钢结构在土木工程中的应用

钢结构在土木工程中的应用（精选16篇）

1.钢结构在土木工程中的应用 篇一

大跨度钢结构雨篷在现代建筑工程的应用

摘要：大跨度钢结构雨棚结构体系轻盈、造型美观、布置简洁，在国内外建筑中应用普遍，特别是车站站台雨棚与公共建筑大悬挑式雨棚的应用十分广泛。本文主要分析大跨度钢结构雨棚的性能、结构设计与材料选择，并对钢结构雨棚的发展前景进行展望。

关键词：钢结构；雨棚；大悬挑式雨棚

中图分类号：TU226 文章标识码：A 文章编号：1672-2310（2015）12-007-107

雨棚是位于建筑外部空间的用以遮挡风雪和保护外门免受雨水侵蚀的水平构件，应用于门、窗、阳台上部、体育场看台以及车站月台等地方。随着我国社会经济的发展，城市建设加快，雨棚成为建筑的重要组成部分。悬挑雨棚不仅发挥着避雨的作用，而且外观造型优美，能够凸显建筑造型的特色，增加了建筑物的美观效果，在工程建设中应用广泛。

一、钢结构雨棚

伴随着社会经济与科技发展，钢材产量大幅增加，钢结构雨棚成为现代建筑工程的重要材料。一般在工厂统一利用焊接、安装等工程程序加工制作钢结构雨棚。目前较为常见的钢结构雨棚类型有：钢结构玻璃雨棚，顶部为钢化玻璃或者夹胶安全玻璃；钢结构铝板雨棚，主龙骨架以钢结构为主，顶部采用铝板，不生锈、不变形，防止高空坠物砸坏雨棚，性价比高，使用寿命长，在飞机场、银行、超市、政府工程、学校、酒店等均可使用；钢结构PC板雨棚由于自身存在较大缺陷，在建筑中使用较少。一般民用建筑多采用混凝土结构雨棚，但很多公共车站等建筑，由于建筑物物的外观要求比较严格，而且还必须满足外观要求和使用需要，导致雨棚的跨度不断增大，混凝土结构雨棚已经难以满足需求。钢结构雨棚因其自重轻、强度高、抗震抗倾覆能力强的优势，在铁路站台雨棚以及公共建筑中的大悬挑钢结构雨棚应用越来越普遍。钢结构雨棚质量容易控制，维护装拆便捷，具有可再造性，能有效缩短施工周期、减少建筑垃圾，成为现代建筑工程中应用广泛的雨棚结构。

二、大跨度钢结构雨棚应用――以站台雨棚为例

以2004年开通使用的北京站无站台柱雨棚为标志，钢结构无站台柱雨棚在国内得到了很广泛应用，给很多站台提供了方便。很多发展比较迅速的北京、上海等地都已经建立了很多无站台雨棚，如南通站雨棚、淮安站雨棚、泰州站雨棚等，无站台柱雨棚成为我国铁路大中型客站雨棚的主要模式。我国客站多为通过式，为了满足客站需求，无站台柱雨棚的建立长度通常四五百米，雨棚高度可以达到十几米甚至二三十米，完全可以满足站台人流量的需求。因而，无站台柱雨棚构建了一个覆盖整个站场范围的高大、通透的建筑空间，面积最大可达20万平方米，也让无站台雨棚建筑成为了体量巨大、全开敞的建筑样式，站台最大跨度在一百米以上。平面钢结构是无站台柱雨棚经常采用的结构，空间结构占用较少。柱距约为18米到33米之间，面板跨度在45米到67米之间。多采用采用断面为三角形的大跨度空间管桁架结构，纵向与横向桁架交汇节点连接采用管与管相贯焊接。不同结构的建筑物由于自身条件限制以及建筑的特点，需要设计不同的钢结构雨棚。如北京站采用连续拱形桁架结构，跨度46m，柱距33m，覆盖面积7.9万平方米。下表1是国内部分已建成的无站台柱雨棚概况，图1表示的是武汉站雨棚垂直轨道方向桁架。

三、雨棚覆面材料

公共建筑中对采光有较高的要求，采光玻璃因其具有的采光能力、平整性以及实用性、装饰性成为公共建筑雨棚的首选覆面材料。玻璃面板一般采用框格、绳索和拉杆等构件进行固定，组成雨棚。建筑师通常使用点式玻璃雨棚满足设计风格要求。钢结构骨架支撑受力主要利用钢爪将覆面材料玻璃面板固定在悬挑玻璃肋上实现。在玻璃肋尾部用钢爪连接钢夹板连接，通过钢爪传递玻璃板面荷载，极大减小了玻璃肋的受力。对于悬挑较小的雨棚，直接使用玻璃肋作为支撑体系，无需通过钢爪传递受力。但由于玻璃板面强度与局部承压能力相对较弱，用玻璃板作为结构支撑体系的雨棚连接点的构造处理难度较大。以玻璃板作为雨棚覆面材料的建筑，如浙大紫金港建筑系馆入口处的雨棚，该雨棚采用型钢悬挑骨架，其上覆盖用以采光以及防雨防尘用的玻璃。雨棚波浪曲线的造型与体态呈曲面完形的系馆建筑形象和谐一致，悬挑部分呈上升曲线，轻质钢骨架越向上越细，给人以轻盈飘逸的动态视觉感，显得充满灵气。

四、大跨度钢结构雨棚应用前景分析

随着社会经济的发展，钢结构雨篷的使用在全面的进行普及，推动了雨篷覆面材料的发展，新的科技元素不断融入覆面材料，节能减排成为钢结构雨棚的主要发展方向。公共建筑的雨篷相对跨度较大，特别是大跨度钢结构雨棚，在长时间的阳光直射下，会给雨棚产生很大的强度，所以，在未来建立钢结构雨棚的时候，可以将太阳能电池板利用技术和钢框架连实现连接，形成雨篷覆面结构，利用太阳能的光电技术，将太阳能转化成电能给建筑提供能量。这种方式不仅可以解决公建建筑采暖、制冷、照明等问题，还可以满足电力电气设备系统运行的需电供应。需要进一步完善太阳能板的造型和节点设计，在满足了建筑绿色节能的要求的同时体现建筑的美感，大跨度钢结构雨棚拥有广泛的市场前景。

五、结语

钢结构雨篷有诸多优点，但使用尚未普及。但由于钢结构的直接造价较高，至今没有形成统一的钢结构设计和施工规范，技术层面并不成熟，钢结构雨篷制作产业化程度不高等因素制约，我国的钢结构雨棚使用还不是特别广泛。本文首先简要介绍了钢结构雨棚，以站台雨棚为例分析了大跨度钢结构在现代建筑工程中的应用，继而分析了雨棚覆面材料，最后对大跨度钢结构的应用前景进行展望。

参考文献：

[1]沈雪，杨秋伟，李小琪.大跨度钢结构雨篷在现代建筑工程的应用[J].门窗.2012（10）

[2] 彭如慧.无站台柱风雨棚钢结构施工工艺[J].河南水利与南水北调.2012（04）

[3] 文林.浅谈一种玻璃肋支撑体系的点式玻璃雨篷设计[J].门窗.2012（01）

2.钢结构在土木工程中的应用 篇二

关键词：钢结构,土木工程

1 土木工程中的钢结构选择

1.1 强度选择。

土木工程中应用钢结构是有效的减少物资使用，减轻工程结构自身重量，减小地基的尺寸的重要措施，往往钢的自身强度有在很大程度上决定了工程结构部件的承受能力，在过去的几十年里，土木工程用钢的强度也在发生相应的变化，以前可以根据相关国家标准进行选择可使用材料，目前加拿大对于土木工程中的钢结构有定出了七个钢种和八个强度级别的钢材料，如果在一项特定的土木工程项目中，我们需要特定的建筑结构用钢，那么对钢种以及钢强度的选择就尤为重要了。

