建筑钢结构在使用的过程中,钢材料作为工程施工的主体,对原材料的规格及设计要求、抗震性都有较高的要求。并且以钢材作为建筑主体结构的建筑通常会与玻璃、膜材等现代化的建筑材料配合使用,所以对钢材的要求还需将与此类材料的融合、形成牢固性纳入考虑的范围。
一、钢结构建筑的主要特点
在钢结构的建筑当中,钢材存在以下几个优点:首先是强度比较高,刚度大,自重轻。钢结构的建筑当中,混凝土与钢材之间的自重之比为1:1.6。而且所承受的地震能力=质量乘以地震加速度,故重量越轻,地震力也相对减少。并且因为建造钢结构的建筑多采用现代技术,所以施工周期比较短,不仅大大缩短了投入的资金,并且不会受到季节因素的影响。由于钢材的延展性,可以直接运用在建筑梁深及柱体间跨度,将面积的使用率提高到5%~8%,产生的垃圾少,造型也比较美观,对推行环保绿色行业发展起着重要的作用。
二、建筑钢结构对钢材的设计要求
内应力是指在一个已经形成的钢结构框架当中,钢材于所处的环境内能够承受的棱边压力或者轧制、焊接热度过后能够自动冷却所产生的压力。比如在华润建造的钢结构的办公楼宇当中,在结合工程要求和抗震性后对钢材的设计要求范围包含其横向强度特性、延展性、可成形性、安全性,包括对钢材循环性的焊接加温,轧制时的韧性冲击作用,焊接裂缝对其的敏感性和涂料造成的腐蚀性。如果客户有特别要求,还要考虑容忍度、测试性、报道性及表面轮廓。因本次工程当中采用的是热轧结构的钢材,其扩展压力为MPa,按照钢结构建筑的规定——《钢结构及桥梁惯用标准规范(AISC,)》,对钢材规定了最小的屈服强度,钢材当中利用率会造成钢材强度和尺寸的不同。比如在建筑中采用MPa屈服应力的钢材,将底盘厚度上限至32mm。在钢材的轧制过程当中,其屈服应力的参数由钢材的拉伸性能决定,从而确定钢材的规格及各种性能要求。同时在此过程中钢材的物理性和机械特性同样对建筑钢结构的稳定性和抗震程度起着重要的作用,比如在轧制当中的钢材延展性和抗腐蚀性及可成形性。在设计时,还要提供钢材完整的衡量因素,将材料选择和建筑的独特性或者具有专门用途的设施考虑在内,还要考虑其焊接联结的要求。所以材料的规格、工艺及施工质量都需要进行检查。在高温焊接区域内钢材焊接时的收缩应变可能超过材料的强度。对于有特殊用途的钢结构,比如长期处于低温状态下的钢材,或者是带有冲击力的荷载结构,就要求钢材具备超高韧性。但是目前国内市场和高层建筑中采用的钢材均为相对暖性的。钢材在轧制的过程中应变速率的稳定性能够影响到建筑钢结构的整体设计和能够循环使用的次数及质量。在此过程中,钢材出现断裂的机率比较低,因此大多数建筑物断裂的可能性也就比较低。在设计时,选用高质量的钢材原材料,采用不同形状的钢材进行几何稳定的连接,这样能够使得钢材具有良好的抗断裂性。