钢结构屋架设计及钢结构的耐久性研究答案-本科毕业论文.doc

1、 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： 层 次： 专 业： 年 级： 学 号： 学 生： 指导教师： 完成日期： 钢结构屋架设计及钢结构的耐久性研究内容摘要随着钢产量的增加与钢结构设计理论的日益成熟，我国钢结构工程的数量和规模逐年增加，然而钢结构耐久性差，许多长期处于海洋大气、工业大气等腐蚀环境下的大型钢结构工程（如桥梁、电视塔、高压输电铁塔、大型水库闸门、海上采油设施等）出现了锈蚀问题。钢结构的防腐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，必须对防腐有相当的了解，以便高建筑钢结构的使用性能。因此在实际建设中如

2、何提高钢结构的性能与质量十分之关键。本文主要研究了钢结构工程中钢结构房屋设计及防腐与防火的处理方法，旨在延长钢结构的使用寿命，提高建筑的安全稳定性。关键词：钢结构；屋架；防火；防腐方法；施工要求钢结构屋架设计及钢结构的耐久性研究I目 录内容摘要 .I引 言 .11 设计基本资料及任务 .21.1 设计资料 .21.2 荷载资料 .21.3 计算屋架的上弦杆 AB .21.4 计算屋架的下弦杆 ac .31.5 计算屋架的腹杆 aB.42 建筑钢结构的防腐与防火 .52.1 建筑钢结构防腐 .52.2 建筑钢结构防腐的主要方法 .51极佳的表面质量 .62满意的施工效率 .63提高附着力，延长涂

3、层寿命 .64节省涂料 .65众多的规格 .62.3 建筑钢结构防火 .72.4 建筑钢结构防火的主要方法 .7耐候钢 .7热浸锌 .7热喷铝(锌)复合涂层 .8充水法 .9轻质防火厚板包覆法 .9复合保护法 .93 工程实例 .11主要材料情况 .12钢结构屋架设计及钢结构的耐久性研究II1、施工准备 .122、防腐涂料材料的准备 .133、防腐涂料施工方法 .134、喷涂、刮涂及刷涂施工工艺 .135、防腐涂料成品保护 .146、防腐涂料使用效果 .154 结论与展望 .16参考文献 .17钢结构屋架设计及钢结构的耐久性研究0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、

4、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。钢结构被腐蚀的显现不仅表现在其表面出现不同程度的锈迹，并且由于部分的锈迹而产生的应力集中，破坏钢结构的基础，另外若出现冲击钢结构的情况，则进一步降低钢结构的抗疲劳强度，甚至形成脆性断裂。因此在实际建设过程中，采取有效的措施对钢结构尽享防腐处理，才能延长钢结构的寿命，保证建筑物的安全与稳定。除了钢结构易出现腐蚀之外，还会出现抗活性下降的状况。一般

5、情况下钢结构在处于全负荷的状态时，若温度升高到 250450，其强度则会有所下降，温度升高到 500左右时，则会下降一半以上的强度。除此之外，钢结构的抗压强度、弹性模量、荷载能力、屈服点等方面的力学性能都会出现一定程度的下降。所以在施工过程中就要采取有效的防火处理，以保证钢结构防火性能，确保钢结构在火灾中不被破坏。本文从钢结构屋架设计，建筑钢结构防腐的主要方法，建筑钢结构防火的主要方法，材料的选择，以及施工的要求等方面作了阐述。钢结构屋架设计及钢结构的耐久性研究11 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 1.5m6m 大型预应力混凝土屋面板

6、，采用梯形钢屋架，屋架计算跨度 23.7m，屋面坡度 ,屋架端部高10i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 ， ， 。N830k015.8xlcm031.6ylc下弦杆 ac 采用等截面，按内力 ， ， 。5951 5 0 9ABac图 1.1 屋架计算简图腹杆 aB 采用 2 ，长肢相并。1580内力 ， 。N463.k253.xyllcm1.3 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

7、的内力进行设计， 。N830k上弦杆计算长度：在屋架平面内，为节间轴线长度 ；在屋架平015.xlcm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031.6ylc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。02yxl腹杆内力为 ，根据屋架节点板厚度参考表，节点板厚度选用N463.8k10mm，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75。0.2需要截面积：3280156.8.72Amf需要的回转半径：钢结构屋架设计及钢结构的耐久性研究2，01584.7xlim031640.275ylim根据

