張偉
摘 要:通過對鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點和缺點進行具體的分析,闡述了鋼結(jié)構(gòu)能夠在各類建筑中廣泛利用的原因,并對鋼結(jié)構(gòu)的應用范圍作了相應的介紹。同時,通過對國外建筑鋼結(jié)構(gòu)應用的了解與對比,說明鋼結(jié)構(gòu)在我國建筑中的發(fā)展前景與差距。
關鍵詞:建筑;鋼結(jié)構(gòu);發(fā)展前景
目前國內(nèi)外的建筑結(jié)構(gòu)主要是混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu),混凝土結(jié)構(gòu)目前在我國應用較多,而鋼結(jié)構(gòu)的應用沒有混凝土那樣的普遍,但其發(fā)展具有很大的潛力。由于混凝土結(jié)構(gòu)有很多缺點,和科技的進步和環(huán)保意識的提高,鋼結(jié)構(gòu)得到了很大的發(fā)展。
一、鋼結(jié)構(gòu)工程的特點
鋼結(jié)構(gòu)與其他建筑結(jié)構(gòu)如混凝土結(jié)構(gòu)、磚石結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)相比,鋼結(jié)構(gòu)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(huán)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(jié)構(gòu)具有優(yōu)越的抗震性能。
(2)材質(zhì)均勻,和力學計算的假定比較符合。鋼材內(nèi)部組織比較接近于勻質(zhì)和各向同性體,而且在一定的應力幅度內(nèi)幾乎是完全彈性的。因此,鋼結(jié)構(gòu)的實際受力情況和工程力學計算結(jié)果比較符合。
(3)鋼結(jié)構(gòu)制造簡便,施工周期短。鋼結(jié)構(gòu)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(gòu)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(jié)構(gòu)的質(zhì)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(jié)構(gòu)卻比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)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?shù)慕Y(jié)構(gòu),質(zhì)量輕也是一個重要的有利條件。屋蓋結(jié)構(gòu)的質(zhì)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(jié)構(gòu)注意防護。尤其是暴露在大氣中的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)必須注意采取防火措施。
二、鋼結(jié)構(gòu)的應用范圍
鋼結(jié)構(gòu)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(jīng)濟發(fā)展情況的制約。鋼結(jié)構(gòu)在土建工程中的應用日益擴展。
(1)低層、多層建筑鋼結(jié)構(gòu)和輕鋼結(jié)構(gòu)。所謂低層建筑是指層高低于18m,層數(shù)不超過5層的工業(yè)廠房、倉庫、辦公室及其他的辦公和社區(qū)建筑等。輕鋼結(jié)構(gòu)建筑在一些發(fā)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(jié)構(gòu)。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(jié)構(gòu)本身具備自重輕,強度高,施工快等獨特優(yōu)點,因此對高層、大跨度,尤其是超高層、超大跨度,采用鋼結(jié)構(gòu)更是非常理想。巨型鋼結(jié)構(gòu)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(chǎn)生的。它具有良好的建筑適應性和潛在的高效結(jié)構(gòu)性能,是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ慕Y(jié)構(gòu)。
(3)大跨度鋼結(jié)構(gòu)。大跨度或較大跨度大都采用鋼結(jié)構(gòu),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(jié)構(gòu)建筑類型。如,重型廠房結(jié)構(gòu)、受動力荷載影響的結(jié)構(gòu)、可拆卸的結(jié)構(gòu)、容器以及海上采油平臺等其他鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)筑物。由于鋼材具有良好的韌性、較高強度以及質(zhì)輕等優(yōu)點 ,即使建筑地基條件差的場地,層數(shù)小不是太高的建筑也因鋼結(jié)構(gòu)特有的優(yōu)越性而降低基礎工程造價,鋼結(jié)構(gòu)仍然可能是首選。
三、我國建筑鋼結(jié)構(gòu)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(jīng)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(fā)達國家的經(jīng)驗看,建筑業(yè)即將成為鋼材的主要市場。目前,國內(nèi)高層鋼結(jié)構(gòu)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(nèi)廉價勞動力承包,這種局面應從速扭轉(zhuǎn),因為這與我國產(chǎn)鋼大國的地位很不相稱。大跨度鋼結(jié)構(gòu)鋼材不像高層鋼結(jié)構(gòu)那樣突出,但設計方案經(jīng)常國外中標,這種局面與中央強調(diào)建立我們自己的創(chuàng)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(jié)構(gòu)建筑發(fā)展前景
目前,我國的鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)已進入跨越式發(fā)展的新階段。鋼結(jié)構(gòu)建筑規(guī)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(fā)展?jié)摿?。以前我國的鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展緩慢主要是因為鋼結(jié)構(gòu)造價高(畢竟我們是發(fā)展中國家)以及鋼材產(chǎn)量有限。今非昔比,鋼結(jié)構(gòu)施工速度快,施工污染小,重量輕,這些優(yōu)勢讓它成為未來的發(fā)展趨勢。鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展的同時,還推動了新型鋼結(jié)構(gòu)制造業(yè)的發(fā)展,鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)規(guī)模從幾百萬噸發(fā)展到2000萬噸以上。同屬于金屬制造業(yè),對鋼材進行深加工的產(chǎn)品還有焊接鋼管、金屬絲、繩、鉸線及冷彎型鋼,其產(chǎn)量已經(jīng)超過6000萬噸以上。由此可見,鋼結(jié)構(gòu)建筑行業(yè)是一個正在蒸蒸日上、向著更高階段發(fā)展的朝陽行業(yè)。
五、結(jié)束語
鋼結(jié)構(gòu)是今后發(fā)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(jié)構(gòu)建筑不斷的去擴展自身的表達語匯而尋求發(fā)展。我們提倡的是拋棄風格,從結(jié)構(gòu)的理性主義出發(fā),從現(xiàn)代和傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)中吸取精華,創(chuàng)造出技術和藝術有機融合的鋼結(jié)構(gòu)精品建筑。我們要分清楚,鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)建筑的設計首先要遵循建筑設計的一般原則,然后才是發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。
參考文獻:
[1]陳紹蕃,顧強等.鋼結(jié)構(gòu)基礎.北京:中國建筑工業(yè)出版社.
[2]夏志斌.鋼結(jié)構(gòu)設計原理.北京:中國建筑工業(yè)出版社.
[3]陳紹蕃.鋼結(jié)構(gòu)設計原理.北京:科學出版社.
[4]張耀春.鋼結(jié)構(gòu)設計原理.北京:高等教育出版社.
(作者單位:河南省永城職業(yè)學院)