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第一章概述 1-1钢板加工结构的应用 I.钢结构和钢板加工筋混凝土结构比较 在基本建设的工程中，经常遇到各种不同类型的钢板加工筋混凝土结构、砖石结构、钢板加工结构和木结构。在一般中小型工业企业的厂房建筑中，钢板加工筋混凝土结构和砖石结构用的较多，钢板加工结构用的较少》在大型重工业企业中，则经常要采用钢板加工结构。钢板加工结构用得不如钢板加工筋混凝土结构普遍，这是什么原因呢？什么时侯用钢板加工结构才是合理的？要正确地回答这个问题，必须遵循党的路线、方针、政策，并对钢板加工结构的特点有所了解，才能作出具体的分析。 钢板加工材是国民经济各个部门都很需要的重要物资。在确定结构采用什么材料时，必须从全敁出发，凡能采用钢板加工筋混凝土结构的地方，就不用钢板加工结构。这里用得着一句俗话：“钢板加工要用在刀刃上”。钢板加工材应该在用其仑材料不能合理代替时才采用。 下面通过同一跨度的两种不冏的屋架进行比较，说明钢板加工结构和钢板加工筋混凝土结构所具有的不同特点。表1-1给出了跨长24米、屋面用6X1.5米钢板加工筋混凝土大型尾面板的钢板加工屋架和预应力钢板加工筋混凝土屋架的技术经济指标。这种跨长和间距的屋架，是一般中型厂房常见的。从表1-1的对比可以看出： (I)在一般条件下，钢板加工结构的造价比钢板加工筋混凝土结构 的髙， (2) 钢板加工结构比钢板加工筋混凝土结构消耗钢板加工材多》 (3) 钢板加工结构比钢板加工筋混凝土结构轻得多, (4)钢板加工结构用料革纯。 24米跨钢板加工屋架及预应力钢板加工筋混凝土屋架的技术经济指标 表1-1 毎榀星架材料的用量 炎别 混凝土(立方米） 钢板加工（吨） 造价($) 赁量(吨) 预应力钢板加工筋混凝土屋架 2.6〜4.5 0.65〜1.05 800〜1300 6.4〜11.3 钢板加工屋架 O 2.1〜2.7 1400〜1800 2.1〜2.7 注,迫价未包括吊装费ra,通常钢板加工筋混凝土《架的吊装费用比钢板加工s架高。 此外，钢板加工结构和其它结构相比，还有以下特点： (1) 可靠性较高，最适宜于在冇特殊重耍意义的建筑物中应用》 (2) 承受动力荷载的性能较好J (3)制作简便，不需要模板，因而节省木材。 在大多数愦况下钢板加工结构的造价较高，消耗钢板加工材多，W此，用的不如钢板加工筋混凝土结构普遍。但钢板加工结构也有很多优点，所以具有一定的适用范围。 2. 在房屋结构中什么时候用钢板加工构件 钢板加工结构的重量较轻，这是一个显著的优点。屋盖的承重结构——屋架，承受若两方面的荷载： (I)屋面荷载，包括屋面的重量和屋面上的活荷载》 (2)屋架自身的重景。 通常前者是主要的，后者即使有一些增减，对荷载的总值影响不大。然而这种愔形不是固定不变的，因为主要W素和次要因素娃可以互相转化的。在每平方米屋面上，屋面荷载的大小只和屋面做法有关，与屋架跨度无关，而屋架自®却随着跨度的增大而增加得很快。钢板加工筋混凝土屋架自®的变化尤其明显。对于大跨度的屋盖结构，减轻屋架自重会使荷栽总值降低很多，有很大的经济意义。但跨度大到什么程度应该采用钢板加工结构，还要看各方面的具体条件。一般说来，跨度超过30米的屋盖，就可以考虑采用钢板加工屋架。