第３４卷第３５期 ２ ０ Ｏ ８年１ ２月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥ 兀瓜Ｅ Ｖｏ１．３４ Ｎｏ．３５ Ｄｅｃ．２００８ ・９７・ 文章编号：１００９—６８２５（２００８）３５．００９７—０２ 浅议钢结构的三大隐患 秦晓亚 摘要：结合钢结构在工程中的广泛应用，分析了钢结构的特点，深入探讨了钢结构的三大隐患，即失稳、腐蚀、火灾，并 提出了具体的防治措施，以充分发挥钢结构的优势，推广钢结构在工程中的广泛应用。 关键词：钢结构，隐患，失稳，腐蚀，火灾 中图分类号：ＴＵ３９ｌ 文献标识码：Ａ 随着我国的工业发展，很多大跨度场馆、高层建筑、构筑物、 年钢铁年产量的３０％～４０％因腐蚀而失效，净损失约１０％。我 中小型建筑都采用了钢结构。无可置疑，钢结构有很多优越条 国在一次性钢筋混凝土屋架、木屋架、钢木屋架和钢屋架等的事 件，如钢材的结构组织均匀、强度高、弹性模量高、塑性和韧性好， 故统计中发现，钢屋架出现倒塌事故占３８．６２％，而由于腐蚀并缺 适于承受冲击和地震荷载，钢材的密度与强度之比较小，钢结构 乏维修的原因占比重很大。 与钢筋混凝土结构相比要轻３０％～５０％，而且钢结构便于机械化 过去对于外露钢材仅仅是喷涂（刷）两道防锈漆，实践证明， 生产，是工程结构中工业化程度最高的一种。但是，也不能否认， 由于施工中不可能用涂料把空气完全隔绝，在使用时也缺乏定期 钢结构还存在着缺陷和隐患。对于钢材本身的材质问题以及耐 维护措施，所以这种做法效果并不显著。用镀锌、喷铝等消极做 候性、耐火性、耐腐蚀性，还存在着大量的研究课题。同时，大量 法，其成本和效果也不太理想。 的事故表明，钢结构构件由于强度高，所用截面相对小，也就容易 时，要时刻警惕，并应采取相应的措施。 近年来冶金行业采用在冶炼中加入适量的磷、铜、铬和镍，形 失去稳定。这些问题成为钢结构的三大隐患，我们在采用钢结构 成耐腐蚀的合金钢，能在表面上形成致密的防锈层，起到隔离覆 盖作用，不失为一种积极做法。 １隐患之一——失稳 钢结构的失稳分两类：整体失稳和局部失稳。整体失稳大多 ３隐患之三——火灾 钢材的耐温性较差，其许多性能随温度升降而变化，当温度 数是由局部失稳造成的，当受压部位或受弯部位的长细比超过允 达到４３０℃～５４０℃之间时，钢材的屈服点、抗拉强度和弹性模量 许值时，会失去稳定。它受很多客观因素影响，如荷载变化、钢材 将急剧下降，失去承载能力。２００１年“９．１１”事件，使人们目睹了 的初始缺陷、支承情况的不同等。支撑往往被设计者或施工者所 钢结构建筑垮塌的惨景，愈发关注钢结构住宅的防火性能。 忽视，这也是造成整体失稳的原因之一。在吊装中由于吊点位置 我国的防火涂料发展目前尚不够成熟，比如我国厚型钢结构 的不同，桁架或网架的杆件受力可能变化，造成失稳；脚手架倾 防火涂料主要成分为无机物，具有良好的稳定性，长期使用其主 覆、坍塌或变形大多是因为连杆不足、没有支撑造成的。 要性能变化不大，且可以通过增加涂层厚度的办法来保证构件很 很多可能发生荷载变化的重要结构如桥梁、桁架、水工闸门、 高的耐火极限，但其装饰效果比较差，不适于有装饰要求的住宅 导弹发射架等，多采用超静定结构，因它有赘余杆件，可预防因一 场所；而薄型钢结构防火涂料主要由高聚物组成，存在老化、降解 个杆件失稳而造成整体失稳。又如钢组合梁中由于腹板高而薄 等问题。如果经过一段时间，涂料主要成分被氧化、降解，可能会 或翼缘宽而薄也会造成局部失稳。 削弱原有的性能，遇火时起不到应有的作用，就会造成损失。然 技术要求。现行的钢结构防火主要是采用外覆防火板或刷防火 回顾历史，值得我们警惕的是，随着钢结构的出现，伴随着失 而这一问题的验证工作在国内尚未系统地展开，国家也无统一的 稳事故的发生，无论设计或施工，保证结构稳定至关重要。 涂料。由于住户缺乏钢结构防火的相关知识，装修时往往会损坏 ２隐患之二——腐蚀 起不到应有的防火作用。 如果失稳是急性病的话，腐蚀则是慢性病。普通钢材的抗腐 防火涂料或防火板，可见，我国钢结构的发展和应用时间不长，对钢结构的防火 蚀性能较差，尤其是处于湿度较大、有侵蚀性介质的环境中，会较 将会增加工程投资， 快地生锈腐蚀，削弱了构件的承载力。例如转炉车间的钢屋架， 设计研究不够深入，传统防火涂料质次价高，必 平均腐蚀速度为０．１０ ｍｍ／￣Ｚ～０．１６ ｍｍ／￣Ｉｚ。据统计，全世界每 不尽如人意。