。吊点位置取决于钢梁的跨度。为了提高吊装的速度，对重量较小的次梁或者其他的小梁，尽量多利用多头吊索一次吊装数根。有时将梁、柱在地面组装成排架进行整体吊装，这样不仅有利于提高吊装的速度，还有利于减少高空作业，保证工程的质量。

3.钢结构高强螺栓连接技术

（1）采用高强螺栓连接方式时，应确保孔位的精确度。目前，制孔一般采用模板制孔和多轴数控钻孔，但后者的精度高于前者，在施工时应优先考虑采用后者。

（2）每个螺栓一端不得垫2 个以上垫片。高强螺栓应自由穿人，不得敲打和强行穿入螺栓。当螺孔出现局部偏差时，只允许使用绞刀进行修整。严禁用气割扩孔，若使用气割扩孔，则应按重大质量事故处理。

（3）绞孔修整前应保证其四周的螺栓全部拧紧，使板叠密贴后再进行。修整时应防止铁屑落人叠缝中。绞孔完成后用砂轮除去螺栓孔周的毛刺，同时扫清铁屑。

（4）高强度螺栓的安装在节点全部处理好后进行，应按同一方向插入螺栓孔内。对于箱形截面部件的接合部，全部从内向外插人螺栓，在外侧进行紧固。如操作不便，可将螺栓从反方向插人。

（5）钢梁安装过程中，板叠接触面间应平整，接触面必须大于75%，边缘缝隙不得大于0.8mm。高强螺栓不得作为临时安装螺栓。

（6）螺栓拧紧应按一个方向施拧，拧紧顺序应由中心按辐射方向逐层向外扩展。当天安装的应终拧完毕，且终拧完毕后应逐个检查。对欠拧、超拧的应进行补拧或更换。螺栓拧紧后外露螺纹不得少于2 个螺距。

（7）对于大型节点可分为初拧、复拧和终拧。初拧时，轴力一般宜达到标准轴力的60%~80%，最低不应小于标准轴力的30%;复拧时，在初拧的基础上，扭矩值等于初拧扭矩值;终拧时，顺序是先拧上层梁，再拧下层梁，最后拧中层梁，对每个节点处的高强螺栓须按由中央向四周的顺序进行终拧。

4.焊接施工技术

焊接在钢结构高层建筑中的应用必不可少，一般钢结构高层建筑我们采用的焊接方法有CO2气体保护焊、电渣焊和自动埋弧焊等。下面就几种不同的焊接方法分别叙述其施工工艺的要点。

(1)CO2气体保护焊操作工艺

施工操作中要注意的有：焊接参数的选择，焊丝的选择和焊接电弧电压与电流的选择，电流要根据工件的厚度、施焊位置和焊丝直径和熔滴过渡形式来选择，电弧电压的选择要与电流恰好配合；不同位置的选择不同的焊接方式，平焊多选择左向焊法，能清楚地看到焊缝和熔池，便于控制焊缝的成型，横焊大多采用右向焊法，立焊分为向上立焊和向下立焊，中厚板的细丝焊接使用向上立焊，薄板可使用向下立焊.

(2)电渣焊的操作工艺

电渣焊是一种自动焊，用户高强度结构钢在竖直位置上的对接焊接。在进行操作时首先要选择焊接的电流和电压，根据计算公式选择计算出的电流，电压与熔缝的熔宽成正比，起弧阶段电压会高一点，在焊透的情况下，电压尽可能底，焊接过程随时注意调整电压；其次要适当掌握好焊接的速度（1.5~3m/h 范围内），送丝速度在200~300m/h 的范围以内，造渣过程中最好选择200m/h；还有就是要随时检查焊件的炽热状态，适当调整焊接工艺参数，当翼缘板较薄时，相应的焊接部位要安装水冷却装置。

(3)自动埋弧焊操作工艺

在施工操作中要注意的有：首先是焊丝的选择，可参照《钢结构高层建筑设计与施工规程》进行选择；其次是焊丝的数目，可选择双丝焊，可一次得到大量的熔敷金属，焊接变形小同时也能提高焊接速度；其次对于无法使用衬热的焊缝，可先用手工焊封底，再用埋弧焊，对于较厚钢板可采用多层焊，在塔接接头和T

形接头中，可以采用斜角焊接和船型焊接的形式。

三、结束语

随着钢结构的广泛应用，钢结构的技术难度会越来越大，随之而来安装精度要求也越来越高，质量问题也会愈来愈受关注。施工过程中，根据现场适用条件，严格吊装顺序，并在吊装后严格进行初校、复校，以保证吊装精度；探索焊接变形规律，优化焊接顺序，严格控制焊接质量，切实有效地进行施工管理。既要做好质量预控工作，也要重视过程控制和成果校核。

参考文献：

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关键词：轻钢结构；厂房；结构设计

近年来，我国的建筑工程建设事业也在快速的发展着，同时由于近些年我国彩色刚的产量的增加，轻型钢逐渐在建筑工程中的应用越来越普遍，已经成为现代大跨度厂房的首选了。轻型钢门式钢架结构在建筑结构设计中是普遍存在的，因为这种结构设计具有很强的优势，是其他一些建筑结构设计所无法比拟的。但是这种钢结构设计在某些地区目前还不是很成熟，在建筑工程中的应用不是很好。因此，为了更大范围的发挥这种结构设计的优势，确保这种钢结构设计的质量，我们就需要对该种钢结构设计进行分析，克服在轻型钢门式结构设计中存在的问题，掌握其设计技术，使轻型钢门式结构设计得到更大的发展。

1 轻钢结构典型优势

轻钢结构属轻型钢结构的一种类型，其结构体系，简言之，是由刚架为承重结构，配套轻型屋盖和墙体围护结构，以及相应的支撑系统所组成的结构体系。轻钢结构和其他材料的结构相比，具有如下优点。

