浅谈钢结构

维普资讯 http://www.cqvip.com 第３４卷第２期　・９６・　２　０　０　８年１月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣｒＩ瓜Ｅ　Ｖｏ【．３４Ｎｏ．２　Ｊａｎ．２００８　文章编号：１００９—６８２５｛２００８）０２—００９６—０２　浅谈钢结构　许礼琛　摘要：结合钢结构的应用，介绍了钢结构的优点，对钢结构的致命缺点不耐火进行了深入分析，并结合工程实例进行了　说明，详细地阐述了钢结构材料的防火措施，以增强钢结构的耐火极限，从而推广钢结构的应用。　关键词：钢结构，优点，防火处理，耐火极限　中图分类号：　Ｊ３９１　文献标识码：Ａ　钢结构是现代建筑工程中较普遍的结构形式之一，随着我国　在温度达到３５０℃，５００℃，６００℃时，其强度分别下降１／３，１／２，　３，在高温条件下其内部应力也会发生改变，使钢结构承重体系　经济的发展和建筑技术的日新月异，钢结构这种建筑结构形式以　２／其重量轻、承载力大、施工简便、布局灵活等特点广泛应用于超高　出现问题。按理论计算，在全负荷下，钢结构失去平衡稳定性的　层建筑、体育馆和大型厂房等建筑中。据统计资料显示，我国建　临界温度为５００℃，一般火场温度都在８００℃～１　０００℃左右，在　成的１００幢超高层建筑中钢结构占了７％，如北京１５６．４　ｒｎ高的　这样的高温条件下，无任何保护的钢结构很快就会出现塑性变　国贸中心，１８３．５　ｍ高的京城大厦，上海３６５　ｒｎ高的金贸大厦，深　形，大约１５　ｍｉｎ内就会倒塌。这就给广大建筑设计人员提出了一　圳３１０　ｒｎ高的地王大厦等。下面介绍钢结构的优点：　个新的课题，怎样才能做好钢结构建筑的防火设计，使钢结构建　要使钢结构材料在实际应用中克服防火方面的不足，必须进　施是多种多样的，关键是要根据不同情况采取不同方法，如采用　１）钢结构的重量轻。虽然钢的比重大，但因其机械性能好，　筑更好地服务于经济建设。　可以承受较大的荷载，故钢结构构件截面尺寸小，同样跨度同样　的重量小，便于运输。　荷载时，钢屋架的重量最多不超过钢笳混凝土屋架的１／３；钢结构　行防火处理。防止钢结构在火灾中迅速升温发生形变塌落，其措　２）材质均匀，与力学计算的假定比较符合。钢材内部组织比　绝热、耐火材料阻隔火焰直接灼烧钢结构，降低热量传递的速度　强度变弱的时间等。但无论采取何种方法，其　较均匀　接近于各向同性体，而且在一定的应力幅度内几乎是完　推迟钢结构温升、全弹性的。因此，钢结构的实际受力情况与建筑力学计算的结果　原理是一致的。　比较符合。　１）根据建筑物的火灾危险性和重要性，合理确定建筑的耐火　火灾危险性存　３）钢结构制造、安装机械化程度高。钢结构具有某种段度的　等级。各种建筑由于其使用功能和重要性的不同，设计时要根据业主提供的建筑要求，根据《建筑设计防火　技术密集型性质，所用的材料单一，而且是成品，加工简便，机械　在差异，化程度高，制造迅速，容易保证质量，适宜于成批大量生产，从构　规范》和《高层民用建筑设计防火规范》，确定建筑物的火灾危险　再根据火灾危险性，确定建筑的耐火等级，比如一个６０　ｒｎ高　件的工厂加工到现场吊装，工业化程度大大高于具有劳动密集性　性，质的现浇钢筋混凝土结构。　４）钢结构安装施工简便。钢结构由专业化金属构件厂主产　的综合楼，根据《高规》其属于一类高层建筑，它的耐火等级应为　一级，其梁、柱、屋顶承重构件的耐火极限应分别不低于２　ｈ，３　ｈ，　ｈ，如果在设计时没有正确核定耐火等级，确定的耐火等级过　构件（梁、屋架、柱等），在工地上用电焊或螺栓（或高强螺栓）连接　１．５　起来，施工安装简便迅速，可提高施工速度，已成为降低工程造价　高或过低，都会造成设计失误，过高造成浪费，过低则造成不安全。　的最主要因素，结构造价问题已降到次要的地位。而且螺栓连接　的钢结构便于改造拆迁。　２）设计时要选用恰当的钢结构防火保护方法。目前我国钢　结构主要采用四种保护方法：喷涂法、包敷法、水淋冷却法和屏蔽　５）钢结构在平面布局上的灵活性，则是另一重要特点。在信　法。它们都是通过一定的技术手段来提高钢结构的耐火极限。　我国在大型钢结构防火工程中常采用喷涂法，这　息时代的今天，对室内平面、空间和内部设施的要求更加严格了。　具体而言，目前，　原先的布局和设备，不久就可能变成不太适用或完全不适用，钢　种方法有利于梁柱结点及桁架的处理。结构却可为平面重新布局提供更大的可能性，从而延长建筑物的　使用寿命。　ａ．喷涂法是用喷涂机具将防火涂料直接喷在构件表面，形成　保护层，但施工时对环境略有污染。