钢结构和钢筋混凝土结构的区别

钢材结构

钢结构是由钢材组成的结构，是建筑结构的主要类型之一。 该结构主要由钢梁、钢柱、钢桁架等用型钢和钢板制成的构件组成。

钢材具有强度高、重量轻、整体刚度好、抗变形能力强等特点，特别适用于建造大跨度、超高、超重型建筑； 材料具有良好的均匀性和各向同性，是理想的弹性体，最符合一般工程力学的基本假设； 材料具有良好的塑性和韧性，变形大，能很好地承受动载荷； 建设周期短； 工业化程度高，可以进行专业化、机械化程度高的生产。

钢结构特点

1.材料强度高，重量轻

钢具有高强度和高弹性模量。 与混凝土和木材相比，其密度与屈服强度之比相对较低。 因此，在同等受力条件下，钢结构截面小，重量轻，便于运输和安装。 适用于大跨度、高空、重载。 结构。

2、钢材韧性好，塑性好，材质均匀，结构可靠性高

适用于冲击和动力载荷，具有良好的抗震性能。 钢的内部组织均匀，接近各向同性均质体。 钢结构的实际工作性能更符合计算理论。 因此，钢结构的可靠性高。

3、钢结构制造安装机械化程度高

钢结构构件易于工厂制造和现场组装。 钢结构件工厂化机械化制造精度高，生产效率高，现场拼装速度快，工期短。 钢结构是工业化程度最高的结构。

4、钢结构密封性能好

由于焊接结构可完全密封，可制成气密性和水密性良好的高压容器、大型油池、压力管道等。

5、钢结构耐热不耐火

当温度低于150℃时，钢的性能变化不大。 因此，钢结构适用于高温车间，但当结构表面受到150℃左右的热辐射时，必须采用隔热罩进行保护。 当温度在300～400℃之间时，钢的强度和弹性模量均有明显下降，而当温度在600℃左右时，钢的强度趋于零。 在有特殊防火要求的建筑物中，钢结构必须采用耐火材料进行保护，以提高耐火等级。

6、钢结构耐蚀性差

特别是在潮湿和腐蚀性介质的环境中，更容易生锈。 一般钢结构都需要除锈、镀锌或涂漆，并需要定期进行保养。 对于处于海水中的海上平台结构，需要采取“锌块阳极保护”等特殊措施来防止腐蚀。

7、低碳、节能、绿色环保、可重复使用

钢结构建筑拆除几乎不产生建筑垃圾，钢材可回收再利用。

钢结构建筑的优缺点

一、优点

与其他建筑相比，钢结构在使用、设计、施工和综合经济等方面具有优势，造价低，可随时移动。

1）与传统建筑相比，钢结构住宅更能满足建筑大开间灵活分隔的要求，并可通过减少立柱截面积和采用轻质墙板来提高面积利用率，室内有效面积可增加约6%。

2）节能效果好。 墙体采用轻型节能标准化C型钢、方钢、夹芯板。 保温性能好，抗震性能好，节能50%。

3）将钢结构体系应用于住宅建筑，可以充分发挥钢结构良好的延展性、较强的塑性变形能力、优良的抗震和抗风性能，大大提高了住宅的安全性和可靠性。 特别是在地震和台风的情况下，钢结构可以避免建筑物倒塌。

4）建筑总重量轻，钢结构住宅体系自重轻，约为混凝土结构的一半，可大大降低地基造价。

5）建设速度快，建设周期比传统住房体系至少缩短三分之一。 1000平米的房子，只需要5名工人共同努力20天就可以完成。

6）环保效果好。 钢结构房屋施工过程中砂、石、灰的用量大大减少。 使用的材料主要是绿色、100% 回收或降解的材料。 拆除建筑物时，大部分材料都可以重复使用或降解，不会造成垃圾。

7）具有灵活性和丰富性。 大开间设计，室内空间可分为多种方案，满足用户的不同需求。

8）满足住宅产业化和可持续发展的要求。 钢结构适合工厂大批量生产，工业化程度高，可集成节能、防水、隔热、门窗等先进产品，并可成套应用，集设计、生产于一体、建设，提高建筑业水平。

2.缺点

1）钢结构工程质量问题

① 复杂性

钢结构工程项目施工质量问题的复杂性，主要表现在引起质量问题的因素较多，产生质量问题的原因也比较复杂。 即使是同一性质的质量问题，有时产生的原因也不同，因此对质量问题的分析判断和处理增加了复杂性。 例如，焊接裂纹，可发生在焊缝金属或母材受热，可在焊缝表面或焊缝内部； 裂纹的方向可以平行于焊道，也可以垂直于焊道，裂纹可以是冷裂纹，也可以是热裂纹； 原因还有焊接材料选择不当和焊接预热或后热不当。

