鋼結構在現代建筑發展的重要性

索大峰

（洛陽中重成套工程設計院河南洛陽471039）

鋼結構在現代建筑發展的重要性

索大峰

（洛陽中重成套工程設計院河南洛陽471039）

我國經濟的發展帶動了科技的進步，在現在的建筑中所應用到的先進的技術也越來越多，本文主要是討論鋼結構在現代建筑中的應用，我們通過分析鋼結構這個技術的優點，同時結合其他的建筑形式進行對比，來突出其優勢，強調鋼結構在現代建筑中的重要性。最后對鋼結構在現代建筑中應注意的一些問題進行分析。

鋼結構；現代建筑；分析

1　引言

在我國的建筑歷史當中，鋼結構的建筑起步比較晚，改革開放以后，我國從國外引入了一些地區的鋼結構的建筑，自此我國才有了鋼結構的住宅建筑，同時也給我們的鋼結構建筑發展提供了一個學習的機會。我國對鋼結構大范圍的研究和設計開放還是近幾年才開始的，鋼結構的住宅建筑和傳統的住宅建筑有很大的區別，它主要包括：①建筑主體是鋼結構的體系。②外圍護墻與內墻體系。③樓板體系。

2　鋼結構建筑的特點

鋼結構的建筑的特點，一般來說主要是材料，就是主要運用鋼這個材料在現代化建筑中，是一種新型的建筑形式。鋼結構和其他的建筑材料相比，有以下的特點：

2.1鋼結構綜合性能強

鋼材是一個強度高的材料，和其他的建筑材料相比強度要高的多。所以鋼結構非常適合用在跨度大和負載較大的建筑構件和建筑結構。同時鋼材料還有很好的塑性與韌性。若建筑材料的塑性好的話，其建筑結構很少會因超載而出現突然斷裂的現象。若建筑材料韌性好的話，建筑結構的動力負荷適應性較強。同時鋼結構還有很強的抗震能力。鋼材的材質比較均勻方便使用構造和力學的計算假定比較相符合。

2.2鋼結構的內部組織

鋼結構應力幅度在一定范圍內是完全彈性。所以鋼結構實際的受力和工程方面的力學計算結果相符合，另外鋼這個材料在冶煉與軋制的過程中，鋼材的質量能夠做到嚴格的控制，鋼材的材質波動范圍較小。

2.3鋼結構可使工期縮短

鋼結構的材料單一并且還是成材，在加工上就比較簡單，而且還能使用機械操作。所以大批量的鋼結構會在專業的金屬結構廠直接做成成品構件，所以一般來說精確度比較高。然后成品的構件再在建筑工地加以拼裝，還可以應用安裝簡單安的普通螺栓與高強度的螺栓，有時候還可以在建筑工地的地面進行拼裝，同時焊接成比較大的結構單元后再進行吊裝，這樣可以大大的縮短建筑工程的施工周期。

2.4鋼結構可以節約建筑成本

鋼材料的密度比混凝土，水泥等等的建筑材料密度大，但是在重量上鋼結構一般來說卻相比混凝土結構要輕許多，其主要的原因是鋼材料的強度和密度的比混凝土要大。相同的跨度承受一樣的負荷，鋼結構屋架的重量一般不會超過混凝土房屋架1/3甚至1/4。如果需要運輸的鋼結構路途較遠，或者在交通不便的邊遠地區和山區建筑工地，鋼結構的重量也是比較有利的一個條件。任何一種建筑材料都不完美，鋼材料的耐腐蝕性與耐火性能比較差，鋼結構進行預防保護的費用相比其他的材料要高。鋼結構在沒有侵蝕性介質廠房中經過徹底的除銹，并且還要涂上合格的油漆，那么鋼結構的銹蝕問題也會不怎么嚴重。鋼結構具有較好的耐熱性，可以長期的經受10℃熱輻射，其強度也沒太大的變化，但是如果溫度在150℃以上的時候，那就需要用隔熱層來加以保護。

3　鋼結構現代建筑的優勢

鋼結構在現代的建筑中與其他的建筑材料相比，主要有以下幾點優勢：

（1）鋼結構的重量較輕，在相同的建筑造型中，六層的鋼結構的建筑住宅的重量等同于四層的磚混建筑結構住宅的重量。鋼結構建筑的總質量較小，并且其延性好，鋼結構的抗震性能比較優良。

（2）鋼結構的材料各向同性，比較符合力學的假定，就相應的提高了設計的精度。

（3）鋼結構的建筑還可以在工廠內加工成型，其精度較高，質量比較容易保證，和混凝土相比較的話，鋼結構更加符合結構設計的要求。鋼結構的施工的速度較快，其工期可以縮短大約40%，可以使建筑工程較早的施工完成，節約成本。

