第一篇:钢结构牌号ss400与Q235B的区别
钢结构牌号ss400与Q235B的区别
钢结构牌号ss400与Q235B的区别
SS400是日本钢板牌号的一种表示方法。详细介绍如下:
普通及机械结构用钢板中常见的日本牌号
1、日本钢材(JIS系列)的牌号中普通结构钢主要由三部分组成:第一部分表示材质,如:S(Steel)表示钢,F(Ferrum)表示铁;第二部分表示不同的形状、种类、用途,如P(Plate)表示板,T(Tube)表示管,K(Kogu)表示工具;第三部分表示特征数字,一般为最低抗拉强度。如:SS400——第一个S表示钢(Steel),第二个S表示“结构”(Structure),400为下限抗拉强度400MPa,整体表示抗拉强度为400 MPa的普通结构钢。
2、SPHC——首位S为钢Steel的缩写,P为板Plate的缩写,H为热Heat的缩写,C商业Commercial的缩写,整体表示一般用热轧钢板及钢带。
3、SPHD——表示冲压用热轧钢板及钢带。
4、SPHE——表示深冲用热轧钢板及钢带。
5、SPCC——表示一般用冷轧碳素钢薄板及钢带,相当于中国Q195-215A牌号。其中第三个字母C为冷Cold的缩写。需保证抗拉试验时,在牌号末尾加T为SPCCT。
6、SPCD——表示冲压用冷轧碳素钢薄板及钢带,相当于中国08AL(13237)优质碳素结构钢。
7、SPCE——表示深冲用冷轧碳素钢薄板及钢带,相当于中国08AL(5213)深冲钢。需保证非时效性时,在牌号末尾加N为SPCEN。
冷轧碳素钢薄板及钢带调质代号:退火状态为A,标准调质为S,1/8硬为8,1/4硬为4,1/2硬为2,硬为1。
表面加工代号:无光泽精轧为D,光亮精轧为B。如SPCC-SD表示标准调质、无光泽精轧的一般用冷轧碳素薄板。再如SPCCT-SB表示标准调质、光亮加工,要求保证机械性能的冷轧碳素薄板。
我国的Q235(屈服强度标准值fy=235Mpa)的机械性能与日本的SS400号钢(fy=235Mpa)相当。
SS400基本上等同与我国的Q235.但在具体指标上有所差异,Q235的对C、Si、Mn、S、P等元素的含量均作了要求,但SS400只要求S、P小于0.050。Q235的屈服点大于235 MPa,而SS400屈服点为245MPa。SS400(steel for general structure)的意思就是抗拉强度大于400MPa的一般结构用钢。Q235的意思为屈服点大于235MPa的普通碳素结构钢。SS400的标准号为JIS G3101-1995。
Q235的标准号为GB/T700-1988。
第二篇:防水与钢结构认识
钢结构安全技术
以钢材制作为主的结构,是主要的建筑结构类型之一。钢材的特点是强度高、自重轻、整体刚性好、变形能力强,故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜;材料匀质性和各向同性好,属理想弹性体,最符合一般工程力学的基本假定;材料塑性、韧性好,可有较大变形,能很好地承受动力荷载;建筑工期短;其工业化程度高,可进行机械化程度高的专业化生产;加工精度高、效率高、密闭性好,故可用于建造气罐、油罐和变压器等。其缺点是耐火性和耐腐性较差。主要用于重型车间的承重骨架、受动力荷载作用的厂房结构、板壳结构、高耸电视塔和桅杆结构、桥梁和仓库等大跨度结构、高层和超高层建筑等。钢结构今后应研究高强度钢材,大大提高其屈服点强度;此外要轧制新品种的型钢,例如H型钢(又称宽翼缘型钢)和T形钢以及压型钢板等以适应大跨度结构和超高层建筑的需要。钢结构又分轻钢和重钢。判定没有一个统一的标准,很多有经验的设计师或项目经理也常常不能完全说明白,可以以一些数据综合考虑并加以判断