8、A， ， 查角钢规格表，选用 21409014，短肢相并，xiy， ， 。269.8.yi按所选角钢进行验算：轴心压杆的允许长细比为 150。1508/25.1=60.11500xli3106/68.6=45.31500yli满足长细比的要求。已知 ，验算上弦杆中的应力是否满足要求，0.87x830000/(0.8076091.2)=168.9215xNA所需截面合适。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， 。N859k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03xlcm外，根据支撑布置和内力变化情况取 。0185ylc计算所需下弦截

9、面净面积： 32859105.2NAmf选用 21258012，短肢相并， ， 。24680m.4xi61.yi本连接中，螺栓孔对下弦截面的削弱不考虑， 。nA按所选角钢进行验算：轴心拉杆的允许长细比为 350。3000/22.4=133.9=3500xli11850/61.6=192.3=3500yli859000/4680=183.5 N/mm2f=215 N/mm2nNA钢结构屋架设计及钢结构的耐久性研究3所需截面合适。1.5 计算屋架的腹杆 aB按已知条件提供的内力进行设计， 。N463.8k计算长度： 0253.xyllcm选用 21258012，短肢相并， ， 。2468Am.4x

10、i1.yi按所选角钢进行验算：轴心拉杆的允许长细比为 350。2535/22.4=113.6=1500xli2535/61.6=41.2=1500yli已知 ，验算上弦杆中的应力是否满足要求，.78x463800/4680=99.1nNA所以满足要求。钢结构屋架设计及钢结构的耐久性研究42 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

11、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

12、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。下面将讨论钢结构的各种防腐方法及特点。2.2 建筑钢结构防腐的主要方法2.2.1 防腐方法一高压无气喷涂随着对钢结构防腐要求的提高以及环境保护限制,钢结构防腐涂料防腐涂料更进一步地朝着低溶剂、高固体 成份的方向发展，致使涂料变得高粘度、厚浆型而越来越难于喷涂。传统的施工方法是手工刷涂和空气喷涂，手工刷涂不仅效率

13、低下，而且不可避免的会留下刷痕，其漆面效果难于令人满意；空气喷涂因不能雾化高粘度的防腐涂料，势必会大量加稀释剂，造成成本上钢结构屋架设计及钢结构的耐久性研究5升及环境污染，且过度稀释导致油漆成膜能力下降，影响油漆涂层寿命。如果采用高压无气喷涂施工工艺，这一问题便迎刃而解了。高压无气喷涂，它的工作原理是通过高压无气喷涂设备，将涂料增压至几百kg/cm2，通过喷咀将涂料雾化成细小的微粒，直接喷射到被涂物表面的一种喷涂方式。与刷涂喷涂相比，高压无气喷涂有以下特点：1极佳的表面质量高压无气喷涂机将涂料用高压喷射雾化成细小的微粒，使其均匀地分布于工件表面，形成光滑、致密的涂层，这是刷涂等原始方法所无法比

14、拟的。2满意的施工效率喷涂效率在 300m2/h 以上，大大节省人力和工时。3提高附着力，延长涂层寿命高压无气喷涂采用高压喷射雾化，使涂料微粒获得强有力的动能，涂料微粒借此动能射达工件空隙之中，因而使涂层更密，与工件的机械咬合力增强，附着力提高，有效延长涂层寿命。4节省涂料人工刷涂涂层厚度极不均匀，特别是对高粘度防腐涂料，涂层过厚；空气喷涂因空气在工件面反弹时把涂料带出，涂料利用率下降。而无气喷涂，既可获得均匀的涂层，反弹也比空气喷涂小，涂料的有效利用率高，相对其它涂装方式可节约涂料 1030%。5众多的规格各个系列的设备以配合不同生产量的需要，大型的气动及电动高压无气喷涂机，可以满足你批量的生产需要；而小型的电动高压无气喷涂机可配合你小量生产及现场修补之用，机动性好。选择好的钢结构防腐涂料有哪些益处一个好的钢结构涂料具有良好的机械性能和优异的防腐性能。对气候和油水混合物等都具有良好的稳定性。要有良好的视觉效果，在装饰上美观大方。防腐期限时间长，因