② 严重程度

钢结构工程项目施工质量问题的严重性表现在：一般情况下，影响施工的顺利进行，造成工期延误，成本增加，严重的会造成建筑物倒塌，造成人身伤亡、财产损失和财产损失。造成不良的社会影响。

③ 变异性

钢结构工程施工质量问题会随着外界的变化和时间的延长而不断发展变化，逐渐出现质量缺陷。 例如，由于钢构件焊缝中应力的变化，原来没有裂纹的焊缝会产生裂纹：焊后由于焊缝中氢的作用，会产生延迟裂纹。 又如，如果构件长期超载，钢构件会发生拱形变形，从而产生隐患。

④ 频繁

由于我国现代建筑以混凝土结构为主，从事建筑施工的管理人员和技术人员对钢结构的生产和施工技术比较陌生，以农民工为主的具体施工人员不了解钢结构。钢结构工程的科学施工。 方法，导致施工过程中事故频发。

2）钢结构易腐蚀

必须保护钢结构，尤其是薄壁部件。 因此，强腐蚀介质中的建筑物不宜采用钢结构。 钢结构涂装前应彻底除锈，油漆质量和涂层厚度应符合有关规范的要求。 设计中应注意防止结构受潮和漏雨，结构应尽量避免检查和维修死角的存在。 新建钢结构一般要定期重新粉刷，维护成本相对较高。 国内外正在开发各种高性能涂料和不易生锈的耐候钢，钢结构耐蚀性差的问题有望得到解决。

3）钢结构耐热不耐火

当温度超过250℃时，材料变化很大，不仅强度逐渐下降，而且出现蓝脆和蠕变现象。 当温度达到600℃时，钢材进入塑性状态，不能继续承受载荷，钢材的强度几乎为零。

4）钢结构断裂

在低温和一定条件下，钢结构可能会发生脆性断裂，厚板也会出现层状撕裂，应引起设计人员的特别注意。

5）钢材更贵

采用钢结构后，结构造价会略有增加，往往会影响业主的选择。 事实上，上盖工程造价占项目总投资的比例很小，增幅在10%左右。 以高层建筑为例，增幅不足2%。 显然，不应将结构成本这一单一因素作为决定使用何种材料的依据。 如果综合考虑各种因素，尤其是工期优势，钢结构将越来越受到重视。

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钢筋混凝土结构

混凝土是由水泥、砂、石子、水及外加剂材料和外加剂按一定比例混合而成。 凝固后坚硬如石，抗压能力好，但抗拉能力差，受拉力易折断。 为了解决这一矛盾，充分发挥混凝土的抗压能力，常在混凝土的受拉区或相应部位加入一定数量的钢筋，使两种材料粘合成一个整体，共同承受外力。 这种带有钢筋的混凝土称为钢筋混凝土。

结构原理

由于混凝土的抗拉强度远低于抗压强度，承受拉应力的梁、板不能采用素混凝土结构。 如果在混凝土梁、板的受拉区设置钢筋，混凝土开裂后的拉力可以由钢筋来承受，这样就可以充分发挥混凝土高抗压强度和钢筋高抗拉强度的优点利用，可以实现对外力的联合抵抗。 可提高混凝土梁、板的承载力。

钢筋和混凝土这两种不同性质的材料，由于混凝土硬化后混凝土与钢筋之间的结合力，可以有效地协同工作。 它由分子力（胶合力）、摩擦阻力和机械咬合力三部分组成。 其中起决定性作用的是机械咬合力，占总结合力的一半以上。 在光面钢筋的端部制作挂钩，将钢筋焊接成钢筋骨架和网片，可以增强钢筋与混凝土的结合力。 为保证钢筋与混凝土可靠结合，防止钢筋锈蚀，钢筋周围必须有一定厚度的混凝土保护层。 如果结构处在有腐蚀性介质的环境中，保护层的厚度会增加。

梁、板等受弯构件中的受拉钢筋，按弯矩图的变化，在结构构件的受拉侧纵向布置。 在柱和拱等结构中，钢筋也用于增加结构的抗压能力。 它有两种配置方法：一种是沿受压方向布置纵向钢筋，与混凝土一起承受压力； 二是在受压方向垂直布置水平钢筋网和螺旋箍筋，防止混凝土受压横向膨胀，使混凝土处于三向受压的受力状态，从而增强抗压强度和变形能力。的混凝土。 由于这样配置的钢筋不直接受压，所以也叫间接加固。 在受弯构件中垂直于纵向钢筋的方向，必须配置分布钢筋和箍筋，以更好地保持结构的完整性，承受混凝土收缩和温度变化引起的应力，并承受横向剪力。

