鋼結構設計在現代建筑中的應用

■李盛林，程先楊 ■.身份證號碼:3604039707 00039;.身份證號碼:36043097703049

鋼結構體系是一種抗震性能極佳、安裝周期比較短，并且較為綠色環保的建筑體系。其多被廣泛用于高層建筑、現代建筑以及超高層的建筑鋼結構住宅之中，鋼結構建筑，是現代建筑中一個不可或缺的組成部分，具有良好的應用空間與發展前景。鋼結構建筑的特點在于，其不同于混凝土或者是磚混等傳統的建筑材料，它主要是依靠鋼結構作為有效承載力，承擔建筑自身的重量。因此，研究與開發適合我國建筑行業需要的鋼結構，能更好的滿足施工應用要求的鋼結構材料，具有十分重要的意義。

1 鋼結構自身優點及其缺點

1.1 鋼結構的塑性及韌性較好

鋼結構在一般的情況下，不會出現因為超載而導致斷裂的現象，鋼材自身能夠把峰值應力進行重新分配，并沒有且能夠使應力變化幅度逐漸趨于平緩。這一切都源自于鋼材自身良好的塑性以及韌性。因此，鋼結構對于載荷適應能力比較強，在地震的作用下，通過結構自身彈性形變以及塑性形變，能夠在一定程度上吸收地震所帶來的能量，從而達到提升鋼結構抗震性的目的。從以往的地震災害調查表中可以有效得知，全鋼結構的建筑在地震中受到的損害個其它材料結構的建筑進行相比，損害明顯最低。

1.2 鋼材的質地比較均勻

鋼材料因為其材料自身的性能和在力學計算方面具有的假定十分符合，與此同時，鋼材內部的組織結構接近各項的同性，鋼材質地其自身的波動范圍比較小，在建筑用材中，屬于理想的彈性材料，并且在一定的受力幅度范圍內，其屬于有著完全彈性的材料，工程力學計算結果和實際的受力狀態也比較符合，因此具有優勢。

1.3 在高層建筑中鋼結構應用的造價比較低

鋼結構與傳統的磚混或混凝土建筑相比，其總體的成本造價比較低，還有這種結構自身的重量通常都比較輕，所以，裝卸和運輸的費用相對來說也比較低，在一定程度上，也降低來工程的總體材料使用量。與此同時，使用鋼結構的建筑工程，工程建設周期也得到有效的縮短，從中衍生出的其他各項間接費用同樣也能得到控制。由此可見，鋼結構的建筑，在高層的建筑中屬于造價比較低的一種。

1.4 鋼結構建筑需要的施工周期比較短

與希望的建筑相比較，鋼結構在進行建筑施工的過程中，受到季節、環境變化的影響比較小。其原因在于鋼結構大多都是在工廠就能直接完成生產，只需要把構建運送至施工現場進行組裝就可以，這要比傳統的建筑施工程序快很多，并且對環境造成的污染也是最低的。與此同時，鋼材料在施工的過程中，主要依靠機械進行操作，不需要有很大的施工場地，因此，施工速度也比較快，這對于那些對于工期要求比較高的建筑來講，具有十分明顯的優勢，同時，由于大量的機械操作代替了傳統人工與運輸，從而有效縮減了經費開支，提高了經濟效益。

1.5 鋼結構符合我國綠色環保可持續發展政策

鋼結構產業屬于一種綠色環保的建筑型產業，其自身對于資源與能源的利用都較為合理。鋼結構對于環境的破壞與其他材料相比較小，能夠較好的解決現今不斷增加的需求以及對于可持續發展的要求，屬于一項實用的手段。鋼材是一種能夠不斷循環進行使用的材料，在施工的過程中，對于剩余的邊角料，都能夠通過回收整理，進行再一次的有效利用，在混凝土結構和鋼結構之間，進行有害氣體方面排放量的比較，可以得知，鋼結構的有害氣體排放量比混凝土結構有害氣體排放量小的多，并且在鋼結構進行施工時，使用水泥、砂土等散料的現象比較少，這在根本上避免了施工現場出現廢棄物品堆積如山、塵土飛揚的情況。鋼材結構具有許多的優勢，并且有著良好的經濟效應，在我國，被應用在多數的建筑領域，并且其取得了十分可觀的環保、經濟方面的效益。