（4）在建筑工程的設計中會經常因為業主要求，對設計經常變更，如若采取鋼結構的話就比較容易配合其變更。建筑施工對周圍的環境污染也較小，并且其構件的運輸較為方便，費用也比較低廉。

（5）鋼結構還可以在梁的腹板中開鑿孔，用于走管道，而不像混凝土結構的建筑那樣需要在梁的底部通過。所以在樓層高度相同的情況下，用鋼結構可以提高層間的凈高。

4　鋼結構的設計準則

鋼結構的穩定性設計，是鋼結構的一個比較突出的問題。在各種鋼結構類型中，我們都會遇到這個穩定問題。如果問題處理不當的話，就會造成相應的損失。我們根據穩定問題在實際的設計當中提出了三項原則，來更好的保證鋼結構穩定性：

（1）鋼結構整體布置必須考慮整個體系以及組成部分的穩定性要求。

就我國的目前情況來看，鋼結構平面的設計大部分是平面體系設計的，桁架與框架也是這樣設計的。為了保證平面結構設計不至于平面失穩，我們則需要從整體結構布置來解決。

（2）鋼結構計算的簡圖要和實際計算方法所依據的簡圖一致。

這個說法對框架結構計算的穩定性十分重要。現在設計單層與多層框架結構的時候，我們經常不做框架的穩定分析，而是做框架柱穩定計算。我們在采取這種方法的時候，用于計算框架柱的穩定時后，要用得到柱計算的長度系數。然后通過框架的整體穩定分析得出結論，才能夠使柱穩定的計算和框架的穩定計算相同。在實際生活中框架是多種多樣的，然而在設計中，我們為了使計算工作簡單化，則需要設定某些典型條件。

（3）設計鋼結構細部構造要和構件的穩定計算相配合。

鋼結構細部構造要和構件的穩定計算是有一致性的。鋼結構的結構計算與構造設計一致，一直以來就是鋼結構設計中需要大家都注意的問題。我們需要對傳遞彎矩與不傳遞彎矩的連接點，要給他足夠的剛度與柔度，同時還要對桁架的節點盡量減少桿件的偏心。以上這些都是我們設計者需要處理構造的細部時經常需要考慮到的問題。

5　我國鋼結構設計中要注意的問題

鋼結構的建筑中有低層和多層。一般來說低層不會超過三層，多用于別墅，而多層主要用于住宅公寓。超過九層的住宅建筑為高層。10～12層稱之為小高層。一般來說鋼結構住宅不宜超過十二層。

鋼結構的抗震性能和鋼結構的布置規則有著很大關系。鋼結構的布置若不規則，在地震發生時容易遭到損壞，在彈性設計以外我們還要對彈塑性層間的位移進行驗算。所以我們應當盡量使鋼結構的布置符合規則性要求。

鋼結構平面布置我們應當盡量的要求規則與對稱。住宅建筑鋼結構中比較經常見到的布置上的不規則，其主要原因是平面不規則。若是平面的形狀不規則，若支撐的剪力墻偏離位置，樓層最大彈性位移超過1.2倍則屬于鋼結構平面不規則，這個時候則需要對支撐的剪力墻配置調整。在我國國內的高層鋼結構，鋼材料多數都是從國外進口的，工程的總承包也一般由國外來承擔，國內只是承包制造與安裝，伴隨著我國鋼產量逐年的增加，在現代建筑中鋼結構的應用越來越廣泛，我國對其技術的研究和探討也會加強，最終走向自主研發的道路。

6　結束語

總的來說，鋼結構在現代化的建筑行業中，不管是住宅建筑或者是工業廠房建筑還是商業建筑，鋼結構一般來說都符合我們國家對未來發展的目標之一，同時也符合可持續性的發展戰略，并且還對環境有著保護的作用，鋼結構有了國家政策支持，再加上技術保證，我相信鋼結構建筑住宅是很有發展前景的。

[1]梁朱云.我國鋼結構建設住宅發展的前景與展望[J].中國建筑業，2011（02）.

[2]何蕭薔，王小騫.淺談鋼結構建筑住宅[J].中國遼寧建材，2011（03）.

[3]黃勝利.鋼結構建筑住宅在我國的發展前景[J].建材與應用，2010（03）.

TU391

A

1673-0038（2015）16-0036-02

2015-3-28

索大峰（1975-），男，助理工程師，大專，主要從事土建設計方面的工作。