鋼結構在建筑工程中的應用與發展

宣磊

摘 要：隨著我國經濟的不斷高速發展，人民的住房環境也在不斷改善。從最初的茅草結構轉變為磚瓦結構，最后變成如今的鋼筋混凝土結構，住房無論是舒適度還是安全性能都有著極大程度的提高。本文則將對鋼結構在建筑工程中的應用進行分析，并對未來鋼結構在建筑工程中的發展前景進行預測，希望能夠為建筑工程事業提出一些意見與建議。

關鍵詞：鋼結構；建筑工程；發展前景

1 建筑鋼結構在建筑工程中的應用

1.1 建筑鋼結構的優點

建筑鋼結構相較于傳統的磚瓦建筑結構而言，其優勢顯而易見。當前建筑物的高度逐漸增加，如果仍然使用傳統的磚瓦結構進行建設施工，很容易在施工過程中就發生傾塌，并且無法保證建筑物的穩定性。而鋼材則可以很好的克服這些問題。因為鋼材相較于磚瓦土石，具有更高的強度，承載能力大大提高，不會因為建筑物高度增加而被壓垮。同時，鋼材也具有非常優秀的韌性與可塑性，這使得其可以按照建筑施工的需求加工成所需要的各種形狀。在建筑物投入使用的過程中，其所承載的不僅僅是靜載荷，同時還有動力載荷。針對于動力載荷，如果材料的韌性不夠往往會發生崩斷，從而使整個建筑結構垮塌。而鋼材則可以通過自身形變來吸收并緩沖外力作用，并進行適應，即使出現突然增加的動力載荷，也不會出現斷裂的情況。也正是因此，建筑鋼結構對于地震也有著極好的緩沖作用。

傳統的磚瓦結構建筑方式如果想要加大建筑規模，往往需要對承重梁柱進行加粗，致使用料增加，而且不一定能夠取得較好的效果。而鋼材的強度較高，材料較為輕便，通過焊接技術或者是冷成型技術可以制作出各種復雜的幾何結構，如圖1。在幾何結構中，三角形穩定性最高，大范圍使用三角形可以極大程度上提高建筑的承載能力，對于開放式建筑的建設以及氣候環境不適宜長時間施工的地區有著適應能力。

1.2 建筑鋼結構在建筑工程中的應用

隨著我國經濟實力的不斷增強，尤其是自改革開放以來，我國鋼材產量較之前有著翻天覆地的變化。雖然我國鋼材產量與發達國家相比不相上下，但是在住房建筑建設中，鋼材的使用量與我國鋼材產量極不相稱，大約只有不足百分之十的鋼材產量應用到了建筑領域中，這無疑極大程度上遏制了我國建筑鋼結構的發展。

我國的鋼結構建筑模式與西方各國相比出現時間相對較晚，在改革開放之后，國內高層建筑建設工作全面開展，加上鋼結構在建筑工程中所具有的種種優點，使得其受到了越來越廣泛的重視。不僅如此，國外冶金建筑公司在我國建筑鋼結構發展初期贈送了很多鋼結構建筑樣板房，除了體現我國良好的外交關系之外，也為我國鋼結構建筑發展提供了學習與借鑒的機會。直到近些年來，我國各大城市都已經開始使用鋼結構建筑模式進行民用住宅建筑以及商業建筑的施工。城市的住宅密度大幅增加，從一定程度上也解決了城市住宅緊張的難題，并且能夠提供更多的土地用于城市綠化以及交通建設，為我國城市化建設奠定基礎。

2 建筑鋼結構的發展前景

建筑鋼結構相比傳統建筑結構有著極大的優勢。在住宅結構上，由于鋼材自身密度大、強度高，其可以較為靈活地劃分建筑內部的功能區，并且可以最大程度上利用建筑空間，建筑風格也有著更多的選擇。在建筑施工經濟性方面，鋼結構建筑施工受到環境、地形、氣候等非人為因素的影響較小，大大縮短了工期；同時也減少了建筑垃圾的產生，降低了建筑施工成本，為我國可持續發展戰略的開展做出了重要貢獻。然而，其也有著自身的缺陷，只有將這些缺點彌補，才能夠使之更加良好快速的發展。

2.1 建筑鋼結構的缺點

雖然鋼材的強度較高，但是相較于傳統的建筑材料而言，其耐火性能以及耐腐蝕性能都不盡如人意。尤其是高層建筑在火災發生時，由于高溫使得鋼材熔融，大大降低其承載能力，從而導致整個建筑力學穩定性遭到破壞，發生垮塌。一般來說，在外界溫度達到150℃時，其穩定性能就已經開始下滑。其次，鋼材的耐腐蝕性較差，除非處于干燥的空氣之中，如果周圍存在相應的腐蝕介質，則極易發生銹蝕。在鋼材發生銹蝕之后，其內部結構變得疏松，自身的密度變小，強度、硬度、韌性、承載能力等在建筑領域中極為重要的性質都很難保留。如果建筑在建成之后內部鋼材結構發生銹蝕，整個建筑幾近于不能夠使用，并且存在著較大安全隱患。

2.2 建筑鋼結構的發展趨勢

雖然存在著一定的問題，但是我們不能否認建筑鋼結構在未來的應用將會越來越廣泛。我們應該考慮的不是放棄建筑鋼結構這種建筑模式，而是如何才能夠克服這些缺點，讓建筑鋼結構更加安全、穩定。

鋼材在150℃時便需要進行防護降溫，而當穩定升高至500℃時，其便已不能夠起到正常的建筑承載作用。而為了保障鋼結構建筑能夠擁有較強的耐火性，現在一般采取添加防火涂層或者是增加圍護結構等。當前最常使用的防火涂層根據涂層的厚度分為厚型、薄型和超薄型3種。但是無論是哪一種厚度的防火涂層，都需要保證耐火時間達到0.5～2h。也就是說，防火涂層的厚度會根據涂料的隔溫性能發生變化。在未來的一段時間里，鋼結構建筑必然會針對其自身弱點進行不斷改進，增強其耐火、耐腐蝕性能，才能夠讓建筑鋼結構得到持續穩定的發展。

3 結語

雖然鋼結構建筑有著種種優點，但是我們也應該清楚地認識到，其并不是適用所有建筑施工情況。傳統的鋼筋混凝土結構建筑與鋼結構建筑相比有著明顯的不足，可就現在的建筑實際情況而言，我們還不能完全放棄混凝土結構的建筑方式。但相信，在不久的將來，鋼結構建筑將會克服一切缺點，成為最為主要的建筑結構模式。

參考文獻

[1]廖芳芳，王偉，陳以一.往復荷載下鋼結構節點的超低周疲勞斷裂預測[J].同濟大學學報：自然科學版，2014，42（4）：539-546.