淺議鋼結(jié)構(gòu)在建筑中的應(yīng)用

摘要：鋼結(jié)構(gòu)是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用和發(fā)展速度最快的新型結(jié)構(gòu)型式，廣泛用于各類工業(yè)和民用建筑中，具有施工速度快、建筑造型美、用鋼量少、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。本文介紹了我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用使用情況，指出了我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)在應(yīng)用中存在的問(wèn)題，希望能對(duì)相關(guān)從業(yè)人員有所幫助。

關(guān)鍵詞：建筑；鋼結(jié)構(gòu)；應(yīng)用

鋼結(jié)構(gòu)建筑是一種節(jié)能環(huán)保型、能循環(huán)使用的建筑結(jié)構(gòu)，屬于綠色建筑的典型代表，作為新型的節(jié)能環(huán)保的建筑體系，被譽(yù)為21世紀(jì)的“綠色建筑”之一[1]。近年來(lái)日益受到人們的歡迎，使得鋼結(jié)構(gòu)在我國(guó)工程建設(shè)過(guò)程中得到了廣泛的應(yīng)用和推廣。鋼結(jié)構(gòu)建筑具備混凝土建筑無(wú)可比擬的大跨度、自重輕、安裝加工便捷、造價(jià)低廉、縮短廠房建設(shè)工期、節(jié)約成本以及良好的節(jié)能環(huán)保、不易銹蝕等特性，因而它被廣泛應(yīng)用。鋼結(jié)構(gòu)建筑是現(xiàn)代空間結(jié)構(gòu)發(fā)展的主流，鋼結(jié)構(gòu)建筑相比傳統(tǒng)的混凝土建筑而言，用鋼板或型鋼替代了鋼筋混凝土，強(qiáng)度更高，抗震性更好，因而被世界各國(guó)廣泛采用，應(yīng)用在工業(yè)建筑和民用建筑中[2]。近十幾年來(lái)，鋼結(jié)構(gòu)在我國(guó)國(guó)家重大工程、體育館、電視塔、大跨度橋梁以及住宅建筑中逐漸得到推廣應(yīng)用。目前，我國(guó)的鋼結(jié)構(gòu)建筑也呈現(xiàn)出建筑高度越來(lái)越高、規(guī)模越來(lái)越大、跨度越來(lái)越大、造型越來(lái)越新的發(fā)展方向。

一、鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

1.高層鋼結(jié)構(gòu)

隨著建筑高度的增加，在風(fēng)荷載和地震作用下，結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力問(wèn)題逐漸成為關(guān)鍵因素。為了提高結(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度，高層結(jié)構(gòu)的體系在不斷創(chuàng)新和發(fā)展的過(guò)程中形成了一種新的高層鋼結(jié)構(gòu)體系，并在以后的高層鋼結(jié)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用。高層鋼結(jié)構(gòu)一般是指6層以上（或30m以上），主要采用型鋼、鋼板連接或焊接成構(gòu)件，再經(jīng)連接、焊接而成的結(jié)構(gòu)體系。高層鋼結(jié)構(gòu)常用鋼框架結(jié)構(gòu)、鋼框架―混凝土核心筒結(jié)構(gòu)形式。后者在現(xiàn)代高層、超高層鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用較為廣泛，事實(shí)上，它屬于鋼―混凝土混合結(jié)構(gòu)。

2.大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)

空間鋼結(jié)構(gòu)建筑是指空間跨度較大的鋼結(jié)構(gòu)建筑，主要有網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)、殼體結(jié)構(gòu)、管桁架結(jié)構(gòu)、膜結(jié)構(gòu)等類型，主要用作體育館、展覽館、候車廳、飛機(jī)庫(kù)、車間等的屋蓋結(jié)構(gòu)。目前，在建筑領(lǐng)域主要的結(jié)構(gòu)形式有網(wǎng)架、網(wǎng)殼、桁架、門式剛架、拉索結(jié)構(gòu)及以上幾種結(jié)構(gòu)的組合，主要應(yīng)用于廠房、體育場(chǎng)館、汽（火）車站、飛機(jī)場(chǎng)、大型會(huì)議室等需要比較大空間的公共、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)所。目前，現(xiàn)代大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)已不局限于采用傳統(tǒng)的單一結(jié)構(gòu)形式，新的結(jié)構(gòu)形式和各種組合結(jié)構(gòu)形式不斷涌現(xiàn)，結(jié)構(gòu)形式越來(lái)越復(fù)雜。如“鳥巢”采用的是復(fù)雜扭曲空間桁架結(jié)構(gòu)。“水立方”采用了基于泡沫理論的多面體空間剛架結(jié)構(gòu)，奧運(yùn)會(huì)羽毛球館則采用世界跨度最大的弦支穹頂結(jié)構(gòu)，廣州國(guó)際會(huì)展中心采用了張弦桁架結(jié)構(gòu)。