1.2 刚度。

在一个工程项目中，我们要考虑到工程结构振动、变形等适用性参数。而在此处起着决定性作用的就是构件的刚度，什么决定刚度呢？是材料的几何截面特性以及材料的弹性模量来决定的，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。

钢在拉伸过程中没有断裂的变形能力即为钢的延性，在项目工程结构设计，尤其是抗震设计中不可或缺的特性参数。钢结构完全可以算是当下使用率最高、延性相对较好的工程材料之一。需要注意的是，钢本身的延性并等同于建筑结构内部的延性，所以对这一要点充分了解以后，我们就能够采取一些相应的措施来弥补这一缺陷。虽然钢结构的延性较好，应变延性也相对较高，但是由于钢材受弯构件的受力不够稳定，所以同时又有一定的限制，在工程建设中如何选择，还需要根据实际情况作出精准分析以后再做定夺。

1.4 韧性。

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。这相对于一个土木工程项目选择混凝土结构有着明显的优势。

从上面几点情况分析来看，不管是从刚度、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 土木工程中钢结构的缺点

“尺有所短，寸有所长”。在现实施工中是没有办法找到十全十美的材料的，自然地，钢结构也存在着自己的不足之处。主要体现在如下几点内容：

2.1 材料本身。

钢结构的刚度可能要远远大于混凝土结构材料，但如果针对既定的相应负载，由于钢的强度优势导致构件的尺寸较小，从而导致钢结构构件截面刚度小于相应的混凝土结构。这就要求，在保证构件稳定性的同时，要增加构件的尺寸或者采取外包混凝土的措施。除此以外，钢的耐热性和耐腐蚀性也相对较弱。

2.2 市场环境

(1）设计复杂繁冗。在工程设计阶段，我们会发现，钢结构的应用范围能否与建筑结构的基本功能相适应是一个重点考虑问题。钢结构会涉及到很多的节点，这就要求在设计的过程中，要有一次性到位的精准的计算，这相对于混凝土结构的设计要复杂繁冗得多。（2）生产体系还不完善。钢结构的优越性能还需要一个条件就是大规模的生产，在我国，目前并没有一套完整的生产、价格以及质量标准体系，国家管理部门也有很大的欠缺，所以，设计师和开发商都没有办法实现钢结构优越性最大化。（3）价格比较昂贵。由于没有一个完整的钢结构生产体系，钢材料的产量相对较低，所以相对于混凝土材料就比较昂贵了。（4）使用寿命较短。钢结构的使用期限大概只有五十年，如果钢结构用在住宅建筑中，那么会有很多人失去购买欲望的。相比之下，混凝土结构就好得多，它号称“永不损坏的结构”。

3 钢结构施工安装要点

根据土木工程项目设计的不同，对刚接够施工安装的要求也不近形同，总体来看，此过程较为复杂，此处略说一二。

3.1 选材与连接。

一般情况下可以把我们平时使用的刚才划分为四类，即板材、型材、金属制品和管材。普通的碳素钢和低合金钢常常为土木工程中的建筑钢材的首选，如果有一定的需要，优质的碳素结构钢也会考虑在内。在一项钢结构为主的土木工程项目中，柱子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刚才的参数，梁与梁之间、梁与柱之间的连接，可以采取焊接连接或者高强螺栓连接，要注意高强螺栓的连接孔位的精度。

3.2 油漆工艺流程

3.2.1 基层处理。

第一步要处理掉钢材表面的污垢，第二步就是去秀操作。这两个步骤我们要根据实际情况采取不同的处理方法，如果刚才表面锈蚀较小，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面光亮、平滑、焕然一新。

3.2.2 涂防锈漆、刮腻子。

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，特殊原因，不能及时使用以处理的钢材，我们要对材料进行在加工。

钢材料的特性与不足之处为我们今后在土木工程的应用中提供了可靠的理论依据，根据不同类型建筑的需要，合理地应用钢结构将为开发人员以及社会创造出更大的经济效益，同时也可以给人们带来更丰富的建筑美学享受。

参考文献

[1]王军.钢结构住宅的研究与开发[J].建筑技术开发, 2004, (3) .

[2]孙生玉.钢结构焊接中的常见问题探讨[J].中国新技术新产品, 2009, (2) .

3.浅析钢结构在土木工程中的应用 篇三

【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。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。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。endprint

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。

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。梁与梁之间、梁与柱之间的连接，可以采取焊接连接或者高强螺栓连接，要注意高强螺栓的连接孔位的精度。制孔主要有两种，一种是精度较高的数控钻孔，另外一种则是精度相对较低的模板制孔。在技术条件允许时比较适合采用多轴数控钻孔。在运到工地以后要对螺栓参数进行检验，安装时不能用扳手强行拧入或者用榔头强行打入，拧入的步骤要经过初拧、复拧以及终拧。

3.2 钢构件的堆放以及选择安装机械地点。通常情况下安装结构的用地面积应为结构占地面积的1.5倍。依照安装流水的顺序，从中转堆场配套运送至现场的钢构件要采用装卸机械把其安置于安装机械的回转半径内。如果因为运输的原因造成了构件的变形，则在施工现场就要加以矫正。一般钢结构的安装采用的是塔式起重机，臂杆长度要有够的覆盖面，并且起重能力要相应足够，从而满足各种不同部位构件的起吊要求。钢丝绳容量也要能满足起吊的高度要求；起吊速度有足够的档次可以满足安装要求。在多机作业的情况下，臂杆的高差要足够，以避免不安全的碰撞，保证安全运转。各个塔式起重机之间要有相应的安全距离，以保证臂杆与塔身不相碰撞。钢结构比较适用于规整、匀称以及较平的建筑平面，所以安装流水线的布置要因地制宜。

3.3 油漆工艺流程。

3.3.1 基层处理。首先把金属的表面清理干净，然后再做除锈。手工处理先用钢丝刷反复刷打，再用精砂布打磨，使得表面光亮、平滑，然后再用棉纱或者纱布把打磨下的锈粉和浮灰清理干净。如果表面腐蚀严重，则用钢丝刷和铲刀处理，大面积的锈蚀则可以用砂轮机来配合清理。

3.3.2 涂防锈漆、刮腻子。在涂漆前要保证金属表面的干燥，如果有水份则要立即擦干。施涂时要刷细、刷满、涂刷到位，并且要注意铆孔内不能有涂料涂入。待到防锈漆干燥后，采用和油漆配套的腻子把构件的表面缺陷刮平。可以在腻子中加入适量的红丹粉或者厚漆，从而增加其干硬性。在腻子干燥后要打磨平整，并清理干净。如果堆放的时间太长，则要再做一次涂刷。

3.3.3 涂磷化底漆。 磷化底漆包括底漆和磷化液两部分。在涂刷磷化底漆两个小时以后就可以涂刷其它面漆或底漆。通常情况下，二十四个小时后可以用清水或者毛刷清理表面的磷化残留物。干燥后如果表面形成了均匀的灰褐色的磷化膜，则代表已经达到了磷化的要求。

3.3.4 刷涂面漆。刷涂面漆时要多理多刷，油要不流不坠、饱满均匀、色泽光亮一致。涂刷后要及时检查避免漏刷。钢结构的面漆通常需要刷两遍以上，厚度达70微米。

参考文献

[1] 李国强，陆烨，何天森.钢结构在现代住宅中的应用[J].工程建设与设计，2005（2）.

