郭萬標 （安徽四方建設集團有限公司，安徽 合肥 230001）

鋼筋混凝土是將鋼筋布置在構件受力截面的受彎區(qū)。然后以水泥為膠結(jié)料，石子、砂為粗、細骨料澆筑成混凝土，將鋼筋包裹在其中。利用鋼筋的抗拉性能和混凝土的抗壓性能，使得兩種材料協(xié)同受力，較好地承受荷載作用。而鋼材（包括型鋼和鋼板）本身密實度大、強度高、塑性和韌性好，各向受力均勻，加工成構件后，能很好地承受荷載作用。

1 兩種材料構成結(jié)構件的特點分析

1.1 鋼筋混凝土結(jié)構件特點

①抗壓性能好，抗拉（彎）、抗剪性能較差

混凝土本身的抗壓強度較高，而鋼筋主要布置在構件的受拉（彎）區(qū)，抗剪切破壞主要是依靠構件中連續(xù)布置的箍筋，抗拉（彎）、抗剪切性能較差。

②構件自重大，施工工藝繁瑣

鋼筋混凝土容重較大，約2500kn/m3。有時候為保證較長構件的穩(wěn)定性，減小長、細比，設計時往往要加大構件的截面，增加構件的自重。

鋼筋混凝土構件需經(jīng)過：立支撐——支模板——鋼筋下料——綁扎——混凝土拌合——混凝土澆筑——養(yǎng)護——拆模等工藝環(huán)節(jié)，施工工藝繁瑣，施工周期長。

③耐久性好、耐火性能佳。鋼筋混凝土在鋼筋外圍形成保護層，能有效保證鋼筋不受腐蝕，耐久性較好。同時，保護層能起到阻燃保護鋼筋的作用，加之混凝土本身的耐火性能較好，鋼筋混凝土構件的整體耐火性能較佳。

1.2 鋼結(jié)構構件的特點

①鋼材密度大、強度高、重量輕。鋼材的密度與屈服點的比值較小，在相同荷載條件下，采用鋼結(jié)構自重較輕；相同跨度和荷載條件下，鋼構件的重量僅為鋼筋混凝土重量的1/4～1/3，但強度更高。

②鋼材材質(zhì)均勻，塑性和韌性好。鋼材的材質(zhì)均勻，接近各向同性；在一定應力范圍內(nèi)，處于理想的彈性工作狀態(tài)，符合工程力學所采用的基本假定；鋼材的塑性和韌性較好，即使是在一定范圍內(nèi)的過載作用下也不至于發(fā)生脆斷，可靠性高。

③具有可焊接性，便于工業(yè)化加工。鋼材通過焊接，可以制作成各種構件；鋼構件可以在工廠內(nèi)制成，便于機械化大批量生產(chǎn)，效率高、制作精度高，質(zhì)量有保證。

④防腐蝕、耐火性能較差。在沒有保護層隔離的情況下，鋼材中的碳元素易與空氣中的水分（或其他腐蝕介質(zhì)發(fā)生）發(fā)生化學反應，產(chǎn)生氧化膜，發(fā)生腐蝕現(xiàn)象；火災發(fā)生時，高溫作用下，鋼材容易變?nèi)彳?，危及結(jié)構安全。

2 兩種結(jié)構件構建框架體系的穩(wěn)定性

框架結(jié)構是工程建設中常用的一種結(jié)構體系，框架結(jié)構的荷載傳遞方式為：樓板（或屋面板）——梁——柱——基礎，其整體穩(wěn)定性取決于由梁、柱構建的空間框架的穩(wěn)定性。

2.1 鋼筋混凝土框架結(jié)構的穩(wěn)定性

①鋼筋混凝土梁因為上部有樓板的約束，當跨度和荷載較小時，梁截面尺寸較小，穩(wěn)定性較好。但當跨度和荷載較大時，梁的截面相應增加，抗彎扭性能減弱，設計上通過在梁內(nèi)增加抗彎扭鋼筋來提高梁的穩(wěn)定性。但隨著截面的增大，梁的自重也明顯增加，不利于構建大的跨度空間。

