淺談我國高層建筑鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)及質(zhì)量控制

王 力

（珠海巨濤海洋石油服務(wù)有限公司深圳分公司，廣東 深圳 518000）

自從十一屆三中全會(huì)后，全國整體經(jīng)濟(jì)都在發(fā)展，各地的高層建筑也越來越多。特別是在一些大型城市，比如廣州、武漢、北京和上海等地方。我們所熟悉的上海盧浦大橋和首鋼鋼結(jié)構(gòu)廠房建筑等都是屬于鋼結(jié)構(gòu)的高層建筑。

1 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

1.1 鋼結(jié)構(gòu)抗震性能好

自從2008年的汶川大地震和2013年的雅安大地震后，國家對高層建筑的防震要求比較高。因?yàn)樵诮ㄖ?，首先考慮的就是建筑安全。因此，在高層建筑中應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)，能起到很好的防震效果。有資料表明：在地震發(fā)生時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)因?yàn)橛泻芎玫难有裕瑢碓从诘卣鸬钠茐牧?，可以抵抗地震的變形能力，可以減弱地震反應(yīng)。我們平時(shí)建筑中使用的混凝土結(jié)構(gòu)在抗震性上就差很多，因?yàn)榛炷两Y(jié)構(gòu)的延性差、抗拉低、易變形。從地震檢驗(yàn)后的實(shí)際情況來看，我們也可以看到混凝土結(jié)構(gòu)的被破壞情況更嚴(yán)重。

1.2 鋼結(jié)構(gòu)可以縮短施工工期

在建筑行業(yè)，施工工期的長短涉及到企業(yè)的建筑成本。鋼結(jié)構(gòu)的施工特點(diǎn)是：鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件不大，質(zhì)量比較輕，比較方便運(yùn)輸，同時(shí)安裝也非常便利，如果需要進(jìn)行裝拆和擴(kuò)建時(shí)，也比較容易施工；另外大量的建筑實(shí)踐得出鋼結(jié)構(gòu)的建筑從速度上來講比鋼筋混凝土等其他施工速度要快22%～32%，大大縮短了其建筑工期。從經(jīng)濟(jì)上上講，效益比較明顯。

1.3 鋼結(jié)構(gòu)可以降低整個(gè)工程的造價(jià)

從建筑經(jīng)濟(jì)學(xué)上，我們可以得出如下結(jié)論。在建筑上部使用的高層鋼結(jié)構(gòu)的造價(jià)是相應(yīng)上部鋼結(jié)構(gòu)造價(jià)約為工程總投資的8%～15%。它與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的工程總投資差價(jià)約為5%～10%。另外建筑基礎(chǔ)造價(jià)也降低，建筑工期縮短了。

2 高層建筑使用鋼結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)和存在的問題

2.1 建筑的耐火性和耐腐蝕較差

鋼材的導(dǎo)熱系數(shù)20℃約14.7W/m·k，鋼筋混凝土的為1.76W/m·k，從而鋼材的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鋼筋混凝土。如果一旦發(fā)生火災(zāi)，當(dāng)建筑溫度達(dá)到600℃時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)就會(huì)失去所有的剛度和強(qiáng)度，其失去基本的承載能力，導(dǎo)致建筑的倒塌。所以在使用鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，我們應(yīng)該要重點(diǎn)考慮鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗火的要求，一般在進(jìn)行施工時(shí)，對鋼結(jié)構(gòu)都要噴涂一層防火涂料用來保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)。另外有的鋼結(jié)構(gòu)中的鋼材有的暴露在空氣當(dāng)中，容易與氧氣生成鐵銹，從而導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)的破壞。因此在使用鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，還需要考慮其的耐腐蝕性。

2.2 原材料的供應(yīng)不易落實(shí)

據(jù)了解，當(dāng)前我國可以生產(chǎn)H型鋼材的廠家比較少，主要有攀鋼、馬鋼、鞍鋼第1扎鋼等。這些鋼廠生產(chǎn)H型鋼材的生產(chǎn)規(guī)格都還不全面，也只能是滿足小量的需求。