1.1 自重轻

轻钢框架结构重量比很高，墙厚较薄，因此可以使房屋的跨度达到很大，钢材可根据不同用途合理分配截面尺寸的高宽比，使用面积较其他结构要提高很多。这种截面模数大，具有优良的力学性能和优越的使用性能，结构强度高。轻钢结构与混凝土结构相比，自重约为后者的一半。在工程设计中可以根据实际情况达到个性化的要求。

1.2 结构稳定性好，抗震性能突出

轻钢框架结构稳定性良好，钢梁、钢柱组成柔性框架，可充分发挥钢材强度高、延性好、塑性变形能力强的特点，以吸收部分地震能量，房屋的抗拉伸、扭曲、震动的能力得以强化。一般而言，其抗震能力是砖混结构的2倍以上，在高烈度的地震灾害后，用于修复的费用减少。而且适合建造在各种地质条件的地基上，提高了结构的安全可靠性。

1.3 施工速度快

一般情况下，轻钢框架结构建筑的施工由于设计标准化、定型化，构件加工制作工业化，另外加上现场安装施工的过程中不受气候影响，简单快捷，时间相对钢混结构住宅缩短工时1/3～1/2，加快了资金周转，大大提高了投资回报速度。

2 轻型钢结构厂房的优化设计

2.1 刚架最优柱距的确定

刚架的柱距与刚架的跨度、屋面荷载、檩条形式等因素有关。随着刚架柱距的增大，刚架用钢量是逐步下降的，但当柱距增大到一定的数值后，刚架的用钢量随着柱距的增大其下降的幅度较为平缓，而其他如檩条、墙梁的用钢量随着柱距的增大而增加，就房屋的总用钢量而言，随着柱距的增大先下降后上升。大量计算数据表明：一般情况下，门式刚架的最优柱距为6―9 m，柱距不宜超过9m，超过9m屋面檩条与墙梁体系的用钢量增加太多，综合造价并不经济。因此，从综合分析的角度看，确定合理的柱距才能既节省钢材，又使设计真正做到定型化、专门化、标准化以及轻型化，从而推动门式刚架轻型房屋结构体系在我国的发展。

2.2 合理跨度的确定

在设计中，应该根据具体房屋的高度来确定合理的跨度，总体来说，当荷载和柱高一定时，我们在设计中就应适当加大房屋的跨度，这样一来，刚架的用钢量整体增加不明显，但却很大程度上节省了空间。通过大量计算得出：当檐口高度为7 m、柱距8.5 m，荷载情况完全一致的情况下，跨度在18―48 m之间的刚架单位用钢量为18～35 kg/m2，当檐口高度为12 m时（其他情况相同），跨度在18―48 m之间的刚架单位用钢量（Q235一B）为25―40 kg/m2，因此，在工艺要求允许的情况下，设计人员选择方案时应选择较为经济合理的跨度，不宜盲目追求大跨度。

2.3 截面优化设计

实现截面优化的方法主要有两种：

2.3.1 穷举法。首先仔细计算和比较各种合理的构件截面形式，并在满足具体设计要求的情况下，以用钢量最少或造价最低作为控制条件，得到满意的截面尺寸。门式刚架常采用变化构件的截面来适应弯矩的变化以达到节约钢材的目的。除腹板的高度变化外，厚度也可根据需要变化，上、下翼缘可以用不同截面，相邻单元的翼缘也可采用不同的截面形式。因此，影响整个刚架用钢量的因素有上、下翼缘宽度、厚度，腹板的厚度，构件大头、小头的高度，而且这些因素之间也互相影响，互相不独立。工程设计从形式上来说，是一种非常严格的力学和数学方法的精确运算过程。

2.3.2 用最优化理论。首先可以把问题归纳为一个单目标的问题，用钢量最少或造价最低最为优化的具体目标函数，应力、位移等可以作为约束条件，最后用我们的数学方法得到最满意的解。

事实上，结构设计中起重要作用的并不是那些运算方法和数学处理，而是一系列难以用精确的计算解决的、具有主观色彩的决策问题。所以，完全用最优化理论来解决截面优化设计有很大的复杂性。当设计人员决定了结构形式后，截面优化比较简单易行的方法是按照构件的内力来调整截面尺寸，经过试算来确定重量最小的截面。这种方法不但计算次数少，而且可以人工干预截面优化范围，快速的得到比较理想的截面尺寸。

2.4 柱脚设计

轻钢结构柱脚形式有两种：即铰接柱脚和刚接柱脚。对于铰接柱脚，基础仅受轴心荷载作用，设计相对比较简单。但部分轻钢节结构厂房都有吊车，依据《轻钢结构刚架轻型房屋钢结构技术规程》规定：用于工业厂房且有5 t以上的桥式吊车时，宜将柱脚设计成刚接；《技术措施结构2003）规定：当设有桥式和梁式吊车时，轻钢结构刚架柱宜采用等截面构件，柱脚应设计成刚接。因此5 t以上的桥式和梁式吊车的门刚结构柱脚应设计成刚接；3 t及以下悬挂式吊车和无吊车的门刚结构，柱脚才可以设计成铰接。有较大吊车的房屋，柱顶位移较大，柱脚采用刚接，使得每榀刚架形成超静定结构，不但能减小柱顶位移而且具有更大的安全储备。对于高宽比和风荷载较大的无吊车门刚结构，柱脚也宜设计成刚接。

同时当柱底板与混凝土基础间的摩阻力不足以抵抗全部的水平剪力时柱脚还应设置抗剪键，抗剪键的设置需要计算。在基础施工时应留置键槽，键槽每侧宽出抗剪键不小于30 mm，底部空隙高度不小于20mm。在柱脚底板和基础顶面之间留有一定空间，柱脚铰接时不宜大于50 mm，柱脚刚接时不宜大于100 mm。

3 结束语

轻钢结构设计对于建筑工程钢结构设计来说具有十分重要的作用，对于钢结构设计的发展也是具有重大意义的，因此我们应该加强对于轻钢结构设计的探讨。由于我国在建筑行业，特别是在轻型钢结构建筑方面的发展还不是很好，在施工设计中还存在着很多的问题，因此，应该在轻钢厂房的设计方面多做研究。并且由于我国的轻钢结构厂房的需求量不断增加，做好轻钢结构厂房的设计就会更加的重要。

参考文献：

[1]白洪源；余洋.关于轻钢厂房结构设计的几处解惑工程[J].建设与设计2011，（08）.

