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摘要:近年来在土木工程中，钢结构得到广泛的使用。而对于土木工程的结构来说，不仅要从结构方面考虑还要从经济效益方面考虑，所以对于钢结构的使用，从钢结构的优点和性能上主要分析土木结构工程的施工。本文主要结合钢结构的本身性能分析，明确钢结构使用的必要性和重要性,强调土木工程钢结构的设计特点。
关键词:土木工程 ， 钢架结构 ， 分析
Abstract: in recent years in civil engineering, the steel structure get extensive use. And for civil engineering structure, it should not only from the structure into consideration but also from the economic benefits into consideration, so for the steel structure of the use, from the advantages of steel structure and performance analysis on the main structure of the civil engineering construction. This paper steel structure itself performance analysis, clear steel structure using the necessity and the importance of, emphasize the civil engineering steel structure design characteristics.
Keywords: civil engineering, steel structure, analysis
中图分类号： TU391 文献标识码：A文章编号：
土木工程建筑的结构和负载有效结合，必须保证结构完整的性能，在一定的有效期内可以安全承载其他可预测的影响因素。所以为了完成土木建筑工程，必须保证建筑及构件和性能的完整结合，使其在建筑物的有效期，可以安全抵抗一切不良因素，以确保建筑的安全。因此，为了完成一个优秀的结构设计，对建筑物的使用理解和专业知识使用是必须的要求。保证建筑的安全和耐久度，增强结构设计的强度，最低限度的确保建筑物有效使用期，这样就使得土木工程顺利成功的完成。本文主要结合钢结构，对土木工程结构分析和探讨。
1 对强度方面分析
一般来说，结构构件承受或者容纳作用效应的能力是由材料的强度来决定的。可以利用有关的国家标准来确定结构钢的构件性能，这些标准中列出了钢结构可使用的材料，比如建筑结构钢要满足CSA标准ASTM standardA992/A992M或者CAN/CSA G40.20/C40.21等相关标准的要求。近几年来，建筑用钢发生了很大的变化，过去的建筑结构所用的抗拉强度以及屈服强度相关数据均摘自于CISC（2006）历史记录，而目前加拿大对于工程结构钢以及普通建筑结构钢的标准定出7个钢种和8个强度级别。根据屈服强度其范围为260～700Mpa.不过并不是全部的钢种都有所有的强度级别，因此如果是一个特定的建筑钢结构设计，那么对钢种类型和强度级别的选择就非常重要。从整体来说，采用钢结构可以减少物料消耗、减轻结构自重、降低支撑部件与地基的尺寸，最终降低整个建筑的结构成本。
2 对刚度方面分析
适用性参数(如变形，振动等)取决于构件的刚度，进而取决于结构体系的刚度。结构体系的实际刚度取决于构件及其连接件的分布，但简单来说，一个构件的刚度取决于材料的刚度(弹性模量)和几何截面特性(E．A，E．I，G．J，G．A等)。这里，E是弹性模量，G是剪切模量。通常，结构钢弹性模量为200G：Pa，但实验表明，结构钢弹性模量在190～205GPa范围内。普通密度、抗压强度(在20～40GPa范围)的混凝土，弹性模量在20～28GPa范围内。就高强度混凝土(约90MPa)来说，其弹性模量在，40～45GPa范围内。显而易见，钢材的刚性是普通混凝土的近10倍，是高强混凝土的近5倍。因此，在刚性方面结构钢比钢筋混凝士有优势。但是，必须承认，对于一个给定的负载，结构钢构件的截面刚度(它结合了材料刚度和截面特性)可能要差于和其作对比的钢筋混凝土构件。这是由于钢的显著的强度优势导致构件尺寸较小。在这种情况下，为了提高这砦构件的稳定性，要么增加型钢尺寸，要么型钢外包混凝土或填充混凝土，以提高其截面剛度。
3对延性方面分析
