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Ⅰ 鋼結構在現代建築中的作用（包括缺陷）

摘要:鋼筋混凝土結構在超高層建築中由於自重大,柱子所佔的建築面積比率越來越大,在超高層建築中採用鋼筋混凝土結構受到質疑;同時高強度鋼材應運而生,在超高層建築中採用部分鋼結構或全鋼結構的理論研究與設計建造可說是同步前進。
本文簡要介紹了高層、超高層建築的結構體系,通過對國內已建和在建的高層建築鋼結構國產化問題的調研,分析了在鋼材、設計、施工和監理等方面國產化所面臨的主要問題,為高層建築鋼結構的發展提出了一些建議。
關鍵詞:高層;概況;發展;體系;施工
高層鋼結構建築在國外已有110多年的歷史,1883年最早一幢鋼結構高層建築在美國芝加哥拔地而起,到了二次世界大戰後由於地價的上漲和人口的迅速增長,以及對高層及超高層建築的結構體系的研究日趨完善、計算技術的發展和施工技術水平的不斷提高,使高層和超高層建築迅猛發展。
一、鋼結構在建築中的應用
1平面布置和結構選型
鋼結構適合於平面布置基本規正、勻稱、凹凸變化較少的建築平面,不適宜軸線錯開較多,形心和質心距離較大和易於產生較大扭轉的住宅平面。
鋼結構住宅設計需要對風荷載和地震荷載作用下的水平位移進行控制,因此,抗側力結構的考慮是非常重要。在住宅結構設計中常常把樓梯間、電梯間牆體設計為抗側力結構。如果位移仍然不能控制在允許值范圍內時,可以把單元之間的分戶牆或廚房、衛生間的部分牆體(不動牆)也做為抗側力結構。
2 變形限值的討論
抗側力結構可以是鋼結構,也可以是鋼筋混凝土結構。當採用鋼桁架作為抗側力結構組成純鋼結構時,規范規定:在風力作用下,層間位移1/400,頂點位移1/500;在地震作用下,層間位移1/250,頂點位移1/300。因此,採用鋼桁架作抗側力結構可能造成用鋼指標有較大提高,從而增加造價。
若按鋼結構限值1/300控制結構整體剛度,在地震中待鋼結構參加工作時,鋼筋混凝土剪力牆己經產生了結構破壞,這種考慮不夠安全。
若按鋼筋混凝土剪力牆限值1/800控制結構整體剛度時,鋼梁、鋼柱截面會因地震力加大而大幅度增加。
3 層數和層高的確定
任何一種結構形式都有它的適用范圍、最佳建造高度。鋼結構正是在高層、超高層建築中具有獨到的優勢,高層住宅由於地震設防,梁、柱斷面雖然與同條件鋼筋混凝土梁、柱相比要小的多,但在尋常百姓家的居室中,樑柱的存在仍然是十分尷尬的事。相比之下,我們認為鋼結構用於多層和「小高層」,是具備一定優勢的。
4柱網確定和柱斷面型式的選擇
柱網的確定一般根據乎面分割情況,結合梁的位置和截面高度,以及鋼梁的隱蔽方法來決定。外牆處的柱距是柱網確定的關鍵,把沿外牆鋼梁和外牆窗上皮的高度關系處理好,柱網也就基本確定了。
鋼柱的截面型式大體分為三種:圓管柱、方管(箱形)柱和H型鋼柱。其中,管柱內澆注混凝土,形成鋼管混凝土柱,承載力比鋼筋混凝土柱大幅度提高,因此用鋼量較省。在節點構造作法上,方管柱構造簡單合理。但是,管柱在與鋼梁連接上下翼緣部位,須加橫隔板以形成貫通式節點,這一要求增加了加工難度,因而也提高了工程造價。H型鋼柱,當外包鋼筋混凝土時形成鋼骨混凝土柱。H型鋼柱加工和施工都比較方便,但鋼柱用鋼量較多。
5鋼結構的節點構造
節點構造直接影響鋼材用量,在試點住宅中集中力量解決了兩個部位的節點做法。
(1)柱腳生根部位
試點工程地下層結構按鋼筋混凝土框架—剪力牆結構考慮,柱腳位於地下室頂板標高處,柱腳與頂板預埋鋼板用高強螺栓連接。首層超市用鋼筋混凝土包柱按鋼骨混凝土框架—鋼筋混凝土剪力牆結構考慮,二層以上鋼框架—鋼筋混凝土剪力牆結構。
(2)鋼框架的鋼梁和鋼筋混凝土剪力牆 (核心筒)的連接