2 鋼結構設計在現代建筑中的應用與發展

2.1 鋼結構設計在橋梁建筑中的應用

交通建設一直以來都是我國發展的重點，同樣也是發展的基礎性設施，現今，交通建設的發展速度突飛猛進，以此同時，交通的建設也促進了橋梁工程的快速發展，尤其是在近些年來，鋼結構設計以其自身不可替代的優點，而被工程界廣泛用于建設之中，成為橋梁建筑中的佼佼者。鋼結構所用鋼的種類有很多，例如，低合金高強度鋼、碳素鋼以及低合金超高強度鋼，根據鋼材外形的不同，還可以將其分為H 型鋼、工字鋼、角鋼、槽鋼以及鋼板等等。

2.2 鋼結構設計在高層建筑中的應用

伴隨著經濟的發展和時代的不斷地進步，我國各大中小城市的高層鋼結構設計如雨后春筍般拔地而起。鋼結構設計由于自身強度較高，并且和混凝土結構進行比較，其截面的面積比較小，因此有效的擴大了建筑實際的使用面積。鋼結構和混凝土結構的建筑物進行比較，其高層的鋼結構所有的主體截面，比高層的混凝土結構的主體截面要少一半，由于鋼結構自身路所有的重量較輕，大約是混凝土結構的二分之一，其結構自身的重量較小。因此，可以有效減少對于地震作用的響應，并且也可以減小結構設計的內力。與此同時，鋼結構適應高層建筑的科學研究、設計以及各項配套等要求，具有良好的應用空間各發展前景。目前，在我國不少的大中城市中，很多大型的高層建筑使用的都是鋼結構的建筑模式，經過實驗證明，其獲得了不錯的效果，并得到了多方的肯定與認同，如大家所熟悉的中央電視臺的辦公樓，就屬于比較典型的一個鋼結構建筑。

2.3 取代傳統結構模式

鋼結構將隨著時代不斷地發展，不斷主宰超高層、重載荷、大跨度以及可以移動的結構物領域，并且向中小跨度范圍進行延伸。例如，在橫向的承重結構體系之中，在屋頂等跨度的結構之中，使用鋼結構來對鋼筋混凝土的結構進行取代，而鋼筋混凝土的結構，則朝著豎向稱重結構的方向發展，在功能上進行揚長避短，在不同的應用領域上有著不同的側重點。但是從未來建筑領域的發展，以及建筑用鋼量比重上來看，鋼結構的用量會呈現出逐年不斷上升的趨勢，而混凝土的使用量則反之會遞減。

2.4 鋼結構的發展前景

現今，我國有發展鋼結構所需的物質基礎。近年來，鋼材的質量和產量都在逐漸地提高，而鋼材價格卻在逐漸下降。因此，在建筑工程中，鋼結構的成本相應地也會下降。和鋼結構相互配套的新型的建材類型也被不斷開發出來。還有，就鋼結構技術來講，現今，有諸多類型的鋼結構新技術被開發出來，鋼結構的設計與施工操作規程也不斷地被完善，再者，鋼結構專業人才不斷增加，素質在實踐中也得到來提高。在現代的建筑中，鋼結構設計以及其運用日益變得專業化。鋼結構設計的專業化能夠在很大的程度上調整并且完善由于不了解鋼模式和結構而造成的許多問題。鋼結構的發展空間我們已經有目共睹，但要想在激烈的建筑市場中站穩腳跟，必須要跟上新時代的腳步，關鍵在于創新。根據國家的未來發展規劃，新的經濟增長點是在能源、交通、通訊、住宅、環保已經新材料的使用方面的建設，因此，鋼結構領域還應不斷“走出去”，不斷促進鋼結構制造業向海外發展，承擔成套工廠裝備與大型工程項目，真正將鋼結構在更大的市場做大做強，才能使企業再競爭中立于不敗之地。

3 結束語

綜上所述，我國鋼材方面和其他的國家相比較，雖然起步比較晚，但是鋼結構建筑因為其自身優越的性能，在現今的建筑領域中，擁有具有較好的應用空間與發展前景。建筑的鋼結構體系，其具有施工周期比較短、強度高、質量輕、鋼材塑性、韌性較好以及抗震性能強等優點，因此，值得在實踐中進行應用以及推廣，促進建筑行業的不斷發展。在未來，鋼結構建筑的蓬勃發展，必定會成為未來建筑領域的一個發展趨勢，不斷帶著建筑領域的蓬勃發展。

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