延性是一种材料在拉伸过程中无断裂的塑性变形能力。通常，延性足一个在结构设计，特别是抗震设计中的重要特性参数。今天，在几乎所有建筑物的设计中，大地震中的幸存直接依赖于主要结构框架往经历大的非弹性变形时的滞后耗能性。结构钢足广泛使用的韧性最好的工程材料。不过，材料内在的延性不一定会转化为建筑结构内在的延性。为了建立一个具有好的可延性的建筑结构，就必须认知和避免町能导致脆性断裂情况的发生，并采取考虑到了稳定和可靠滞消机制的适当的设计策略。一个具有延性响应的设计应具有足够的材料延性、截面和构件延性、结构延性。而一个建筑结构及其构件的延性要求取决于当地的地震严重性预期，其自身的延性性能取决于建筑材及其结构体系。延性值的需求和能力必须和结构延性(位移延性)、构件延性(曲率延性)及应变延性水平相匹配。钢结构能够很容易地承受20％的应变，展现出的应变延性接近100。虽然钢材具有高的应变延性，但由于受弯构件受力不稳定，构件曲率延性通常不足。目前抗震设计标准希望轧制的宽翼缘钢梁曲率延性在3以上，通过限制宽翼缘钢梁的翼缘和腹板的宽厚比，并提供足够的侧向支撑以防止钢梁的侧向扭曲，从而可轻易达到。结构延性取决于构件布置及其具体连接。
4 对韧性方面分析
韧性是衡量材料在断裂前吸收能量和塑性变形的能力。它可以抵抗缺口部位不稳定裂纹的扩展。韧性是一个很重要的特点，因为它意味着钢构件在制作、安装和使用过程中可承受大的变形。由于钢构件的韧性，其在制作(如弯曲，锻造，剪切，冲孔．钻孔等)过程中有可能不产生裂纹。足够的断裂韧性是必须的，特别对于受到冲击荷载和交变荷载(桥梁，吊车轨道等)的建筑结构。钢的断裂韧性对温度很敏感。夏比V型缺口试验表明，钢的韧性随着温度的降低而减小。因此，对钢结构设计来说，在天气寒冷地区韧性是首要关注的。研究表明，和高碳钢成分钢相比，低碳铌钢可以改善韧性。
5 总述
总体而言，结构钢在强度，刚度，延性等面要优于钢筋混凝士。钢结构系统可以很容易地构造出具有异国情调的建筑形式，钢结构系统经常可提供最大的空问利用率和最佳的设计灵活性。钢结构体系另一个优点是它是一个理想的悬臂施工体系。构件腹板开孔和空腹钢铁托架的适当使用能为管道和其它供电线路提供通道，从而增强其审美吸引力，同时降低楼层高度。由于钢材高的重量一强度比，钢架已被用来增加楼层或扩展现有的混凝七建筑结构，象在钢结构中一样。在考虑施工方面，钢的装配需要的施工人员要比钢筋混凝土建筑大幅度减少。此外，钢结构制作和安装的质量控制要比钢筋混凝土建筑更可靠和更容易。和同类钢筋混凝土结构的修改相比，钢结构的修改更容易，实施成语本更低，尤其当附加的支撑系统是必要的时候。使用钢材可较容易地加快施工进度。
6结语
近十多年来，随着我国钢产量突飞猛进的增长，国家也同时推出了合理利用钢材、积极采用钢结构的政策，钢结构行业在我国取得了长足的发展，钢结构已被广泛地应用于土木工程。通过本文的论述，加强了对土木工程中采用钢结构的认识，明确钢结构日益成为土木工程技术中不可缺少的重要组成部分。
7参考文献
[1]李胜才．铜结构建筑中节点系统的解析与建构【D】．同济大学，2007．6.
[2]刘利清嘲结构节点设计中的弯扭识别【J】．森林工程，2008．2．
[3]张晓明，韩向科．钢结构梁柱节点实际应用【J】．上海建材，2007．2．
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词:土木工程 ， 钢架结构 ， 分析
Abstract: in recent years in civil engineering, the steel structure get extensive use. And for civil engineering structure, it should not only from the structure into consideration but also from the economic benefits into consideration, so for the steel structure of the use, from the advantages of steel structure and performance analysis on the main structure of the civil engineering construction. This paper steel structure itself performance analysis, clear steel structure using the necessity and the importance of, emphasize the civil engineering steel structure design characteristics.
Keywords: civil engineering, steel structure, analysis
中图分类号： TU391 文献标识码：A文章编号：
土木工程建筑的结构和负载有效结合，必须保证结构完整的性能，在一定的有效期内可以安全承载其他可预测的影响因素。所以为了完成土木建筑工程，必须保证建筑及构件和性能的完整结合，使其在建筑物的有效期，可以安全抵抗一切不良因素，以确保建筑的安全。因此，为了完成一个优秀的结构设计，对建筑物的使用理解和专业知识使用是必须的要求。保证建筑的安全和耐久度，增强结构设计的强度，最低限度的确保建筑物有效使用期，这样就使得土木工程顺利成功的完成。本文主要结合钢结构，对土木工程结构分析和探讨。
1 对强度方面分析