如果屋面材料特别轻（例如采用石棉水泥瓦），活荷栽也较小，则跨度较小时采用薄壁型钢板加工屋架或其它类型的轻钢板加工屋架，也很可能比采用钢板加工筋混凝土屋架经济合理。 钢板加工结构的重fi轻，对吊装是个有利条件，可采用吨位较小的起重设备，有时侯还可以采用简易的土扒杆。因此，在一些中小城镇建设工厂时，往往由于吊装设备的限制，不得不舍钢板加工筋混凝土结构而采用钢板加工结构。 钢板加工结构的重量轻，对于需要远距离运输的工程以及运输条件受限制的山区建设也是一个有利的因素。因此，在山区建设和援外工程中，钢板加工结构往往相对地用得多一找。 钢板加工结构重量轻，便于用螺栓连接，易装易拆，故也适宜于用作活动房屋的骨架。如工地的生产用房和生活用房，都可采用轻型的钢板加工屋架和钢板加工柱。 钢板加工结构重量轻的原因是钢板加工材的强度髙，构件断面尺寸小。建筑结构用的钢板加工材，从力学性能来说，不仅强度高，而且塑性和韧性都较好。塑性好，是说材料在受拉时要经受比较大的变形后才会拉断，能保证结构在使用期间不会发生突然破坏。韧性好，是说材料在受冲击作用时不很容易脆断，对有  动力作用的荷载适应性强。因此，钢板加工结构是一种性能优良的结构。在重型工业的厂房中，吊车的吨位大，运行频繁， 产生的动力作用很火，柱的间距也可能较大。在这种厂房中，它的吊车梁由于荷载和动力作用大或跨度大，经常采 .. 用钢板加工的（阁1-1), V. 它的屋架，由于吊 车或锻锤的动力作用大，或有冶金炉^軸_等高温影 米，—常采用钢板加工结 'Imrai--2)。ro； mIfI的柱子，-般采用 Billii:lUwiI■筋混凝七的比2普 遍，但在一些高度很大、吊车很重的厂房中，如重型机器厂和大型炼钢板加工车间等，也宜采用钢板加工柱。 大跨度民用建筑的屋盖经常采用钢板加工结构（图1-3)，尤其是特别重要的建筑，如人民大会堂、北京和上海等地的体育馆等，都采用了钢板加工屋盖图1-2—轧钢板加工车间的钢板加工屋架 结构。  图1-3吊装中的上海体育馆钢板加工屋盖结构 钢板加工结构材料单一，它的构件可在工厂利用机械加工制作，有条件时也可在工地加工。钢板加工构件不需要支模，也不需要养护期，必须抢工期的工程，采用钢板加工结构也比较有利。 近年来，在吊车吨位不超过5吨的中小型厂房中，采用了钢板加工轨承重吊车梁。这是利用吊车轨作为承®构件，苒加一些斜掙和平掙组成的；或者把钢板加工轨和其它少数构件组成简单桁架式吊车梁。这样做不仅重S轻，造价比钢板加工筋混凝上低，而且节省钢板加工材。 根据以上分析，选用钢板加工结构时，要从适用和经济两方面来考虑。适用首先是保证结构的安全可靠和实用性，经济则不仅从造价着眼，还耍考虑它的耐久性。此外，要照顾施工、运输各方面的具体条件。以12米跨长的吊车梁为例，钢板加工吊车梁和预应力钢板加工筋混凝土吊车梁两者技术经济指标的比较与上述24米跨的两种屋架的比较相类似，但在预应力钢板加工筋混凝土施工技术推广得不甚普遍、使用经验不足的地区，目前还是采用钢板加工吊车梁的多，尤其当需要生产的吊车梁根数很少时，更是这样。跨度18米和更大跨度的吊车梁，则都用钢板加工来做。  以H分析是针对房屋结构来说的，但它的原则对K它结构也是适用的。由于钢板加工构件强度卨，比较可靠而又轻巧，容品加工成满足各种不冏耍求的构件形式，还便于拆装和多次重复使用，在工地施工设施屮采用钢板加工结构的也多起来r。用得比较普遍的首先是钢板加工提升井架和钢板加工脚手架。