毕业设计论文(2)

2019-03-28 15:21

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2现阶段‘我们不得不重新去审视和对待钢结构’

在早些时期,钢结构的应用还没有普遍到人们的生活中去,人们当时普遍用到的还是如今的砖石结构,顶多可能会用到一些钢铁去修建桥梁道路,可能在当时这种情况是由于长期受到封建主义社会制度的束缚所造成,也可能是由于当时技术上、资源上的开发和研究都没有达到现今的程度,从而导致钢结构的应用和发展并没有明显的跨越和前进。但是随着社会和经济的不断的发展,人们生活需求的不断的提高,众多外界因素的影响,使得我们不得不去重新审视和对待钢结构。以下几条为其与当前常用的钢筋混凝土结构在资源、空间、环保、安全方面的对比。 2.1 从资源方面,钢结构与钢筋混凝土结构两者的对比

随着社会和经济的不断发展和进步,各种事物的新老交替的速度都在不断的加强,尤其是新老住房的交替,甚为显著,而像中国这样的人口大国,这种情况更为明显。对于国内当前的一般建筑而言,其正常设计基准年限为50年,但是在其使用的过程中往往会由于某些特殊的情况使得它不得不提前拆除。

(1)如果其为钢结构建筑,则其拆除后的大部分建筑材料还可以回收,重新加工制造,符合我国现如今所倡导的“节约”主题;

(2)如果其为钢筋混凝土结构建筑,其拆除后不仅会制造出大量的建筑垃圾,同时也会使大量的建筑材料如砖、钢筋、模板等的浪费。 2.2 从空间方面,钢结构和钢筋混凝土结构两者的对比

不管是在早些物质生活低下的年代,还是如今生活水平节节提高的年代,“人多地少”这个问题始终是贯穿于我们的生活,尤其是现阶段,这个问题最为严重。而为了解决当务之急,人们不得不克服一系列工程中诸多技术难题,去不断更新建筑的高度,以满足人们对空间的要求。而此时钢结构高层建筑对于钢筋混凝土高层建筑来讲,其质量轻、强度高,对地基的承载力以及其他方面的要求都比较低,从而降低了其整体成本,相反,对于其钢筋混凝土结构来讲,由于其材料成本各方面的问题,从而限制了其高度以及空间。

2.3从环保方面,钢结构和钢筋混凝土结构两者的对比

自从由CO?引起全球温室效应之后,“环保”再次成为人们眼中的香饽饽,成为了一个炙手可热的话题。而在建筑的施工过程中,对于钢结构建筑来讲,它恰好是顺应了环保的主题,施工过程中大部分采用的都是焊接、拼装技术,不会对周边

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的环境带来太大的负荷和影响,而对于钢筋混凝土结构来讲,它的原材料如:水泥、沙子、砖等,不仅会给周边的环境造成一定的破坏,还会造成如土地(在烧制转的时候要使用到粘土)等资源大量的浪费,在施工的过程中还会产生大量的建筑垃圾和噪音,对周边的环境产生了很大的影响。

2.4从安全方面,钢结构与钢筋混凝土结构两者的对比

每个建筑从其建造开始都要有其面对自然灾害的准备,如:地震、台风、海啸等,但不管是哪一种,从历次的实例都可以看出钢结构在面对自然灾害的能力相对与同等规模的钢筋混凝土结构来讲,其安全系数比较高,塑性和其结构整体的韧性比较好,能够从很大的程度上去抵消种种自然灾害引起的变形、冲击等,不会经常出现像后者那样的脆性破坏。

就我个人角度来讲,以上几点完全是从侧面为我们阐述了“在现今阶段我们不得不重新审视和对待钢结构”的原因。因为钢结构质量轻而强度高,塑性和韧性比较好,并且顺应了“节省’和”环保“的时势。同时在现阶段,为了迎合人们在建筑造型方面要求的提高,钢结构的造型日趋多变,为了满足建筑在结构形式方面的要求,其从较单一的门式钢架、网架、网壳逐渐发展至各式组合杂交体系,甚至其他领域(如桥梁)的结构形式也被移植到钢结构中来(如深圳万科中心采用的斜拉桥概念),结构体系呈现出变化多端,不断创新的格局,这都得益于钢材质轻且均匀的特点。在这个有限元技术不断进步的今天,钢结构建筑的性能可比较准确地进行分析控制,建筑师们天马行空的概念设计也可以得到彻底的实现,它实至名归的成为一个既满足人们生活中的需要又能够适应时代潮流的建筑结构。