钢结构的发展
中国虽然早期在铁结构方面有卓越的成就,但由于2000多年的封建制度的束缚,科学不发达,因此,长期停留于铁制建筑物的水平。直到19世纪末,我国才开始采用现代化钢结构。新中国成立后,钢结构的应用有了很大的发展,不论在数量上或质量上都远远超过了过去。在设计、制造和安装等技术方面都达到了较高的水平,掌握了各种复杂建筑物的设计和施工技术,在全国各地已经建造了许多规模巨大而且结构复杂的钢结构厂房、大跨度钢结构民用建筑及铁路桥梁等,我国的人民大会堂钢屋架,北京和上海等地的体育馆的钢网架,陕西秦始皇兵马佣陈列馆的三铰钢拱架和北京的鸟巢等。轻钢结构的楼面由冷弯薄壁型钢架或组合梁、楼面OSB结构板,支撑、连接件等组成。所用的材料是定向刨花板,水泥纤维板,以及胶合板。在这些轻质楼面上每平方米可承受316~365公斤的荷载。迈特建筑轻钢结构住宅的楼面结构体系重量仅为国内传统的混凝土楼板体系的四分之一到六分之一,但其楼面的结构高度将比普通混凝土板高100~120毫米
第三篇:绿色建筑与钢结构
绿色建筑与钢结构
什么是绿色建筑
“绿色建筑”是在全世界实现“可持续发展”的背景下提出的,上个世纪60年代意大利建筑师保罗·泰勒瑞提出了“生态建筑”(Arology,Architecture+Ecology)的概念,即绿色建筑前身。绿色建筑现在在国际上仍然缺少一个统一的概念,随着世界环境危机和能源危机的日益加剧,欧美国家提出的“生态建筑”、“节能省地型建筑”和“可持续建筑”,以及日本提出的“环境共生建筑”等都是从不同角度对绿色建筑的阐述。对绿色建筑的提法的共同特点是将建筑与环境紧密联系,突出以下三个方面:对资源和环境的影响和负荷小;能为人类提供健康舒适的生活环境;要求建筑与自然条件相融合。
我国对绿色建筑的定义:绿色建筑(Green Buildings)是指在建筑的全寿命期内,最大限度地节约资源、保护环境和减少污染,为人们提供健康、适用和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑。(摘自《绿色建筑行动方案》国务院[2013]1号文件及《绿色建筑评价标准》GB/T50378-2006)简言之,绿色建筑就是在全寿命周期内四节一环保,满足使用功能的同时与自然和谐共生。
我国绿色建筑评价体系:《绿色建筑评价标准》GB/T 50378—2006,评价体系共由以下六类指标组成:节能和能源利用;节水和水资源利用;节材和材料资源利用;节地和室外环境利用;室内环境质量;运营管理。《标准》适用于住宅建筑(约占我国建筑总面积的2/3)和公共建筑(限于办公建筑、商场建筑和旅馆建筑),《标准》按满足一般项和优选项的个数将评价结果分为一星、两星、三星3个级别。
我国绿色建筑评价体系国家层面激励政策:2012年4月,财政部和住建部印发了《关于加快推动我国绿色建筑发展的实施意见》(财建167号文),明确提出了全国绿色建筑发展的主要目标和财政措施。
2013年1月国务院办公厅转发了发展改革委、住房城乡建设部《绿色建筑行动方案》(国务院[2013]1号文件转发),明确提出了全国绿色建筑发展的重要任务和保障措施。我国绿色建筑评价体系-地方标准:目前,全国已有20余个省市编制了地方绿色建筑评价相关的标准。例如上海市工程建设规范《绿色建筑评价标准》(DG/TJ08-2090-2012)
国外绿色建筑评价体系:美国能源及环境设计先导计划(LEED,Leadership in Energy & Environmental Design)通过6方面对建筑项目进行绿色评估,包括:可持续的场地设计;有效利用水资源;能源与环境;材料和资源;室内环境质量;革新设计。LEED评价结果的4个等级:合格认证、银奖认证、金奖认证、铂金认证。