[2]贺剑.门式刚架轻钢结构厂房的鉴定与加固方法研究同济大学2008-03-01硕士

[3]邹剑强；付桂宏；徐克利.设有100/20t吊车的重型钢结构厂房结构设计[J].建筑结构2009，（04）.

[4]徐可心；杨金澄.浅谈轻型门式钢架结构厂房的设计吉林省土木建筑学会[J].2011年学术年会论文集，2011，（12）.

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关键词:钢结构设计 结构构造

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

1 钢结构概述

随着社会经济的发展，钢结构厂房在我国建筑行业中也随之迅速的发展,在钢筋混凝土建筑之后,钢结构厂房是最具革命性的建筑新发展和新应用之一。与传统的钢筋混凝土结构相比,钢结构的优点主要表现在以下几方面:一、钢结构的强度大相同跨度的厂房钢结构的材质更轻，从而减轻结构的自重。二、钢结构开间和跨度可以做的更大，内部分割更灵活。三、因为钢结构的自重轻（部分楼面采用钢格栅、屋面墙面可以采用夹芯彩钢板），地震作用力比混凝土结构要小，从而也减小了基础设计的内力，降低基础造价。四、钢结构材料的延性好，地震作用下能吸收更多的地震能量，地震来临的时候有相对较多的时间逃生。五、钢结构施工速度快，对于一些资金紧张（比如建设需要大量的银行贷款，或者急需早日投产的项目）的企业来说，这些往往是决定性的因素。

2 钢结构设计

2.1 收集资料

钢结构设计过程的前期资料准备工作首先就是要收集环境资料,包括:使用年限内的基本风速、风压和雪压;当地的土壤类别;大气中是否含腐蚀性成分;当地地震基本烈度及建筑物抗震设防分类标准和设计基本地震加速度值等等。其次,必须收集规范和标准,目前我国现时实行的主要设计规范是《钢结构设计规范》GB50017-2003。再次,要了解结构设计的习惯做法,例如:坡口焊与刨平顶紧的使用,插入式柱脚和锚栓式柱脚的使用,建筑墙体采用开敞还是封闭等。

2.2 确定结构体系、柱网

钢结构体系主要由横向结构系统和纵向结构系统组成。横向系统的具体情况根据工艺要求、厂房刚度要求、结构受力情况、材料选用情况等确定。纵向系统一般由柱及其支撑、托架、吊车梁及制动梁或桁架、墙梁等组成。

柱网的确定一般依据工艺要求、经济柱距及跨度、建筑美观等方面。造价主要包括基础费用,钢材用量、制作安装难度及进度等。跨度的确定一般根据工艺的要求。厂房的划分由起重量Q确定,当Q≤20t为轻型厂房;当30t≤Q≤75t为中型厂房;当100t≤Q≤250t为重型厂房;当Q>250t为特重型厂房。根据多年设计经验总结,经济柱距为:重型厂房地基差时宜采用24m,中型厂房地基差时采用18m、15m,轻型厂房采用12m;地基较好时厂房一般宜采用12m、18m柱距。经济柱距的确定还应考虑吊车轨面标高等因素。

2.3 设计荷载及荷载效应的计算

结构设计应考虑的荷载包括:风载,地震荷载,活荷载,吊车荷载。按承载能力极限状态设计钢结构时,应考虑荷载组合。荷载的标准值、荷载分项系数、荷载组合值系数、动力荷载的动力系数等应采用现行的国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009中的规定。结构重要性系数γ0应采用现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068中的规定。

根据《钢结构设计规范》GB50017中的规定,说明如何计算吊车荷载:作用于每个轮压处的水平力标准值:Hk=αPkmax;Pkmax:吊车最大轮压标准值;α:系数,一般软钩吊车α=0.1,抓斗或磁盘吊车α=0.15,硬钩吊车α=0.2。

2.4 结构构造

钢结构的主材是根据不同钢型号的物理性能确定的,如:屈服强度和抗拉强度。高强螺栓是根据屈服强度、抗拉强度、承剪切能力、抗滑移能力和扭矩值来确定的。

3 钢结构厂房设计中应注意的问题

3.1 钢结构的腐蚀及防腐

造成钢结构腐蚀的原因很多。首先是环境因素,钢结构长期暴露在相对湿度比较大的环境中,就会产生腐蚀现象,而且环境中的酸、盐等化学物质也会使钢结构的腐蚀加速;其次是由于设计的不合理,例如:钢架和墙体之间应该保留足够的空间,便于维护;还有施工时控制不良,主要是由于涂料质量控制及施工过程涂膜厚度的检查不严格造成腐蚀问题出现。

钢结构的腐蚀生锈降低钢结构的强度和承载能力,减少钢结构的使用寿命,一旦由于腐蚀造成钢结构变形、断裂、垮塌就会造成难以挽回的损失,并且钢结构腐蚀影响建筑物的美观。因此,当务之急是做好防腐工作。选择防腐涂料要考虑涂料的防腐年限、保光保色性、是否便于维修等。防腐蚀年限小于5年为短期防腐蚀、5年至15年为中等防腐蚀、大于15年为长效防腐蚀。室外钢结构宜采用环氧富锌底漆两度、环氧云铁中间漆两度、聚氨酯面漆两度,总漆膜厚度不小于150μm的长效防腐涂料。室内钢结构宜采用铁红醇酸底漆一度、云铁醇酸防锈漆一度、醇酸面漆两度,总漆膜厚度160μm。