[2] 孙生玉.钢结构焊接中的常见问题探讨[J].中国新技术新产品，2009，（2）.

[3] 王彩华，吴剑锋，张丽娜.钢结构的腐蚀与防护[J].建材技术与应用，2009，（2）.

[4] 胡孜华.浅谈我国钢结构住宅的应用与发展[J].中国建设教育，2007，（9）.

[5] 王明贵.钢结构住宅的发展研究[J].钢结构，2007，（1）.

[6] 王军.钢结构住宅的研究与开发[J].建筑技术开发，2004，（3）.

4.钢结构在土木工程中的应用 篇四

摘 要：随着当代建筑技术日新月异的发展，钢结构在当代建筑中使用率越来越高。采用无损探伤的手段对焊缝进行质量检验是确保钢结构工程质量的重要环节。本文从规范规定的焊缝等级、相应检测的类别、评判标准及缺陷特性等方面对钢结构超声波无损探伤做了初步探讨。

关键词：钢结构 检测 焊缝 超声波无损探伤 焊缝等级

随着当代建筑技术日新月异的发展，建筑结构体系的种类不断的朝轻质、高强的方向发展，钢管混凝土结构、钢结构在当代建筑中使用率越来越高。尤其是在厂房建设及设备安装中更是大量使用钢结构。而焊接作为钢结构的主要连接方式之一，直接影响钢结构的施工质量，采用无损探伤的手段对焊缝进行质量检验是确保钢结构工程质量的重要环节。

钢结构无损探伤包括超声检测（UT）、射线检测（RT）、磁粉检测（MT）、渗透检测（PT）和涡流检测（ET）等五种检测方法。超声检测是目前应用最广泛的探伤方法之一。超声波的波长很短、穿透力强，传播过程中遇不同介质的分界面会产生反射、折射、绕射和波形转换。超声波像光波一样具有良好的方向性，可以定向发射，犹如一束手电筒灯光可以在黑暗中寻找目标一样，能在被检材料中发现缺陷。超声波探伤能探测到的最小缺陷尺寸约为波长的一半。超声波探伤又可分为反射法和穿透法。穿透法的灵敏度不如反射法，因而在实际探伤中一般采用反射法来进行钢材缺陷探伤和焊缝探伤，即根据缺陷反射回波声压的高低来评价缺陷的大小。

从焊缝本身来说决定焊缝质量的因素主要有3方面，分别是焊缝内部缺陷、焊缝外观表面缺陷以及焊缝尺寸。因此，焊缝质量等级就存在着两重含义，其一是针对焊缝内部缺陷检验，其二是针对焊缝外观表面缺陷检验。但目前绝大部分情况是设计者只进行笼统的规定，如“该焊缝质量等级为二级”，此时正确的理解是“焊缝内部缺陷按二级检验，外观缺陷也按二级检验。”对于需要进行疲劳验算的构件如吊车梁，其中某些部位的角焊缝，虽然不进行内部缺陷的超声波探伤（三级焊缝），但其外观表面质量等级应为二级，所以笼统地说“角焊缝都是三级焊缝”就有失全面。下面就超声波无损探伤在钢结构鉴定检测中的应用，结合相关规范作以下初步探讨：

一、检测资料及检测报告的种类

在房屋具备相关资料的情况下，我们进行鉴定检测就应结合相关资料及检测数据对其进行综合评价。委托单位提供的相关资料往往包括施工单位自检、见证检测及第三方检测三种。针对以上三种资料，其相应的要求通常可归纳为表一所列：

如果以下检测资料审查不合格或现场抽样检查不达标的情况下，就应结合可靠性鉴定标准、钢结构工程施工质量验收规范等国家相关规范，对该项目进行进一步的检测。

二、焊缝无损检测的检验等级：

根据《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》GB11345-89规定，超声波检验等级分为A、B、C三个级别： A级检验采用一种角度的探头在焊缝的单面单侧进行检验，只对允许扫查到的焊缝截面进行探测。一般不要求作横向缺陷的检验。母材厚度〉50mm时，不得采用A级检验。

B级检验原则上采用一种角度探头在焊缝的单面双侧进行检验，对整个焊缝截面进行探测。母材厚度〉100mm时，采用双面双侧检验。受几何条件的限制可在焊缝的双面单侧采用两种角度探头进行探伤。条件允许时应作横向缺陷的检验。

C级检验至少要采用两种角度探头在焊缝的单面双侧进行检验。同时要做两个扫查方向和两种探头角度的横向缺陷检验。母材厚度〉100mm时，采用双面双侧检验。其他附加要求是：1．对接焊缝余高要磨平，以便探头在焊缝上作平行扫查；2．焊缝两侧斜探头扫查经过的母材部分要用直探头作检查；3．焊缝母材厚度≥100mm，窄间隙焊缝母材厚度≥40mm时，一般要增加串列式扫查。

三、建筑结构焊缝无损探伤检验具体要求：

1．设计要求全焊透的焊缝，其内部缺陷的检验应符合下列要求：

1)一级焊缝应进行100%的检验，其合格等级应为《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》GB11345-89中B级检验的Ⅱ级及Ⅱ级以上；

2)二级焊缝应进行抽检，抽检比例20%，其合格等级应为《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》GB11345-89中B级检验的Ⅲ级及Ⅲ级以上；

3)全焊透的三级焊缝可不进行无损检测。

2．焊接球节点网架焊缝的超声探伤及缺陷分级应符合《焊接球节点钢网架焊缝超声波探伤及质量分级法》JG/T3034.1-1996的规定。

3．螺栓球节点网架焊缝的超声探伤及缺陷分级应符合《螺栓球节点钢网架焊缝超声波探伤及质量分级法》JG/T3034.2-1996的规定。

4．圆管T、K、Y节点焊缝的超声波探伤方法及缺陷分级应符合《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002的规定。

四、焊缝缺陷的评定等级

缺陷的大小确定以后，要根据缺陷的性质和指示长度结合有关标准的规定评定焊缝的质量级别。

超声波检验焊缝内部缺陷的评定等级分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级，其中Ⅰ级质量最高，Ⅳ级质量最低。

根据在标准试块上绘制的距离波幅曲线，对比焊缝中缺陷最高回波的位置、和缺陷性质判断焊缝等级。对于最大反射波幅不超过距离波幅曲线中评定线的缺陷，均评定为Ⅰ级；最大反射波幅超过评定线的缺陷检验者判定为裂纹等危害性缺陷时，无论其波幅和尺寸如何，均评定为Ⅳ级；反射波幅位于Ⅰ区的非裂纹性缺陷，均评定为Ⅰ级；反射波幅位于Ⅲ区的缺陷，无论其指示长度如何，均评定为Ⅳ级。最大反射波幅位于Ⅱ区的缺陷，跟具缺陷指示长度，具体分类见表二：

五、焊缝检测记数规则及合格评定

1．焊缝内部缺陷无损检测记数规则 一级焊缝探伤比例100%，即全数探伤；二级焊缝探伤比例20%，对于工厂制作焊缝，应按每条焊缝长度计算比例，且探伤长度≥200mm，当焊缝长度≤200mm时，应对整条焊缝进行探伤；对于现场安装焊缝，应按同一类型、同一施焊条件的焊缝条数计算比例，探伤长度应≥200mm，并应不少于1条焊缝；三级焊缝不要求进行内部缺陷的无损探伤。

