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结构工程在建筑工程中占有的优势

2018年05月10日

  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。

  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五至十倍左右,所以钢结构的刚性有着显着的优势。

  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。

  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。

  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,不但降低了楼层的高度,而且增加了审美吸引力。

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