索大峰

（洛陽中重成套工程設(shè)計(jì)院河南洛陽471039）

鋼結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑發(fā)展的重要性

索大峰

（洛陽中重成套工程設(shè)計(jì)院河南洛陽471039）

我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動(dòng)了科技的進(jìn)步，在現(xiàn)在的建筑中所應(yīng)用到的先進(jìn)的技術(shù)也越來越多，本文主要是討論鋼結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用，我們通過分析鋼結(jié)構(gòu)這個(gè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合其他的建筑形式進(jìn)行對比，來突出其優(yōu)勢，強(qiáng)調(diào)鋼結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑中的重要性。最后對鋼結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑中應(yīng)注意的一些問題進(jìn)行分析。

鋼結(jié)構(gòu)；現(xiàn)代建筑；分析

1　引言

在我國的建筑歷史當(dāng)中，鋼結(jié)構(gòu)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(qū)的鋼結(jié)構(gòu)的建筑，自此我國才有了鋼結(jié)構(gòu)的住宅建筑，同時(shí)也給我們的鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展提供了一個(gè)學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。我國對鋼結(jié)構(gòu)大范圍的研究和設(shè)計(jì)開放還是近幾年才開始的，鋼結(jié)構(gòu)的住宅建筑和傳統(tǒng)的住宅建筑有很大的區(qū)別，它主要包括：①建筑主體是鋼結(jié)構(gòu)的體系。②外圍護(hù)墻與內(nèi)墻體系。③樓板體系。

2　鋼結(jié)構(gòu)建筑的特點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)的建筑的特點(diǎn)，一般來說主要是材料，就是主要運(yùn)用鋼這個(gè)材料在現(xiàn)代化建筑中，是一種新型的建筑形式。鋼結(jié)構(gòu)和其他的建筑材料相比，有以下的特點(diǎn)：

2.1鋼結(jié)構(gòu)綜合性能強(qiáng)

鋼材是一個(gè)強(qiáng)度高的材料，和其他的建筑材料相比強(qiáng)度要高的多。所以鋼結(jié)構(gòu)非常適合用在跨度大和負(fù)載較大的建筑構(gòu)件和建筑結(jié)構(gòu)。同時(shí)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(jié)構(gòu)很少會(huì)因超載而出現(xiàn)突然斷裂的現(xiàn)象。若建筑材料韌性好的話，建筑結(jié)構(gòu)的動(dòng)力負(fù)荷適應(yīng)性較強(qiáng)。同時(shí)鋼結(jié)構(gòu)還有很強(qiáng)的抗震能力。鋼材的材質(zhì)比較均勻方便使用構(gòu)造和力學(xué)的計(jì)算假定比較相符合。

2.2鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)部組織

鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力幅度在一定范圍內(nèi)是完全彈性。所以鋼結(jié)構(gòu)實(shí)際的受力和工程方面的力學(xué)計(jì)算結(jié)果相符合，另外鋼這個(gè)材料在冶煉與軋制的過程中，鋼材的質(zhì)量能夠做到嚴(yán)格的控制，鋼材的材質(zhì)波動(dòng)范圍較小。

2.3鋼結(jié)構(gòu)可使工期縮短

鋼結(jié)構(gòu)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(jī)械操作。所以大批量的鋼結(jié)構(gòu)會(huì)在專業(yè)的金屬結(jié)構(gòu)廠直接做成成品構(gòu)件，所以一般來說精確度比較高。然后成品的構(gòu)件再在建筑工地加以拼裝，還可以應(yīng)用安裝簡單安的普通螺栓與高強(qiáng)度的螺栓，有時(shí)候還可以在建筑工地的地面進(jìn)行拼裝，同時(shí)焊接成比較大的結(jié)構(gòu)單元后再進(jìn)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(jié)構(gòu)可以節(jié)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(jié)構(gòu)一般來說卻相比混凝土結(jié)構(gòu)要輕許多，其主要的原因是鋼材料的強(qiáng)度和密度的比混凝土要大。相同的跨度承受一樣的負(fù)荷，鋼結(jié)構(gòu)屋架的重量一般不會(huì)超過混凝土房屋架1/3甚至1/4。如果需要運(yùn)輸?shù)匿摻Y(jié)構(gòu)路途較遠(yuǎn)，或者在交通不便的邊遠(yuǎn)地區(qū)和山區(qū)建筑工地，鋼結(jié)構(gòu)的重量也是比較有利的一個(gè)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(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)防保護(hù)的費(fèi)用相比其他的材料要高。鋼結(jié)構(gòu)在沒有侵蝕性介質(zhì)廠房中經(jīng)過徹底的除銹，并且還要涂上合格的油漆，那么鋼結(jié)構(gòu)的銹蝕問題也會(huì)不怎么嚴(yán)重。鋼結(jié)構(gòu)具有較好的耐熱性，可以長期的經(jīng)受10℃熱輻射，其強(qiáng)度也沒太大的變化，但是如果溫度在150℃以上的時(shí)候，那就需要用隔熱層來加以保護(hù)。

3　鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)代建筑的優(yōu)勢

鋼結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代的建筑中與其他的建筑材料相比，主要有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢：

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

（2）鋼結(jié)構(gòu)的材料各向同性，比較符合力學(xué)的假定，就相應(yīng)的提高了設(shè)計(jì)的精度。

（3）鋼結(jié)構(gòu)的建筑還可以在工廠內(nèi)加工成型，其精度較高，質(zhì)量比較容易保證，和混凝土相比較的話，鋼結(jié)構(gòu)更加符合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求。鋼結(jié)構(gòu)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(jié)約成本。