3.2 钢材及连接材料的选择

钢结构既承受静力荷载又承受动力荷载,必须根据其所受的荷载情况选用适当的钢材,直接承受动力荷载的钢材应具有较高的质量,需要验算疲劳的钢材对综合性能要求更高。承重结构的钢材根据规范宜采用Q345钢、Q390钢和Q420钢。承重结构采用的钢材应保证在抗拉强度、伸长率、屈服强度含量等方面必须符合规定,。对受拉和受弯的钢材应选用较高质量的,防止钢材产生断裂。焊接结构钢材的质量要求应高于同样情况的非焊接结构钢材,应保证含碳、硫、磷的量符合规定。钢中硫含量过高会造成钢材的热脆现象，而磷含量过高会造成钢材的冷脆现象，对经常处于或可能处于较低温度下工作的钢结构,尤其是焊接结构,应选用化学成分和力学性能质量较好的钢材。钢材质量等级:Q345钢、Q390钢和Q420钢可分有A、B、C、D、E五级。下表描述了焊接结构和非焊接结构在不同的工作温度下所使用的不同的钢材质量等级。

如表1所示。

表1

3.3 钢材焊接裂缝

焊缝裂纹出现的原因:(1)厂家的焊接质量较差,同时运输过程中的振动使原始的裂缝加大甚至开裂。为了保证安全,质检人员应该重视这些焊缝、加强对焊缝的检验力度,保持大板梁等长度较大钢结构在吊装运输过程中受力均匀、不发生大的变形,以避免裂缝的出现。(2)焊接时焊剂焊条潮湿、焊接坡口没有清理,在气体保护焊时,有油污、气体保护不当进入空气,导致气孔的产生,可能引起裂缝。因此在焊接前,要将焊接部位彻底清理干净,在钢结构制作过程中要按照焊接相关规程对钢材进行保管存放,对于存在气孔的部位要引起高度的注意,防止焊接裂缝产生。

4 结语

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【关键词】房建；钢结构；施工技术

近年来，我国房建工程总量增多，随之而来的是钢结构使用的增多与范围的变广。钢结构虽然在我国房建施工中占有了很大的份额，但是在实际的施工过程中还是不可避免的暴露出一些问题。这些问题如果不能及时获得解决，就会对整个施工过程造成影响，严重的还会影响人民的生产与生活。因此，我们一定要注意选择质量优良的钢结构材料，恰当的施工技术，将发生施工事故的风险降到最低。

1 我国房建中钢结构类型的基本类型

1.1 低合金高轻度结构钢

钢结构有很多种，但是在我国目前的房屋建筑中，主要由以下两种钢结构的类型。一是碳素结构钢，二是低合金高强度结构钢。与碳素结构钢相比，低合金高强度结构钢有较高含量的金属元素，是低合金钢中的一种。从整体上来看，碳素结构钢的强度要要低于低合金高轻度结构钢。低合金高强度钢也因此具有了较大的刚度以及将强的稳定性以及较好的承载力。也因此而往往挂钩在高负荷和跨度结构中并有更良好的表现。

1.2 碳素钢结构

作为我国最常用的工程用钢，碳素结构在我国钢结构的应用中十分广泛。我国针对碳素钢结构有专门的规定。用“Q”来代表屈服点，用数值来表示屈服点的数值。同时还有重量等级符号以及托养方法作为辅助的标准。在我国现行的规定中，总共分成了五类钢结构：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275。Q235的碳素钢结构通常用于建筑工程的焊接结构中。质量等级则主要由结构中硫磷杂质的含量多少来划分，并按照从多到少用A＼BC＼D＼E来表示。在进行钢材的选择的时候，应当将刚才的性能特点以及质量标准等纳入到考虑的范围之内。同时结合施工的需要以及对于钢结构的要求来进行选择，务必选出最适合当前施工状态的钢材。同时，在进行选择的时候还应当考虑到焊接情况以及施工外界环境对于钢材的影像以及特殊要求，将这些内容综合考虑选择最合适的钢材。尤其是对于沸腾钢的选择，应当注意当外界环境低于-20℃时不应当采用此种钢材。

2 钢结构的主要特点

在承载力大、跨度较大的工程中常常使用钢结构。由于钢结构材质较为均匀，质量也很稳定，与其他材料相比更具有可靠性能。与此同时还具有体积小质量轻的优点，极大地方便了钢结构在施工过程中的运输与存放，节省了大量的人力物力。另外，其具有的较强的高轻度、可塑性能以及韧性都拓宽了他的适用范围，使得钢结构能够更加广泛的应用于各种建筑工程中。还有，钢结构正在走工业和预案的道路，由工业统一制造安装，省去了大量的人力操作，缩短了成型时间，也保证了钢结构的准确性。但是，钢结构也有一定的缺点，与一些耐火材料相比它的着火点较高，防火性差；与一些防腐材料相比，它比较易腐蚀。

3 钢结构基础施工的主要技术

施工质量的好坏很大程度上是由钢结构施工技术需按取得成功与否决定的。在选取施工技术时，应当结合房建工程的实际情况和对于钢结构的具体要求选择适当的钢结构施工技术。反之，如果选择的钢结构技术不恰当，就会对工程的造成严重的影响，严重的还会危及到施工人员以及住户的生命安全。因此，在进行钢结构施工技术选择的过程中，一定要严格按照相关规定的要求，也只有这样才能够提高钢结构技术的应用效果，进而保证整个工程的整体质量。

3.1 螺栓的预埋和安装

钢结构的定位主要依靠地脚螺栓的精度实现的。地脚螺栓位置的精确与否，直接关系到了钢结构能否精准定位。地脚螺栓的基础轴线的唯一应当不超过2mm的范围。标高的偏差则不应超过5mm。在完成对于递交螺栓的预埋工作后应当紧接着进行两次复测，已确认螺丝的位置是否在误差允许的范围内。另外，在安装螺栓的时候一定要严格的按照相关规定进行，要将螺丝沿着一定的丝放，注意掌握力度不能够生硬地穿过，应当在保证点圈的抑制性以及具体朝向准确无误的基础上传入，还要拧三次来确保螺栓已经紧固。

3.2 吊装

吊装有两个层面：一是钢柱吊装，二是钢梁吊装。在钢柱吊装的过程中既应当建立在保护住脚螺栓的基础上，又应当确保钢柱不与其他物件碰撞。而对于钢梁的吊装应当在吊装之前就制定好详细的方案，并考虑钢梁的体积较大，与钢柱相比也较为脆弱，更要注意吊装过程中的保护措施。