结构特性

混凝土的收缩徐变（徐变）对钢筋混凝土结构具有重要意义。 由于钢筋在硬化时会阻碍混凝土的自由收缩，因此会在混凝土中产生拉应力，在钢筋中产生压应力。 混凝土的徐变会引起受压构件中钢筋与混凝土之间的应力重新分布、受弯构件挠度的增加以及超静定结构中内力的重新分布。 在设计钢筋混凝土结构时必须考虑混凝土的这些特性。

由于混凝土的极限拉应变值较低（约0.15mm/m），混凝土收缩，在服役荷载条件下，构件受拉区易出现裂缝。 为避免混凝土开裂，减小裂缝宽度，可采用预应力的方法； 混凝土是预应力的。 实践证明，在正常情况下，宽度小于0.3mm的裂缝不会降低钢筋混凝土的承载力和耐久性。

在-40～60℃的温度范围内，混凝土和钢筋的物理力学性能不会发生明显变化。 因此，钢筋混凝土结构可适用于各种气候条件。 当温度高于60℃时，混凝土材料的内部结构会受到破坏，其强度会显着降低。 当温度达到200℃时，混凝土强度下降30-40%。 因此，钢筋混凝土结构不适用于200℃以上的应用：当温度超过200℃时，必须使用耐热混凝土。

结构特点

一、优势钢筋混凝土结构

1）就地取材

2）耐久性和防火性好（与钢结构相比）

3）诚信好

4）良好的可调制性

5）比钢结构更省钢

2.缺点

1）自重

2）混凝土抗拉强度低，易开裂

3）耗工大，模板周期长

4）施工受季节影响

5）加固维修难度大

结构使用寿命

结构的使用寿命取决于具体情况。 首先是设计标准。 一般民用建筑为50年二手钢结构回收，大型或比较重要的建筑物为80年以上。 当然，它的使用寿命肯定会大于设计年限。 如果说自然寿命与混凝土材料的性能、结构设计、自然条件的影响密切相关，那么它的寿命相对较短，主要是施工时间长了会出现缺陷，如钢筋因混凝土开裂而减少，导致破坏加速，从而大大降低使用寿命，自然侵蚀风化，但其使用寿命必须长于设计年限。 如果有后期的维护，这些缺陷是可以弥补的，使用寿命会大大提高。 建筑总会有定期的检查，如果发现隐患，就要进行一定的技术处理。 早发现早治疗将大大提高建筑物的使用寿命。

房屋的使用寿命是指房屋在物理磨损的情况下能够维持正常使用的年限，是由房屋的结构和质量决定的自然寿命。 房屋折旧年限是指房屋价值转移的期限，是房屋在使用过程中由社会经济条件决定的社会必要的平均使用年限，也称经济年限。 房屋的使用寿命一般大于折旧年限。 国家对不同建筑结构折旧年限的规定为：钢筋混凝土结构为60年； 砖混结构50年。

结构设计要求

钢筋混凝土结构的设计和建造围绕着工业标准和实际考虑，这两者都是随着工业化积累的经验和研究慢慢演变而来的。 在不断产生新的设计方法、制造工艺和施工技术的同时，建筑材料也在稳步发展。 在某些方面，工业标准是根据建筑规范被接受和实践的实践。 但是，规范通常会提到一些最低要求，而不是最高要求。 如果您期望超过最低限度，那么达到最低限度并不是您的理想目标。

由于设计和建造混凝土结构是一个实际问题，许多设计师关注更有效的行业标准而不是印刷代码。 因此，工业生产标准影响结构设计和施工的以下几个方面：

一、设计方法及标准

2、生产施工过程

3. 所需的测试和认证

4. 影响施工图及细节的一般规范要求

5.特殊规范要求（如防火）

设计人员一般不直接参与施工工作，但必须考虑以下在实践中会遇到的问题。

1、一次最大浇注量

浇筑的大小受时间（如工时8小时）、工作量大小、现场条件、运输混凝土的车辆数量、浇筑方式、结构形式（如，在实际浇筑中，多层建筑只能浇筑一层）。

对于大型结构，最大浇注量通常应该是总浇注量的一小部分。 停止浇筑一段时间后，已经浇筑的混凝土会在下一次浇筑前硬化。 新旧混凝土之间的连接处称为冷缝或施工缝。 设计师必须预见到这个问题——例如，由于现浇结构被认为是单一的连续结构，设计师必须仔细考虑此类施工缝的影响。

