建筑工程中鋼結構施工技術的應用

曲徑達

摘 要：對鋼結構體系進行初步的闡釋，之后引入鋼結構住宅的建造特點以及進一步對其效益進行分析，最后對鋼結構技術的實際具體操作作深入分析。

關鍵詞：鋼結構 綜合效益 良好性能

中圖分類號：TU758.11 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）12（a）-00-01

工程建設中廣泛使用的鋼結構體系具有很多突出優點，如高抗震性能，較短的施工周期，成本低，適用范圍廣，使用靈活，節能減排等，因此具有良好的經濟與環境綜合效益。它的發展對建材行業和冶金行業的發展具有很大的促進作用，也由于其在環境上的良好效益使得其未來發展前景十分廣闊。

1 簡介

與傳統的建筑體系，如混凝土，磚混結構體系等有根本性的不同的是，鋼結構體系組成部分包含了圍護，樓面，承重鋼三大結構體系構成。

1.1 鋼結構體系的適用范圍

（1）低層（3層及以下）：①冷彎薄壁型鋼密排柱（Z形或C形檁條，輕鋼龍骨）結構體系；②輕型鋼框架結構體系；（2）中低層（4～6層）：①鋼框架—混凝土剪力墻結構體系；②鋼框架結構體系；③鋼框架—支撐結構體系；（3）中高層（7～12層）：①；混凝土—鋼框架核芯筒結構體系；②鋼框架—支撐結構體系；（4）高層（13～30層）：①鋼框架—混凝土核芯筒結構體系；②鋼框架—抗剪桁架體系；③鋼框架—支撐體系；④鋼框架—抗剪鋼板剪力墻體系；⑤鋼框架—預制混凝土剪力墻體系；

1.2 鋼結構的基本設計原則

（1）承重鋼：“強柱弱梁、強節點弱”。具體的設計，如果強柱弱梁的設計公式得不到滿足，符合軸壓比也可行。（2）框架主梁：熱軋或高頻焊接H型鋼。（3）次梁：對框架柱子，一般可選用熱軋或焊接工字鋼、圓鋼管，方（箱形）鋼管，H型鋼、或輕型熱軋型鋼，冷彎薄壁型鋼等相關材料。在實際建設中，筆者總結發現，很多商家為了節約鋼材，降低造價，框架柱采用了在空鋼管內澆筑高強素混凝土的方法。這種方法下的框架柱一般稱之為鋼管混凝土框架柱。由于這種材料具備了混凝土柱與鋼筋柱的優勢，因而抗震、耐火和受力性能十分優良。而且其鋼柱截面尺寸因單柱的軸向承載力得到提高而減小。與實際生產常見的H型鋼柱相比，這種鋼柱可節省約50%用鋼量，成本最多可以有45%的下降。

1.3 鋼結構的幾種連接形式

剛性連接多見于柱與橫梁在強軸方向，同時弱軸方向一般采用結合支撐布置為宜。工程中常見三種構造形式應用于鋼框架梁柱節點，即栓、焊混合連接，焊接連接，以及螺栓連接。從連接剛度角度評估，螺栓節點剛度不強，但安裝最為便捷，而且在實際應用中的合格率最高。鉸接一般用于主次梁之間的連接，而且一般應用栓、焊混合的方式，也有使用高強度螺栓連接和焊接的，至于采取的方法一般視具體操作者而定。此外，連接剛度比螺栓連接稍強的是混合節點，剛度最大的是焊接節點。至于梁腹板，工程中多見先用螺栓安裝以固定位置，在對兩側采取焊接方式。也有工程技術人員將兩個步驟相反實施，并不影響工程結果。