一般来说，结构构件承受或者容纳作用效应的能力是由材料的强度来决定的。可以利用有关的国家标准来确定结构钢的构件性能，这些标准中列出了钢结构可使用的材料，比如建筑结构钢要满足CSA标准ASTM standardA992/A992M或者CAN/CSA G40.20/C40.21等相关标准的要求。近几年来，建筑用钢发生了很大的变化，过去的建筑结构所用的抗拉强度以及屈服强度相关数据均摘自于CISC（2006）历史记录，而目前加拿大对于工程结构钢以及普通建筑结构钢的标准定出7个钢种和8个强度级别。根据屈服强度其范围为260～700Mpa.不过并不是全部的钢种都有所有的强度级别，因此如果是一个特定的建筑钢结构设计，那么对钢种类型和强度级别的选择就非常重要。从整体来说，采用钢结构可以减少物料消耗、减轻结构自重、降低支撑部件与地基的尺寸，最终降低整个建筑的结构成本。
2 对刚度方面分析
适用性参数(如变形，振动等)取决于构件的刚度，进而取决于结构体系的刚度。结构体系的实际刚度取决于构件及其连接件的分布，但简单来说，一个构件的刚度取决于材料的刚度(弹性模量)和几何截面特性(E．A，E．I，G．J，G．A等)。这里，E是弹性模量，G是剪切模量。通常，结构钢弹性模量为200G：Pa，但实验表明，结构钢弹性模量在190～205GPa范围内。普通密度、抗压强度(在20～40GPa范围)的混凝土，弹性模量在20～28GPa范围内。就高强度混凝土(约90MPa)来说，其弹性模量在，40～45GPa范围内。显而易见，钢材的刚性是普通混凝土的近10倍，是高强混凝土的近5倍。因此，在刚性方面结构钢比钢筋混凝士有优势。但是，必须承认，对于一个给定的负载，结构钢构件的截面刚度(它结合了材料刚度和截面特性)可能要差于和其作对比的钢筋混凝土构件。这是由于钢的显著的强度优势导致构件尺寸较小。在这种情况下，为了提高这砦构件的稳定性，要么增加型钢尺寸，要么型钢外包混凝土或填充混凝土，以提高其截面剛度。
3对延性方面分析
延性是一种材料在拉伸过程中无断裂的塑性变形能力。通常，延性足一个在结构设计，特别是抗震设计中的重要特性参数。今天，在几乎所有建筑物的设计中，大地震中的幸存直接依赖于主要结构框架往经历大的非弹性变形时的滞后耗能性。结构钢足广泛使用的韧性最好的工程材料。不过，材料内在的延性不一定会转化为建筑结构内在的延性。为了建立一个具有好的可延性的建筑结构，就必须认知和避免町能导致脆性断裂情况的发生，并采取考虑到了稳定和可靠滞消机制的适当的设计策略。一个具有延性响应的设计应具有足够的材料延性、截面和构件延性、结构延性。而一个建筑结构及其构件的延性要求取决于当地的地震严重性预期，其自身的延性性能取决于建筑材及其结构体系。延性值的需求和能力必须和结构延性(位移延性)、构件延性(曲率延性)及应变延性水平相匹配。钢结构能够很容易地承受20％的应变，展现出的应变延性接近100。虽然钢材具有高的应变延性，但由于受弯构件受力不稳定，构件曲率延性通常不足。目前抗震设计标准希望轧制的宽翼缘钢梁曲率延性在3以上，通过限制宽翼缘钢梁的翼缘和腹板的宽厚比，并提供足够的侧向支撑以防止钢梁的侧向扭曲，从而可轻易达到。结构延性取决于构件布置及其具体连接。
4 对韧性方面分析
韧性是衡量材料在断裂前吸收能量和塑性变形的能力。它可以抵抗缺口部位不稳定裂纹的扩展。韧性是一个很重要的特点，因为它意味着钢构件在制作、安装和使用过程中可承受大的变形。由于钢构件的韧性，其在制作(如弯曲，锻造，剪切，冲孔．钻孔等)过程中有可能不产生裂纹。足够的断裂韧性是必须的，特别对于受到冲击荷载和交变荷载(桥梁，吊车轨道等)的建筑结构。钢的断裂韧性对温度很敏感。夏比V型缺口试验表明，钢的韧性随着温度的降低而减小。因此，对钢结构设计来说，在天气寒冷地区韧性是首要关注的。研究表明，和高碳钢成分钢相比，低碳铌钢可以改善韧性。
5 总述
总体而言，结构钢在强度，刚度，延性等面要优于钢筋混凝士。钢结构系统可以很容易地构造出具有异国情调的建筑形式，钢结构系统经常可提供最大的空问利用率和最佳的设计灵活性。钢结构体系另一个优点是它是一个理想的悬臂施工体系。构件腹板开孔和空腹钢铁托架的适当使用能为管道和其它供电线路提供通道，从而增强其审美吸引力，同时降低楼层高度。由于钢材高的重量一强度比，钢架已被用来增加楼层或扩展现有的混凝七建筑结构，象在钢结构中一样。在考虑施工方面，钢的装配需要的施工人员要比钢筋混凝土建筑大幅度减少。此外，钢结构制作和安装的质量控制要比钢筋混凝土建筑更可靠和更容易。和同类钢筋混凝土结构的修改相比，钢结构的修改更容易，实施成语本更低，尤其当附加的支撑系统是必要的时候。使用钢材可较容易地加快施工进度。
6结语
近十多年来，随着我国钢产量突飞猛进的增长，国家也同时推出了合理利用钢材、积极采用钢结构的政策，钢结构行业在我国取得了长足的发展，钢结构已被广泛地应用于土木工程。通过本文的论述，加强了对土木工程中采用钢结构的认识，明确钢结构日益成为土木工程技术中不可缺少的重要组成部分。
7参考文献
[1]李胜才．铜结构建筑中节点系统的解析与建构【D】．同济大学，2007．6.
[2]刘利清嘲结构节点设计中的弯扭识别【J】．森林工程，2008．2．
[3]张晓明，韩向科．钢结构梁柱节点实际应用【J】．上海建材，2007．2．
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。