2．焊缝处数的记数方法 工厂制作焊缝长度≤1000mm时，每条焊缝为1处，长度>1000mm时，将其划分为每300mm为1处，现场安装焊缝每条焊缝为1处。

3．抽样检验的合格判定 抽样检查的焊缝数如不合格率<2%时，该批验收应定为合格；不合格率>5%时，应加倍抽检，且必须在原不合格部位两侧的焊缝延长线各增加1处，如在所有抽检焊缝中不合格率≤3%时，该批验收应定为合格，>3%时,该批验收应定为不合格。当批量验收不合格时，应对该批余下焊缝的全数进行检查。

六、焊缝中常见缺陷的类型及其在超声探伤中的识别

焊缝中常见的缺陷主要有气孔、夹渣、未焊透、未熔合和裂纹等几种，他们各自的回波均有其特性。

1．气孔

气孔是在焊接过程中焊接熔池高温时吸收了过量的气体或冶金反应产生的气体，在冷却凝固之前来不及逸出而残留在焊缝金属内所形成的空穴，多呈球形或椭球形。气孔可分为单个气孔和密集气孔。单个气孔回波高度低，波形较稳定。从各个方向探测，反射波高大致相同，但稍一移动探头就消失。密集气孔为一簇反射波，其波高随气孔的大小而不同，当探头作定点转动时，会出现此起彼落的现象。

2．夹渣

夹渣是指焊后残留在焊缝金属内的熔渣或非金属夹杂物，夹渣表面不规则。夹渣分点状夹渣和条状夹渣。点状夹渣的回波信号与点状气孔相似。条状夹渣回波信号多呈锯齿状。它的反射率低，一般波幅不高，波形常呈树枝状，主峰边上有小峰。探头平移时，波幅有变动，从各个方向探测，反射波幅不相同。

3．未焊透

未焊透是指焊接接头部分金属未完全熔透的现象。一般位于焊缝中心线上，有一定的长度。探伤中探头平移时，未焊透波形较稳定，焊缝两侧探伤时，均能得到大致相同的反射波幅。

4．未熔合

未熔合主要是指填充金属与母材之间没有熔合在一起或填充金属层之间没有熔合在一起。未熔合反射波的特征是：探头平移时，波形较稳定。两侧探测时，反射波幅不同，有时只能从一侧探到。

5．裂纹

裂纹是指在焊接过程中或焊后，在焊缝或母材的热影响区局部破裂的缝隙。一般来说，裂纹的回波高度较大，波幅宽，会出现多峰。探头平移时，反射波连续出现，波幅有变动；探头转动时，波峰有上、下错动现象。

以上是个人在超声波无损检测中结合相关规范总结的一些看法，写出来与大家共同探讨，不当之处还望各位同行不吝赐教。参考文献

5.组合结构桥梁在高速铁路中的应用 篇五

组合结构桥梁在高速铁路中的应用

钢和混凝土是两种性能不同的材料,由它们构成的组合结构,可合理地利用它们各自优点避免其缺点,并在设计和施工中得以准确发挥,则可取得许多特殊的利用效果.组合结构桥梁具有结构经济合理、使用耐久可靠,维修工作量少等优点,能提供更大的`竖向刚度和适用于更大的跨度,特别适合于高速铁路建设的需要.简介组合结构桥梁的主要类型及其特点,并介绍其在高速铁路中应用的一些案例.

作 者：王旭芳 WANG Xu-fang  作者单位：武汉铁路职业技术学院,湖北武汉,430205 刊 名：石家庄铁路职业技术学院学报 英文刊名：JOURNAL OF SHIJIAZHUANG INSTITUTE OF RAILWAY TECHNOLOGY 年，卷(期)：2010 09(2) 分类号：U455.55 关键词：组合结构   组合结构桥梁   刚度   高速铁路  

6.钢结构在土木工程中的应用 篇六

改进遗传算法在桁架结构优化设计中的应用

文章针对简单遗传算法的早熟现象及不能处理带有复杂约束的`优化问题,提出了一种基于乘子法与伪并行遗传算法的改进遗传算法,并将其应用于桁架结构优化设计中.计算结果表明改进遗传算法全局寻优能力强.

作 者：施雷 王琦 张文鹏 SHI Lei WANG Qi ZHANG Wen-peng 作者单位：南昌航空大学航空与机械工程学院,江西,南昌,330063刊 名：南昌航空大学学报(自然科学版) ISTIC英文刊名：JOURNAL OF NANCHANG HANGKONG UNIVERSITY(NATURAL SCIENCES)年，卷(期)：200923(1)分类号：V214.1 V214.19关键词：乘子法 伪并行遗传算法 结构优化设计

7.钢结构在土木工程中的应用 篇七

1 钢结构的优点

1.1 从材料上看, 强度高, 质地均匀, 力学性能好

建筑钢材是以铁为主要元素, 含碳量为0.02%-2.06%, 并含有其他元素的合金材料。和混凝土等其它结构材料相比, 其具有许多显著的优势。首先, 钢材的强度高、自重轻, 使其适用于跨度大或荷载很大的构件和结构;其次, 其塑性和韧性良好, 能承受冲击作用, 并使应力重分布, 增加耗能, 使这些结构对动力荷载的适应性较强, 不会轻易因超载而突然断裂。最后, 钢材内部组织接近于匀质和各向同性, 在一定的应力幅度内钢材的反应几乎是完全弹性的, 加之冶炼和轧制过程中材质波动的范围小, 提高了结构的安全性, 便于节点的受力转换, 有助于提供设计施工的精确性。

1.2 从结构上看, 有效增加使用面积, 抗震性能好。

钢结构截面尺寸小, 比起传统结构, 可以更好满足建筑上大开间、灵活布局的要求, 同时还能达到提高层间净高的效果, 有效增加建筑使用面积的3%-6%, 如上海新锦江饭店44层就是全钢结构, 但其占用面积为3.2%。钢结构本身具有重量轻的特点, 自身承受地震的力量相对较小。在地震发生时, 地震力效应相应也小, 同时良好的延性也能对地震效应起到缓冲作用。

1.3 从施工上看, 周期短, 装配方便

现浇混凝土在施工要求连续, 在冬季施工时还会受到气温等因素的影响, 而钢结构在施工上具有很强的优势, 首先其构件加工是不受环境条件影响的, 并可同时在多个加工厂制作加工, 现场安装也较为方便, 还省去了混凝土支模、养护等工序, 加快了施工速度, 有效缩短工期, 从而达到降低成本的目的, 提高了经济效益。其次钢结构对施工现场进行作业的量相对较小, 施工方面的临时用地也相应较小, 减少了对周围环境的污染。第三, 随着计算机结构化的分析设计软件快速发展, 钢结构可以将设计和生产结合在一起。设计人员完成设计后, 生产线就可将产品完成制作, 并将隔热、节能、门窗、防水等成套综合使用, 提高了住宅的产业化水平。

2 钢结构的应用

由于结构设计理论和计算技术的进步, 钢材性能的提高、连接技术的发展以及多功能建筑的需求, 钢结构更加体现出其卓越的优越性, 再加上现代住宅逐渐走向了产业化和商品化, 钢结构的应用越来越广泛。尤其在高层建筑中, 钢结构体系已远领先于其他结构体系。据统计, 世界上最高11幢建筑中, 采用钢结构的占45%, 采用钢-混凝土混合结构的占18%, 采用钢混凝土组合结构的占11%, 采用钢筋混凝土结构的占26%。