為了確保試點工程安全可靠,設計中沒有採用單純在剪力牆中預埋鋼板的連接方法,而是在剪力牆端部和核心筒拐角處自柱腳標高起,設置上下貫通的Ⅰ型芯柱,並且,在鋼梁高度處用鋼桁架作為芯柱與芯柱之間的橫向連接,以確保該部位節點的工作狀態和計算假定相吻合。
6結構體系選擇
(1)5-6層以下的,可採用框架體系或框架-支撐體系,6層以上的可採用框架支撐體系或框架-混凝土剪力牆(核心筒)體系。多層房屋大多採用雙重體系。
(2)框架柱有H型鋼柱,鋼管砼柱和鋼骨砼柱,後兩種為組合柱。在小高層中,組合柱比H型鋼柱省鋼。
(3)剪力牆比鋼支撐的延性低,在大震時延性低的地震力大,延性好的地震力小,從抗大震的性能來說,鋼支撐比砼剪力牆好。
(4)鋼框架-砼剪力牆體系屬混合結構,對它的抗震性能目前研究還不夠,未列入抗震規范,雖然現在應用較多,選用時應慎重。核心筒宜用小鋼柱加強,也有利於安裝。二、鋼結構製作與安裝
1、鋼柱的安裝
鋼柱是高層、超高層建築決定層高和建築總高度的主要豎向構件,在加工製造中必須滿足現行規范的驗收標准。
100m高的超高層鋼柱一般分為8～12節構件,鋼柱在翻樣下料製作過程中應考慮焊縫的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形,所以鋼柱的翻樣下料長度不等於設計長度,即使只有幾毫米也不能忽略不計。而且上下兩節鋼柱截面完全相等時也不允許互換,要求對每節鋼柱應編號予以區別,正確安裝就位。
矩形或方形鋼柱內的加勁板的焊接應按現行規范要求採用熔嘴電渣焊,不允許採用其他如在箱板上開孔、槽塞焊等形式。
鋼柱標高的控制一般有二種方式:
(1)按相對標高製作安裝。鋼柱的長度誤差不得超過3mm,不考慮焊縫收縮變形和豎向荷載引起的壓縮變形,建築物的總高度只要達到各節柱子製作允許偏差總和及鋼柱壓縮變形總和就算合格,這種製作安裝一般在12層以下,層高控制不十分嚴格的建築物。
(2)按設計標高製作安裝。一般在12層以上,精度要求較高的層高,應按土建的標高安裝第一節鋼柱底面標高,每節鋼柱的累加尺寸總和應符合設計要求的總尺寸。每一節柱子的接頭產生的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形應加到每節鋼柱加工長度中去。
2、框架梁的製作與安裝
為保證框架梁與鋼柱連接處的節點域有較好的延性以及連接可靠性和樓層層高的精確性,在工廠製造時,在框架梁所在位置設置懸臂梁(短牛腿),懸臂樑上下翼緣與鋼柱的連接採用剖口熔透焊縫,腹板採用貼角焊縫。框架梁與鋼柱的懸臂梁(短牛腿)連接,上下翼緣的連接採用襯板(兼引弧板)全熔透焊縫,腹板採用高強螺栓連接。
由於鋼筋混凝土施工允許偏差遠遠大於鋼結構的精度要求,當框架梁與鋼筋混凝土剪力牆或鋼筋混凝土筒壁連接時,腹板的連接板可開橢圓孔,橢圓孔的長向尺寸不得大於2d0(d0為螺栓孔徑),並應保證孔邊距的要求。
框架梁的翻樣下料長度同樣不等於設計長度,需考慮焊接收縮變形。焊接收縮變形可用經驗公式計算再按實際加工之後校核,確定其翻樣下料的精確長度。
框架樑上下翼緣的連接可採用高強螺栓連接或焊接連接,目前大部分採用帶襯板的全熔透焊接連接。施工時先焊下翼緣再焊上翼緣,先一端點焊定位,再焊另一端。
腹板則採用高強度螺栓連接,要充分理解設計時採用摩擦型還是承壓型高強螺栓。採用摩擦型高強螺栓的摩擦系數應選用合理。
採用高強螺栓群連接時,孔位的精度十分重要。目前制孔一般採用模板制孔和多軸數控鑽孔,前者精度低,後者精度高,應優先考慮採用後者。當採用模板制孔時,應保證模板的精度,以確保高強螺栓的組裝孔和工地安裝孔的精度要求。如果孔位局部偏差,只允許使用鉸刀擴孔。嚴禁使用氣割擴孔,若用氣割擴孔,則應按重大質量事故處理。