钢板加工脚手架有不同的形式，图1-4是扣件式钢板加工管脚手架。这种脚手架每一吨  效，并节约木材。天律市第二建筑工程公司工人集体创造的工具式支模方法，采用了定型模板、钢板加工管支柱（图1-5)、三角支架（图1-6) 和钢板加工桁架(图1-7) 等支承构件，比一般的旧支模方法节约木材50〜70%， 钉子70〜90%，降 低成木40%以上。 ^ 我国的建筑施工工人在大搞技术革新的过程中，自已动手做出了许多  图1-7楼梯換板支架 1 -2钢板加工结构用材 I.钢板加工结构应该采用低炭钢板加工 在第一节中僧经说过，钢板加工材的力学性能很好，钢板加工结构安全可靠，是一种性能优良的结构。钢板加工材虽是性能很好的材料，但如使用不当，也还有可能造成损失。目前我国常见的钢板加工种牌号大约有四百种。这些不同的钢板加工种各有各的特点，各有各的适用范围。首先要弄清楚哪些钢板加工种适合于做钢板加工结构。 看一个钢板加工种是否适合做钢板加工结构，不仅要看它的强度髙不高，还要看它的塑性和韧性好不好。对干焊接结构，还应该看它的可焊性好不好。如果钢板加工材不能用一般方法牢固焊接，焊接后出现裂缝，或在焊接处材料的塑性、钡性都比较差，就不适用千做焊接结构。 钢板加工是铁和碳的合金。碳在钢板加工中含量的多少，影响钢板加工材的性能极大。因此，按含碳量的多少把钢板加工分成低碳钢板加工（含碳量少于0.25%),中碳钢板加工（含碳釐在0.25%和0.60%之间）和 高碳钢板加工（含碳量髙于0.60%)。钢板加工的含碳量增大，能够提髙它的强度，但却降低它的塑性、韧性和可焊性。H此，在建筑结构中只采用低碳钢板加工。用的最多的是厲千“普通碟素钢板加工”的3号钢板加工(含碳量0.14〜0.22%)以及屈+“普通低合金结构 钢板加工”的16锰钢板加工(含碳量0.12〜0.20%)。 低碳钢板加工和髙碳钢板加工性能上的差别，从拉力试验的拉伸图中就可以吞得很淸楚。试验时把钢板加工材加工成标准试样(图1-8)，然后装在试验机上作拉力试验，使试件受到的荷载逐渐增加而被逐渐拉长，直到拉断为止。试件上应预先定好标志点ilf和iV，两点之间的距离即标距《。。拉伸过程中， «0逐渐增大，成为记下一系列荷载的数值和与之相对应的总伸长值然后按适当的比例， 用纵坐标来表示逐渐增加的荷载P，用横坐标表示对应的伸长」〖，就可以画出一条P和」i的关系曲线(图1-9)。这就是钢板加工材的拉伸图。从图中可以看 出：髙碳钢板加工在拉断前的最火荷栽比低碳钢板加工大很多，但相应的伸长却比低碳钢板加工小很多。这就是说，高碳钢板加工的强度1¾而塑性差>拉断是突然的，呈脆性破坏。低碳钢板加工在拉断前则有一个相当长的变形过程,用这种钢板加工来建造结构，往往在破坏前有明显的征兆，能及时采取适当的措施来防止。髙碳钢板加工不仅拉断时比较突然，而且可焊性又差，不能用作钢板加工结构。屮碳钢板加工虽然不如高碳钢板加工那样脆，但可焊性不够好，也不应采用。朽经有过这样的一个事例：有一轻钢板加工屋架，本来准备用3号钢板加工制造，但在制造过程屮将部分杆件改用了强度比3号钢板加工高的45号钢板加工和工具钢板加工来代替。因为45号钢板加工厲于“优质碳素结构钢板加工”含碳量在0.42〜0.52%之间，塑性、韧性和焊接性能都较差，结采使屋架在材料代用的部位发生脆性断裂，造成事故。这种用料不当的事故，应该特別注意从中吸取教训。