3.3 焊接

钢焊接的效果好坏，影响因素有很多。拥有上岗证的焊工才能够严格按照相关规定，沿着正确的程序施工作业。由于钢结构的焊接是钢结构施工技术中十分关键的部分，因此我们都应当对该步骤提起足够的重视。除了在施工现场配备专业的焊接设备之外，还要精心选择质量较好的焊条，并检查、清理焊缝，以减少外界环境对于焊接的影响。同时，在进行焊接之前一定要有一个详细的规划，然后严格地按照规定进行操作，还要设立检查机制，对于焊接处进行二次确认，保证焊接的质量。

3.4 整体提升大型钢屋盖

近阶段，袁立伟帕斯卡液压原理的危机液压整体提升技术被我国钢结构建筑引入。该技术能够按照作业点的要求，通过对微机进行智能控制来实现整体提升钢屋顶的步骤，大大减少了人力与物力，缩短了钢结构技术所需的时间。

4 结束语

虽然钢结构施工技术在近些年来发展迅速，取得了一定的成就，但是，在实际的施工过程总还是不可避免的暴露出了一些问题。这些问题如果不能及时解决，将会直接影响到了整个工程的质量好坏，严重的还会影响人民群众的生命财产安全。因此，在钢结构设计中，我们应当结合实际情况，需要对钢结构的材料以及钢结构的技术进行选择，以保证选用的钢结构符合施工的要求，更好地发挥应有的作用。同时，要注意钢结构施工中的各项要求，并严格执行。也只有这样，才能够保证施工的质量，促进钢结构施工技术的发展。

【参考文献】

[1] 孙海龙，王秀卓.浅谈钢结构建筑的施工工艺[J].科技咨询导报.2007（09）

[2] 黄振妹.多层高跨钢结构施工质量控制[J].安徽冶金科技职业学院学报. 2006（02）

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关键词：钢结构 施工 技术分析

钢结构是指以钢材为材料做成受力构件的结构，因其具有承载力强、自重轻、强度高、施工快、抗震强等优点，与钢筋混凝土结构相比，在高、大、轻3个方面具有独特的优势，在高层建筑中应用广泛，如上海金茂大厦、深圳赛格大厦、大连世贸中心等就是采用高层钢结构的工程。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，同时推动了钢结构设计与施工技术的不断进步及完善。在此，本文主要谈谈高层建筑钢结构施工技术。

1钢结构的优势

钢结构的优势有：自重轻，便于运输和安装，可跨越度大，用钢结构建造的住宅重量是钢筋混凝土住宅重量的1/2；抗展性好；钢材的塑性和韧性好，即钢结构不会因为偶然超载或局部超载而突然断裂破坏，且对动力荷载的适应性较强；设计风格灵活、丰富，在梁高相同的情况下，钢结构的开间可比混凝土结构的开间大50%；钢结构多采用螺栓连接，结构轻，施工简便，施工安装周期短；可以有效保护环境，即钢结构产生的噪音小、粉尘少，对土地资源破坏小，产生的固体垃圾量小，废钢资源回收价值高；综合造价低；钢结构工业化制作程度高，便于机械制造，集约化生产，精度高，安装方便，质量易于保证。

2材料选择要点

目前，我国建筑钢材一般只用两种，即碳素结构钢和低合金高强度结构钢，其相应的国家标准为《碳素结构钢》（GB700―88）和《低合金高强度结构钢》（GB/T1591―94）。以前常说的三号钢和 16Mn 钢就分别属于碳素结构钢和低合金高强度结构钢。钢材应有抗拉，屈服强度和硫、磷含量和碳含量的合格保证。所使用的钢材应具有钢材的质量保证书，其品种、规格、性能要符合国家产品标准要求，化学成分也要符合相关要求。钢材表面质量在符合国家现行有关标准规定的基础上，还应符合以下规定：当钢材表面有锈蚀、麻点等缺陷时，缺陷深度不能大于该钢材厚度负偏差值的1/2；连接材料中的焊条焊剂要有产品质量证书，并符合国家要求，药皮不能脱落，焊芯不能生锈，焊剂不能受潮。保护气体的纯度要满足施工工艺要求，在使用二氧化碳做保护气体时，二氧化碳纯度不能低于99.5% ，其含水量要小于0.05% 。⑥涂装材料要有出厂证明书和说明书，并符合国家标准和设计要求，涂料色彩按照设计要求正确使用，必要时可以作样板。防火涂料技术性能要满足施工需求，并通过国家正规检测机构的检测符合相关标准的规定。⑧防火涂料在使用时要检验粘结强度和抗压强度，并符合国家标准的规定。压型金属板板材的规格，品种，材质要符合设计和国家现行有关标准规定。

3钢结构施工的质量控制

3.1 钢结构建筑的基础通常都采用混凝土立柱，基础的混凝土钢筋、模板的施工与其他工程的施工方法相同而基础立柱中预埋的螺栓是更是质量控制的重中之重，每个螺栓及每组螺栓之间的高度间距的偏差，直接影响着工程的整体质量。具体如下：取钢柱底板大小的钢板三块（其中两块厚 20mm ，一块 8 ～20mm 均可），2mm 厚的两块铜板按照钢柱底板螺栓孔位置、大小开孔，将三块钢板组装在一起，把一组螺栓插入螺孔，用 Φ14～Φ16 的钢筋将螺栓焊接为一体，上下各一道并可以重复多次使用。螺栓间间距及高低必须在规定的偏差范围之内。在混凝土浇筑前，用经纬仪将螺栓组进行精确的定位.再用 Φ14～Φ16 的钢筋焊接在柱子的主筋上，固定螺栓钢筋端头顶正模板上，上下各一道，这样每组螺栓之间的间距、高低可以控制并不被损坏。做好施工交接。土建工程结束后.将螺栓组间的（轴线间距）、高低，每一个柱身浇筑的高度用经纬仪进行测量，验收后，组织相关安装人员进行验收，验收后要求钢结构安装人员进行复测。

