钢结构构件截面小,有效空间大。由于钢材的强度高,构件截面小,所占用的空间也就小。以相同受力条件的简支梁为例,混凝土梁的高度通常是跨度的1/8~1/10,而钢梁约为1/16~1/12,如果钢梁有足够的侧向支撑,甚至可以达到1/20,有效的增加了房屋的层间净高度。另外,民用建筑中的管道很多,如果采用钢结构,可以在梁腹板上开洞以穿越管道,如果采用混凝土结构,则不宜开洞,管道一般从梁下通过,要占用一定的空间。在楼层净高相同的条件下,钢结构住宅的楼层高度要比混凝土的小,可以减少墙体高度,节约室内空调所需能量,减小房屋维护和使用费用。
为了保证钢结构厂房的承载能力,防止在一定条件下出现脆性***,应根据结构的重要性、荷载特征、连接方法、工作环境、应力状态和钢材厚度等因素综合考虑,选用合适牌号和质量等级的钢材。 一般而言,对于直接承受动力荷载的构件和结构,重要的构件或结构,采用焊接连接的结构、以及处于低温下工作的结构,应采用质量较高的钢材。对承受静力荷载的受拉及受弯的重要焊接构件和结构,宜选用较薄的型钢和板材构成,当选用的型材或板材的厚度较大时,宜采用质量较高的钢材,以防钢结构厂房中较大的残余拉应力和缺陷。
钢结构厂房采用的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和合格保证,对钢结构厂房焊接结构尚应具有相应的合格保证。根据多年的实践经验总结,并适当参考了有关国外规范的规定,钢结构厂房钢材应具有的相关合格保证的建议,钢结构厂房用材的一些相关选择,钢材要尽量统一规格,减少钢材牌号和型材的种类,还要考虑市场的供应情况和制造厂的工艺可能性。对于某些拼接组合钢结构厂房,可以选品牌,受力大、由强度控制的部分,用强度高的钢材,受力小、由稳定控制的部分,用强度低的钢材,可达到经济合理的目的。
钢结构设计应考虑施工的因素
钢结构设计是一个综合的过程,而施工是设计产品实现的终环节,设计应考虑施工的因素。特别是要考虑到钢结构工程的现场安装工作量在,现场安装质量的好坏直接影响设计产品的质量。
(1)确定结构形式时,应考虑制造的方便和可能性,采用便于连接而可靠的结构形式。结构的安装连接应采用传力可靠、制作方便、连接简单、易于固定、便于调整的构造形式。
(2)尽量减少构件编号和材料规格品种,便于材料订货和***生产,同时增加材料的利用率。
(3)在有利于受力的前提下,连接板的形状要规格,便于切割。
(4)尽量不出现热加工件。热加工件费工,且热加工使钢材性能受损、加工质量较难控制。
(5)合理地布置焊缝。焊缝的布置尽可能对称于构件, 使其受力合理,减少焊接变形和焊接应力;现场焊缝的布置要便于构件安装、 便于焊缝施焊、 便于质量检查; 避免焊缝的立体交叉和在一处集中大量焊缝。对于角钢截面,角钢肢尖应采用与其肢背不同的焊脚尺寸。
(6)要满足制造操作的极限要求。
(7)安装连接采用焊接时,应先用安装螺栓将构件固定而后焊接,便于安装、同时有利于夹紧以保证焊接质量。一个节点的安装螺栓(孔) 不宜少于两个(一个孔用于安装纤,一个孔用于安装螺栓)。
(8)在保证连接安全可靠的前提下,采用较小的焊脚尺寸和较长的焊缝长度,以减少焊缝的体积量。