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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

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完成日期：   2021 年9月19日

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

目     录

内容摘要............................................................................................................................ I

引   言............................................................................................................................. 1

1  设计基本资料及任务................................................................................................. 2

1.1  设计资料.......................................................................................................... 2

1.2  荷载资料.......................................................................................................... 2

1.3  计算屋架的上弦杆AB..................................................................................... 2

1.4  计算屋架的下弦杆ac..................................................................................... 3

1.5  计算屋架的腹杆aB......................................................................................... 4

2  建筑钢结构的防腐与防火......................................................................................... 5

2.1  建筑钢结构防腐.............................................................................................. 5

2.2  建筑钢结构防腐的主要方法.......................................................................... 5

1．极佳的表面质量........................................................................................... 6

2．满意的施工效率........................................................................................... 6

3．提高附着力，延长涂层寿命....................................................................... 6

4．节省涂料....................................................................................................... 6

5．众多的规格................................................................................................... 6

2.3  建筑钢结构防火.............................................................................................. 7

2.4  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......................................................................................................... 9

3  工程实例................................................................................................................... 11

3.1、主要材料情况.......................................................................................... 12

3.2、施工准备.................................................................................................. 12

3.3、防腐涂料材料的准备............................................................................. 13

3.4、防腐涂料施工方法................................................................................. 13

3.5、喷涂、刮涂及刷涂施工工艺................................................................. 13

3.6、防腐涂料成品保护................................................................................. 14

3.7、防腐涂料使用效果................................................................................. 15

4  结论与展望............................................................................................................... 16

参考文献......................................................................................................................... 17

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、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。一般情况下钢结构在处于全负荷的状态时，若温度升高到250℃～450℃，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。

1  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1.5m×6m大型预应力混凝土屋面板，采用梯形钢屋架，屋架计算跨度23.7m，屋面坡度,屋架端部高度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，，。

下弦杆ac采用等截面，按内力，，。

图1.1  屋架计算简图

腹杆aB采用2，长肢相并。

内力，。

1.3  计算屋架的上弦杆AB

整个上弦不改变截面，按已知条件提供的内力进行设计，。

上弦杆计算长度：在屋架平面内，为节间轴线长度；在屋架平面外，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。

腹杆内力为，根据屋架节点板厚度参考表，节点板厚度选用10mm，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。

需要截面积：

需要的回转半径：

，

根据A，，查角钢规格表，选用2∟140×90×14，短肢相并，，，。

按所选角钢进行验算：轴心压杆的允许长细比为150。

1508/25.1=60.1<150

3106/68.6=45.3<150

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，

830000/(0.807×6091.2)=168.9<215

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，。

下弦杆计算长度：在屋架平面内，为节间轴线长度；在屋架平面外，根据支撑布置和内力变化情况取。

计算所需下弦截面净面积：

选用2∟125×80×12，短肢相并，，，。

本连接中，螺栓孔对下弦截面的削弱不考虑，。

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<[λ]=350

11850/61.6=192.3<[λ]=350

859000/4680=183.5 N/mm²<f=215 N/mm²

所需截面合适。