论文资料钢结构屋架设计及钢结构的耐久性研究.docx

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论文资料钢结构屋架设计及钢结构的耐久性研究

网络教育学院

本科生毕业论文（设计）

题目：

钢结构屋架设计及钢结构的耐久性研究

学习中心：

重庆万州奥鹏学习中心[16]VIP

层次：

专科起点本科

专业：

土木工程

年级：

2013年春季

学号：

131511303981

学生：

杨晓梅

指导教师：

杨晓艳

完成日期：

2014年12月22日

内容摘要

目前所有建筑工程的建设中均采用钢作为建筑材料。

随着钢结构工程在建筑上的广泛应用，钢结构的防腐、防火保护问题也在建筑工程中被日益重视。

作为钢结构工程的设计、施工人员，必须对防腐、防火涂料的类别、性质、适用性等.

关键词：

钢结构工程；防腐；防火；处理方法

目录

内容摘要I

引言1

1设计基本资料及任务2

1.1设计资料2

1.2荷载资料2

1.3计算屋架的上弦杆AB2

1.4计算屋架的下弦杆ac3

1.5计算屋架的腹杆aB4

2建筑钢结构的防腐与防火5

2.1建筑钢结构防腐5

2.2建筑钢结构防腐的主要方法6

2.2.1耐候钢6

2.2.2热浸锌6

2.2.3热喷铝（锌）复合涂层6

2.2.4漆涂层法7

2.2.5阴极保护法7

2.3建筑钢结构防火7

2.4建筑钢结构防火的主要方法8

2.4.1钢结构防火涂料8

2.4.2浇筑混凝土砌筑砖块法9

2.4.3充水法9

2.4.4轻质防火厚板包覆法10

2.4.5复合保护法10

3工程实例11

3.1工程概况11

3.2构件防腐处理11

3.2.1构件表面处理11

3.2.2油漆涂装方法和顺序11

3.2.3质量控制12

3.3钢结构防火涂装12

3.3.1刷涂施工工艺及技术要点13

3.3.2防火涂料施工注意事项13

3.3.3防火涂料的修复14

4结论15

参考文献16

引言

钢结构的优点在于施工快、强度高、抗震性强、结构占用面积小、工业化程度高、资金投入少等方面，因此广泛的应用在建筑工程中。

一般情况下，普通的建筑用钢由于曝露在空气或者是潮湿的环境中则易出现腐蚀的现象。

这是由于覆盖在钢材表面上的铁原子，在空气中被氧化变成铁锈，尤其是空气中含有丰富的盐碱酸类物质时，就更易出现这种问题。

1设计基本资料及任务

1.1设计资料

某金工车间长90m，跨度24m，柱距6m，屋面采用1.5m×6m大型预应力混凝土屋面板，采用梯形钢屋架，屋架计算跨度23.7m，屋面坡度

，屋架端部高度1.99m，跨中高度3.19m，跨中起拱50mm。

屋架简支在钢筋混凝土柱上，混凝土标号C20，钢材采用Q235，焊条采用E43型，屋架及支撑布置如图1.1所示。

1.2荷载资料

上弦杆AB采用等截面，按内力

，

，

。

下弦杆ac采用等截面，按内力

，

，

。

图1.1屋架计算简图

腹杆aB采用2∟125×80×8，长肢相并。

内力

，

。

1.3计算屋架的上弦杆AB

整个上弦不改变截面，按已知条件提供的内力进行设计，

。

上弦杆计算长度：

在屋架平面内，为节间轴线长度

；在屋架平面外，根据支撑布置和内力变化情况取

（按大型屋面板与屋架保证三点焊，故取两块屋面板宽度）。

因为

，故截面宜选用两个不等肢角钢，短肢相并。

腹杆内力为

，根据屋架节点板厚度参考表，节点板厚度选用10mm，支座节点板厚度选用12mm。

设

，上弦杆为轴心受压的截面，该截面类型属于b类截面，已知

。

需要截面积：

需要的回转半径：

，

根据A，

，

查角钢规格表，选用2∟140×90×14，短肢相并，

，

，

。

1.4计算屋架的下弦杆ac

整个下弦不改变截面，按已知条件提供的内力进行设计，

。

下弦杆计算长度：

在屋架平面内，为节间轴线长度

；在屋架平面外，根据支撑布置和内力变化情况取

