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1、结构刚度与质量问题
钢结构一大优势是高强轻质,这在常规建筑上是优点。但是在某些结构上,这可能会成为缺点。
钢的密度比混凝土大,但为什么说钢材是轻质呢,是因为钢材的强度高,承受相同荷载情况下,钢材需要量少,总体来说质量会比混凝土轻。这是钢结构的一大优点。
同时由于钢结构用量少,会导致刚度不足的问题。同时在动力问题中,质量小,也未必就是一个好事情。
高层**高层抗风抗震是个大问题,这里说的抗风抗震不是强度问题,而是刚度问题。
也就说,大风地震情况下,不怕楼会倒,而是怕晃动太大,确切地说是怕晃动的加速度太大。
想象一下,一个一直在晃动的大楼,你敢去住不?
一个没有正常使用功能的建筑,无疑就是个定时。
这时候强度优势很难发挥出来,刚度问题虽然可以通过结构手段处理,但是质量太轻,可能会是个致命问题。
在大跨度桥梁中,尤其是悬索桥,由于钢结构质量太轻,我们甚至要往钢箱里面添加配重,改善其动力特性。
对应的房屋结构中要采用钢结构与混凝土核心筒配合,来解决刚度问题。
帝国大厦,双塔,西尔斯大厦确实是钢结构的**高层,但他们都是奔着世界纪录去的,他们解决的关键问题都是钢结构高层抗风,还有他们太贵了,如果用来做住宅。
另外,动力问题要注意的是,动力问题很复杂,刚度低未必合适,刚度高也未必好,只有合适的范围才是合理的。
2、防腐问题
钢结构防腐是个大问题,尤其是沿海地区。下面这张图,是某海湾大桥,1991年通车。
3、钢结构防火问题
钢结构通常在450~650℃温度中就会失去承载能力、发生很大的形变、导致钢柱、钢梁弯曲,结果因过大的形变而不能继续使用,一般不加保护的钢结构的耐火极限为15分钟左右。这一时间的长短还与构件吸热的速度有关。
钢结构在工厂预制好构件,到现场拼装,可以节约大量的现场成本,同时控制工程质量。
相同的一辆卡车,运一吨的钢材和运一吨的砂石,当然运钢材的成本(单位价格成本)低一些。
同时,把混凝土弄上100米以上的高层的运输成本,恐怕也比钢结构高。
顺便提一下,钢结构的成本不仅仅是钢材的成本,还包括加工成本,两者大概是1:1的关系,也就是说5000一吨的钢材,加工成构件,总成本会变成10000元一吨。运输成本再贵,和10000元每吨来说,也是个小数字。
1方混凝土,成本不到500元把,折合成每吨也就是200块钱。两者相差50倍啊,当然考虑到强度差距,这个成本差距会缩小一点。
2、大跨度恐怕不能说是钢结构*有的优势。钢结构为什么要做成桁架,桁架从整体上讲,就是个掏空的梁。单一钢结构构件,没法做出这么大的梁高,所以用桁架来拼装。但由于压杆稳定的问题,用钢桁架做的跨度是很有限的。桁架的跨度能做100m?200m?同时桁架的面外稳定性也是个大问题。