2.3 高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尚需進(jìn)一步完善

鋼結(jié)構(gòu)雖然有較好的延性，但是，由于地震的隨機(jī)性和實(shí)際工程結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，時(shí)刻潛伏著結(jié)構(gòu)的薄弱和遭受破壞的可能性。地震時(shí)難以避免連接點(diǎn)的開裂、支撐的壓屈，甚至發(fā)生柱子脆性斷裂的現(xiàn)象。因此，尚需進(jìn)一步完善鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

3 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的質(zhì)量控制

3.1 原材料的質(zhì)量控制

對于鋼結(jié)構(gòu)使用的鋼材一定要檢查質(zhì)量合格證明文件、中文標(biāo)志及檢驗(yàn)報(bào)告。并且還需要對鋼材進(jìn)行一定程度的抽樣檢測，一定要保證進(jìn)場鋼材的質(zhì)量。

3.2 鋼構(gòu)件焊接的質(zhì)量控制

要重點(diǎn)檢查采用手工焊接的鋼結(jié)構(gòu)部分，特別是焊瘤、夾渣、焊縫厚度不足等情況。首先要檢查焊接原材料的質(zhì)量證明情況、工作人員的焊接上崗證、焊接工藝也要提前做好必要的實(shí)驗(yàn)。

3.3 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的防火設(shè)計(jì)質(zhì)量控制

鋼結(jié)構(gòu)的鋼材耐火性差，當(dāng)遇到火災(zāi)時(shí)，鋼材溫度迅速升高，當(dāng)達(dá)到450～550℃之間時(shí)，鋼材的屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度彈性模量將急劇下降，最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)倒塌。所以，要對其進(jìn)行防火處理。目前，對防火處理的要求是：要保證鋼梁耐火時(shí)間1.5h，鋼柱2.5h。當(dāng)前最好的方法是噴一層防火涂料，此法方便經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

3.4 高層建筑的鋼結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計(jì)質(zhì)量控制

當(dāng)前鋼材的防腐問題一般都是采用新型防腐材料。我國現(xiàn)在的對鋼材的防腐技術(shù)的處理都是在20a以下，無法保證建筑常規(guī)設(shè)計(jì)50a的基準(zhǔn)期。因此，要對鋼結(jié)構(gòu)的防腐進(jìn)行技術(shù)革新。

3.5 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性質(zhì)量控制

在高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的各類設(shè)計(jì)當(dāng)時(shí)，都會(huì)要遇到穩(wěn)定性質(zhì)量控制。這是高層建筑鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制中最重要和最關(guān)鍵的問題，如果出現(xiàn)問題，就會(huì)導(dǎo)致建筑的失穩(wěn)事故。造成重大的安全事故，導(dǎo)致巨大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。所以，作為鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)者，一定要認(rèn)真考慮，保證設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性。主要是要注意以下幾個(gè)方面的設(shè)計(jì)：考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)中檁條的設(shè)計(jì)；做好隅撐的設(shè)計(jì)；做好鋼構(gòu)件的抗扭設(shè)計(jì)；柱腳的錨栓設(shè)計(jì)。

4 結(jié)語

自從進(jìn)入21世紀(jì)以來，在高層建筑中鋼結(jié)構(gòu)將占主要市場。目前，各地各級政府都在大力在發(fā)展建筑事業(yè)，以滿足各地人民居住的要求。在當(dāng)前背景下，鋼結(jié)構(gòu)體必將成為住宅體系的主流。當(dāng)前我國鋼結(jié)構(gòu)已進(jìn)入一個(gè)新階段，同鋼結(jié)構(gòu)有關(guān)的一些行標(biāo)也出臺了，國內(nèi)鋼產(chǎn)量充足，也保障了其發(fā)展。相信我國鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展前景是美好的。

[1]焦民順.淺談高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用[J].中國建設(shè)信息，2009，8（12）：54-55.

[2]陳曉千.高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展與應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2009，9（18）：21-22.