2.1 钢材的生产为钢结构建筑的发展创造了非常好的物质基础

随着国民经济的发展, 老钢厂淘汰更新, 新钢厂不断崛起, 为了适应市场的需要, 越来越多的钢铁基地生产的成品钢材品种越来越齐全, 热轧H型钢、彩色钢板、冷弯型钢的生产能力大大提高, 新型、高性能产品的研发, 为钢结构发展创造了重要的条件。耐火、耐候钢、超薄热轧H型钢等一批新型钢已开始在工程中应用, 为钢结构进一步发展创造了条件。当前钢结构在我国的合理应用范围大致有如下几个方面: (1) 大跨度结构:用于大会堂、体育馆、展览馆、影剧院、飞机库、汽车库等。采用的结构体系主要有框架结构、拱架结构、网架结构、悬索结构和预应力钢结构。 (2) 单层轻钢厂房及仓库:这些厂房车间的主要承重骨架往往全部或部分采用钢结构。 (3) 高层建筑:用于旅馆、饭店、公寓、办公楼等高层楼房。 (4) 板壳结构:冶金、石油、化工企业中大量采用钢板造成的容器, 如大型储液库、煤气库、高炉、热风炉等。

2.2 标志性钢结构建筑快速崛起, 应用范围迅速扩展

随着城市建设的发展和高层建筑的增多, 钢结构住宅作为一种绿色环保建筑, 已被建设部列为重点推广项目, 我国各地也分别建起了钢结构的标志性建筑, 如世界第三高度420米的上海金茂大厦, 具有国际领先水平、高度279米的深圳赛格大厦, 跨度1490米的润扬长江大桥以及鸟巢国家体育中心等等许多采用钢结构建筑体系的重要工程, 这标志着建筑钢结构正向高层重型和空间大跨度、公共建筑钢结构方向发展。

3 钢结构的发展前景

钢结构虽然在我国有了较大的发展以及应用, 但总体上讲仍处于一个发展的阶段。如果按照发达国家的最低水平估算的话, 在用钢量方面我国至少有3600万吨的发展空间。值得一提的是, 目前我国钢结构的研究已进入一个崭新的阶段, 相关规范和标准也已出台, 这就为钢结构住宅的发展提供了良好的物质基础和技术保障。据悉国家再今后将大力发展钢结构建筑, 力争每年建筑结构用钢达到全国钢材总产量3%以上;到2015年, 建筑用钢占钢材总产量6%以上, 因此钢结构建筑前景十分广阔。在未来钢结构的发展应关注三大领域:海洋石油工程装备、钢结构住宅、钢结构桥梁。海洋石油的产量在2015年要达到1亿吨, 海洋工程装备企业的要为深海的开采提供装备;钢结构住宅必须要符合绿色环保、节能减排等政策, 钢结构工业化、标准化的住宅产品将具有无限广阔的市场空间。

4 结论

“钢结构是环保建筑, 钢结构符合可持续发展概念”——21世纪钢结构将占领广阔的建筑市场。展望未来, 随着经济建设的蓬勃发展和交流的进一步扩大, 要建造更多的高层建筑、桥梁和大型公共场所, 同时新型的智能化小区等建筑物的需求也十分旺盛, 钢结构产业兴旺发展的新局面就在眼前。

参考文献

[1]郭永青.钢结构在土木工程中的应用[J].中国新技术新产品.2013.NO.01.

[2]任媛.浅析土木工程施工中钢结构的使用[J].中国新技术新产品, 2013.NO.01.

8.钢结构在土木工程中的应用 篇八

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。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。

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。

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。

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。梁与梁之间、梁与柱之间的连接，可以采取焊接连接或者高强螺栓连接，要注意高强螺栓的连接孔位的精度。制孔主要有两种，一种是精度较高的数控钻孔，另外一种则是精度相对较低的模板制孔。在技术条件允许时比较适合采用多轴数控钻孔。在运到工地以后要对螺栓参数进行检验，安装时不能用扳手强行拧入或者用榔头强行打入，拧入的步骤要经过初拧、复拧以及终拧。

3.3油漆工艺流程

3.3.1基层处理。首先把金属的表面清理干净，然后再做除锈。手工处理先用钢丝刷反复刷打，再用精砂布打磨，使得表面光亮、平滑，然后再用棉纱或者纱布把打磨下的锈粉和浮灰清理干净。如果表面腐蚀严重，则用钢丝刷和铲刀处理，大面积的锈蚀则可以用砂轮机来配合清理。

3.3.2涂防锈漆、刮腻子。在涂漆前要保证金属表面的干燥，如果有水份则要立即擦干。施涂时要刷细、刷满、涂刷到位，并且要注意铆孔内不能有涂料涂入。待到防锈漆干燥后，采用和油漆配套的腻子把构件的表面缺陷刮平。可以在腻子中加入适量的红丹粉或者厚漆，从而增加其干硬性。在腻子干燥后要打磨平整，并清理干净。如果堆放的时间太长，则要再做一次涂刷。

参考文献

[1] 李国强，陆烨，何天森.钢结构在现代住宅中的应用[J].工程建设与设计，2005（2）.

[2] 孙生玉.钢结构焊接中的常见问题探讨[J].中国新技术新产品，2009，（2）.

9.钢结构在土木工程中的应用 篇九

应用波特的竞争力模型和行业的结构分析理论分析了纺织行业的`竞争结构.通过分析纺织行业的现状和发展趋势，对我国纺织行业的改革和纺织企业的发展具有一定的指导作用.

作 者：薛文生 张爱香 梁建芳 祝双武  作者单位：薛文生(西北纺织工学院计算中心,)

张爱香(西北纺织工学院经济管理系,)

梁建芳(西北纺织工学院科研处,)

祝双武(西北纺织工学院纺织科学与工程系,)

刊 名：西北纺织工学院学报  ISTIC英文刊名：JOURNAL OF NORTHWEST LNSTITUTE OF TEXTILE SCIENCE AND TECHNOLOGY 年，卷(期)：2001 15(1) 分类号：F421 关键词：纺织   竞争模型   行业竞争结构  

★ 英语篇章写作中的词汇衔接

★ 波特理论在纺织行业竞争结构分析中的应用

★ 仪器分析仿真在教学中的应用

★ 树结构分级分类存储及其在工程结构CAD中的应用

★ 地域性文化在景观设计中的分析与应用

★ 论文：磁记录和标准在磁卡分析中的应用

★ 英语篇章写作中线式结构与螺旋结构的对比分析

★ 在山的那边课文结构分析

★ 快速分析技术在煤质检测中的应用及发展

10.钢结构在土木工程中的应用 篇十

本文对用于非结构动网格生成的弹簧近似方法进行了研究.通过采用顶点弹簧方法,分析研究了弹簧倔强系数的取值,同时通过引入挤压倔强系数和边界修正,对标准弹簧近似方法进行了改进.改进后的方法可以大大提高网格变形能力和网格质量.应用本文发展的非结构动网格生成方法并通过耦合求解基于(Arbitrary Lagrangian-Eulerian ALE)描述的`Euler方程,模拟了谐和振动NACA0012翼型及M6机翼的跨音速绕流,计算结果与参考文献提供的结果及实验结果吻合良好.

