淺析鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展前景

張偉

摘 要：通過(guò)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)進(jìn)行具體的分析，闡述了鋼結(jié)構(gòu)能夠在各類建筑中廣泛利用的原因，并對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍作了相應(yīng)的介紹。同時(shí)，通過(guò)對(duì)國(guó)外建筑鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的了解與對(duì)比，說(shuō)明鋼結(jié)構(gòu)在我國(guó)建筑中的發(fā)展前景與差距。

關(guān)鍵詞：建筑；鋼結(jié)構(gòu)；發(fā)展前景

目前國(guó)內(nèi)外的建筑結(jié)構(gòu)主要是混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)，混凝土結(jié)構(gòu)目前在我國(guó)應(yīng)用較多，而鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用沒(méi)有混凝土那樣的普遍，但其發(fā)展具有很大的潛力。由于混凝土結(jié)構(gòu)有很多缺點(diǎn)，和科技的進(jìn)步和環(huán)保意識(shí)的提高，鋼結(jié)構(gòu)得到了很大的發(fā)展。

一、鋼結(jié)構(gòu)工程的特點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)與其他建筑結(jié)構(gòu)如混凝土結(jié)構(gòu)、磚石結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)具有三個(gè)顯著特點(diǎn)：力學(xué)性能；物理性能，鋼材是一種低碳建筑材料，可以循環(huán)利用；化學(xué)性能，鋼材的抗腐蝕性較差。具體如下：

（1）材料的強(qiáng)度高，塑性和韌性好。鋼材和其他建筑材料諸如混凝土、磚石和木材相比，強(qiáng)度要高得多。良好的吸能性能和延性還使鋼結(jié)構(gòu)具有優(yōu)越的抗震性能。

（2）材質(zhì)均勻，和力學(xué)計(jì)算的假定比較符合。鋼材內(nèi)部組織比較接近于勻質(zhì)和各向同性體，而且在一定的應(yīng)力幅度內(nèi)幾乎是完全彈性的。因此，鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況和工程力學(xué)計(jì)算結(jié)果比較符合。

（3）鋼結(jié)構(gòu)制造簡(jiǎn)便，施工周期短。鋼結(jié)構(gòu)所用的材料單純而且成材，加工比較簡(jiǎn)便，并能使用機(jī)械操作。構(gòu)件在工地拼裝，可以采用安裝簡(jiǎn)便的普通螺栓和高強(qiáng)螺栓，有時(shí)還可以在地面拼裝和焊接成較大的單元再行吊裝，以縮短施工周期。

（4）鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量較輕。鋼材的密度雖比混凝土等建筑材料的密度大，但鋼結(jié)構(gòu)卻比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)輕，原因是鋼材的強(qiáng)度與密度之比要比混凝土大得多。對(duì)于需要遠(yuǎn)距離運(yùn)輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)，質(zhì)量輕也是一個(gè)重要的有利條件。屋蓋結(jié)構(gòu)的質(zhì)量輕，對(duì)抵抗地震作用有利。

（5）鋼材耐腐蝕性差。鋼材耐腐蝕的性能比較差，必須對(duì)結(jié)構(gòu)注意防護(hù)。尤其是暴露在大氣中的結(jié)構(gòu)如橋梁，更應(yīng)該特別注意。

（6）鋼材耐熱但不耐火。鋼材不耐火，重要結(jié)構(gòu)必須注意采取防火措施。

二、鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍

鋼結(jié)構(gòu)的合理應(yīng)用范圍不僅取決于鋼材本身的特點(diǎn)，還受到國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況的制約。鋼結(jié)構(gòu)在土建工程中的應(yīng)用日益擴(kuò)展。

（1）低層、多層建筑鋼結(jié)構(gòu)和輕鋼結(jié)構(gòu)。所謂低層建筑是指層高低于18m，層數(shù)不超過(guò)5層的工業(yè)廠房、倉(cāng)庫(kù)、辦公室及其他的辦公和社區(qū)建筑等。輕鋼結(jié)構(gòu)建筑在一些發(fā)達(dá)國(guó)家已被廣泛應(yīng)用于工廠、倉(cāng)庫(kù)、體育館、展覽館、超市等建筑。具有自重輕，建設(shè)周期短，適應(yīng)性強(qiáng)，外表美觀，造價(jià)低，易維護(hù)等特點(diǎn)。

（2）高層及超高層鋼結(jié)構(gòu)。由于人類文化生活不斷提高，對(duì)高層、大跨度建筑的要求也就越來(lái)越高。而鋼結(jié)構(gòu)本身具備自重輕，強(qiáng)度高，施工快等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，因此對(duì)高層、大跨度，尤其是超高層、超大跨度，采用鋼結(jié)構(gòu)更是非常理想。巨型鋼結(jié)構(gòu)為高層或超高層建筑的一種嶄新體系，它是為了滿足特殊功能或綜合功能而產(chǎn)生的。它具有良好的建筑適應(yīng)性和潛在的高效結(jié)構(gòu)性能，是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ慕Y(jié)構(gòu)。

