鋼結構建筑技術的經濟技術發展研究

朱有刃

摘要：鋼結構具有強度高、自重輕、抗震性能好、施工速度快、地基費用省、占用面積小、工業化程度高、外形美觀等一系列優點，與混凝土結構相比它是環保型的和可再次利用的，也是易于產業化的建筑結構類型。

關鍵詞：鋼結構；混凝土；綜合經濟效益

1 引言

近年來隨著城市化進程的發展，高層建筑的建設量越來越多，且大部分位于城市的中心位置，對項目的結構形式，施工操作有較高的要求；同時，在我國已有超過 400 億平方米的既有建筑，建筑能耗越來越高。鋼結構施工時間短，濕作業少，減少能源排放，綠色環保的特點，大大的減少了上述問題的發生。由于建筑鋼結構行業本身存在前期投資大、施工管理和技術要求及成本在國內而言相對較高、設計人員對鋼結構設計理論的掌握整體相對較弱、大多數業主對鋼結構建筑成本特性上的誤解等瓶頸存在，在我國建筑業目前發展水平上，整個社會對鋼結構建筑適用性的疑問是一個相當關鍵的問題。

2 我國鋼結構的發展歷程

隨著我國鋼產量的增加，為了鼓勵建筑用鋼，建設部成立了“用鋼協調小組”，制定了國家建筑鋼結構產業“十五”計劃和 2015 年發展規劃綱要，提出了鋼結構住宅的概念。20 世紀 80 年代中期，我國鋼結構才開始大規模研究開發、設計制造、施工安裝。尤其是鋼結構住宅還是近六、七年才發展起來的。隨著城市建設的發展和高層建筑的增多，我國鋼結構發展十分迅速，鋼結構建筑以其強度高、自重輕、抗震性能好、施工速度快、工業化程度高、綠色環保等一系列優點，以及易于產業化，容易實現設計的標準化、構配件生產的工廠化、施工機械裝配化，已受到越來越多的關注。目前我國的鋼結構發展突飛猛進，以金茂大廈及在建的環球金融大廈為代表的“高技派”超高層建筑，如雨后春筍般在大城市紛紛矗立。另一方面以“鳥巢”和“水立方”代表的空間結構也發展迅速。該結構的特點是受力合理、剛度大、重量輕、桿件單一、制作安裝方便，可滿足跨度大、空間高、建筑形式多樣的要求。不僅用于一般民用建筑，而且用于工業廠房、機庫、候機樓、體育場館、展覽中心等。此外，輕型鋼結構建筑也發展較快，主要用于輕型的工業廠房、體育場館、展覽廳、建筑改建等。同時，與輕鋼結構相配套的保溫、隔熱材料、防火、防腐涂料、采光構件、門窗及細部構造連接等也得到了快速發展，產品的數量和質量都得到了不斷的提高。

3 鋼結構建筑的特點

3.1結構性能

在結構性能上，鋼結構與混凝土結構對比，最顯著的就是抗震性能了。我國處于環太平洋地震帶與歐亞地震帶兩大地震帶中間，屬于多地震國家，因此抗震性能是影響一個結構體系發展的重要因素。鋼結構的抗震能力比混凝土結構具有顯著的優勢，尤其是鋼框架—核心筒的結構形式，既具有混凝土結構抗側剛度大，抵抗水平荷載能力強的特點，又有鋼結構自重輕，延性好的特點，更加滿足了抗震的需要。

3.2基礎設計

鋼結構整體質量輕，約為混凝土結構的 2/3，因此可以節約基礎投資，為基礎的設計提供方便。尤其我國地下淤泥較深的沿海一帶或者南方的很多軟土地區，地質條件較差，地基處理耗費多，就更可以充分發揮鋼結構的優勢，由需要做地基處理到可以利用天然地基來進行設計，也會大大減少工程總投資額。鋼結構的基礎部分的成本比混凝土結構節省了高達 33%，若再考慮節省地基處理的費用，將會帶來更高的經濟效益。另外鋼結構可以很好的與現有的輕質加氣混凝土墻板結合，從而使得整個結構更加輕巧，節省更多的成本。

3.3施工條件

鋼結構大部分構件都在工廠里制作加工，構件精度相對高一些，質量容易保證。鋼結構構件大部分都是在工廠加工，現場安裝的特點，使得其工業化程度和結構現場施工的裝配化程度高，施工機械化程度高，鋼柱一般都是取 3 層為一個施工段，在現場一次性吊裝，鋼梁的安裝、混凝土核心筒的澆筑和樓蓋的施工，可以實現現場交叉作業，因此施工工期可比混凝土結構節省 1/2～1/3。鋼結構的時間效益明顯，時間成本少，考慮到工程的綜合投資，可以縮短貸款時間，減少借貸利息，使工程的投資回收期提前，加快了資金流動，減少了財務壓力，真正的體現出了“時間就是金錢”的價值觀，為開發商增加了收益。

3.4 功能使用

由于鋼結構豎向構件截面小，占用的總面積小，所以鋼結構建筑的使用面積比混凝土結構的多。高層鋼結構比混凝土結構增加有效使用面積 3%～6%左右，是開發商在銷售上可宣傳的亮點，從而獲得更高的經濟收益。同時這個優點，也使業主大大的收益，同樣的價格可以獲得更多的使用空間。鋼結構梁高比混凝土的小，使我們可以獲得較大的凈空，同時由于鋼結構可承擔的跨度大，我們可以獲得更加大的開間，使得房價更合理的布置，滿足個人的不同需要。這些主要體現在，建筑總高度確定的條件下，采用鋼結構可以比混凝土多建層數，從而增加建筑面積；另外，在不增加建筑面積的情況下，保持房間凈高相同，可以降低建筑總高度，從而使得結構水平受力變小，如風荷載和地震荷載效應減小，節省結構造價。

3.5鋼結構符合可持續發展要求

今后隨著城市建設的發展，城市改造需要拆除大量的舊建筑，鋼結構比傳統結構的拆除更容易實施。而且鋼材屬于生態環保的綠色材料，回收和再利用率高，拆除成本低，拆除后的鋼構件可以直接利用，或經加工冶煉處理后，形成新的產品被重新使用，與傳統的水泥磚瓦相比較，污染較小并可以節省資源。這種可回收循環使用的方式，符合經濟循環的要求，是鋼結構的一大優點。另外可持續發展還包括土地的合理利用，特別是在我國大中城市中，人多、土地資源少，而人們對住宅密度、環境綠地等要求越來越高，較大范圍應用鋼結構住宅，是我國生產力發展到一定階段的必然產物。

4 結語

鋼結構在我國的發展目前已經具備了很好的物質技術基礎，但是在目前還是沒有得到顯著的推廣和發展，這與大家平時的一些不正確的觀念有著很大的關系。提起鋼結構，人們普遍認為用鋼量大，造價高，不經濟，這是僅從工程造價方面分析得出的結論，具有很大的片面性。真正的判斷一個結構體系的優越性，應該全面的進行的考慮，考慮綜合的效益。除了工程造價外，還應該從結構性能、基礎設計、施工條件、環境收益、功能使用和建筑的可持續發展等方面做系統、全面的分析，評判其綜合經濟效益。

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