3.2 钢构件的加工现已实现工厂化的生产，钢构件的进场质量验收就显得至关重要，构件进场除了核查数量，并进行表面检查外，还需要检查以下资料：①钢材材质的检验单，②钢材的材质证明（复印件须盖生产单位公章，并且说明原件存放地）；③无损检测报告和探伤检测报告。在安装柱，梁时，主要检查柱底版下的垫铁是否稳定，柱是否垂直和位移，粱的垂直、平直、侧自弯曲、螺栓的拧紧程度以及摩擦面清理验收合格后，方可起吊施工。当钢结构安装完，并进行验收合格之后，要求施工单位将柱底板和基础顶面的空间用膨胀混凝土进行二次浇筑。钢结构工程螺栓的连接通常使用高强螺栓和普通螺栓这两种，普通螺栓连接，每个螺栓一端不能垫 2 个以上垫片，螺栓拧紧后外露螺纹不能少于 2 个螺距；高强螺栓使用前需要检查螺栓的合格证和复试单，安装过程中板叠接触面要平整，接触面必须大于 75%边缘缝隙不能大干 0.8mm，高强螺栓要自由穿入，不能用工具敲打和扩孔，不能强制穿入。高强螺栓不能作为临时螺栓，螺栓拧紧要注意按一个方向施拧，当天安装的要终拧完毕，并逐个严格检查，对欠拧、超拧的要及时补拧或更换。不合格的焊缝不得擅自处理，同一部位的焊缝返修次数不能超过 2 次。钢结构涂刷前，构件表面不能有异物，涂刷遍数和厚度应符合相关规定。在监理施工过程中，要求施工人员先固定钢窗一边的柱子，待钒窗完全固定并就位之后，再焊接另一边的立柱这样便可以保证钢窗与立柱之间不会有缝隙。压抑彩板进场后，要对其进行检查，并复核施工安装有关钢构件的安装精确度；清除檩条安装时的焊缝药皮和飞溅物，并涂刷防锈漆对钢构件进行防腐处理。安装彩板时，要按墙面的顺序进行排版，从墙面的一侧开始进行，再用螺钉固定，墙板接缝处要做好防水处理。

4结语

钢结构与其他结构相比，在使用功能、设计、施工及综合经济方面都具有优势，钢结构建筑具有良好的空间感，能合理布置功能区间：利用钢材强度高的特点，设计可采用大开间布置，使建筑平面能够合理分隔，灵活方便，适合创新、弹性设计的高层建筑结构体系。钢结构超高层民用建筑的推广和使用，标志着我国超高层民用建筑的开发和建设己步入了钢结构体系时代。

参考文献：

[1]王禄鹏，李晋民 .高层钢结构施工管理技术 [J].钢结构，2005，（1）.

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【关键词】钢结构；土木工程

1.土木工程中钢结构的特点

1.1强度

一般来说，结构构件承受或者容纳作用效应的能力是由材料的强度来决定的。可以利用有关的国家标准来确定结构钢的构件性能，这些标准中列出了钢结构可使用的材料，比如建筑结构钢要满足CSA标准ASTMstandardA992/A992M或者CAN/CSAG40.20/C40.21等相关标准的要求。近几年来，建筑用钢发生了很大的变化，过去的建筑结构所用的抗拉强度以及屈服强度相关数据均摘自于CISC（2006）历史记录，而目前加拿大对于工程结构钢以及普通建筑结构钢的标准定出7个钢种和8个强度级别。根据屈服强度其范围为260～700Mpa。不过并不是全部的钢种都有所有的强度级别，因此如果是一个特定的建筑钢结构设计，那么对钢种类型和强度级别的选择就非常重要。从整体来说，采用钢结构可以减少物料消耗、减轻结构自重、降低支撑部件与地基的尺寸，最终降低整个建筑的结构成本。

1.2刚度

振动、变形等适用性参数由构件的刚度来决定，进而由结构体系的刚度来决定。结构体系的实际刚度又由其构件和连接件的分布来决定。不过简单说来，构件的刚度由材料的几何截面特性以及材料的弹性模量来决定，结构钢的弹性模量通常为200GPa。而普通密度抗压强度在20-40Gpa范围内的混凝土其弹性模量通常在20-28GPa范围内；即使对于高强度混凝土来说，其弹性模量也不过在40-45GPa之间，由此可见，钢结构的钢性是混凝土的十倍及五倍左右，所以钢结构的刚性有着显着的优势。

1.3延性

延性指的是某种材料拉伸的过程中无断裂的塑性变形能力。一般情况下延性是结构设计中，特别是抗震设计中比较重要的特性参数，地震中幸存的建筑物直接依赖于主要结构框架经历大的非弹性变形时的滞后耗能性。钢结构可以说是目前使用最广泛的、韧性最好的工程材料之一。不过材料内在的延性并不一定都会转化为建筑结构的内在延性，因此要充分认识到这一点，采取适当的设计策略和可靠、稳定的滞消机制。通常一个设计具有延性响应就要有足够的材料截面、材料延性以及结构延性和构件延性。延性值的能力和需求要与变延性水平、曲率延性（构件延性）以及位移延性（结构延性）所匹配。不过虽然钢结构的应变延性比较高，但是因为受弯构件的受力不稳定，所以构件的曲率延性经常不足。

1.4韧性

衡量材料断裂前吸收能量以及塑性变形的能力的指标就是韧性。它可以抵抗缺口部位的不稳定裂纹的扩展。韧性通常表示钢结构在制造、安装以及使用过程中可以承受比较大的工业变形，是钢结构一个很重要的特点。正是因为钢构件的韧性才使其在弯曲、剪切、冲孔、锻造、钻孔等制作过程中降低了产生裂纹的可能性。钢结构足够的断裂韧性是必须具备的，特别对受到交变荷载以及冲击荷载的建筑结构来说更要具备此特性。钢结构的断裂韧性对于温度条件很敏感，并且随着温度的减小而降低。所以在天气寒冷的地区设计钢结构，首先要考虑韧性。相对来说，低碳铌钢比高碳钢成分钢更能改善韧性。

