工字鋼是一種“工”字形截面型鋼,上下翼緣內(nèi)表面有傾斜度,一般為1:6,使得翼緣外薄而內(nèi)厚,因此造成工字鋼在兩個(gè)主平面的截面特性相差巨大,在應(yīng)用中難以發(fā)揮剛才的強(qiáng)度特性。雖然工字鋼市場(chǎng)上上也出現(xiàn)了加厚工字鋼,但工字鋼的結(jié)構(gòu)已經(jīng)決定了其抗扭性能短板。
H型鋼是當(dāng)今鋼結(jié)構(gòu)建筑中應(yīng)用廣泛的型材,它與工字鋼相比有很多區(qū)別。首先是翼緣,其次翼緣內(nèi)表面沒(méi)有傾斜度,上下表面平行。H型鋼的截面特性要明顯優(yōu)于 傳統(tǒng)的工字鋼、槽鋼和角鋼。
H型鋼,是一種截面面積分配更加優(yōu)化、強(qiáng)重比更加合理的經(jīng)濟(jì)斷面型材,因其斷面與英文字母“H”相同而得名。H型鋼的兩條 外邊內(nèi)側(cè)沒(méi)有斜度,是平直的。這使得H型鋼的焊接拼接比工字鋼操作簡(jiǎn)單,單位重量的力學(xué)性能更好,可以節(jié)省大量的材料和施工時(shí)間。
工字鋼截面受直壓力好,耐拉,但是截面尺寸因翼板太窄,不能抗扭。H鋼則反之,兩者各有優(yōu)劣。
鋼材具有強(qiáng)度密度比高、延性好等優(yōu)點(diǎn)。鋼結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于大會(huì)堂、體育館、展覽館、劇院等各種大跨公共建筑的屋蓋結(jié)構(gòu)。大跨建筑結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜多樣,是一個(gè)國(guó)家建筑科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。根據(jù)相關(guān)規(guī)范的規(guī)定,跨度在60m以上的建筑結(jié)構(gòu)稱(chēng)為大跨結(jié)構(gòu)。
按照全部或部分受力構(gòu)件需要預(yù)先張拉力才能建立結(jié)構(gòu)剛度,可將大跨度結(jié)構(gòu)分為剛性結(jié)構(gòu)體系、柔性結(jié)構(gòu)體系、剛-柔混合結(jié)構(gòu)體系。按照受力特點(diǎn)不同,大跨度結(jié)構(gòu)可分為平面結(jié)構(gòu)體系和空間結(jié)構(gòu)體系兩大類(lèi)。屬于平面結(jié)構(gòu)體系的主要有:平面桁架、平面剛架、拱結(jié)構(gòu)及部分索結(jié)構(gòu)。屬于空間結(jié)構(gòu)體系的主要有:空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)、部分懸索結(jié)構(gòu)、薄膜結(jié)構(gòu)、張拉整體結(jié)構(gòu)等。其中,空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代大跨屋蓋結(jié)構(gòu)應(yīng)用多的結(jié)構(gòu)體系,其典型代表有網(wǎng)架、網(wǎng)殼、立體管桁架。本書(shū)將對(duì)大跨度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行系統(tǒng)介紹。
鋼結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)措施主要有三種:
(1)截面補(bǔ)強(qiáng)法:在局部或沿構(gòu)件全長(zhǎng)以鋼材補(bǔ)強(qiáng),連成整體使之共同受力;
(2)改變計(jì)算簡(jiǎn)圖:增設(shè)附加支承,調(diào)整荷載分布情況,降低內(nèi)力水平,對(duì)超靜定結(jié)構(gòu)支座進(jìn)行強(qiáng)迫位移,降低應(yīng)力峰值;
(3)預(yù)應(yīng)力拉索法:利用高強(qiáng)拉索加固結(jié)構(gòu)薄弱環(huán)節(jié)或提高結(jié)構(gòu)整體承載力、剛度和穩(wěn)度。
粘貼加固技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì):(1)比強(qiáng)度和比剛度高,加固后基本不增加原結(jié)構(gòu)的自重和原構(gòu)件的尺寸;(2)復(fù)合材料具有良好的性能和耐腐蝕性能;(3)柔性的復(fù)合材料對(duì)于任意封閉結(jié)構(gòu)和形狀復(fù)雜的被加固結(jié)構(gòu)表面具有特別的優(yōu)勢(shì)。密封性好,減少了滲漏甚至腐蝕的隱患;(4)簡(jiǎn)便易行、成本低在狹小空間亦可施工,特別適合現(xiàn)場(chǎng)(5)施工過(guò)程中無(wú)明火,適用于各種特殊環(huán)境。