淺析鋼結構的發展前景

張偉

摘 要：通過對鋼結構的優點和缺點進行具體的分析，闡述了鋼結構能夠在各類建筑中廣泛利用的原因，并對鋼結構的應用范圍作了相應的介紹。同時，通過對國外建筑鋼結構應用的了解與對比，說明鋼結構在我國建筑中的發展前景與差距。

關鍵詞：建筑；鋼結構；發展前景

目前國內外的建筑結構主要是混凝土結構和鋼結構，混凝土結構目前在我國應用較多，而鋼結構的應用沒有混凝土那樣的普遍，但其發展具有很大的潛力。由于混凝土結構有很多缺點，和科技的進步和環保意識的提高，鋼結構得到了很大的發展。

一、鋼結構工程的特點

鋼結構與其他建筑結構如混凝土結構、磚石結構和木結構相比，鋼結構具有三個顯著特點：力學性能；物理性能，鋼材是一種低碳建筑材料，可以循環利用；化學性能，鋼材的抗腐蝕性較差。具體如下：

（1）材料的強度高，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，強度要高得多。良好的吸能性能和延性還使鋼結構具有優越的抗震性能。

（2）材質均勻，和力學計算的假定比較符合。鋼材內部組織比較接近于勻質和各向同性體，而且在一定的應力幅度內幾乎是完全彈性的。因此，鋼結構的實際受力情況和工程力學計算結果比較符合。

（3）鋼結構制造簡便，施工周期短。鋼結構所用的材料單純而且成材，加工比較簡便，并能使用機械操作。構件在工地拼裝，可以采用安裝簡便的普通螺栓和高強螺栓，有時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）鋼結構的質量較輕。鋼材的密度雖比混凝土等建筑材料的密度大，但鋼結構卻比鋼筋混凝土結構輕，原因是鋼材的強度與密度之比要比混凝土大得多。對于需要遠距離運輸的結構，質量輕也是一個重要的有利條件。屋蓋結構的質量輕，對抵抗地震作用有利。

（5）鋼材耐腐蝕性差。鋼材耐腐蝕的性能比較差，必須對結構注意防護。尤其是暴露在大氣中的結構如橋梁，更應該特別注意。

（6）鋼材耐熱但不耐火。鋼材不耐火，重要結構必須注意采取防火措施。

二、鋼結構的應用范圍

鋼結構的合理應用范圍不僅取決于鋼材本身的特點，還受到國民經濟發展情況的制約。鋼結構在土建工程中的應用日益擴展。

（1）低層、多層建筑鋼結構和輕鋼結構。所謂低層建筑是指層高低于18m，層數不超過5層的工業廠房、倉庫、辦公室及其他的辦公和社區建筑等。輕鋼結構建筑在一些發達國家已被廣泛應用于工廠、倉庫、體育館、展覽館、超市等建筑。具有自重輕，建設周期短，適應性強，外表美觀，造價低，易維護等特點。

（2）高層及超高層鋼結構。由于人類文化生活不斷提高，對高層、大跨度建筑的要求也就越來越高。而鋼結構本身具備自重輕，強度高，施工快等獨特優點，因此對高層、大跨度，尤其是超高層、超大跨度，采用鋼結構更是非常理想。巨型鋼結構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生的。它具有良好的建筑適應性和潛在的高效結構性能，是一種很有發展潛力的結構。

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

（4）其他鋼結構建筑類型。如，重型廠房結構、受動力荷載影響的結構、可拆卸的結構、容器以及海上采油平臺等其他鋼結構構筑物。由于鋼材具有良好的韌性、較高強度以及質輕等優點 ，即使建筑地基條件差的場地，層數小不是太高的建筑也因鋼結構特有的優越性而降低基礎工程造價，鋼結構仍然可能是首選。

三、我國建筑鋼結構與國外的差距

隨著我國改革開放政策的實行和推進，我國的經濟建設工作取得了突飛猛進的進展。從美國、日本、歐洲一些發達國家的經驗看，建筑業即將成為鋼材的主要市場。目前，國內高層鋼結構鋼材幾乎都從國外進口，工程總承包由國外承擔，制造和安裝則由國內廉價勞動力承包，這種局面應從速扭轉，因為這與我國產鋼大國的地位很不相稱。大跨度鋼結構鋼材不像高層鋼結構那樣突出，但設計方案經常國外中標，這種局面與中央強調建立我們自己的創新體系的號召相距甚遠，應該引起我國建筑界的關注，是水平低還是其它原因，值得我們深思。

四、鋼結構建筑發展前景

目前，我國的鋼結構產業已進入跨越式發展的新階段。鋼結構建筑規模越來越大、跨度越來越大、造型越來越新穎獨特，有很大的發展潛力。以前我國的鋼結構發展緩慢主要是因為鋼結構造價高（畢竟我們是發展中國家）以及鋼材產量有限。今非昔比，鋼結構施工速度快，施工污染小，重量輕，這些優勢讓它成為未來的發展趨勢。鋼結構建筑發展的同時，還推動了新型鋼結構制造業的發展，鋼結構生產規模從幾百萬噸發展到2000萬噸以上。同屬于金屬制造業，對鋼材進行深加工的產品還有焊接鋼管、金屬絲、繩、鉸線及冷彎型鋼，其產量已經超過6000萬噸以上。由此可見，鋼結構建筑行業是一個正在蒸蒸日上、向著更高階段發展的朝陽行業。

五、結束語

鋼結構是今后發展的一個方向，隨著科技的進步，審美觀念改變必然使得鋼結構建筑不斷的去擴展自身的表達語匯而尋求發展。我們提倡的是拋棄風格，從結構的理性主義出發，從現代和傳統的建筑結構中吸取精華，創造出技術和藝術有機融合的鋼結構精品建筑。我們要分清楚，鋼結構框架是建筑中承重體系和服務部分，它不是建筑使用中的主要部分，鋼結構建筑的設計首先要遵循建筑設計的一般原則，然后才是發揮鋼結構的優勢。

參考文獻：

[1]陳紹蕃，顧強等.鋼結構基礎.北京：中國建筑工業出版社.

[2]夏志斌.鋼結構設計原理.北京：中國建筑工業出版社.

[3]陳紹蕃.鋼結構設計原理.北京：科學出版社.

[4]張耀春.鋼結構設計原理.北京：高等教育出版社.

（作者單位：河南省永城職業學院）