②鋼筋混凝土柱是主要的承重構件，在承受并傳遞豎向荷載時，不僅要具備足夠的強度，而且要滿足長、細比要求，保證足夠的剛度和穩(wěn)定性。在構建較高樓層的建筑物時，鋼筋混凝土柱的截面就要增加（或在柱的中間位置設置聯(lián)系梁），不僅自重增加，而且占用空間。

③鋼筋混凝土結(jié)構框架的穩(wěn)定性取決于梁、柱構建的空間架體的穩(wěn)定性，而關鍵節(jié)點是梁、柱接頭部位的設計和施工質(zhì)量。

工程力學所采用的設計模型中，框架梁、柱接頭設定為剛性節(jié)點。設計時，采取的方法是將梁的鋼筋彎錨，深入柱內(nèi)一定長度。在柱頭、梁端設置鋼箍筋加密區(qū)，并在梁、柱接頭內(nèi)設置核心箍筋，盡可能地使其成為剛性節(jié)點。但鋼筋混凝土本身是彈塑性材料，而且在施工過程中，梁的鋼筋由于下料加工的誤差，會造成彎錨長度不足。此外，梁的鋼筋錨入柱頭后，梁、柱接頭是鋼筋密集區(qū)，核心箍筋的綁扎很難保證位置準確。因此，鋼筋混凝土梁、柱接頭并不是完全意義上的剛性節(jié)點，不完全符合工程力學所采用的基本假定。

2.2 鋼結(jié)構框架結(jié)構的穩(wěn)定性

①鋼梁、鋼柱等構件，一般采用型鋼直接制作而成，大型構件可以通過型鋼加鋼板制作成格構件，不僅強度高，而且自重輕，便于構建較大跨度的空間。

②單個鋼構件可以通過焊接，加腹板（或加勁肋）的方式，有效地提高抗彎扭性能。

③鋼構件可以在加工廠內(nèi)工業(yè)化制作，切割、調(diào)直、焊接、除銹等工序均可以機械化進行。穩(wěn)定的設備和作業(yè)條件，能很好地保證鋼構件的加工精度和質(zhì)量。

④鋼結(jié)構框架的施工，是將加工成型的鋼構件在現(xiàn)場，通過焊接、鉚接、錨定等形式拼裝而成，施工便捷。尤其是鋼框架梁、柱接頭，因為鋼材是彈性材料，具備各向同性的特點，通過焊接形成的梁、柱接頭很容易形成剛性節(jié)點，受力時處于理想的彈性工作狀態(tài)，符合工程力學所采用的基本假定。

⑤鋼結(jié)構框架通過在合理的部位設置垂直支撐和水平支撐，能極大地提高框架整體的空間穩(wěn)定性，安全可靠。

⑥鋼結(jié)構框架在設計、施工時，應該根據(jù)鋼結(jié)構的特點，充分考慮鋼材的材料特性，采取完善的防腐、防火措施，確保鋼結(jié)構框架的耐久性和安全可靠性。

3 結(jié)束語

鋼結(jié)構的特性及優(yōu)點，使其相較于鋼筋混凝土，在構建框架結(jié)構體系時，具備更好的強度、更輕的自重（高層鋼結(jié)構自重一般僅為高層鋼筋混凝土結(jié)構自重的1/2～3/5）、更好的穩(wěn)定性、更佳的抗震性能。鋼構件便于工業(yè)化加工，現(xiàn)場拼裝便捷，有利于縮短施工周期，符合環(huán)保施工的理念。另外，鋼結(jié)構的特性符合建筑產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展方向，今后必將更廣泛地應用于土木工程建設中，迎來更為廣闊的發(fā)展空間。