阻礙鋼結構的三大難題
發(fā)布時間：2013-12-18 新聞來源：一覽鋼構英才網
隨著工業(yè)化的發(fā)展，鋼結構在我國的發(fā)展也開始普及，從當初的1%到2012的6%，很多大跨度場館、高層建筑、構筑物、中小型建筑都采用了鋼結構。不可置否的是，鋼結構有很多優(yōu)越條件，如鋼材的結構組織均勻、強度高、彈性模量高、塑性和韌性好，適于承受沖擊和地震荷載，鋼材的密度與強度之比較小，鋼結構與鋼筋混凝土結構相比要輕30％~50％，而且鋼結構便于機械化生產，是工程結構中工業(yè)化程度最高的一種。而且在08年后，提出的抗震新規(guī)范后，鋼結構因為抗震性能也得到了極大的關注。但是，也不能否認，鋼結構還存在著缺陷和隱患，這也是導致鋼結構的發(fā)展阻礙的難題。對于鋼材本身的材質問題以及耐候性、耐火性、耐腐蝕性，還存在著大量的研究課題。同時，大量的事故表明，鋼結構構件由于強度高，所用截面相對小，也就容易失去穩(wěn)定。這些問題成為鋼結構的三大隱患，我們在采用鋼結構時，要時刻警惕，并應采取相應的措施。
難題1：失穩(wěn)（包括整體和局部的失穩(wěn)）
鋼結構的失穩(wěn)分兩類：整體失穩(wěn)和局部失穩(wěn)。整體失穩(wěn)大多數(shù)是由局部失穩(wěn)造成的，當受壓部位或受彎部位的長細比超過允許值時，會失去穩(wěn)定。它受很多客觀因素影響，如荷載變化、鋼材的初始缺陷、支承情況的不同等。支撐往往被設計者或施工者所忽視，這也是造成整體失穩(wěn)的原因之一。在吊裝中由于吊點位置的不同，桁架或網架的桿件受力可能變號，造成失穩(wěn)；腳手架傾覆、坍塌或變形大多是因為連桿不足、沒有支撐造成的。
很多可能發(fā)生荷載變化的重要結構如橋梁、桁架、水工閘門、導彈發(fā)射架等，多采用超靜定結構，因它有贅余桿件，可預防因一個桿件失穩(wěn)而造成整體失穩(wěn)。又如鋼組合梁中由于腹板高而薄或翼緣寬而薄也會造成局部失穩(wěn)。
難題2：腐蝕
對比于失穩(wěn)的直接，腐蝕來的就會比較慢一些。普通鋼材的抗腐蝕性能較差，尤其是處于濕度較大、有侵蝕性介質的環(huán)境中，會較快地生銹腐蝕，削弱了構件的承載力。例如轉爐車間的鋼屋架，平均腐蝕速度為每年0．10-0．16mm。據(jù)統(tǒng)計，全世界每年鋼鐵年產最的30％～40％因腐蝕而失效，凈損失約10％。我國在一次鋼筋混凝土屋架、木屋架、鋼木屋架和鋼屋架等的事故統(tǒng)計中發(fā)現(xiàn)，鋼屋架出現(xiàn)倒塌事故占38．62％，而由于腐蝕并缺乏維修的原因占比重很大。
過去對于外露鋼材僅僅是噴涂(刷)兩道防銹漆，實踐證明，由于施工中不可能用涂料把空氣完全隔絕，在使用時也缺乏定期維護措施，所以這種作法效果并不顯著。用鍍鋅、噴鋁等消極作法，其成本和效果也不太理想。
近年來冶金行業(yè)采用在冶煉中加入適量的磷、銅、鉻和鎳，形成耐腐蝕的合金鋼，能在表面上形成致密的防銹層，起到隔離覆蓋作用，不失為一種積極作法。
難題3：火災
鋼材的耐溫性較差，其許多性能隨溫度升降而變化，當溫度達到430-540℃之間時，鋼材的屈服點、抗拉強度和彈性模量將急劇下降，失去承載能力。用耐火材料對鋼結構進行必要的維護，是鋼結構研究的一個重要課原地垂直塌落，形成“扁餅”效應。這起震驚世界的事故，其直接原因是火災。當然，排除這類事件的發(fā)生，還涉及方方面面，在這種情況下．噴涂防火涂料或灑水滅火系統(tǒng)均顯得無能為力。
建筑物的耐火能力取決于建筑構件耐火性能的好壞，在火災發(fā)生時其承載能力應能延續(xù)一定時間，使人們能安全疏散、搶救物資和撲滅火災。目前鋼結構用鋼盡量采用耐火高強度鋼，例如15MnV鋼就是在16Mn鋼的基礎上加人適量的釩(0．04％-0．12％)，可使鋼的高溫硬度提高。另一方面應采用高效防腐涂料，特別是防火防腐合一的涂料。
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