淺議鋼結構在建筑中的應用

摘要：鋼結構是目前國內外應用和發展速度最快的新型結構型式，廣泛用于各類工業和民用建筑中，具有施工速度快、建筑造型美、用鋼量少、造價低等優點。本文介紹了我國建筑鋼結構的應用使用情況，指出了我國鋼結構在應用中存在的問題，希望能對相關從業人員有所幫助。

關鍵詞：建筑；鋼結構；應用

鋼結構建筑是一種節能環保型、能循環使用的建筑結構，屬于綠色建筑的典型代表，作為新型的節能環保的建筑體系，被譽為21世紀的“綠色建筑”之一[1]。近年來日益受到人們的歡迎，使得鋼結構在我國工程建設過程中得到了廣泛的應用和推廣。鋼結構建筑具備混凝土建筑無可比擬的大跨度、自重輕、安裝加工便捷、造價低廉、縮短廠房建設工期、節約成本以及良好的節能環保、不易銹蝕等特性，因而它被廣泛應用。鋼結構建筑是現代空間結構發展的主流，鋼結構建筑相比傳統的混凝土建筑而言，用鋼板或型鋼替代了鋼筋混凝土，強度更高，抗震性更好，因而被世界各國廣泛采用，應用在工業建筑和民用建筑中[2]。近十幾年來，鋼結構在我國國家重大工程、體育館、電視塔、大跨度橋梁以及住宅建筑中逐漸得到推廣應用。目前，我國的鋼結構建筑也呈現出建筑高度越來越高、規模越來越大、跨度越來越大、造型越來越新的發展方向。

一、鋼結構的應用

1.高層鋼結構

隨著建筑高度的增加，在風荷載和地震作用下，結構的抗側力問題逐漸成為關鍵因素。為了提高結構抗側力剛度，高層結構的體系在不斷創新和發展的過程中形成了一種新的高層鋼結構體系，并在以后的高層鋼結構中得到廣泛應用。高層鋼結構一般是指6層以上（或30m以上），主要采用型鋼、鋼板連接或焊接成構件，再經連接、焊接而成的結構體系。高層鋼結構常用鋼框架結構、鋼框架―混凝土核心筒結構形式。后者在現代高層、超高層鋼結構中應用較為廣泛，事實上，它屬于鋼―混凝土混合結構。

2.大跨度空間鋼結構

空間鋼結構建筑是指空間跨度較大的鋼結構建筑，主要有網架結構、懸索結構、殼體結構、管桁架結構、膜結構等類型，主要用作體育館、展覽館、候車廳、飛機庫、車間等的屋蓋結構。目前，在建筑領域主要的結構形式有網架、網殼、桁架、門式剛架、拉索結構及以上幾種結構的組合，主要應用于廠房、體育場館、汽（火）車站、飛機場、大型會議室等需要比較大空間的公共、運動場所。目前，現代大跨度空間鋼結構已不局限于采用傳統的單一結構形式，新的結構形式和各種組合結構形式不斷涌現，結構形式越來越復雜。如“鳥巢”采用的是復雜扭曲空間桁架結構。“水立方”采用了基于泡沫理論的多面體空間剛架結構，奧運會羽毛球館則采用世界跨度最大的弦支穹頂結構，廣州國際會展中心采用了張弦桁架結構。

3.輕鋼結構

輕鋼結構主要指具有輕型屋蓋和輕型外墻（也可以有條件地采用砌體外墻）的單層實腹門式剛架結構，這里的輕型主要是指圍護是用輕質材料，是一種年輕而極具生命力的鋼結構體系，這種結構工業化、商品化程度高，施工快，綜合效益高，市場需求量很大，已廣泛應用于一般工農業、商業、服務性建筑，如辦公樓、別墅、倉庫、體育場館、娛樂、旅游建筑和低、多層住宅建筑等領域，還可用于舊房增層、改造、加固和建材缺乏地區、運輸不便地區、工期緊、活動式可拆遷建筑等。

4.鋼結構住

鋼結構住宅是指以鋼作為建筑承重梁柱的住宅建筑，具有重量輕、強度高，用鋼結構建造的住宅重量是鋼筋混凝土住宅的1/2左右，可以滿足住宅大開間的需要，使用面積比鋼筋混凝土住宅提高4%左右，安全可靠性高，抗震、抗風性能好等優點，而且鋼材可以回收，建造和拆除時對環境污染相對較少。

二、鋼結構應用存在的問題

1.耐火性較差

鋼結構雖具有良好的耐熱性，但其耐火性較差。在建筑施工過程中，雖然鋼材屬于非燃燒體，但鋼材在早期火災的時候，構件溫度會急速上升，并且鋼材屈服強度以及彈性模量將會因為溫度的上升而迅速下降。當火場溫度達到350℃的時候，強度會下降30%，當火場溫度到達500℃的時候，強度會下降50%。當溫度達到600℃的時候，結構會完全喪失在承載方面的能力，結構體急劇變形，最終導致結構倒塌。

2.防腐防銹工作量大

鋼結構容易生銹腐蝕，必須注意防護，特別是薄壁構件。因此，處于較強腐蝕性介質內的建筑物不宜采用鋼結構。在設計中應避免使結構受潮、漏雨，構造上應盡量避免存在于檢查、維修的死角。新建造的鋼結構一般隔一定時間都要重新刷涂料，維護費用較高。

3.隔音效果差

由于鋼結構建筑自身的重量較輕，且存在較多的空腔，其墻體不能作為承重結構，所以在建筑施工過程中，為減輕建筑物整體結構的荷載，會采用大量的輕質墻體。輕質墻體的使用，雖能夠減輕建筑物整體負荷，但其隔音效果相對較差，降低了居住的舒適度。

三、結語

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。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。大力推廣鋼結構建筑，不僅能夠加快我國城市化建設，更有利于帶動引領新型建筑工業化的發展。因此，我們應合理應用鋼結構，努力克服其存在問題，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，能夠在實現建筑質量及功能基礎上，實現更佳的經濟效益及社會效益。在建筑工程技術中推廣和應用鋼結構完全符合國家大力提倡的建立節約型社會的倡議，符合當前國家對建筑行業提出的可持續化發展的要求，我國鋼結構行業在建筑工程方面存在著非常具有潛力的應用領域和發展空間。

參考文獻：

[1]王坤. 鋼結構在建筑物智能節能的應用[J].山東工業技術， 2015（19）： 33.

[2]王新仕. 鋼結構在廠房建設中的應用與施工[J].沿海企業與科技， 2008（12）： 160-163.

作者簡介：曹功安（1991-），男，河南信陽人，土木工程專業（建筑工程方向），湖北工程學院本科在讀。