英国建筑环境评价方法BREEAM评估的内容包括:建筑性能;设计建造;运行管理。评价条目包括:管理——总体的政策和规程;健康和舒适——室内和室外环境;能源——能耗和CO2排放;运输——有关场地规划和运输时的CO2排放;水——消耗和渗漏问题;原材料——原料选择及对环境的作用;土地使用——绿地和褐地使用;地区生态——场地的生态价值;污染——(除CO2外的)空气和水污染。BREEAM评价结果的4个等级:合格、良好、优良、优异。德国可持续建筑评估体系(DGNB,Dentsche Guetesiegel Nachhalteges Bauen)。日本建筑环境效能综合评估系统(CASBEE,Comprehensive Assessment System for Building Environmental Efficiency)。加拿大绿色建筑挑战计划(GBTool,Green Building Challenge)。绿色建筑关键字
一般建筑对人类环境的不利影响。其中之一就是建筑材料对人类环境的影响:原料生产、部品加工—人工建筑材料带来的问题;自然资源破坏严重;传统建筑材料生产耗能大;传统建筑材料生产碳排放大。一般建筑材料对人类环境的不利影响:比如我国2003年的水泥产量为7.4亿吨,而同期世界总产量为16亿吨,我国水泥产量占世界总产量的47%,生产消费1吨水泥=石灰石1吨+水0.6吨+沙子2吨——排放CO21吨。2003年我国消耗:石灰石
7.4亿吨、水4.44亿吨、沙子14.8亿吨、排放CO27.4亿吨。
我国土木工程的快速发展,是以对资源的极大消耗、对环境和自然景观、生态的破坏为代价而实现的。土木工程的可持续发展已经成为我们不得不面对的问题。常规施工建设对人类环境的不利影响,土木工程建设带来的问题——浪费资源情况比较严重,我国每年建成房屋的95%以上属高能耗建筑,单位建筑面积能耗是气候相近发达国家的3倍;我国钢材利用率仅为65%,而发达国家大多在80%以上。在我国,建筑能耗已接近社会终端总能耗的30%;建筑工程的材料消耗量占全国总消耗量的比例大约为:钢材占25%,木材占40%,水泥占70%;每年新建工程产生垃圾约4000万吨。使用、拆除过程对人类环境的不利影响,使用过程带来的问题:耗能大,碳排放大;采暖制冷、生活垃圾破坏自然和谐。拆除过程带来的问题:大量建筑垃圾;大量粉尘污染环境。
土木工程行业资源浪费、破坏环境的有所表现:设计求异,建筑能耗高,如有的工程用钢指标高达712公斤/平方米,创造了世界最高耗钢量的记录,并出现了屋顶结构自重达到活荷载10倍以上、占总荷载70%以上的极不正常现象,为其安全性埋下隐患。为了形成建筑师刻意营造的杂乱无规律的外表图像,次结构的构件和节点都将扭曲,受力最大的部位不得不采用昂贵的Q460、厚度达110毫米的厚钢板,增加了制作和安装的难度,延长了工期,其制作和安装的单位造价上升到了一般大型钢结构建筑的一倍以上。工程总造价高昂。还有的工程设计求异,建筑能耗高,建于8度抗震设防区工程,高度为234米的超高层建筑,建筑方案为高空大悬挑的倾覆性不平衡体型,整体前倾且在高空悬臂外伸75米的建筑造型已无法得到抗震合理的结构体系,用钢指标高达296公斤/平方米,总用钢量14万吨,是世界用钢量最大的单体建筑。造成资金和能源的巨大浪费,并给主楼的抗震设计留下了无法弥补的隐患。
规划滞后,大拆大建:城市规划不甚合理,大片的拆建现象比比皆是,官员决策,随意修改城市规划,大拆大建的情况比较突出,很多城市不切实际的兴建大学城、科技开发区和经济技术开发区,造成土地资源的极大浪费。建筑寿命短:建筑寿命短主要有两个方面的原因,其一,建筑质量本身不过关,其二,城市规划变动频繁,2011年3月,南京太平南路一地铁施工点附近的一排梧桐“修整”后留下树干,树身上喷涂了迁移编号。片面追求政绩工程,不合理的城市规划及盲目的旧城改造,导致了环境污染,绿色资源破坏。