1.5整体

由上可知，无论是从刚度、强度还是在延性方面，钢结构都要优于钢筋混凝土，并且钢结构可以比较容易建构出有异国风情的建筑形式，通常钢结构系统可以提供最佳的设计灵活性以及最大的空间利用率。钢结构的另一个优点就是：它还是一个理想的悬臂施工体系。适当的应用空腹钢铁托架以及构件腹板开孔，可以为管道以及其它供电线路提供通道，不仅降低了楼层的高度，而且增加了审美吸引力。钢架像在钢结构中一样，被用来扩展现有的混凝土建筑结构或者增加楼层。在进行施工时，装配钢结构的施工人员要远远少于混凝土建筑结构所需要的人数；与混凝土建筑相比，钢结构的安装以及制作质量都要更加的可靠和简便。并且在修改时，钢结构比混凝土结构更加容易，成本更低，特别是要附加支撑系统时，钢结构可以更加快施工进度。

2.钢结构的缺点

当然，每种材料都不是完美的，所以钢结构的应用和施工也存在着一定的缺点，其主要表现为以下几个方而：

2.1材料缺点

尽管钢结构的刚度要远远大于混凝土，但是对于一个给定的负载，钢结构的构件截面刚度则要小于与其对比的混凝土结构，这主要是因为钢的强度优势导致其构件的尺寸相对较小。因此要提高这些构件的稳定性，就要增加型钢的尺寸或者采取填充混凝土以及外包混凝土的措施，以提高截面的刚度。并且钢材的耐火性和耐腐蚀性都相对有欠缺。钢材长期受到100度的辐射热时强度的变化不大，表现出一定的耐热性能，但当温度达到150度时，就要采用隔热层进行保护，并且重要部位的钢结构一定要涂刷防火涂料。

2.2市场环境

2.2.1设计力量较薄弱

在设计建筑结构时要注意结构的功能要求是不是属于钢结构合理的应用范围。通常在设计较高承载力需要使用钢结构时，要考虑用不适合继续承载的巨大变形为结构设计的极限状态为准则。钢结构有很多节点，要对每个螺丝、垫板以及焊缝进行精确的计算，而且每个专业要一次性到位，所以钢结构的设计要比混凝土结构的设计更复杂，并且图纸也远远多于混凝土结构。

2.2.2钢结构生产未形成体系

只有在大规模生产的情况下才可以体现出钢结构的优越性。并且目前钢结构的生产标准、价格标准以及质量标准都没有统一，国家标准以及监管机制方面也都有一定的欠缺，因此很多设计师以及开发商都相对比较茫然。

2.2.3价格问题

由于钢结构的生产未形成体系，因此钢结构的价格比较高。虽然钢产量近年有大幅度的提高，但是人均产量仍然相对较低，钢材仍是我国国民经济中比较贵重的材料，而混凝土的价格优势就体现出来了。

3.钢结构施工安装要点

整体来说钢结构的施工流程比较复杂，并且建筑的要求不同，在细节上也有很大的差异性。此处列举三点进行简单说明。

3.1选材与连接

钢材通常分为板材、型材、金属制品以及管材四大类。土木工程中的建筑钢材通常采用普通的低合金钢、优质碳素结构钢以及普通碳素钢等，碳钢的塑性比较低，但是硬度强度比较高。在钢结构中，柱子截面一般多为箱形截面或者宽翼缘“工”字形，另外还有“十”字形截面等等；梁多数是焊接或者轧制的“H”型钢梁，如果要求特殊也可以符合截面，在安装前要对主要的焊接接头做焊接工艺的试验，定出焊接的格料和各项参数。

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【关键词】特点；不足；施工方法

On the steel used in civil engineering

Sun Sheng-nan

（Chengde City Bureau of Housing and Urban Development Property Management Office Chengde Hebei 067000）

【Abstract】Civil engineering disciplines as an important foundation， its important attributes for a comprehensive， social， practical， unity. Steel works as an important branch of civil engineering， in improving the national economy development and people's lives to play an important role. Meanwhile， many industries have played a role in promoting revitalization. Development and scientific and technological progress and economic prosperity are inextricably linked steel works.

【Key words】Features；Inadequate；Construction method

1. 土木工程中钢结构的特点

1.1 强度。一般来说，材料的强度决定结构构件承受或容纳作用效应的能力。利用相关的国家标准来确定结构钢的构件性能，这些标准中列出了钢结构可使用的材料，比如建筑结构钢需要满足CSASTMstandardA992/A992M或者CAN/CSAG40.20/C40.21等相关标准的要求。近些年来，建筑用钢发生了很大的变化，过去的建筑结构所用的抗拉强度以及屈服强度相关数据均摘自于CISC（2006）历史记录，而目前加拿大对于工程结构钢以及普通建筑结构钢的标准定出7个钢种和8个强度级别，屈服强度范围为260～700MPa。不过并不是全部的钢种都有所有的强度级别，因此如果是一个特定的建筑钢结构设计，那么对钢种类型和强度级别的选择就非常重要。从整体来说，采用钢结构可以减少物料消耗、减轻结构自重、降低支撑部件与地基的尺寸，最终降低整个建筑的结构成本。

1.2 刚度。刚度决定构件的振动、变形等适用性参数，进而决定结构体系的刚度。其构件和连接件的分布又决定了结构体系的实际刚度。简单来说，构件的刚度由材料的几何截面特性以及材料的弹性模量来决定，结构钢的弹性模量通常为200GPa。而普通密度抗压强度在20～40GPa范围内的混凝土其弹性模量通常在20～28GPa范围内；即使对于高强度混凝土来说，其弹性模量也不过在40～45GPa之间，由此可见，钢结构的钢性是混凝土的十倍及五倍左右，所以钢结构的刚性有着显著的优势。