1.4 樓面的基本結構體系

樓面板和鋼梁構成了樓面結構。樓蓋的作用有二，一是強化了抗側結構的穩定性，二是分配負荷給墻，柱，使豎向重量得以分配，有力地保證了建筑的安全性。因此，樓蓋的剛度，強度以及穩定性必須能夠在工程設計以及實施中得以保障。而且，建筑中一般減輕了樓板的自重來加快施工速度。此外，良好的隔聲，隔熱，以及防火，防水的性能也是必須的。同時，樓面的主次梁應該使用緊湊型結構，來盡最大可能地保證鋼材的整體穩固度。一般在工程中常見的樓板構造形式主要有如下幾種：（1）鋼結構住宅成本受維護體系內外墻的成本影響非常大，比重可達30%。而且，圍護墻體應當具有強度高，隔熱性好，安全耐用，經濟實惠等優良性能。圍護墻體一般選擇輕質材料，以滿足建筑節能要求，并減輕結構自重，同時能夠發揮鋼結構住宅的優勢。（2）另一種是將預制預應力混凝土薄板與鋼梁進行連接，在其上澆混凝土薄板來組成疊合樓板，這種樓板稱為預制預應力混凝土疊合樓板。它節省了壓型鋼板的使用，也具有現澆組合的整體性，同時支膜過程能夠省去，使得施工過程大大簡化，因此在工程中能夠很好地節約成本，是工程建設中的重要方式。（3）壓型鋼板—現澆混凝土組合樓板。分析時考慮組合樓板的框架梁受各向異性的影響：①根據樓板設置情況確定是簡支板或連續板，傳力路徑是雙向還是單向；②組合鋼梁是按弱邊還是強邊組合造成的剛度差異等等。

2 鋼結構住宅的基本特點及其綜合效益

（1）結構簡易，抗震程度強，工程成本低。鋼材具有抗剪、抗拉強度高的優良性能。鋼結構住宅可以充分發揮鋼材強度高、自重輕、、塑性變形能力強、延性好以及抗震性能好的特點，不僅減小了所受重力和受地震威脅程度，而且使小梁、柱截面尺寸也得到減小，節約了鋼材，運費和安裝費用。（2）外部造型美觀，內部空間布局靈活，建筑功能得到增強。鋼材輕質高強，所以便于形成大柱距、大開間的建筑空間，能夠靈活地布置和分隔室內的分區，滿足現代住宅建筑的使用要求與功能。與磚混結構或混凝土結構相比，其有效使用面積得到了進一步的提高，可達10%～15%左右。建筑造型有豐富多彩式，也有簡潔明快式的。（3）結構改造容易，管線布置較為方便。鋼結構的內部接高、分割、加固等比較靈活。鋼梁的腹板允許穿越小于一定直徑的管線，加之結構空間的空腔與孔洞的存在，使管線更換、布置、修理等更為方便。（4）符合節能環保要求。工程中使用環保易降解或可回收的原材料制作鋼結構建筑材料，因此在拆除建筑物市可以回收絕大部分鋼材，因此減少了建筑垃圾，對自然環境的影響達到最小化。綜上所述，鋼結構體系應用于住宅建筑中，具有輕質高強、抗震性好而降低基礎造價、抗震費用和運輸費用，安裝費用從而降低成本的優點，而且還具有施工周期縮短、構件安裝迅速、資金周轉速度快、投資經濟效益高，建筑布局合理靈活，提高有效使用面積水平，提高建筑使用功能，高質量、商品化程度高等技術和經濟綜合效益優勢。

3 結語

建筑鋼結構工程施工實行項目經理負責制，項目部人員素質、管理水平差別較大，普遍存在重視進度、強調質量而忽視安全的管理現狀。鋼結構住宅是一種環保型綠色住宅建筑體系，它在國內外的快速發展符合住宅產業化的發展趨勢。建筑業蓬勃發展尤其是城市建筑，由于城市的地理條件所限，高層鋼結構工程便開始成為了城市建筑業的主流。鋼結構住宅被評為“綠色環保型建筑住宅”，它符合住宅產業化的發展趨勢因而在國內外發展迅速。建筑業尤其是城市建筑的迅猛發展，使得高層鋼結構工程成為了城市建筑業的主要形式。

參考文獻

[1] 建筑結構荷載規范（GB50009-2001）[S].中國建筑工業出版社，2006.

[2] 尚忠信.建筑業發展趨勢探究[M].中國建筑出版社，2010.

[3] 王銘宇.鋼結構原理及應用[M].中國冶金出版社，2008.