绿色建筑关键字就是节能、能源利用;节水、水资源利用;节材、优质材料利用;节地、土地资源利用;室内外环境保护及生态环境;绿色施工;运行信息管理、绿色运行管理;可持续建筑。
绿色建筑的使命
绿色建筑与社会可持续发展的关系,社会可持续发展的根本要求:自然资源的可持续利用,满足社会的长期需要;环境保护符合人类生存的基本条件。实施“四节一环保”是可持续发展的具体化。绿色建筑的要求:绿色建筑以社会可持续发展思想为基础;推行绿色建筑是社会可持续发展思想的继承、创新与具体实施。绿色建筑的内涵:安全性;适用性;经济性;耐久性;四节一环保;绿色施工;使用过程的节能性;拆除可重复利用。绿色建筑行动的实施:实施各阶段有规划、设计、施工、运行使用阶段、维护阶段等。各阶段实施者:注册规划师;注册建筑师;注册结构师;注册设备工程师;注册土木工程师。
钢结构建筑的优势
有以下几大特点:安全可靠——材质均匀;力学性能清楚;计算及分析规范成熟。抗震性能好——我国70%以上城市在抗震区,地震灾害频发,钢结构建筑具有良好的抗震性能。钢材延性好——能利用钢材塑性变形耗能;钢结构建筑震害少、震害轻。耐久性好——材料性能不因时间长而损伤;正常维护下可以长期使用,不受时间限制。减轻地基受力——钢结构建筑自重较轻,减轻地基受力。增加使用面积、减小建筑总高度——钢材强度大,梁、柱、墙、板等截面小;结构构件轻量化,降低建筑自重。全部工厂制作——质量有保证,部品品质高,安全耐久;节能、节水、环保、减排。安装简单、建设工期短——现场机械化施工,部品工厂化制造,建设工期短。结构和构件轻、运输方便——运输量少、节能,运输过程中对环境污染小。易拆除,部品可重复利用、材料可循环利用等优点。综上所述,钢结构具有轻、快、好、省的优点,目前是绿色建筑最佳的结构形式。
推广绿色建筑的建议
推广绿色建筑存在的瓶颈:经济瓶颈:增加的费用谁买单?建筑收益谁保证?理念瓶颈:增加人力、财力投入有无必要?科技瓶颈:绿色建筑的科技成果缺乏;研究项目资金谁提供?科技成果谁支持?人才瓶颈:缺少具有绿色建筑的设计和施工技术等方面的人才。
发展绿色建筑的建议:发展方向——工业化建造的绿色钢结构建筑,部品制备工厂化;部品和设计标准化;部品制备和现场施工机械化;管理信息化(BIM)。政府支持——向社会宣传;给技术政策;搭研发平台;改善竞争环境;给开发商、设计和施工单位必要的经济激励高校参与:培养人才;完善技术体系。企业——创自己的绿色品牌;提高技术附加值。行业协会——引导产学研合作;引领产业发展。社会——改变观念;适应绿色(建筑)生活方式。
第四篇:钢结构工程质量通病与预防措施
钢结构工程质量通病与预防措施
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资料来源:筑龙建筑施工网 编制日期:2012-7-31 点击:0
1、焊接顺序:没有根据测量成果及现场情况确定。
应制定合理的焊接顺序,平面上应以中部对称地向四周扩展;根据钢柱的垂直度偏差确定焊接顺序,对钢柱的垂直度进一步校正。
2、钢柱校正时,缆风绳拉紧。
应在缆风绳松开状况下,使钢柱保持垂直,才算校正完毕。
3、钢结构焊接的焊条或焊丝与母材不匹配。
应选用与母材同一强度等级的焊条或焊丝,同时考虑钢材的焊接性能、受力状况、设备状况等条件。
4、焊接不用引弧板。
应加设长度大于3倍焊缝厚度的引弧板,并且材质应与母材一致或通过试验选用。
5、焊接前的焊缝有脏物、油污、涂料等。
焊接前应将焊缝处的水分、脏物、铁锈、油污、涂料清除干净。
6、钢柱焊接时只有一名焊工施焊。