（4）在建筑工程的設(shè)計(jì)中會(huì)經(jīng)常因?yàn)闃I(yè)主要求，對設(shè)計(jì)經(jīng)常變更，如若采取鋼結(jié)構(gòu)的話就比較容易配合其變更。建筑施工對周圍的環(huán)境污染也較小，并且其構(gòu)件的運(yùn)輸較為方便，費(fèi)用也比較低廉。

（5）鋼結(jié)構(gòu)還可以在梁的腹板中開鑿孔，用于走管道，而不像混凝土結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)可以提高層間的凈高。

4　鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)，是鋼結(jié)構(gòu)的一個(gè)比較突出的問題。在各種鋼結(jié)構(gòu)類型中，我們都會(huì)遇到這個(gè)穩(wěn)定問題。如果問題處理不當(dāng)?shù)脑?，就?huì)造成相應(yīng)的損失。我們根據(jù)穩(wěn)定問題在實(shí)際的設(shè)計(jì)當(dāng)中提出了三項(xiàng)原則，來更好的保證鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性：

（1）鋼結(jié)構(gòu)整體布置必須考慮整個(gè)體系以及組成部分的穩(wěn)定性要求。

就我國的目前情況來看，鋼結(jié)構(gòu)平面的設(shè)計(jì)大部分是平面體系設(shè)計(jì)的，桁架與框架也是這樣設(shè)計(jì)的。為了保證平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不至于平面失穩(wěn)，我們則需要從整體結(jié)構(gòu)布置來解決。

（2）鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算的簡圖要和實(shí)際計(jì)算方法所依據(jù)的簡圖一致。

這個(gè)說法對框架結(jié)構(gòu)計(jì)算的穩(wěn)定性十分重要?，F(xiàn)在設(shè)計(jì)單層與多層框架結(jié)構(gòu)的時(shí)候，我們經(jīng)常不做框架的穩(wěn)定分析，而是做框架柱穩(wěn)定計(jì)算。我們在采取這種方法的時(shí)候，用于計(jì)算框架柱的穩(wěn)定時(shí)后，要用得到柱計(jì)算的長度系數(shù)。然后通過框架的整體穩(wěn)定分析得出結(jié)論，才能夠使柱穩(wěn)定的計(jì)算和框架的穩(wěn)定計(jì)算相同。在實(shí)際生活中框架是多種多樣的，然而在設(shè)計(jì)中，我們?yōu)榱耸褂?jì)算工作簡單化，則需要設(shè)定某些典型條件。

（3）設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)細(xì)部構(gòu)造要和構(gòu)件的穩(wěn)定計(jì)算相配合。

鋼結(jié)構(gòu)細(xì)部構(gòu)造要和構(gòu)件的穩(wěn)定計(jì)算是有一致性的。鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)計(jì)算與構(gòu)造設(shè)計(jì)一致，一直以來就是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(diǎn)，要給他足夠的剛度與柔度，同時(shí)還要對桁架的節(jié)點(diǎn)盡量減少桿件的偏心。以上這些都是我們設(shè)計(jì)者需要處理構(gòu)造的細(xì)部時(shí)經(jīng)常需要考慮到的問題。

5　我國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要注意的問題

鋼結(jié)構(gòu)的建筑中有低層和多層。一般來說低層不會(huì)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(jié)構(gòu)住宅不宜超過十二層。

鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能和鋼結(jié)構(gòu)的布置規(guī)則有著很大關(guān)系。鋼結(jié)構(gòu)的布置若不規(guī)則，在地震發(fā)生時(shí)容易遭到損壞，在彈性設(shè)計(jì)以外我們還要對彈塑性層間的位移進(jìn)行驗(yàn)算。所以我們應(yīng)當(dāng)盡量使鋼結(jié)構(gòu)的布置符合規(guī)則性要求。

鋼結(jié)構(gòu)平面布置我們應(yīng)當(dāng)盡量的要求規(guī)則與對稱。住宅建筑鋼結(jié)構(gòu)中比較經(jīng)常見到的布置上的不規(guī)則，其主要原因是平面不規(guī)則。若是平面的形狀不規(guī)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(jié)構(gòu)平面不規(guī)則，這個(gè)時(shí)候則需要對支撐的剪力墻配置調(diào)整。在我國國內(nèi)的高層鋼結(jié)構(gòu)，鋼材料多數(shù)都是從國外進(jìn)口的，工程的總承包也一般由國外來承擔(dān)，國內(nèi)只是承包制造與安裝，伴隨著我國鋼產(chǎn)量逐年的增加，在現(xiàn)代建筑中鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來越廣泛，我國對其技術(shù)的研究和探討也會(huì)加強(qiáng)，最終走向自主研發(fā)的道路。

6　結(jié)束語

總的來說，鋼結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代化的建筑行業(yè)中，不管是住宅建筑或者是工業(yè)廠房建筑還是商業(yè)建筑，鋼結(jié)構(gòu)一般來說都符合我們國家對未來發(fā)展的目標(biāo)之一，同時(shí)也符合可持續(xù)性的發(fā)展戰(zhàn)略，并且還對環(huán)境有著保護(hù)的作用，鋼結(jié)構(gòu)有了國家政策支持，再加上技術(shù)保證，我相信鋼結(jié)構(gòu)建筑住宅是很有發(fā)展前景的。

[1]梁朱云.我國鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)住宅發(fā)展的前景與展望[J].中國建筑業(yè)，2011（02）.

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

[3]黃勝利.鋼結(jié)構(gòu)建筑住宅在我國的發(fā)展前景[J].建材與應(yīng)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(shè)計(jì)方面的工作。