作 者：王军利 白俊强 詹浩 WANG Jun-li BAI Jun-qiang ZHAN Hao  作者单位：西北工业大学,航空学院,西安,710072 刊 名：力学季刊  ISTIC PKU英文刊名：CHINESE QUARTERLY OF MECHANICS 年，卷(期)： 27(2) 分类号：V211 O35 关键词：非结构动网格   弹簧近似   运动边界   非定常流动   Euler方程  

11.格宾结构在公路工程中的应用 篇十一

摘要：格宾结构是一种新型结构，在公路工程以及其它工程中应用的越来越广，本文主要讲述了格宾结构的性能、损坏形式以及修补方法，并举例说明了铅丝笼防护在实际工程中的应用。

关键词：刚性结构 格宾结构 格宾网片 格宾网箱 格宾护垫

0 引言

格宾结构作为一种新型结构，其主要的特点是属于柔性结构，从单丝到网片的拉伸都具有很大的强度，同时网片中出现单根断丝或者被破坏一个网孔的情况下，其强度并没有被破坏，而是稍微的降低，这样就使得在灾害发生后格宾结构依然能够保持强度，从而将灾害破坏降低到最低，只要及时的对结构进行补修，结构就不必重新设置。

1 水毁对刚性结构与格宾结构的影响分析

刚性结构能够承受相当大的块石撞击力，但是由于重复的撞击或者某处薄弱的点，墙体局部损坏，如果无法及时修补，高速水流的淘刷，首先是一点一点破坏，最后整体结构破坏。格宾结构虽为整体结构，但是整个结构由于隔片的存在有相对的独立性，即使某一单元被破坏，其相邻单元组也不会因此而遭到破坏。同时结构体内松散填充料能够充分缓冲外来撞击力，这就使得格宾结构能够承受比刚性结构更大的外力。

2 格宾结构的损坏形式

格宾网箱或格宾护垫的网片或者结构往往会受种种因素影响引起破损，如镀锌钢丝遇高浓度酸、碱类等化学物质会发生锈蚀，甚至造成断丝；受外力作用或人为破坏使网片上出现断丝、破洞等等。虽然网片出现局部破洞对整体结构没有大碍，但破洞的存在，会引发网箱或网垫内块石的流失，继而减弱了网箱和护垫作为防护工程的功能。为防止结构继续损坏，做到防患于未然，保持结构的完整性，应对网片破损处及时进行修补。这样，也可以在最大程度上保护结构的功能，使破坏及破换所产生的影响降低到最小限度内。经过多方调研与观察，其破坏形式主要有：①结构受外力撞击，网丝断裂，引起的网片破坏。②环境中的腐蚀介质对网丝腐蚀使得网片锈蚀（此种情况多数出现在格宾网材料为热镀锌或者热镀铝锌）。③水流中泥沙对钢丝表面镀层的损伤引起网片锈蚀（此种情况多数出现在格宾网材料为热镀锌或者热镀铝锌）。④由于网片的破损引起网箱内填充料的流失。⑤由填充料级配不佳或填充密实度达不到设计要求而引起的结构上部淘空的现象。

3 格宾结构修补的方法

3.1 网片断丝：一般情况下由于块石的撞击、施工过程中不当的操作或者人为的破坏引起结构表面网丝的断裂。下面分三种基本情况来分析：第一种情况是网片中单丝被破坏。需要用相同的网丝修补断裂的地方。及时的修补可以避免出现破损。第二种情况是网片中局部出现破损但是填充料并无流失。需要用整张网片修补破损部分。需要注意几点：①修补网片采用螺旋组合丝与原结构网片紧密地连接在一起。视需要在每隔20cm用组合丝双股绑扎。②修补网片应该完全覆盖住破损区域，并且在四周至少预留出一个完整的网孔。③修补网片的性能至少与原网片相同。第三种情况是网片中局部出现破损但是填充料有流失。如果填充料的流失造成整体结构的变形过大需要将原结构拆除，重新设置；如果流失量很少没有引起整体结构的变形，首先需要补充填充料，再修补破损处（具体方法同第二种情况）。

3.2 整体结构的破坏。这种情况一般发生在以下几种情况：①由于城建规划开挖造成的结构破坏。②由于刚性基础滑塌而引起整体结构的位移。这种情况一般是发生在河道底部为刚性结构，而上部为格宾结构时。由于水流的冲刷、地质灾害的发生使的下部滑塌，格宾结构失去了基础，但是由于结构的整体性，其只会发生位移，而不会彻底失去防护功能。③地震、地质构造使得整体结构的移动。以上情况发生时我们应该及时清除原有结构，设置新的结构。

3.3 网片的锈蚀。在设计使用年限内，网片的锈蚀主要有以下几种情况（此种情况多数出现在格宾网材料为热镀锌或者热镀铝锌）：①河道水环境突然改变，水中含有大量腐蚀性污染物。②河道水中携带大量的泥沙，对钢丝镀层的磨损。③堆积垃圾含有腐蚀性物质。④上部气体中携带腐蚀性物质。首先清除结构表面的污染源和杂物，查清锈蚀网片的情况，如果锈蚀现象严重，有可能影响结构的，需要拆除原有结构或者在原有结构上设置新的结构;如果局部锈蚀，需要更换或者修补上新的网片，材料需要有更强的耐腐蚀性（比如采用热镀锌或者热镀铝锌钢丝外包覆聚酯层）。同时需要对污染进行处理。

3.4 填充料流失。格宾网箱（护垫）结构内填充料流失后，结构内部的空隙率增加，结构变松软与同时本身自重不够，容易引起结构的破坏，所以一旦发现，必须及时补充填充料。在结构上开孔填石或开盖来补充，之后修补开孔处或将盖片扎紧。

4 格宾结构主动防护

假设格宾结构在某一点会由于块石撞击造成损坏，为了防止主体工程上网片破损，可以采取主动防护——即在格宾网箱挡墙前增设防冲、防撞格宾网兜或者蛇笼（圆柱形）以及防止河床冲刷的网垫。这样水流夹带的块石将与主动防护相撞，从而保护了格宾主体结构的安全。

5 公路水毁应用铅丝笼治理实例

国道217线多段路基水毁破坏，有的甚至将公路冲毁，但是在有铅丝石笼防护的路基，虽然石笼本身已经锈蚀，但是其保护的路基依然完好（其水文资料见表一）。水流中夹带的块石粒径主要为30mm～70mm，最大粒径为500mm。

图一为该段应用铅丝石笼防护路基的实例。可清楚地看到石笼防护的区域为水流冲刷最为严重的地段，但是在洪水过后道路依然完好，而没有防护的区域，却受到了严重的冲刷。

6 结束语

格宾结构与铅丝笼均属柔性结构，不同的是格宾结构是一种新型结构，其是由经表面防蚀处理的低碳钢丝用机械编织的双铰六角形柔性金属网经剪裁，编边和组合后制成的，与铅丝笼有一定的不同，其防护性能比铅丝笼更优。故在延溪线尤其是在路基顶冲段落较为适用。

参考文献：

[1]阳友奎，周迎庆等.坡面地质灾害柔性防护.北京：科学出版社，2005.

12.钢结构在土木工程中的应用 篇十二

1 Tekla Structures软件介绍

Tekla Structures软件 (以下简称软件) 是芬兰Tekla公司设计的一个交互性3D固体建模系统, 适用于钢结构建模。用户可以在一个虚拟的空间中搭建一个完整的钢结构模型, 通过创建三维模型后自动生成自己所需样式的钢结构详图和各种报表, 如整体布置图、构件图、零件图、工程量清单等等;可以用生成的详图指导下料和制作;可纠正原设计图纸中出现的一些失误;可以优化设计;可减少很多重复工作, 比如二次放样、二次计算等。

2 工程简介

柴油发电机检修平台钢结构工程包含3段框架平台, 各平台之间用共计18个楼梯段连接, 平台周边设置栏杆片, 栏杆片与平台和楼梯均相连。图纸只提供了平面布置图、主要剖面图和栏杆平面布置图, 结构形式虽然单一, 但因设计节点不充分故需要进行二次深化设计。本工程全面采用软件进行详图设计, 包括搭建杆件、节点设计和二次开发、生成构件清单、绘制零件详图和装配图等, 大大提高了详图设计效率和制作装配的准确性。其3D立体模型效果图见图1。