钢柱焊接时,应由两名焊工在相对称位置以相等速度同时施焊。
7、一根钢梁两端同时施焊。
应先焊一端,焊缝冷却常温后,再焊另一端,并先焊下翼缘,再焊上翼缘。
8、焊工焊完后不打钢印号。
焊接工作完成后,焊工应在焊接附近打上自己的代号钢印。
9、每一区段钢柱吊装完后再吊装梁。
当每根钢柱安装完后就安装梁,使当天安装的钢构件形成空间稳定体系。
10、施工过程中,集中堆放荷载过大。
堆放的荷载应予以限制,不得超过钢梁和压型钢板的承载能力。
11、用榔头敲入高强螺栓。
应用铰刀修整,修整后孔最大直径应小于1.2倍螺栓直径。
12、在钢柱、钢梁上焊有安全环、防护栏等。
应尽量避免在钢柱、钢梁上随意焊接,如不可避免需经设计院同意,最后应进行切割、打磨、刷漆,如伤及母材需进行补焊。
13、构件锈蚀。
对易锈构件如螺栓、连接板等,应刷防锈漆。
14、高强螺栓安装顺序:从一边到另一边。
高强螺栓安装顺序,从中心向四周。
15、高强螺栓直接终拧。
高强螺栓必须先初拧,再终拧,不能直接终拧。
16、高强螺栓型号不统一。
高强螺栓应按统一规格、型号堆放,派专人管理。
17、高强螺栓接触面有间隙。
间隙小于1.0㎜时不予处理;间隙在1.0㎜~3.0㎜时将厚板一侧磨成1:10的缓坡,使间隙小于1.0㎜;间隙大于3.0㎜时加垫板,垫板厚度不小于3㎜,最多不超过三层,垫板材质和摩擦面处理方法应与构件相同。
23、漏浆。
与柱、桁架相交的板应精确放样,以减小柱边、桁架边的缝隙,对于缝隙过大的地方,应用胶带密封。
27、栓钉的成品被破坏。
栓钉在施焊前应防止被锈蚀和油污。
28、瓷环在施焊前被破坏。
瓷环进场后应放在干燥的地方,如果瓷环受潮应在250的干燥器内烘干1小时后方可使用。
29、吊具如卡环、钢丝绳等不符合要求。
严格检查吊具是否完好,确保用具无一差错。30、吊装过程中的违章操作。
吊装过程中严格遵守“十不吊”原则。
31、在钢柱、钢梁的吊装过程中,不清楚其重量、就位位置、连接方式。
在吊装过程中,对每一钢构件,都要查明其重量、就位位置、连接方式以及连接板尺寸,确保安全、质量要求。
32、钢柱、钢梁的编号不清,构件上有油污、生锈等。
在钢柱、钢梁等构件进场时,核对标号并对其上的油污、锈蚀等进行清理。
33、钢柱、钢梁及配件有变形。
在安装前,必须对钢柱、钢梁及配件进行校正后,方可进行安装。
34、防火涂料涂层颜色不均匀,使表面颜色深浅不一。
涂料使用前应充分搅拌,使重颜料分布均匀,当天搅拌的材料应尽量在当天使用完毕。
35、防火涂料涂层厚度不均匀,尤其是不同构件之间差异较大,相差0.2-0.5mm,甚至更大。
涂刷最后一道收光料前,用1m直尺检查涂层的平整度,对超标部位进行磨平或铲平处理。增加施工中涂层厚度抽查次数,发现问题,立刻整改。
36、涂层表面有明显的乳突或流坠,局部不平整。
涂刷下一道涂料前,必须对流坠或其他原因引起的表面不平整现象进行处理。涂刷不同遍数涂料的构件用不同颜色作以标记,防治漏涂或多涂。
37、涂层开裂和起皮,涂层与构件表面形成空鼓,用梅头轻击,会发出空响声,涂层容易自然成块并脱落,影响构件的耐火性能。
涂装前必须清除钢材表面或涂料基层上的油污、灰尘、泥砂、隔离剂等污垢(有防锈要求的还要进行除锈处理,防锈涂层厚度应达到设计要求),涂装时,应避免周围其它因素造成污染。
第五篇:现代钢结构与绿色建筑
现代钢结构与绿色建筑
