談鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)以及民用建筑用材的發(fā)展

周 杰

(南通大學(xué)建筑工程學(xué)院，江蘇南通 226007)

在21世紀(jì)中已過(guò)了14個(gè)年頭，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速高效地發(fā)展，建筑行業(yè)也將出現(xiàn)新的紀(jì)元，由原來(lái)的主打混凝土的建筑將在不久的將來(lái)會(huì)被鋼結(jié)構(gòu)的建筑所替代，這與鋼結(jié)構(gòu)獨(dú)特的性質(zhì)有關(guān)。

1 鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)

現(xiàn)在的民用建筑多以自重很大的混凝土為材料建成的，雖然在混凝土中加了鋼筋，在跨度方面依然受重力的制約，導(dǎo)致大跨度的建筑不能很好地體現(xiàn)出來(lái)，而需要建造跨度更大，結(jié)構(gòu)更強(qiáng)，自重更輕的建筑是如今主方向。鋼結(jié)構(gòu)所建的建筑在這方面完全具備了這幾點(diǎn)要求:1)就自重而言，現(xiàn)場(chǎng)拼裝而成的鋼架結(jié)構(gòu)，與此同時(shí)再搭配一些輕質(zhì)的樓板和墻板，與達(dá)到同樣強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)的混凝土比較，鋼結(jié)構(gòu)的建筑重量能夠減輕將近30%。2)就施工工期而言，對(duì)于建造一個(gè)民用建筑，所用的材料和配套的東西都可以實(shí)現(xiàn)工廠化制作和生產(chǎn)，而質(zhì)量方面也可以通過(guò)相應(yīng)的器材加以檢測(cè)，容易保證，便于加強(qiáng)相應(yīng)的管理，從工廠生產(chǎn)到相應(yīng)的組裝，施工的工期相對(duì)于磚混結(jié)構(gòu)以及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)短，比如上海世博會(huì)的部分鋼架建筑只需要幾天就能組裝建成，但如果是鋼筋混凝土那就不是幾天，而是幾個(gè)月，同時(shí)混凝土的施工確實(shí)受天氣以及外部一些條件的束縛，而這些因外界導(dǎo)致的直接結(jié)果是工期的延長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)效益低下，投入和產(chǎn)出不符。3)就鋼結(jié)構(gòu)工藝耗材以及回收方面，這是混凝土無(wú)法相比的，鋼結(jié)構(gòu)在施工時(shí)的噪聲小，無(wú)污染;對(duì)于耗材方面，單位的建筑面積用材少，譬如像鋼筋混凝土材料平均每平方米耗材1 500 kg，相應(yīng)的鋼材消耗只有每平方米250 kg，由鋼結(jié)構(gòu)建筑產(chǎn)生的建筑廢棄物相比傳統(tǒng)的建筑材料可就不值一提了。4)對(duì)于防止未來(lái)災(zāi)害，像地震等不可避免自然因素，鋼結(jié)構(gòu)建筑也有明顯的優(yōu)勢(shì)，由于鋼結(jié)構(gòu)的延展性和抗拉性好，能在很大程度上消減地震所產(chǎn)生的附加力，類比于斜隅支撐能夠有效地保護(hù)主體結(jié)構(gòu)，達(dá)到應(yīng)有的穩(wěn)定性，如此可以減少地震對(duì)房屋的危害，在同樣的條件下能化解一些附加應(yīng)力的存在有著異曲同工之處［2］。地震對(duì)于建筑的作用力與該物體的質(zhì)量成正比，建筑物相對(duì)較輕的話產(chǎn)生的應(yīng)力也較小，由此產(chǎn)生的危害也減輕不少。綜上所述，鋼結(jié)構(gòu)民用建筑更適合人們安全地居住。