国外防火规范与防火措施与我国有很大的差别，Ｏｎ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ＷＡＮＧ Ｙａ－ｊｉｅ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ，ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｒｏｎ ｆｉｂｂｅｒ ａｎｄ ｒｅｓｉｎ ｂｏｎｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ， ａｎｄ ｅｘｐｌｏｒｅｓ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｆｉｄｄｓ ｆ ｏｔｈｅ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｐ ｅｃｔｓ ａｎｄ ｉｔ ｅｘｐｌａｉｎｓ ｔｈｅ ｅｘａｍｐｌｅ ｆ ｔｈｅ ｃａｒｂｏｏｎ ｆｉｅｒ ｍａ－ｂ ｔｅｒｉａｌｓ ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ ｅｇｉｎｎｅｅｒｉｎｇ，ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｅｘｐａｎｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｆ ｏｔｈｅ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｐｒｏｊｅｃｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ，ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｒｅｓｉｎ，ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ，ａｐｐｌｉａｔｉｃｏｎ ｆｉｅｌｄ 收稿日期：２００８—０５—２７ 作者简介：秦晓亚（１９８１．），男，助理工程师，山西省化工设计院，山西太原０３００２４ ・９８・ 第３４卷第３５期 ２ ０ ０ ８年１ ２月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣｎ Ｉ Ｖｌ０１．３４Ｎｏ．３５ Ｄｅｅ．２ｏ０８ 文章编号：１００９．６８２５（２００８）３５—００９８—０２ 混凝土矩形截面受弯纵向受拉钢筋配筋计算 王秋梅 摘要：在进行混凝土矩形截面受弯构件的纵向受拉钢筋配筋计算时提出了一种直接用公式计算的方法，对纵向受拉钢 筋截面面积计算公式及配筋率范围作了分析，并通过算例证明了公式法进行配筋计算的可行性。 关键词：混凝土受弯构件，纵向受拉钢筋，配筋计算 中图分类号：ＴＵ３１８ 文献标识码：Ａ ０引言 为混凝土受压区高度，ｍｒｎ； 为混凝土相对界线受压区高度， 矗＝Ｘｂ／ｈ。，Ｘｂ为混凝土界线受压区高度，ａｍ；ｉｔ，ｒ 分别为纵向 目前，广大建筑结构设计人员，在进行混凝土矩形截面受弯 抗压强度设计值，Ｎ／ｌ眦ｎ２。 构件的纵向受拉钢筋设计时，一般是首先计算出构件的弯矩设计 钢筋的抗拉、 纵向受拉钢筋截面面积计算公式 值Ｍ，然后查阅现行建筑结构设计手册中有关表格或者根据文 １．１当混凝土受弯构件仅配方有纵向受拉钢筋时，式（１）可写成： 献［１］附录三表３及公式（３—１－３）计算（简称查表法）。在查表中 系数时，为了计算出精确值，需用插入法，不太方便。现介绍一种 直接使用方法（简称公式法）。 Ｍ＝＿厂删如（ 。一鲁） 式（２）可写成： ＝似 即： （５） （６） 、 １公式推导 根据文献［１］第４．１．５条，矩形截面或翼缘位于受拉边的Ｔ 形截面受弯构件，其正截面受弯承截力应按下列公式计算： Ａｓ＝ｌ ｚ，ｆ Ｍ≤ （｜ｌｚ。一号）＋ ｚ＝ （＾。一 ）一（口 一 ）Ａ ｐ（矗。一ｎ ｐ）（１） 一 ＋ Ａｐ＋（ ｚ≤劬。 式（５）经整理后得： 混凝土受压高度按下列公式确定： 一 ）Ａ ｐ （２） （３） ２ｔｒｃ。＝一２Ｍ／（，硎６）。 ＋ ＝ 一２Ｍ（ ６）。 式两边同时加＾ ，得： Ｘ混凝土受压区的高度尚应符合下列要求： Ｘ≥２ａ （４） 。一２ｘｈ。）。 即：（．