。

计算所需下弦截面净面积：

1.5计算屋架的腹杆aB

按已知条件提供的内力进行设计，

。

计算长度：

选用2∟125×80×12，短肢相并，

，

，

。

按所选角钢进行验算：

轴心拉杆的允许长细比为350。

2建筑钢结构的防腐与防火

钢结构具有重量轻而强度高，塑性、韧性好，施工周期短等优点，因此在建筑工程中得到广泛的应用和发展。

高层、大跨度，尤其是超高层、超大跨度建筑采用钢结构尤为理想，同时钢结构又是对城市影响最小的结构之一，是可重复利用的绿色环保材料。

然而在钢结构的设计和使用中，建筑钢结构防腐和防火仍是钢结构应用的主要难题及阻碍。

本章要分别对钢结构防腐和防火的基本概念，主要方法等内容进行详细阐述。

本章中将分别讨论钢结构防腐和防火的基本概念，主要技术方法及其各自的特点。

2.1建筑钢结构防腐

钢结构在使用期间和它所处的环境介质之间发生化学、电化学或物理作用，引起材质的变质和钢结构的破坏失效，称为钢结构的腐蚀。

钢材在空气或潮湿的环境中易于锈蚀，钢材表面的铁原子与空气中的氧气化合而成质地疏松的氧化铁锈，特别是当空气中含有酸碱盐类介质时情况更为严重，腐蚀不仅使钢材表面产生不均匀的锈蚀，而且局部的锈蚀引起应力集中，促使钢结构提前破坏，尤其是在反复冲击荷载的作用下，更加速了疲劳强度降低，出现脆性断裂。

钢结构的腐蚀危害建筑物的安全，造成巨大损失，甚至引起灾难性事故，后果极其严重。

据一些工业发达国家统计，每年由于钢结构的腐蚀而造成的经济损失约占国民生产总值的2%~4%，全世界每年因此造成的经济损失已高达数千亿美元以上。

只有在设计建造的同时，对其进行卓有成效的防腐，确保长效防腐才能确保钢结构的长久寿命。

经过多年的发展，目前钢结构建筑产业蓬勃发展，但是，由于相关法规、规范及标准的出台相对滞后，近几年来在钢结构建筑中出现的问题也不少，如1998年在浙江发生的数万平方米的轻钢结构厂房及个别网架钢结构工程的倒塌事故；某地一座跨度达70米的网架钢结构工程，经过5年使用突然整体倒塌。

事故的发生除了设计、制作、安装方面的问题外，钢结构的防腐也是一个相当严重的问题。

薛发说，钢结构工程的业主、使用者、设计施工企业等对钢结构的防护问题都缺乏足够的重视，在意识上依然停留在传统的防腐技术上。

由于材料及施工工艺选择不当，经常造成钢结构过早的腐蚀或破坏。

目前，无论是工程业主、使用者还是施工者对于施工时如何检测防腐涂层的性能，基本不予重视。

另外，一些工程业主完全依图而定，在工程开工之前，没有找专门的防腐工程专家对工程整体防腐方案进行评估，没有委派专业的防腐施工工程师或专家对防腐涂层进行严格的检验，一切交给工程监理。

工程监理对防腐的理解也是依图而定，工程交付使用后基本没有进行防腐维护的检测，还有的不顾实际情况大砍防腐工程的费用，这些都使钢结构寿命大大缩短。

综合世界各国对钢结构建筑的防护做法证明，用重防腐涂料进行防腐涂装及用防火防腐涂料进行防火防腐涂装是最经济有效、最简便实用、最普遍的一种方法。

2.2建筑钢结构防腐的主要方法

2.2.1耐候钢

耐腐蚀性能优于一般结构用钢的钢材称为耐候钢，一般含有磷、铜、镍、铬、钛等金属，使金属表面形成保护层，以提高耐腐蚀性。

其低温冲击韧性也比一般的结构用钢好，执行标准为《焊接结构用耐候钢》（GB 4172-84）。

3工程实例

3.1工程概况 

4结论

国内外目前已有的钢结构防火涂料主要有两大类：

非膨胀型防火涂料和膨胀型防火涂料，前者防火效果较差，已逐渐被淘汰，而膨胀型钢结构防火涂料由美国ALBI化学公司于1948年首先发明。

ALBI化学公司是世界上第一个生产水性、薄型、膨胀型钢结构防火涂料的企业。

参考文献

[1]范利英,王尧全,赵正富.建筑钢结构的防腐与防火措施研究[J].中小企业管理与科技（下旬刊）,2009（02）:

205-206.

[2]窦轶洋,宋曦巍.常温氟碳喷涂在钢结构防火涂料装饰上的应用[J].北京建筑工程学院学报,2011（02）:

111-115.