鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展展望
隨著工農(nóng)業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的進(jìn)展,鋼產(chǎn)量的不斷提高,衍相同叫應(yīng)用將會有很大的發(fā)展,為了適應(yīng)這一形勢,鋼結(jié)構(gòu)的科學(xué)技術(shù)水平應(yīng)該迅速提高。當(dāng)前需要做好下列幾個方面的工作。
一、 以低合金鋼為重點的高效鋼材的研制和應(yīng)用
利用高強度鋼材,對于跨度大,荷載重的結(jié)構(gòu)極為有利。結(jié)飩用的高強度鋼材-般都是低合金鋼,以保證必要的塑性和韌性。目前我國采用屈服點為345N/mm2的16鍾鋼巳很贊遍,北京首都體育館的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)就采用了這種材料。屈服點為390N/mm2的15鍾饑鋼和屈服點為440N/mm2的15鍾饑氮等鋼材也在開始應(yīng)用。其中15鍾饑鋼是在冶煉16Mn鋼的基礎(chǔ)上增添少量饑鐵合金而成,在工程實踐中使用已有20多年的經(jīng)驗,綜合性能比較好,校3號鋼刊節(jié)約用鋼量15-20份。現(xiàn)已正式成為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)拖(GBT17-87)推薦使用的一種鋼
號。今后隨著冶金工業(yè)的發(fā)展,將會提供強度更高的鋼材。如何合理地應(yīng)用新的高強度鋼材,是需要繼續(xù)研究和解決的課題。
用于連接材料的高強度鋼除16鍾鋼外,尚有45號鋼和40珊鋼,這兩種材料.所制成的高強度螺栓廣泛用于廠房結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu),培橡結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)等,獲得了良好的效果。目前性能更為優(yōu)良的20鍾鐵柵鋼已取代40跚鋼,今后也還會出現(xiàn)性能更為優(yōu)越的新鋼種。
高效鋼材除了各種低合金鋼材外,還包括熱強化鋼材,經(jīng)濟(jì)斷面鋼材,鍍層、涂層、復(fù)合、表面處理鋼材,冷加工鋼材,金屬制品和粉末冶金制品等。大力發(fā)展高效鋼材已成為鋼鐵工業(yè)的一項重要的技術(shù)方針和措施。
二、構(gòu)件和結(jié)構(gòu)計算的改進(jìn)
現(xiàn)代計算技術(shù)和測試技術(shù)的發(fā)展,為深入了解構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的實際性能提供了有利條件,計算方法越能反映實際情況,就越能合理地使用材料,充分發(fā)揮材料的作用并保證結(jié)構(gòu)的可靠性。我國從1972年以來綜合設(shè)計規(guī)范的編制和修訂工作,做了大量理論和試驗研究。新的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范( GBT17-87)采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計方法。今后儒繼續(xù)進(jìn)行研究的問題有g(shù)鋼材塑性的充分利用,殘余應(yīng)力對結(jié)構(gòu)承載力的影響,板件屈曲后的承載能力,疲勞強度的計算和多層及高層鋼結(jié)構(gòu)的塑位設(shè)計等。
一、大跨度和高層建筑結(jié)構(gòu)
適用于大跨度建筑物的結(jié)構(gòu)體系有網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和懸索結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)體系極易滿足各種建筑平面的要求,因而深受歡迎。
網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在我國已經(jīng)得到較為廣泛的應(yīng)用,不過幾乎金屬于民用和公共建筑物。今后應(yīng)
有可能逐漸應(yīng)用到中小型工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)中。
懸索結(jié)構(gòu)的主要特點是受力合理,可以充分利用高強度鋼索的性能,用鋼量很省,由于材料供應(yīng)困難,因而應(yīng)用受到限制。
為了使結(jié)構(gòu)跨越更大的空間,可以在體系中采用部分離強度鋼材,并施加適當(dāng)?shù)念A(yù)應(yīng)力。因此,把預(yù)應(yīng)力原理應(yīng)用于各種鋼結(jié)構(gòu)體系,也是值得重視的間臣。
近年來,隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和改革、開放政策的實施,高層建筑鋼結(jié)構(gòu)已開始陸續(xù)興建,例如40層的深圳發(fā)展中心大廈, 44層的上海錦江分館和so層的京編大廈和世界貿(mào)易中心等。我國對高層鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計和施工尚處于開始階段,為了適應(yīng)高層鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展和提高,有必要進(jìn)行系統(tǒng)的研究。
四、鋼和混混土組合構(gòu)件的應(yīng)用
鋼宜于受拉,混凝土宜于受壓,鋼和混凝土并用ι使兩種材料都充分發(fā)揮官們的長處,是一種很合理的結(jié)構(gòu)。
五、優(yōu)化原理的應(yīng)用
結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計包括確定最優(yōu)結(jié)構(gòu)方案和確定最優(yōu)的截面尺寸,以達(dá)到重量最輕或造價最低。電子計算機(jī)不僅提供了計算復(fù)雜結(jié)構(gòu)的手段,并且可以解決優(yōu)化設(shè)計的問題。