2、混凝土的设计强度（fc）

在设计过程的早期阶段，设计师必须首先确定混凝土的设计强度。 毫无疑问，这个临界值与结构的性能有关。 设计师还必须考虑当今使用的技术、承包商的能力以及项目的预算。 因此，一些设计将继续推动当今建筑技术的极限，并要求使用尽可能最好的混凝土（例如设计高层建筑），而另一些设计则只需要使用低强度混凝土。

3、施工精度

现场浇筑是一项非常艰巨的工作，很少能实现精确的几何形状或光滑的饰面。 经验告诉设计师什么样的错误是允许的，什么样的错误可以改进——他们学会仔细写一些设计说明，有意识地选择某些材料或在现场做一些监督。

然而，一般来说，工厂预制混凝土的质量高于现浇混凝土。 这些组件尺寸精确，可以修改。 虽然精确的尺寸要求和光滑的饰面对于基本结构的形成并不重要，但它们可以使建筑物在表面处理和其他建筑工艺上更胜一筹。 当然，如果混凝土在建造后被其他东西覆盖或包裹二手钢结构回收，这个缺点就不成问题了。 然而，设计师必须了解结构中更精密的连接构件所需的精度，并认识到建造混凝土结构的最低精度要求。

4、混凝土构件的最小尺寸

由于实际施工原因，一些钢筋混凝土结构必须有特定的尺寸，以满足对保护层和钢筋间距的不同要求。

当板、墙和梁装有受弯钢筋时，其尺寸主要由受拉钢筋与受压混凝土外边缘之间的距离决定。 因此，在非常薄的梁、板和墙中，弯曲钢筋几乎没有用处。

通常，钢筋在板和墙的两个方向上放置。 即使弯曲作用只发生在一个方向，规范也要求必须在另一方向提供一定量的钢筋，以控制因收缩和温度变化而产生的开裂。 即使采用最小覆盖层厚度和最小横截面积钢筋，最小楼板厚度也应约为 2 英寸，但除了托梁或井结构外，楼板厚度通常更大以提高抗弯能力。 一般情况下，钢筋是设置在顶部还是底部主要取决于弯矩的正负。

建筑规范通常需要额外的覆盖层厚度，规定平板的最小覆盖层厚度为 4 英寸或以上，以确保更高的防火等级。

请注意，板的厚度取决于所用骨料的大小。 10 英寸厚或更厚的墙壁通常有两层钢筋。 每层都尽可能靠近墙的外表面。 带有十字交叉钢筋（例如，带有水平和垂直钢筋）的墙一般很少小于 6 英寸厚。

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钢结构与钢筋混凝土结构的区别

1、与钢筋混凝土结构相比，钢结构具有更好的抗震性能

由于钢材具有良好的塑性和韧性，可以产生较大的变形，能很好地承受动载荷。 其次，该钢具有良好的均匀性和各向同性。 是一种理想的弹性体，最符合一般工程力学的基本假设。 因此，钢结构 钢筋混凝土结构的抗震性能优于钢筋混凝土结构。

2、与钢筋混凝土结构相比，钢结构造价高

钢筋混凝土结构由钢筋和混凝土制成，具有坚固耐用、防火性能好、节省钢材、造价低于钢结构等优点。

3、与钢筋混凝土结构相比，钢结构的耐火性较差

钢结构耐热，不耐火。 当温度超过250℃时，材料变化很大，不仅强度逐渐下降，而且出现蓝脆和蠕变现象。 当温度达到600℃时，钢材进入塑性状态，不能继续承受载荷，钢材的强度几乎为零。

4、与钢筋混凝土结构相比，钢结构具有更强的抗拉能力

混凝土是由水泥、砂、石子、水及外加剂材料和外加剂按一定比例混合而成。 凝固后坚硬如石，抗压能力好，但抗拉能力差，受拉力易折断。

钢具有韧性，塑性好，材质均匀，结构可靠性高，适用于承受冲击和动载荷，抗震性能好。 钢的内部组织均匀，接近各向同性均质体。

5、与钢筋混凝土结构相比，钢结构重量轻

与普通钢筋混凝土结构相比，钢结构具有同质性、强度高、施工速度快、抗震性好、恢复率高等优点。 钢材的强度和弹性模量比砖石和混凝土高许多倍。 因此，在载荷相同的条件下，钢构件的质量较轻。

6、与钢筋混凝土结构相比，钢结构房屋使用寿命更长

一般来说，钢结构建筑的使用寿命为50-80年，结构生产建筑为70年，民用建筑为80年。 钢筋混凝土房屋的使用寿命，一般民用建筑为50年，大型或比较重要的建筑物为80年以上。

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结构设计与分析

为了提高钢结构和钢筋混凝土结构的使用寿命，我们需要在设计和施工过程中对其进行分析，以提高建筑性能。

钢筋混凝土设计

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