为了阐述现代钢结构和绿色建筑的特征,结合点评国内外大型钢结构工程,说明优良的钢结构才是绿色建筑。关于现代结构,美国著名结构大师、康乃尔大学L.C Urquhart教授有如下一段精彩论述:Modern structural engineering tends to progress toward more economic structures through gradually improved methods of design and the use of higher strength materials.This results in a reduction of cross-sectional dimensions and consequent weight savings.由于钢材具有较高的强度,因此,由型钢(含钢板)和高强钢丝等组合连接(焊接、高强螺栓)而成的钢结构骨架,就具有绿色建筑的特质。钢结构固有的三大核心价值:最轻的结构;最短的工期;最好的延性。在建筑全寿命周期内,最大限度地节约,最轻的结构假想强度受压高度(节能、节地、节水、节材),保护环境和减少污染,为人们提供健康、适应和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑。绿色建筑为人类提供一个健康、舒适的活动空间,同时最高效率地利用能源、最低限度地最短的工期工厂焊接、工地高强螺栓拼装影响环境的建筑物。节约能源;建筑适应气候;材料资源的再生利用;尊重用户;尊重地理环境;整体的设计观。
1991年兰达·维尔和罗伯特·维尔合著《绿色建筑——为可持续发展而设计》一书。发达国家探索可持续建筑之路,名为“绿色建筑挑战”,即采用新材料、新技术、新设计方法、新设备、新工艺,实行综合化设计,使建筑在满足功能时所耗资源、能源最少。最伟大的美国建筑、结构大师富勒(Fuller)提出结构哲理:少(费)多(用)——以最少的结构提供最大的承载力(Doing the Most with the Least)。
钢结构节材是绿色建筑最重要的内容,是结构工程师一生追求的光荣事业,然而我国所谓的绿色建筑政策,仅指建筑墙体的节能、太阳能利用等,而对钢结构骨架的节材几乎闭口不谈。这样,就导致我国不少大型钢结构的笨重和怪异。目前,我国设计与施工的现状是:“设计”创造困难,“施工”也要上。优良的钢结构才是绿色建筑,优良的钢结构必须是结构骨架节材,墙体节能,最大限度地满足功能,最低限度地影响环境,为人们提供健康,舒适的活动空间。并能在建筑全寿命周期内,满足可持续发展理念。在高层全钢结构和大跨度钢屋盖中,100多年来,先进国家大量采用钢结构(日本的钢结构数量已超过70%),并能基本上实现钢结构固有的三大核心价值。世界高层全钢结构前三名都在美国,其中,有座建筑的箱形柱截面仅450毫米×450毫米,厚度7.5毫米~12.5毫米;下面柱距加大,未设转换层;吊装件高三层楼,全部采用高强螺栓现场拼装,与我国几乎100%的现场焊接拼装形成鲜明的对比。根据文献:“结构体系的优秀性与G/P成反比(G—钢材用量,P—建筑总重),一般是:优秀设计G/P=0.2~0.3;平庸设计G/P=0.4~0.5;拙劣设计G/P=0.6~0.7”。世界最先进的大跨度屋盖结构——美国乔治亚穹顶(Georgia Dome),1996年第26届奥运会主场馆椭圆平面240.79米×192.02米,(屋顶+外环)用钢量达到先进水平。
改革开放以来,我国钢结构建筑发展迅速。但也产生了不少笨重、怪异的钢结构,与绿色建筑相佐。沈祖炎院士在《影响中国——第二届中国钢结构产业高峰论坛》的主题报告中严正指出:“近年来涌现的与轻、快、好、省理念背道而驰的技术现状令人担扰”。中国建筑金属结构协会姚兵会长在《影响中国——第二届中国钢结构产业高峰论坛》大会上的讲话也指出:“钢结构不是说体量有多大,或者说要多用钢,而是说要合理用钢,并不是把钢结构建筑建成钢结构碉堡”。上海浦东机场是一座优秀的钢结构建筑,张弦梁(String beam)属于屋盖弯矩结构(Moment-Resisting Structures),它的跨度都未超过100米,说明结构方案好。它把结构力度与建筑的空间艺术美有机地结合起来,即袒露具有美学价值的结构部分——自然地显示结构,达到巧夺天工的震憾效果。成都双流国际机场,也是一个成功的作品。旅客置身其中,感到轻快,转角处理简洁。