钢结构防火涂料按所使用的　钢结构虽然有许多优点，但却有一个致命的缺点：不耐火。　胶粘剂的不同可分为有机防火涂料和无机防火涂料两类，按涂层　钢材虽然是不燃材料，但在火灾高温作用下，其力学性能如屈服　厚度分为薄涂型和厚涂型两类。薄涂型钢结构涂料涂层厚度一　ｍｍ，有一定装饰效果，高温时涂层膨胀增厚，具有　强度、弹性模量等却会随温度升高而降低，在５５０℃左右时，降低　般为２Ⅱｍ～７　耐火极限可达０．５　ｈ～２　ｈ，这种涂料又称钢结构膨　幅度更为明显，一般在１５　ｍｉｎ左右就会丧失承重能力而垮塌。由　耐火隔热作用，于钢结构存在不耐火的致命弱点，发生火灾时极易发生倒塌，造　胀防火涂料。厚涂型钢结构防火涂料厚度一般为８　ｒｍｎ－２０　ｒ／Ｋｔｌ，　成重大的人员伤亡和财产损失，其防火问题备受人们的关注。　粒状表面，密度较小，导热系数低，耐火极限可达０．５　ｈ～３．０　ｈ，这　钢结构建筑的梁、柱、屋架是建筑的骨架，它的安全性直接关　种涂料又称钢结构防火隔热涂料。ｂ．包敷法就是在钢结构外表　系到整幢建筑的安全，它们大都采用钢材，钢材虽然是不燃材料，　添加外包层。现浇成型的实体混凝土外包层通常用钢丝网或钢　并保证外壳的强度。喷涂法可以在　但其耐火性能很差，随着温度的变化，其力学指标会发生很大的　筋来加强，以限制收缩裂缝，砂浆可以是石灰　改变，承载力和平衡稳定性会随温度升高而大幅度下降。钢结构　施工现场对钢结构表面涂抹砂浆以形成保护层，收稿日期：２ｏ０７．０８—１６　作者简介：许礼瑕（１９７５一），男，工程师，福建省泉州市洛江区建设工程质量安全监督站，福建泉州３６２０００　维普资讯 http://www.cqvip.com ２　０　０　８年１月　第３４卷第２期　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣｒＵＲＥ　Ｖ０１．３４　Ｎｏ．２　Ｊａｎ．２００８　・９７・　文章编号：１００９　６８２５（２００８｝０２—００９７　０２　大柱网预应力混凝土结构在地下车库中的应用　鲍摘林　要：分析了建造地下车库存在的问题，阐述了地下车库的结构特点，探讨了大柱网预应力混凝土结构在地下车库中　的应用，并结合预应力混凝土的优点介绍了地下车库运用预应力结构的经济性、耐久性和实用性，为设计科学、合理、快　捷的地下车库提供了参考。　关键词：大柱网预应力，地下车库，耐久性，经济性，混凝土　中图分类号：ＴＵ３７８　文献标识码：Ａ　我国的城市建设和经济建设快速发展，居民的私家汽车的快　１　建造地下车库存在的问题　速递增，而土地价格越来越高，市内空地越来越少，市民停车十分　１）埋深的影响：埋深越大，施工对建筑物的影响越小，但建成　困难。为此，就要兴建速度快捷的地下停车场。建造地下车库的　使用期间的通风、排水等问题也越突出，建设投资也会增大；埋深　最大好处是节省土地，而且略有空地就可建造，特别在城市小区　太小，对建筑物的影响及施工时的支撑难度就会增大，易发生安　建地下停车场，让附近居民十分便利地就近停车。地下车库越来　全问题。２）内部环境：由于地下车库基本上处于封闭状态，因此　越多，面积越来越大，对地下车库的设计如何应用新技术，如何设　计得更科学、合理，已显得十分重要与迫切。　要依靠人工来创造保持良好的内部环境，环境质量标准包括四个　方面，即：空气环境、光环境、声环境和心理环境。最主要的是空　根据地下工程与地面工程建造的时间顺序不同，停车场的建　气环境的满足，为此要搞好通风换气。管线的优化设计和合理布　造模式有预建式，即先于地面建筑而建；结建式，即结合地面建筑　置，显得尤为重要。３）防护能力：ａ．抗震，震动主要来自自然地　同时建造；后建式，即在地面已有建筑物的底下建造。对于新建　震，因此地下车库的规划设计中应考虑抗震的要求，要采取必要　生活区可以采用预建式或者结建式，提前或者与建筑物施工同时　的抗震加固和减震措施；ｂ．防火，要防止车库内部的火灾对人员　考虑停车场的建设问题，而对于更加普遍的旧有生活区，则需采　和车辆的危害，在设计车库时应设置灭火系统、通风系统、排烟系　用后建式。这种模式对地面建筑危害性较大，设计与施工要求高。　轿车进入家庭后的停车问题牵涉到城市居民的切身生活问　题，虽然目前家庭轿车还未普及但已为期不远。故在规划上要从　长计议，要有超前意识。对于新开发的居民区，必须要考虑居民　统等；ｅ．防水，防止地下水的渗入。　２结构特点　地下车库对结构的要求是大柱网、大开间、大跨度、多功能，　的停车问题。