钢材的应用及发展案例.ppt

钢材料的发展及应用 钢的前身——铁 谈到钢的使用历史，不得不谈到铁。生铁和钢的主要成分都是铁，两者的主要区别是含碳量的不同，生铁一般含碳在2—4.3%，钢含碳0.03—2%。人类在发明炼铁之后，才学会了炼钢。约始于公元前1400年人类开始锻造铁器制造工具,历史学家将这段时间称之为铁器时代，它是人类继青铜器时代之后的又一重要时期。《左传》中的晋国铸铁鼎是中国最早的关于使用铁制工具的文字记载,在春秋时期,中国已经在农业、手工业生产上广泛使用铁器。 钢冶炼技术的发展 把生铁放到炼钢炉内按一定工艺馆炼，就得到钢。由于钢较之最初的生铁有更好的物理、化学、机械性能,所以很快就得到人们的青睐。而后，西方的第一次工业革命让他们的炼钢技术快速发展,19世纪贝氏炼钢法的发明让钢的制取不再是一项高成本低效率的工作。之后的一系列发明让钢的产量在19世纪下半叶逐步扩大,并在此基础上建立起现代钢铁工业。如今,钢以其低廉的价格、可靠的性能成为世界上使用最多的材料之一,是工业、建筑业、制造业和人们日常生活中不可或缺的成分。 钢材的早期应用 第一次工业革命出现了新式炼钢法,让钢材的生产成本降低而规模扩大。钢被重新发现和使用,设计师将过去不曾出现过的钢结构形式生动地展现在世人的面前。1851年在伦敦举行了第一届世界博览会,名为万国工业博览会,这场博览会最具特色的建筑非水晶宫莫属,它是历史上第一次以钢铁、玻璃为材料的超大型建筑。展览大厅是由瑟夫伯克斯顿设计的,它最大的价值就在于对新材料(钢、玻璃)的大胆运用。1889年的巴黎世界博览会上,法国工程师埃菲尔设计建造了世界著名的埃菲尔铁塔标志着钢结构从此进入一个光辉的时代。埃菲尔铁塔不仅设计独特,而且建造时间短,费用低,这些都向全世界证明了钢材料性能上的优点,同时让人们感受到钢结构强烈的视觉冲击力。 伦敦水晶宫 埃菲尔铁塔 钢材在景观中的应用 20世纪初期,建筑领域钢筋混凝土结构兴起。又由于钢结构防火能力差等方面的缺陷,钢结构的发展暂时进入低谷。直到20世纪60年代,钢结构才在西方发达国家再度兴起。主要原因是因为第二次大战造成住房紧缺,社会需要在很短的时间修建大量住房以解决这一问题。钢结构因其能进行工业化生产,建造速度快,所以开始迅速地发展。 与此同时,现代艺术运动在西方艺术界如火如荼地进行着,它推动了艺术创作的主流在相当短的历史时期内,由具象转为抽象。这一时期景观师开始偏向金属材、无机材料等新兴的材料。而这一时期由于现代钢材加工工艺的发展及结构技术的进步,钢材料呈现出越来越多的表现方式,并为现代景观设计带来更多形式上的创新。20世纪80年代兴建的巴黎拉维莱特公园,是公认的创新性园林作品。由建筑师屈米设计。公园中大量使用了钢的构筑物、桥梁、景观小品。钢材的使用让公园充满了工业化的现代感。 又比如1991年极简主义大师彼得沃克在加利福尼亚的科斯塔·梅沙的广场大厦(Plaza Tower)的环境设计中对不锈钢材料的经典应用。这些都反应了现代景观设计中设计师们对钢材多元化应用的发展趋势。钢材的使用从隐藏的结构构件转化为外露的、表达景观设计思想和营造某种景观设计氛围的主要材料。 钢材的分类 钢材的分类方法很多,一般来说: 1.按品质分类:普通钢、优质钢、高级优质钢 2.按化学成份分类:碳素钢和合金钢; 3.按不同的用途分类:建筑及工程用钢、工具钢、结构钢和特殊性能钢、专业用钢 4.按成形方法分类:锻钢、铸钢、热礼钢、冷拉钢 这些分类方法中,以按化学成分分最为普遍,因为钢是以铁和碳为主要成分的合金,碳及其他元素虽然所占的比重不大,但对钢材性能却有着重要的影响。 钢材的基本性能 每一种材料由于其不同成分及不同的分子结构,有其独特的自然属性,而呈现出不同的表现特征。钢具有很多独特的性质,将它的一些重要的基本特性总结如下: 一、力学性能 钢材的种类繁多,力学性能差别很大,因此我们需要通过实验获取钢材的一些性能指标为设计提供依据,这些指标包括钢材的强度、伸长率、冷弯性能和冲击初性等。 1.强度 2.塑性 3.冷弯性能 4.冲击性能 二、物理性能 1.耐火型 2.导热性 三、化学性能 1.耐腐性 四、工艺性能 1.铸造性 2.锻造性 3.切削加工性能 4.可焊性 钢材结构建筑的优势 钢结构建筑与其它建筑结构相比，在设计、施工、使用及综合经济评价中具有突出的优点： 1. 钢材做为一种节能环保材料，自重轻，是混凝土结构的一半，可以大大减少基础造价。钢材的延性好、塑性变形能力强，具有优良的抗震、抗风性能，大大提高了住宅的安全可靠性。同时，钢结构建筑施工时也大大减少了砂、石、灰的用量，所用的材料主要是绿色，可回收或降解的材料，施工材料可以实现