现代钢结构设计最关键的两大步骤——正确选择结构方案和正确估计结构的截面高度,钢结构精心设计一般有四大步骤:结构方案(概念设计);结构截面高度;构件布局(短程传力、形态学与拓朴原理);结点(node)小型化。其中,结构方案、结构截面高度极为重要。为了正确选择结构方案(概念设计),必须首先进行结构分类。屋盖空间结构是一种由形状而产生效益的结构,也叫形效结构(Formative Structures),这类结构的用钢量很少。因此,大跨度屋盖(直径D或跨度L≥100米)必须采用屋盖空间结构;屋盖弯矩结构的用钢量按跨度的平方成正比增加,只能用于中、小跨度中。广东奥林匹克体育场(桁架)悬臂52.4米,每平方米用钢量200公斤(屋盖弯矩结构);美国乔治亚体育馆(索穹顶)椭圆240.79米×192.02米,每平方米用钢量30公斤(屋盖空间结构);国家大剧院(网壳)椭圆平面212米×143米,每平方米用钢量292公斤(屋盖空间结构);深圳宝安体育馆辐射桁架,D=101.4米,悬臂48.295米每平方米用钢量68公斤(屋盖弯矩结构);湛江电厂干煤棚(四柱支承平板网架,柱距79.8米)每平方米用钢量70.3公斤(屋盖弯矩结构)。
对于重屋面,h的取值可增大;适用跨度(L或D)可减少。下面对一些钢结构工程进行点评。深圳宝安体育馆采用径向管桁架结构(相贯节点),实现了中央节点小型化。跨度D=101.4米,最大悬壁48.295米,法国建筑师(方案中标者)认为:桁架悬挑处的高度取5米(=L/10)才美观,经过作者力争,最后采用6.5米,它是悬臂长度的1/7.43>1/7.5,用钢量仅每平方米68公斤。为了发挥万向支座的刚度系数3kN/mm,支座圈内的下弦杆起拱,受力更合理,更醒目。国家大剧院,椭圆平面:212米×143米,跨度>100米,结构方案选择网壳(屋盖空间结构)是正确。但在上机前,把结构的截面高度选得太大,用钢量高达每平方米292公斤,根据美国教授司密斯(Smith M.G)1963年对166个已建大跨度屋盖(11种)进行分析,这种跨度的网壳结构用钢量不超过每平方米80公斤。广东奥林匹克体育场的建筑理念是:珠江的水、波涛滚滚,美国Nixon Ellerbe Racket公司中标。主桁架MT悬臂L=52.4米,用钢量高达每平方米200公斤。为了减少桁架弦杆的应力:具体措施是:将原主桁架MT的等高度h=5.2米改为变高度:h=3米~7米桁架;将MT弦杆开口型H截面:H 570×450×125×125改为闭口圆钢管,有效提高f值;用弱支撑连接两片“波涛”,以满足抗震的两阶段设计:“小震”时弱支撑不坏,整体刚度好;“大震”时,支撑坏,刚度降低,地震力减小,整个结构不倒;拉索由2-337 7改为2-150 7,把索的安全系数控制在2.5~3。ff通过上述四点改进,用钢量可由原每平方米200公斤降低到约每平方米80公斤。北京某客站一个结构跨度L=45.6米<100米,选择用预应力钢桁架方案是正确的,但桁架高度h=8米=L/5.7就选错了,预应力钢桁架的合理高度取h=L/18~h/15=2.53米~3.04米即可。即使普通钢桁架,高度取h=L/12~L/10=3.80米~4.56米。可见,设计是硬道理,“硬”设计就没有道理!硬道理在哪里?就是结构工程师要利用力学功底和结构理论正确选择结构方案,并在上计算机前,正确估计结构截面高度。否则,一旦结构截面高度选错,后续的所谓优化也是几乎无用的。因此,钢结构精心设计的最关键的两步,对结构工程师来说极为重要。