2 鋼結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)的防治

1)由于鋼筋易銹蝕，而銹蝕后的鋼筋強(qiáng)度會(huì)大打折扣，現(xiàn)在的鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)完全采用冷彎薄壁鋼構(gòu)件的體系，對(duì)于鋼骨目前采用超級(jí)防腐的高強(qiáng)度冷軋鍍鋅板制作，在很大程度上有效的避免了鋼結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中受到外界雨水的沖刷以及其他一些物質(zhì)的腐蝕影響，能夠增加鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命，如果做得夠好的話，壽命會(huì)在100年以上。2)鋼材是很好的傳熱的介質(zhì)，但作為建筑而言，這樣的優(yōu)點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致所建的房屋冬冷夏熱，達(dá)不到民用建筑的要求，所以對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的民用建筑，我們要在鋼結(jié)構(gòu)上面附加一些材料，目前比較好的保溫材料是以玻纖維為主，這種材料具有良好的隔熱保溫的效果，基本達(dá)到冬暖夏涼的要求，將這種材料用于外墻以及隔墻上，能夠避免外界溫度過(guò)低或過(guò)高對(duì)于鋼框架力學(xué)性質(zhì)所產(chǎn)生的影響。3)鋼結(jié)構(gòu)最大的缺點(diǎn)就是不耐火，美國(guó)的世貿(mào)大廈，如果就只是飛機(jī)撞擊的話，樓是可以承受的，但后來(lái)產(chǎn)生的大火導(dǎo)致鋼筋溫度的急劇上升，致使鋼筋受熱變軟，鋼筋的力學(xué)性質(zhì)急劇變化使之無(wú)法再承受由于上部傳下來(lái)的自重而導(dǎo)致樓的整體坍塌，加上倒塌時(shí)的重力勢(shì)能，下邊的建筑也就相應(yīng)地倒塌了。對(duì)于這樣的情況，我們可以采用防火涂料處理或外包防火層等方式，將鋼材與外界突發(fā)的火源隔開，能夠有效地防止出現(xiàn)火災(zāi)使鋼的主體結(jié)構(gòu)軟化導(dǎo)致強(qiáng)度不夠，整體坍塌的情況。4)鋼結(jié)構(gòu)造價(jià)相對(duì)于傳統(tǒng)建筑造價(jià)高，但是不能只注重當(dāng)前所需要的造價(jià)，還需從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)考慮，從鋼結(jié)構(gòu)建筑的靈活性，材料的反復(fù)利用性綜合考慮的話鋼結(jié)構(gòu)是很有優(yōu)勢(shì)的，并且它的施工工期短，這可以加快資金的流通和周轉(zhuǎn)，以很少的錢可以獲得大一點(diǎn)的回報(bào)。上述的這些都為鋼結(jié)構(gòu)將替代混凝土而成為主要的建筑材料提供了便利和可能。

3 鋼結(jié)構(gòu)民用建筑的發(fā)展

政策的扶持。根據(jù)國(guó)家全面發(fā)展的政策，現(xiàn)在的中西部地區(qū)大興土木，這正是給了鋼結(jié)構(gòu)以發(fā)展的空間，為以后的建筑材料的替換提供了契機(jī)，由于鋼結(jié)構(gòu)本身的優(yōu)點(diǎn)以及被防治的缺點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)注定會(huì)在不久的將來(lái)成為建筑主材。環(huán)保政策的出臺(tái)也在一定程度上加快了鋼結(jié)構(gòu)民用建筑的發(fā)展，近期的霧霾與建筑行業(yè)有一定的關(guān)系，現(xiàn)在傳統(tǒng)的建筑材料噪聲大，空氣污染嚴(yán)重，并且材料不好重復(fù)利用，不符合循環(huán)協(xié)調(diào)可持續(xù)的發(fā)展;鋼結(jié)構(gòu)建筑相比而言更加適合未來(lái)的形勢(shì)。

總而言之，鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)是其他建筑所不具備的，在全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的政策支持下，在不久的將來(lái)，鋼結(jié)構(gòu)民用建筑發(fā)展會(huì)出現(xiàn)大的突破，鋼結(jié)構(gòu)在未來(lái)民用建筑上的運(yùn)用比例甚至?xí)^(guò)混凝土。

［1］李傳坤.淺談鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展［J］.中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu)，2013(6):45.

［2］於昌榮.用擬靜力法對(duì)斜隅支撐框架的地震反應(yīng)分析［J］.鐵道建筑，2008(12):49.

［3］楊 輝.建筑產(chǎn)業(yè)中鋼結(jié)構(gòu)的行業(yè)優(yōu)勢(shì)［J］.科學(xué)咨詢，2013(8):25-27.

［4］孫曉彥，汪金龍，王樹和.鋼結(jié)構(gòu)與綠色節(jié)能建筑［J］.山西建筑，2012，38(21):43-44.