1.3 延性。延性指的是某种材料拉伸的过程中无断裂的塑性变形能力。一般情况下延性是结构设计中，特别是抗震设计中比较重要的特性参数，地震中幸存的建筑物直接依赖于主要结构框架经历大的非弹性变形时的滞后耗能性。钢结构可以说是目前使用最广泛的、韧性最好的工程材料之一。不过材料内在的延性并不一定都会转化为建筑结构的内在延性，因此要充分认识到这一点，采取适当的设计策略和可靠、稳定的滞消机制。通常一个设计具有延性响应就要有足够的材料截面、材料延性以及结构延性和构件延性。延性值的能力和需求要与变延性水平、曲率延性（构件延性）以及位移延性（结构延性）所匹配。不过虽然钢结构的应变延性比较高，但是因为受弯构件的受力不稳定，所以构件的曲率延性经常不足。

1.4 韧性。衡量材料断裂前吸收能量以及塑性变形的能力的指标就是韧性。它可以抵抗缺口部位的不稳定裂纹的扩展。韧性通常表示钢结构在制造、安装以及使用过程中可以承受比较大的工业变形，是钢结构一个很重要的特点。正是因为钢构件的韧性才使其在弯曲、剪切、冲孔、锻造、钻孔等制作过程中降低了产生裂纹的可能性。钢结构足够的断裂韧性是必须具备的，特别对受到交变荷载以及冲击荷载的建筑结构来说更要具备此特性。钢结构的断裂韧性对于温度条件很敏感，并且随着温度的减小而降低。所以在天气寒冷的地区设计钢结构，首先要考虑韧性。

由上可知，无论是从刚度、强度还是在延性方面，钢结构都要优于钢筋混凝土，通常钢结构系统可以提供最佳的设计灵活性以及最大的空间利用率。

2. 土木工程中钢结构的不足

2.1 使用年限比较短。

钢结构的一个致命的缺点就是使用年限比较短，但通常寿命仅有5～10年，然而混凝土结构最大的优势就是可以永久使用。假如，住宅建筑采用钢结构，那么很多人就会放弃购买，这就必然影响了建筑物的销售，因此，我们必须要引起高度的重视。

2.2 价格较高。

受多种因素的影响，当前，我国的钢结构生产一直未形成体系，所以说，其价格依旧是国民考虑的关键问题。

2.3 生产体系未形成。

钢结构生产的优越性务必要进行大规模的生产才能得以体现。当前，我国钢结构质量标准、生产标准、价格标准都尚未成形，国家监管的力度也比较弱，使得开发人员与设计人员都很茫然。

2.4 设计复杂。

建筑结构在设计的时候，要到充分的注意到其使用的范围，在设计较高承载力的时候就需要采用钢结构，要兼顾到不适合继续承载的巨大变形为结构设计的极限。其中钢结构的节点多，计算一定要精确而且还得尽量做到一次就位，因此钢结构的设计就更加的复杂化，图纸也会更多。

2.5 材料的不足。

钢结构的刚度大于混凝土，但对于负载而确定的情况，钢结构的构件则小于与其对比的混凝土结构，主要是因为钢的强度使构件的尺寸较小。假如我们要想提高构件的稳定就需要增加钢的尺寸，使得其成本增加。且钢的腐蚀性与耐火性均有待提高，一旦温度超过所能承受的限度，就得需要采用隔热层来进行保护，其中重要的部位必须要做防火处理。

3. 土木工程钢结构施工中的一些方法

3.1 钢结构安装要点。

根据土木工程项目设计的不同，对刚结构施工安装的要求也不尽相同，总的来看，该过程较为复杂，此处只作一些简要的说明。

（1）选材与连接。

一般情况，我们把平时使用的钢材划分为四类，即板材、型材、金属制品和管材。土木工程中的建筑钢材常常首选普通的碳素钢和低合金钢，如有一定需要，也会考虑优质的碳素结构钢。在钢结构为主的土木工程项目中，柱截面较为常见的是宽翼缘“工”字形，“十”字形截面等等；梁多数是“H”型钢梁。在安装以前，就要明确的计算出所需各项钢材的参数，梁与梁之间、梁与柱之间的连接，可以采取焊接连接或高强螺栓连接，特别要注意高强螺栓的连接孔位的精度。

（2）油漆工艺流程。

首先，要处理掉钢材表而的污垢，第二步就是去锈。这两个步骤我们要根据实际情况采取不同的处理方法，如果钢材表面锈蚀较小，我们可以采用手工刷打、打磨的方法；如果锈蚀较为严重，我们需要采取机器先行处理，然后进行手工辅助，总之，做好钢材的基层处理就是要使钢材的表而光亮、平滑、焕然一新。在基层处理的基础上，我们需要保证钢材表面的干燥，涂防锈漆和刮腻子的过程中一定要细致到位，不能使涂料填盖铆孔。确保刮平、干燥以后，不宜将材料堆放时间过长。如有特殊原因，不能及时使用已处理的钢材，我们要对材料进行再加工。

3.2 钢结构的施工特点。

构件加工运输吊装要细致。钢结构构件的截面尺寸要求严格，而钢结构的构件的截面厚度又较薄，因此构件的加工质量至关重要。在运输过程中应保证构件不变形不受损，到现场时，堆放场地要通风且防潮防腐，且一般置于吊装运输等机械的回转半径内，便于运输和吊装。钢结构既然有防火防腐要求，因而防火防腐涂料本身的质量和涂装就要加强监督和管理，包括金属表面基层的处理、油漆的遍数和涂刷厚度以及检验要求等。

4. 结语

随着社会的发展，人们对建筑的质量、美观要求更高，钢结构不断普遍运用到建筑工程中，这是符合建筑发展趋势的。其在质量、施工、成本上都具有很大的优势。因此，在钢结构设计时我们要不断的提高设计理念和行业认知，提高专业人士的技术能力，还要不断的培养专业人才，为钢结构施工提供强有力的保障，也促进我国建筑行业的健康发展。

参考文献

[1] 梁爽.土木工程中的钢结构应用与研究[J]科技致富向导，2013 ，07：48.