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3现阶段钢结构所取得的一些应用、成就及其优、缺点

3.1现阶段钢结构所取得的一些应用、成就 3.1.1 钢结构在现阶段所取得的一些应用

在钢结构的应用方面,我们的祖先有着光辉的历史,世界上建造最早的一座铁链桥是我国云南景东附近的兰津桥,建于公元58-75年,用铁链造成,横跨澜沧江,跨度达82米,比欧洲最早的铁链桥早70多年,而当新中国成立之后,在第一个五年计划期间,我国钢结构的应用更是得到了很大程度上的发展。在短短的五六年间,我国就建造了大批钢结构厂房,其中有:鞍山钢铁公司、武汉钢铁公司、大连造船厂、太原重型机器制造厂等,这一时期是我国钢结构迅速发展的时期,尤其是到了20世纪,由于钢结构所具备的一些优点,及其其他因素的影响,它的应用更是得到了最大程度上的发挥,其所取得的应用在结构上主要表现为以下几种:

(1)单层厂房框架结构:其规模较大的有钢铁厂、无缝钢管厂、火力发电厂等的厂房,其特点是面积大、柱高、柱距大、起重机起重量大等;

(2)空间结构:他主要适用于一些大型的体育场馆、商场、会展中心、仓库、工厂等如厦门的太古机库(154m*70m)建成,北京的首都机场机库等。

(3)网壳结构:他主要适用于一些顶部或者空间有特殊要求的建筑,如:1995年的四川攀枝花体育馆屋盖工程采用了预应力组合或穹顶钢网壳结构,其屋顶支撑于标高为17.19m的8支混凝土大圆柱上,相邻柱距21.85m,跨度65m,它采用了多次预应力,如1998年的上海国际体操中心主馆,它采用的是铝合金球面网壳,直径为68m。

(4)悬索结构:该结构的应用在现阶段的发展比较慢,只有小部分的工程去采用,如山东淄博体育馆(54m),无锡体育馆(40m*43m)等。

(5)空间结构与拱钢架组成的混凝土混合体系,该应用主要适用于一些钢构砖混组合起来的建筑,如亚运会的北京石景山体育馆(正三角形,边长99.7米)等。

(6)索膜结构:这种结构主要于20世纪末得到了很大的发展,现仍在不断的扩大其应用范围,如1998年建成的上海八万人体育馆看台(索膜结构),2007年末建成的北京水立方(膜结构)等。

(7)高层建筑钢结构:这种应用的起步是比较晚的,因为其需要的外界条件比较多,造价相对来说是比较高的。如1987年建成的高度为165米的深圳发展中心大厦,1996年建成的高度为325米的深圳帝王大厦,1999年建成的高度为425米的上海金茂大厦等。

(8)轻钢结构:这种应用在现阶段发展是比较快的,特别是门式钢架,它在工厂、库房、大型的体育场馆、旅馆等的应用都很普遍。如国家的奥运场馆鸟巢

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(292m*340m有一系列超大跨度的门式钢架沿内环编制而成的空间结构),国家游泳中心水立方(170m*70m*29m,异型多面体网格结构等)。