（3）大跨度鋼結(jié)構(gòu)。大跨度或較大跨度大都采用鋼結(jié)構(gòu)，當(dāng)然也有用“膜”完成的，但由于充氣膜本身具有的一些缺點(diǎn)近年來(lái)很少用，張力膜也需要鋼索和鋼桿的支撐。

（4）其他鋼結(jié)構(gòu)建筑類型。如，重型廠房結(jié)構(gòu)、受動(dòng)力荷載影響的結(jié)構(gòu)、可拆卸的結(jié)構(gòu)、容器以及海上采油平臺(tái)等其他鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)筑物。由于鋼材具有良好的韌性、較高強(qiáng)度以及質(zhì)輕等優(yōu)點(diǎn) ，即使建筑地基條件差的場(chǎng)地，層數(shù)小不是太高的建筑也因鋼結(jié)構(gòu)特有的優(yōu)越性而降低基礎(chǔ)工程造價(jià)，鋼結(jié)構(gòu)仍然可能是首選。

三、我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)與國(guó)外的差距

隨著我國(guó)改革開(kāi)放政策的實(shí)行和推進(jìn)，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)工作取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展。從美國(guó)、日本、歐洲一些發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)看，建筑業(yè)即將成為鋼材的主要市場(chǎng)。目前，國(guó)內(nèi)高層鋼結(jié)構(gòu)鋼材幾乎都從國(guó)外進(jìn)口，工程總承包由國(guó)外承擔(dān)，制造和安裝則由國(guó)內(nèi)廉價(jià)勞動(dòng)力承包，這種局面應(yīng)從速扭轉(zhuǎn)，因?yàn)檫@與我國(guó)產(chǎn)鋼大國(guó)的地位很不相稱。大跨度鋼結(jié)構(gòu)鋼材不像高層鋼結(jié)構(gòu)那樣突出，但設(shè)計(jì)方案經(jīng)常國(guó)外中標(biāo)，這種局面與中央強(qiáng)調(diào)建立我們自己的創(chuàng)新體系的號(hào)召相距甚遠(yuǎn)，應(yīng)該引起我國(guó)建筑界的關(guān)注，是水平低還是其它原因，值得我們深思。

四、鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展前景

目前，我國(guó)的鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入跨越式發(fā)展的新階段。鋼結(jié)構(gòu)建筑規(guī)模越來(lái)越大、跨度越來(lái)越大、造型越來(lái)越新穎獨(dú)特，有很大的發(fā)展?jié)摿?。以前我?guó)的鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展緩慢主要是因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)造價(jià)高（畢竟我們是發(fā)展中國(guó)家）以及鋼材產(chǎn)量有限。今非昔比，鋼結(jié)構(gòu)施工速度快，施工污染小，重量輕，這些優(yōu)勢(shì)讓它成為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展的同時(shí)，還推動(dòng)了新型鋼結(jié)構(gòu)制造業(yè)的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)規(guī)模從幾百萬(wàn)噸發(fā)展到2000萬(wàn)噸以上。同屬于金屬制造業(yè)，對(duì)鋼材進(jìn)行深加工的產(chǎn)品還有焊接鋼管、金屬絲、繩、鉸線及冷彎型鋼，其產(chǎn)量已經(jīng)超過(guò)6000萬(wàn)噸以上。由此可見(jiàn)，鋼結(jié)構(gòu)建筑行業(yè)是一個(gè)正在蒸蒸日上、向著更高階段發(fā)展的朝陽(yáng)行業(yè)。

五、結(jié)束語(yǔ)

鋼結(jié)構(gòu)是今后發(fā)展的一個(gè)方向，隨著科技的進(jìn)步，審美觀念改變必然使得鋼結(jié)構(gòu)建筑不斷的去擴(kuò)展自身的表達(dá)語(yǔ)匯而尋求發(fā)展。我們提倡的是拋棄風(fēng)格，從結(jié)構(gòu)的理性主義出發(fā)，從現(xiàn)代和傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)中吸取精華，創(chuàng)造出技術(shù)和藝術(shù)有機(jī)融合的鋼結(jié)構(gòu)精品建筑。我們要分清楚，鋼結(jié)構(gòu)框架是建筑中承重體系和服務(wù)部分，它不是建筑使用中的主要部分，鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)首先要遵循建筑設(shè)計(jì)的一般原則，然后才是發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)。

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（作者單位：河南省永城職業(yè)學(xué)院）