根据国家建设部２００２年《城市居住区规划设计规　并且人们总想在有限的建筑面积和空间内获得最好的使用功能　节　范》的有关规定：居民停车率不应小于１０％（居民区内居民车的停　和最佳的投资回报。而预应力混凝土正以其跨度大、自重轻、约材料、节省层高、改善功能等突出优点，迎合了现代地下车库的　车数量与居民户数的比率）。　水泥或是石膏砂浆，也可以掺入珍珠岩或石棉。同时外包层也可　疏散路线、疏散距离、疏散宽度的设计要求，保证人员疏散时间小　确保火灾时人员能安全逃生，避免群死　以用珍珠岩、石棉、石膏或石棉水泥、轻混凝土做成预制板，采用　于建筑构件的耐火极限，胶粘剂、钉子、螺栓固定在钢结构上。ｅ．水淋冷却法是在钢结构　群伤火灾事故的发生。　上部布置自动喷淋系统，发生火灾时，启动喷淋在钢结构表面形　４）随着高层钢结构建筑日趋增多，尤其是一些超高层建筑，　成一层连续的水膜，达到保护作用。在设计时，要根据不同建筑　采用钢结构材料也更为广泛。这就要求在建筑设计时，加大对建　对构件耐火极限的要求，通过科学比较，选出最恰当的防火保护　筑材料的防火保护，以增强其耐火极限，并在建筑内部制订必要　方法，达到经济和安全要求。ｄ．屏蔽法就是钢结构设置在耐火材　的应急方案，以减少人员伤亡和财产损失。　料组成的墙体或顶棚内，或将构件包藏在两片墙之间的空隙里，　参考文献：　只要增加少许耐火材料或不增加即能达到防火的目的。这是一　［１］彭观寿。基于性能的钢结构抗震设计理论与方法［Ｊ］。钢结构，　种最为经济的防火方法。　２００７（１）：２３—２４．　３）钢结构建筑设计时要充分考虑人员疏散问题。由于钢结　［２］曹彤．钢结构防火漫谈［Ｊ］．安全，２００７（７）：４４—４５．　构建筑自身存在的弱点，在设计时要充分考虑人员疏散的因素，　［３］李瑞亮．钢结构防火浅析［Ｊ］．安徽建筑，２００７（３）：６７—６８．　将人员密度指标和钢结构建筑的特点综合起来考虑，加强对安全　Ｔａｋｉｎｇ　ａｂｏｕｔ　ｓｔｅｅｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ＸＵ　Ｌｉ－ｊｉｎｇ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｔｅｅｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｔｈｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｓｔｅｅｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｆａｔａｌ　ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅ　ｏｆ　ｓｔｅｅｌ　ｓｔｒｕｃｔｒｅ　ｉｕｎ　ｆｉｒｅ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｉｎ　ｄｅｐｔｈ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｉｓ　ｍａｄｅ　ｉｇ　ｐｒａｃｔｉｎｃａｌ　ｗｏｒｋ　ａｓ　ｅｘａｍｐｌｅ　ｆｉｒｅ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｏｆ　ｓｔｅｅｌ　ｍａｔｅｒｉＭｓ　ａｒｅ　ｄａｂ．　ｏｒａｔｄ　ｉｅｎ　ｄｅｔａｉｌ　ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｔｈｅ　ｆｉｒｅ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｌｉｍｉｔ　０ｆ　ｓｔｅｅｌ　ａｎｄ　ｐｒｏｍｏｔｅ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉａｔｉｃｏｎ　ｏｆ　ｓｔｅｅｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｔｅｅｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ｆｉｒｅ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｆｉｒｅ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｌｉｍｉｔ　收稿日期：２００７—０９—１１　作者简介：鲍林（１９８１．．，男，山东建筑大学硕士研究生，山东济南２５０１０１