７Ｃ—ｈｏ） ＝矗 一２Ｍ 式两边同时开方并经整理后得： 其中，Ｍ为弯矩设计值，Ｎ・ｍｍ；－厂舢为混凝土弯曲抗压强度 设计值，Ｎ ；Ａ，Ａ 分别为受拉区、受压区纵向普通钢筋的 截面面积，删ｎ２；Ａ ，Ａ 分别为受拉区、受压区纵向预应力钢筋 的截面面积，砌ｎ２；ｈ 为截面的有效高度，ｍｍ；ｂ为矩形截面有效 宽度或Ｔ形截面的腹板宽度，ｍｍ；ａ ，ａ 分别为受压区纵向普 通钢筋合力点、受压区纵向预应力钢筋合力点至受压区边缘的距 离，ｍｍ；ｎ 为纵向受压钢筋合力点至受压区边缘的距离，ｍｍ； ＝ｈＤ［１一￣／１—２Ｍ／（ ６ ）］ 将式（８）代人式（７）得： （８） Ａ ＝厶 。［１一￣／１—２Ｍ／（厶 ）］ １．２配筋率范围 １．２．１最大配筋率 （９） １）配筋率的条件。 须尽快找到合理的解决方案。尤其是暴露的钢结构构件需采取 参考文献： 一定的防火措施，这就要求防火涂料有更好的耐候性能。目前国 ［１］董传月．钢结构的防火与防腐保护［Ｊ］．山西建筑，２００７，３３ 内许多单位在原有钢结构防火涂料的基础上改进开发了露天防 （４）：８６—８７． 火涂料，但是这些涂料的理化性能都是依据室内涂料的标准要求 ［２］谭素群，李检验的，是否能满足户外苛刻条件的要求，尚有待进一步研究论 证，且需要国内有关部门制定出统一的国家或行业标准。 享．轻型钢结构设计中若干问题的探讨［Ｊ］．山 西建筑，２００７，３３（５）：８０ ８１． ｏｎ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｈｉｄｄｅｎ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｅｅｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ＱＩＮ Ｘｉａｏ－ｙａ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ｅｘｔｅｎｓｉｖｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｅｅｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎ ｐｒｏｉｅｃｔｓ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｅｅｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ， ｄｅｅｐｌｙ ｅｘｐｌｏｒｅｓ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｈｉｄｄｅｎ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｅｅｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｔｈａｔ ｉｓ ｌｏｓｉｎｇ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｆｉｒｅ ａｃｃｉｄｅｎｔｓ，ｅｒｏｓｉｏｎ，ａｎｄ ｐｏｉｎ￣ｏｕｔ ｓｏｍｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｍａｋｅ ｆｕｌｌｙ ｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｅｅｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｔｏ ｅｘｐｅｎｄ ｔｈｅ ｅｘｔｅｎｓｉｖｅ ａｐｐｌｉａｔｉｃｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｅｅｌ ｓｔｍｃｔ￣ｅ ｉｎ ｐ ｅｃｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｔｅｅｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｈｉｄｄｅｎ ｐｒｏｂｌｅｍ，ｌｓｉｏｎｇ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｅｒｏｓｉｏｎ，ｆｉｒｅ ａｃｃｉｄｅｎｔ 收稿日期：２００８．０８．２０ 作者简介：２Ｅ秋梅（１９６９一），女，助理工程师，潞城市山化废水利用工程指挥部，山西潞城０４７５００