3 Tekla Structures在钢结构工程中的二次设计

(1) 原图纸设计中给出的柱脚节点设计要求底板尺寸变小, 且膨胀螺栓和孔视经验进行相应更改, 底板四角要倒弧 (见图2) 。

这就涉及到二次设计问题, 如果用传统的AUTOCAD进行节点二次设计, 虽然也可以做到, 但要经过几次比较核对, 且不能一目了然地看到实际效果。改用软件进行深化设计, 则只需要半分钟时间即可将最佳设计答案展现出来, 3D效果图见图3, 柱脚用TEKLA软件进行二次节点设计的详图见图4。

(2) 本工程的栏杆和楼梯节点图并未详细根据楼梯的角度给出, 而是只给出了图集号, 并未考虑到每段楼梯的角度不同 (见图5) , 故楼梯与栏杆、楼梯与平台的节点各有不同, 需要出具详图, 才能保证制作的准确性。如果使用传统的CAD转化详图, 考虑到栏杆转角处节点不好绘制, 楼梯多绘制量大, 很容易出错。如果使用TEKLA软件进行二次设计, 可生动形象地展示出楼梯与平台的节点、栏杆与楼梯的节点、栏杆与栏杆的节点、栏杆与平台的节点。

在转化此图过程中, 不能一味地按照图集要求转化详图, 必须考虑楼梯扶手与平台栏杆的连接, 如果一味按照图集绘制详图, 势必会造成楼梯扶手和平台栏杆搭接不上的现象, 为此, 必须统筹考虑, 适当进行二次设计, 保证扶手和平台栏杆的平稳过渡, 且力保安全扶手的高度。转化后的效果图见图6, 扶手与平台栏杆的平稳过渡设计见图7。

楼梯扶手的顶端与平台的连接处的立杆定位很关键, 如果一味地照图集转化详图, 就可能出现立杆与扶手和平台栏杆无法焊接到一起的情况, 所以要根据楼梯角度和平台位置选择好此立杆的位置, 以保证三者有机焊接到一起 (见图8) 。经过软件的二次设计之后, 生成栏杆装配图 (见图9) , 生成带栏杆的楼梯片图 (见图10) 。

4 结语

总之, 利用软件给钢结构的制作带来了很多好处, 不但可以生成模型, 生成图纸, 生成材料清单, 还可以对节点进行二次设计, 最大程度地降低设计错误, 提高详图的准确性, 为构件制作和现场安装提供指导。虽然该软件属于新生事物, 目前还有其不完善的地方, 但只要我们发挥出自己的创新和创造的能力, 对具体工程具体分析, 进行有效的二次开发设计, 必定会为工程的顺利开展提供更好的技术支持和服务。

参考文献

[1]Tekla Structures使用手册[M].2006.

[2]中国建筑标准设计研究所.02J401钢梯[M].北京:中国计划出版社, 2002.

[3]中国建筑标准设计研究所.02 (03) J401钢梯 (2003年局部修改版) [M].北京:中国计划出版社, 2003.

13.充气展开式结构在航天器中的应用 篇十三

充气展开式结构在航天器中的应用

充气展开式结构是以柔性薄膜材料制造的可充气展开的一种新型结构,具有体积小、重量轻和成本低的特点.文章介绍了充气展开式结构的.设计原理,以及充气展开式结构在航天器中的应用和研究现状,并对充气展开式结构需要解决的关键技术进行了分析,最后对其在我国航天活动中的应用进行了展望.

作 者：沈自才  作者单位：北京卫星环境工程研究所,北京,100094 刊 名：航天器环境工程  ISTIC英文刊名：SPACECRAFT ENVIRONMENT ENGINEERING 年，卷(期)：2008 25(4) 分类号：V423 V476.4 关键词：充气展开式   航天器设计   柔性   展望  

14.钢结构在土木工程中的应用 篇十四

以忠县长江大桥忠县岸引桥盖梁悬空支架施工为例,阐述了采用常备式结构贝雷梁、万能杆件作为悬空支架来浇筑盖梁的技术,列举支架设计计算实例以及施工要点,指出该方法结构简洁,受力明确,安全可靠且具有较好的经济性.

作 者：胡娟 孙晓义 HU Juan SUN Xiao-yi 作者单位：胡娟,HU Juan(陕西铁路工程职业技术学院,陕西,渭南,714000)

孙晓义,SUN Xiao-yi(中铁一局集团桥梁工程有限公司,重庆,401121)

15.钢结构在土木工程中的应用 篇十五

1 选择质量过硬的产品

大多数人认为防火涂料没什么用, 既不好看, 也不承重, 一般不会发生火灾, 消防就是这样, 防患于未然, 一边是消, 一边是防, 不能因为发生几率小就不做, 或选择质量差的应付一下就行了, 可能这样工程也验收了, 可万一真有火灾, 质量不行, 没有防火性能, 起不到防火作用, 那造成的损失无法计量, 所以我们一定要从产品质量上引起重视, 这是根本。同时防火涂料是否能在火灾中起到隔热, 炭化, 营得救援时间, 最重要的因素是要选择好的产品, 有一些防火涂料产品质量不好, 一方面讲它的防火指标, 另一方面是说粘结强度, 火焰一烧就会崩开, 钢材就直接暴露在空气里, 只要有一个地方崩开, 就会在这个地方形成薄弱环节, 发生火灾时这个地方就会软化, 变形, 失去承载能力。同时质量好的产品它的炭化隔热层能确实起到燃烧防火涂料涂层, 形成炭化隔热层, 隔热保护钢结构的作用。

2 脚手架的选择

现场如果土建, 装修等施工单位有脚手架的, 利用现场的脚手架最好, 如果现场不具备, 可根据现场实际情况选择合适的脚手架, 下面有几个方案可供参考:

1) 门式钢架:主要用于层高一般在5 m以内, 地面平整移动自如的地面。它的优点是灵活, 轻便, 造价低, 一般在租赁的地方, 很便宜。多用于工业厂房或钢结构高层建筑中。缺点是由于它的脚轮小, 并且是硬质脚轮, 所以地面必须是硬化后的地面, 强度好, 并且平整。

2) 用钢管自行搭建移动式脚手架:主要用于层高高于5 m的工业厂房中, 由于它的脚轮是用类似自行车的轮胎来移动, 所以在条件不是很好的土质疏松的地面, 能更好地移动, 同时由于构件是钢管搭设, 比门式钢结构杆件更粗大, 更安全, 能施工的高度更高一些, 但它比门式钢架笨重一些。

3) 吊篮:主要用于网架及脚手架无法到达的局部部位。它的优点是在工业厂房地面有检修道等无法到达的局部部位, 可用吊篮施工, 但由于吊篮移动不方便, 施工作业面小, 不安全等因素, 所以应用很少, 一般都是门式钢架或与自行搭建钢管脚手架配合使用。

3 施工工艺方面

1) 首先是做好清洁基层工作, 在工地现场施工, 扬尘大, 再加上各工序施工, 交叉污染, 经常钢结构表面会有水泥结块, 灰尘等污染物, 清洁不到位, 粘结强度就不会达到要求。时间一长, 防火涂料就会脱落下来, 所以基层的清洁必须到位, 这是刷涂防火涂料的关键。