Ⅱ 為什麼現在很多汽車都要輕量化設計呢 比如像法拉利和蘭博基尼等超跑品牌用全鋁或碳纖維車身有什麼好處

輕量化設計的優點：
1、環保節油
車越重越費油，試想，全世界每台車用輕量化材料只減少50公斤，一天能省多少油，尤其是在人口越來越多的今天，輕量化是要求環保低碳的大勢所趨。
2、增大推重比
汽車的動力性能如果只看發動機馬力是不夠的，最主要的是推重比，即馬力/重量。在飛度上裝220PS馬力的K20A引擎，動力也要好於410PS馬力的寶馬550GT。飛度才1噸多點，而550GT要2.1噸。尤其是高檔跑車，馬力都是500+的，比如蘭博基尼的GALLARDO LP570，570PS馬力，只有1.34噸。平均1公斤推重只需要0.425PS馬力。減10公斤（僅一個鋁合金輪轂的重量）就相當於增加4-5馬力，而且起步靠的是扭矩，重量輕，前期優勢更大。
3、使前後比重達到50:50
若一些性能車（非天價車型）需要達到前後比重50:50，就需要用合金材質或碳纖維來代替個別部件，對前部減重，操控性能就有了質的提升。

輕量化的優點都說了，缺點就是價格昂貴！比如一些合金材質相當於高強度鋼的強度，但價格卻貴很多，而碳纖維就更是天價了，其強度比超高強度鋼（一般民用還算比較不錯的車用在駕駛艙的框架上）還要大2倍以上。還有鈦合金等等。。。。

有人說車輕不安全，和重的車撞不過。這種想法很可笑。當然車越重對撞越安全，但普通車再重能重過重卡嗎？而獨立事故，比如撞欄桿，撞牆，撞樹，同強度材料車越輕越安全，F1才700多公斤，比QQ還輕200多公斤，人家160-200邁撞護欄人都可以安然無恙。

輕量化做的好的，去看那些天價跑車吧，雷克薩斯LFA，法拉利恩佐，蘭博基尼蓋拉多，保時捷911等頂級車型，太多了恕不一一介紹，最有代表性的就是——F1。

Ⅲ 汽車的外殼是什麼材質

1、鍍鋅薄鋼板

從20世紀70年代開始轎車車身鋼板採用鍍鋅薄鋼版板。鍍鋅薄鋼板廣泛應用在汽車上，權這是因為它有良好的抗腐蝕能力。

2、普通低碳鋼板

在現代，汽車生產中，使用得最多的還是普通低碳鋼板。低碳鋼板具有很好的塑性加工性能，強度和剛度也能滿足汽車車身的要求，同時能滿足車身拼焊的要求，因此在汽車車身上應用很廣。

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汽車車身結構：

1、車身殼體：是一切車身部件的安裝基礎，通常是指縱、橫梁和支柱等主要承力元件以及與它們相連接的鈑件共同組成的剛性空間結構。客車車身多數具有明顯的骨架，而轎車車身和貨車駕駛室則沒有明顯的骨架。車身殼體通常還包括在其上敷設的隔音、隔熱、防振、防腐、密封等材料及塗層。

2、車門：通過鉸鏈安裝在車身殼體上，其結構較復雜，是保證車身的使用性能的重要部件。這些鈑制製件形成了容納發動機、車輪等部件的空間。

3、車身外部裝飾件：主要是指裝飾條、車輪裝飾罩、標志和浮雕式文字等等。散熱器面罩、保險杠、燈具以及後視鏡等附件亦有明顯的裝飾性。

Ⅳ 鋼板牌號SPCC、SPCD、SPCE、SPCEN材質分別代表什麼

鋼板牌號SPCC.SPCD.SPCE.SPCEN是日本鋼材(JIS系列)的牌號。
SPCC是冷軋板的縮寫,Steel Plate Cold rolled Commercial
SPCD——深沖壓冷軋料，表示沖壓用冷內軋碳素鋼薄板容及鋼帶，相當於中國08AL（GB/T13237-1991）優質碳素結構鋼。
SPCE——超深沖壓冷軋料，表示深沖用冷軋碳素鋼薄板及鋼帶，相當於中國SC1（GB5213-2001）深沖鋼。
SPCEN--需保證非時效性時，在牌號末尾加N為SPCEN。