以上这几种结构形式为现阶段钢结构主要的应用形式,虽然它们现阶段有的应用的还不是太普遍,但是它们正在朝更高更广泛的方向前进,这对今后钢结构的发展是非常有利的。

3.1.2 钢结构现阶段所取得的一些成就

对于钢结构现阶段所取得的一些成就,与以前相比可以说是有了一个质和量同时的蜕变,尤其是对于发展中的中国来讲,这种变化更为突出。近年来,中国在现代的钢结构的领域里可以说是硕果累累。就如2008年建成的北京奥运会主会场“鸟巢”以跨度最大、结构奇特震撼人心;它与“水立方”对应,勾画出了一幅最完美、最和谐的北京奥运会蓝图,它们代表了中国建筑行业先进的技术走向世界;就如“CCTV新址”它无疑是世界悬挑最大的高层建筑,也是设计和施工难度最大的工程;就如“法门寺舍利塔”它是代表佛学理念的新型特种结构,是现代建筑和佛学文化相结合的艺术品。还有许多如:“中国苏通大桥、上海卢浦大桥、中国西土侯门大桥、杭州湾跨海大桥、广州新电视塔、上海环球金融大厦等此类建筑,它们都通通向世界昭示着我国建筑钢结构的技术已走向了世界,特别是“鸟巢”和“水立方”,她们集新、奇、大于一体,集漂亮、精致、宏伟于一身,充分向世界证明了中国的钢结构在现阶段所取得的辉煌成就。 3.2现阶段钢结构所存在的一些优、缺点

虽然在现阶段,钢结构在应用上取得了很大的成就,但是综合前后的工程实例可以发现钢结构在使用的过程中所存在的一些优缺点,其整体可归纳如下: 3.2.1 现阶段钢结构的优点

从大量的钢结构建筑工程实例可以发现,其优点主要体现在以下几个方面: (1)建筑钢材强度高,与我们生活中所常用的个建筑材料如:混凝土、砖石和木材等建筑材料相比,钢材的强度高很多,它主要适用于建造跨度大、承受荷载大的建筑;

(2)钢结构的塑性、韧性和抗震性能比较好,一般条件下,它不会像砖混结构那样因超载而突然破坏,只是变形增大,应力重分配,应力变化趋于平稳;

(3)钢结构的占有面积小,同等高层钢结构的占有面积只是同类钢筋混凝土建筑面积的28%;

(4)钢结构自重轻,它有利于结构远距离运输,减轻自重,对抵抗地震作用有利;

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(5)钢结构的材质比较均匀,和力学计算的假定之间误差比较小,它的质量比较稳定,可靠性较高;

(6)钢结构的工业化程度比较高,它的用材比较单纯而且是成材,加工比较简便,并能使用机械操作,加工制作;

(7)钢结构的密封性能比较好,它的组织非常的紧密,当采用焊接连接,甚至是铆钉或者螺栓连接的时候,都能轻易的做到不渗漏;

(8)钢结构可以用于大跨度、大空间结构,其内部可以形成宽敞无柱空间结构,便于内部空间的灵活布置;

(9)钢结构建筑中的管线布置比较方便,在钢结构的空间中,多空腔和孔洞,便于管线以及水电的安装和布置工作。 3.2.2现阶段 钢结构的缺点

从众多的工程实例和试验中可以发现钢结构的缺点主要体现在以下几个方面: (1)钢结构的耐腐蚀性能比较差,当它处在潮湿的环境里,特别是在腐蚀性介质较多的环境里时,最容易发生腐蚀现象。而现阶段,一般我们在使用时,经常采用一些涂装或者镀锌的方式加以保护,而且在使用期间还应定期进行维护,我们目前通常所用到的几种保护方法有:

①涂刷各种涂料(油漆),如红丹、铬酸锌等; ②镀金属层如镀铝或镀锌等; ③喷涂石棉灰浆作为构件的外包层等。

(2)钢结构的材质耐热不耐火,其随着温度的升高强度会降低,而现阶段我们可以通过增设其钢结构表面防火涂料涂层,从而弥补这一缺陷;

(3)与其他建筑材料相比,钢结构的造价相对来说比较高,所以在设计钢结构的时候,我们要尽量节约钢材,从而降低其工程造价。 3.3国内外钢结构的现状以及钢结构行业所存在的差距 3.3.1国内外钢结构的现状

虽然在现阶段,尤其是近几年来,我国在钢结构的领域内取得了突飞猛进的发展,但是就我个人看来,我国在钢结构行业的产能和结构、行业标准和规范、从业人员的素质以及企业管理水平和技术水平上都还存在着不少的问题,其主要体现在以下几个方面:

(1)钢结构在产能和结构设计上的缺陷。近年来由于经济危机等几次经济大动荡的影响,钢结构的原材价格频繁上涨,严重影响了行业的整体效益,从而导致企业的利润下滑,产能远大于需求,很多新企业的任务不足,生产能力不能发挥,再加上结构设计上的不达标,最终导致市场的恶意竞争,相互压价等混乱局面。

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