2) 钢结构涂层要封闭, 不能漏涂。漏涂, 未完全封闭就会在漏涂部位形成薄弱点, 一旦有火灾, 就会在这个部位软化, 变形, 失去承载力。

施工防火整体一遍一遍的刷涂, 施工所用的工具目前市面上的喷涂工具不太适用, 防火涂料里面有防火填充材料, 用油漆或其他涂料喷枪经常堵枪, 无法连续施工, 一般还是用涂料滚子人工涂刷, 比较方便, 对于滚子无法滚涂到位的地方, 可以配合使用油漆刷子, 同时滚子或刷子可用竹杆接长, 这样不仅轻便, 而且每遍的间隔时间为12 h, 冬天24 h或更长, 至少需表干。施工的遍数根据防火等级来定, 防火等级越高, 施工遍数越多, 一般30 min的耐火时间, 涂层厚度为0.5 mm, 涂刷2遍~3遍, 其他耐火时间以此类推。

3) 使用钢结构的工程由于钢结构空间效果好, 现代感强, 如和玻璃幕墙配合效果更好, 大多数工程不会在钢结构表面进行修饰, 直接裸露在外面, 防火涂料就成为钢结构的外表面, 所以, 施工工艺要细一些, 如果是一些比较高档的场合, 还可以在防火涂料的表面打底找平之后, 做氟碳漆等, 能达到更美观的效果。

4 施工安全

大多数钢结构工程是在钢结构安装完成或在安装过程中进行施工, 所以施工高度随钢结构工程各有差别, 普通车间厂房或综合楼一般5 m以上, 但选煤厂、化工厂及商场局部中空造型高度达到十几米甚至二十几米, 施工高度较高, 难度较大, 一般要和现场协调好, 可以在未吊起之前先刷涂1遍~2遍, 吊好之后, 再刷涂。施工中一定要做好安全措施, 安全网, 安全带, 安全鞋, 安全帽都需配备好, 同时对工人进行足够的安全教育, 从思想意识上让大家重视起来。

16.钢结构在土木工程中的应用 篇十六

1.结构成本控制的意义与现状

大量统计数据和工程实践表明，工程设计的优劣对工程总造价的影响度愈来愈大，所占比例大概为75% ～95%，因此，建筑结构成本控制显得尤为重要，是建筑成本控制的重要内容，结构设计的优化对于控制工程总造价意义重大。

对于结构成本控制，目前存有三种认识：1）认为随着建筑方案确定，结构成本就基本确定了；2）认为结构成本与结构安全是矛盾的对立面，认为降低结构成本必然是以结构安全储备的下降为代价的；3）认为在结构设计中必须增加结构的安全储备。因此，目前结构成本进行控制大多考虑的是经济指标，认为伴随着结构设计中含钢量、含混凝土量愈来愈低设计愈来愈优秀。这是一种与实际情况相偏离的观点，大量事实证实，结构的设计优化必须遵循“度”上的合理性，一味追求低含钢量和混凝土量是错误的，应综合考虑质量、成本、进度等因素，从中找到平衡，达到通盘兼顾。

2.建筑结构成本主要影响因素分析

2.1建筑设计方案的影响

人们对建筑设计方案的功能作用的评价大多停留在建筑的功能布局的合理性和外观的美观度两个方面，我们设计人员应该清楚建筑设计方案的好差对于建筑结构成本控制起着决定性作用，对建设工期的影响极大。目前，我们能够清楚认识到的建筑设计方案对成本的影响主要有3个方面：1）结构体系方面：一般情况下建筑结构体系由建筑的造型和平面布局来决定；2）通常状况而言，越是简单、规则和对称的建筑平面布局形状，越是简洁的立面设计，设计起来越方便，也越利于建筑结构成本的控制；3）建筑方案的优劣直接影响着施工的方便程度，对工期和工程安全有着较大的影响。

2.2基础形式的影响

选择什么样基础形式直接影响了建筑物基础的工程造价，此外，基础形式的选取也关系到基坑开挖和支护的难易程度以及费用的增减，同时对施工工期而言影响也相当大。

2.3主体结构的影响

主体结构对建筑结构的成本主要表现为以下三个方面：1）来自主要结构拓扑和选型的影响。拿高层住宅来说，选择框架结构、框剪结构或剪力墙结构等等不同的结构方案，其结构成本差异是比较大的，同时对基础型式也有着直接的影响；2）来自结构设计参数的影响。结构设计参数的选择是否恰当直接影响各项计算结果，对结构成本影响巨大；3）来自构造措施的影响。如果构造措施出现不合理因素，直接影响了建筑的结构安全，反过来作用于工程造价。

2.4材料强度的影响

合理选择材料强度，尤其是混凝土强度等级的确定，对结构成本影响较大。从构造要求实施配筋计算可知，混凝上设计强度越高，钢筋的用量也越大。所以在具体的结构设计中，在保证建筑安全和工程要求的情况下混凝土设计强度应尽可能地降低。

3.结构成本控制的措施分析

3.1设计荷载的取值

设计荷载的取值务必实事求是，力求准确；对于墙体材料的确定也应尽早，如果工程项目在外地，了解当地的建筑材料情况亦是关键，保证安全设计时取值的合理性。外墙荷载方面，目前建筑的外窗大多开洞比较大，所以应考虑窗洞的实际影响对应的予以打折。

3.2选择恰当的基础型式

天然地基为持力层是基础型式的首选。如果是不良土质地基，其承载力较低，在基础型式上大多采用桩基础，有时岩石地基上的多层建筑也可采用浅基础。桩基础往往成本较高，所以应结合上部结构布局实施设计，力求精心，尽量优化。

3.3恰当选择结构型式和优化

常规结构型式如框剪结构、框架结构和剪力墙结构等等是结构型式选择的首选方案，对于造价较高、抗震性能差的结构型式应尽量避免。下面以剪力墙的优化设计为例分析：1）位置上：剪力墙的布置方向最好沿主轴，剪力墙间距和侧向刚度要合理，促使剪力墙结构的可利用空间得以增大，同时确保剪力墙的抗侧力刚度和承载能力能够充分起到作用。平面布置尽量做到均匀、对称，力求结构的刚度中心和质量中心相重合，达到减少扭转的目的。在竖向，剪力墙最好是自下到上连续布置，有效减少刚度突变；2）数量上：将计算结果中水平位移与规范限值要求相对比分析，如果结构水平位移远远满足规范限值的要求，说明剪力墙数量或减薄厚度可以减少些。如果在上述条件满足的情况下，可是位移比不满足规范要求，应该减少中间剪力墙数量；3）长度上：过于长了，则地震力加大，过于短了，例如变为短肢墙，则受力不好，两种情况都将导致成本的增加。所以，结构试算时可将剪力墙的长度取墙厚的8倍+100mm。

3.4合理确定层高

工程实践表明，建筑的层高对造价有着一定的影响，统计数据显现：层高每降低0.1m，能降低造价1%。降低层高可达到以下目的：1）促使柱、墙等竖向构件长度有效减少，进一步减小竖向荷载；2）使得隔墙砌筑和装饰工程量得以减少；3）对于地下工程方面，大幅度减少了土石方开挖及运输工程量，降低基坑支护费用。

3.5施工图设计

施工图设计时应注意5个主要方面：1）计算模型与实际结构力求接近，在参数选择上力求恰当；2）荷载计算务必实事求是和准确，切忌随意地加大；3）构件配筋务必精心计算，合理配筋控制造价，促使结构形成合理的耗能机制；4）减少次梁设置，合理利用挑板结构；5）材料强度特别是混凝土强度不能设计过高。

4.结语

针对工程成本控制，如果在结构方面采取措施能有效地确定合理的造价。这就要求我们在结构设计上多做些方案对比与优选，拓宽视野，采取行之有效的设计方法，为结构的稳定性和成本的优化创造更大的空间。

参考文献

[1] 张长江. 建筑设计工程造价管理. 中国建筑出版社，2010.

[2] 周和生. 建设项目全过程造价管理. 天津大学出版社，2008.