鋼結(jié)構(gòu)的研究、設計、制造、安裝及使用是一個有機的體系,各方面之間存在相輔相成的關系。
1.使用的需求是鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的內(nèi)在動力。鋼結(jié)構(gòu)具有工業(yè)化程度高、施工速度快等優(yōu)點,因而更適合于運行節(jié)奏快、勞動力價格不斷提高的現(xiàn)代社會。鋼結(jié)構(gòu)自重輕,因而特別適合于大跨度建筑或活載占比例較小的建筑結(jié)構(gòu),在這種條件下應用鋼結(jié)構(gòu)能充分體現(xiàn)其在經(jīng)濟方面的優(yōu)越性。鋼結(jié)構(gòu)自重輕,有較好的柔性,因而在軟土地基或地震區(qū)使用鋼結(jié)構(gòu)就顯得更為合理。也就是說,鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展有其內(nèi)在的社會和經(jīng)濟原因。從我國建筑業(yè)的現(xiàn)狀來看,目前正處在鋼結(jié)構(gòu)快速發(fā)展的前期,鋼結(jié)構(gòu)的使用促進了鋼結(jié)構(gòu)的研究、設計、制造和安裝技術的發(fā)展。
2.鋼結(jié)構(gòu)的研究課題源于工程實踐,其目的是要在一定概率意義上確保工程的安全并求得最佳的經(jīng)濟效益。
目前鋼結(jié)構(gòu)的研究主要在以下幾個方面進行:
(1)新型鋼結(jié)構(gòu)建筑體系的研究:如輕鋼結(jié)構(gòu)體系的研究、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系的研究等。這是一類綜合性的研究,涉及主體結(jié)構(gòu)、節(jié)點、配套材料及施工工藝。這些研究成果可直接轉(zhuǎn)換為社會生產(chǎn)力。
(2)結(jié)構(gòu)計算理論的研究:目前對于一般的鋼結(jié)構(gòu)計算問題已有成熟的計算方法。但對于某些特殊結(jié)構(gòu)形態(tài)及荷載條件下的結(jié)構(gòu)體系、構(gòu)件、節(jié)點則還要進行深入的分析,這主要是動力問題、非線性問題、穩(wěn)定問題和疲勞問題的研究。研究的成果用于指導設計規(guī)范的編制。
目前鋼結(jié)構(gòu)理論研究的一個主要特點是往往同時伴隨著計算軟件的研究和開發(fā)。這使得研究成果可以直接為設計人員使用。
(3)結(jié)構(gòu)構(gòu)件或節(jié)點的試驗研究:試驗研究的作用一是可以驗證理論研究結(jié)果的正確性,二是可以發(fā)現(xiàn)并進一步闡明某些復雜結(jié)構(gòu)的特殊受力現(xiàn)象,從而為理論研究和規(guī)范編制提供依據(jù)。這對于形態(tài)和受力較為復雜的節(jié)點研究特別有效,是理論研究不能替代的。
(4)制造工藝和安裝方法的研究:鋼結(jié)構(gòu)的建造離不開良好的制造和安裝技術。隨著鋼結(jié)構(gòu)使用條件的變化,新的設計、材料、構(gòu)造形式層出不窮。為此要進行大量理論和實踐的研究工作,從研制新的設備、制定制造和安裝工藝標準、直到培訓施工技術人員。
3.鋼結(jié)構(gòu)的設計包括選擇結(jié)構(gòu)類型和材料:計算結(jié)構(gòu)的強度、剛度和穩(wěn)定;確定合理的構(gòu)造形式和具體參數(shù)。
鋼結(jié)構(gòu)的設計依據(jù)大量的理論研究和試驗研究工作;鋼結(jié)構(gòu)的設計還必須密切配合制造和安裝工藝。
按國際慣例,鋼結(jié)構(gòu)的設計具體可分為技術設計和施工大樣圖設計兩個階段。技術設計要確定結(jié)構(gòu)的形式和材料、結(jié)構(gòu)各部分截面參數(shù)及連接方式。技術設計由專門的設計單位完成。施工大樣圖設計是在技術設計的指導下,根據(jù)加工及安裝要求將鋼結(jié)構(gòu)分解成單個構(gòu)件,分別畫出其大樣圖,并注明其加工步驟和工藝要求。這一工作一般由鋼結(jié)構(gòu)制造廠的技術人員完成。
4.鋼結(jié)構(gòu)的制造必須遵循設計和相應的規(guī)范及技術標準。
鋼結(jié)構(gòu)制造的前期準備包括材料準備和技術準備。制造的工序有校正、放樣、下料、切割、鉆孔、組裝、焊接、整形、表面處理、包裝等。每一道工序均有一定的檢測方法,并要求達到規(guī)定的標準,從而確保鋼結(jié)構(gòu)組裝的最終質(zhì)量。
鋼結(jié)構(gòu)的制造除了滿足設計要求外,還須滿足運輸和安裝條件。要根據(jù)運輸條件和安裝起吊能力來限定構(gòu)件的大小和重量;要根據(jù)安裝方法及防腐蝕處理方法確定節(jié)點連接的方式,構(gòu)造要求及實施步驟。
5.鋼結(jié)構(gòu)的安裝包括安裝方案的確定、安裝實施過程及安裝質(zhì)量的檢驗。
安裝方案的確立既要考慮結(jié)構(gòu)特征和現(xiàn)有的設備狀況,也要考慮安全性。凡是利用結(jié)構(gòu)本身作為安裝支托的一定要經(jīng)設計審核,并要考慮設備安裝、使用和拆卸全過程。在選擇方案時,經(jīng)濟性和設備的先進性應該兼顧,要從安裝工作的實際效率和安全性出發(fā)作出適當?shù)倪x擇。
鋼結(jié)構(gòu)的安裝應該嚴格按規(guī)范和有關標準進行,逐個構(gòu)件逐段地控制質(zhì)量,一絲不茍地做好安全保障和設備保障。
鋼結(jié)構(gòu)安裝質(zhì)量檢驗主要是確保結(jié)構(gòu)外形的準確和連接的可靠。外形的準確是指整體和局部的誤差均應控制在規(guī)范許可范圍之內(nèi)。連接的可靠是指螺栓的穿孔率、緊固程度,設計貼合面的密合度,現(xiàn)場焊縫的質(zhì)量等均應達到規(guī)范規(guī)定的標準。
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