3.輕鋼結(jié)構(gòu)

輕鋼結(jié)構(gòu)主要指具有輕型屋蓋和輕型外墻（也可以有條件地采用砌體外墻）的單層實(shí)腹門式剛架結(jié)構(gòu)，這里的輕型主要是指圍護(hù)是用輕質(zhì)材料，是一種年輕而極具生命力的鋼結(jié)構(gòu)體系，這種結(jié)構(gòu)工業(yè)化、商品化程度高，施工快，綜合效益高，市場(chǎng)需求量很大，已廣泛應(yīng)用于一般工農(nóng)業(yè)、商業(yè)、服務(wù)性建筑，如辦公樓、別墅、倉(cāng)庫(kù)、體育場(chǎng)館、娛樂(lè)、旅游建筑和低、多層住宅建筑等領(lǐng)域，還可用于舊房增層、改造、加固和建材缺乏地區(qū)、運(yùn)輸不便地區(qū)、工期緊、活動(dòng)式可拆遷建筑等。

4.鋼結(jié)構(gòu)住

鋼結(jié)構(gòu)住宅是指以鋼作為建筑承重梁柱的住宅建筑，具有重量輕、強(qiáng)度高，用鋼結(jié)構(gòu)建造的住宅重量是鋼筋混凝土住宅的1/2左右，可以滿足住宅大開間的需要，使用面積比鋼筋混凝土住宅提高4%左右，安全可靠性高，抗震、抗風(fēng)性能好等優(yōu)點(diǎn)，而且鋼材可以回收，建造和拆除時(shí)對(duì)環(huán)境污染相對(duì)較少。

二、鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用存在的問(wèn)題

1.耐火性較差

鋼結(jié)構(gòu)雖具有良好的耐熱性，但其耐火性較差。在建筑施工過(guò)程中，雖然鋼材屬于非燃燒體，但鋼材在早期火災(zāi)的時(shí)候，構(gòu)件溫度會(huì)急速上升，并且鋼材屈服強(qiáng)度以及彈性模量將會(huì)因?yàn)闇囟鹊纳仙杆傧陆怠．?dāng)火場(chǎng)溫度達(dá)到350℃的時(shí)候，強(qiáng)度會(huì)下降30%，當(dāng)火場(chǎng)溫度到達(dá)500℃的時(shí)候，強(qiáng)度會(huì)下降50%。當(dāng)溫度達(dá)到600℃的時(shí)候，結(jié)構(gòu)會(huì)完全喪失在承載方面的能力，結(jié)構(gòu)體急劇變形，最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)倒塌。

2.防腐防銹工作量大

鋼結(jié)構(gòu)容易生銹腐蝕，必須注意防護(hù)，特別是薄壁構(gòu)件。因此，處于較強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)內(nèi)的建筑物不宜采用鋼結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)中應(yīng)避免使結(jié)構(gòu)受潮、漏雨，構(gòu)造上應(yīng)盡量避免存在于檢查、維修的死角。新建造的鋼結(jié)構(gòu)一般隔一定時(shí)間都要重新刷涂料，維護(hù)費(fèi)用較高。

3.隔音效果差

由于鋼結(jié)構(gòu)建筑自身的重量較輕，且存在較多的空腔，其墻體不能作為承重結(jié)構(gòu)，所以在建筑施工過(guò)程中，為減輕建筑物整體結(jié)構(gòu)的荷載，會(huì)采用大量的輕質(zhì)墻體。輕質(zhì)墻體的使用，雖能夠減輕建筑物整體負(fù)荷，但其隔音效果相對(duì)較差，降低了居住的舒適度。

三、結(jié)語(yǔ)

我國(guó)的鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入跨越式發(fā)展的新階段，鋼結(jié)構(gòu)建筑規(guī)模越來(lái)越大、跨度越來(lái)越大、造型越來(lái)越新穎獨(dú)特。鋼結(jié)構(gòu)建筑行業(yè)是一個(gè)正在蒸蒸日上、向著更高階段發(fā)展的朝陽(yáng)行業(yè)。大力推廣鋼結(jié)構(gòu)建筑，不僅能夠加快我國(guó)城市化建設(shè)，更有利于帶動(dòng)引領(lǐng)新型建筑工業(yè)化的發(fā)展。因此，我們應(yīng)合理應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)，努力克服其存在問(wèn)題，從現(xiàn)代和傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)中吸取精華，創(chuàng)造出技術(shù)和藝術(shù)有機(jī)融合的鋼結(jié)構(gòu)精品建筑，能夠在實(shí)現(xiàn)建筑質(zhì)量及功能基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)更佳的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。在建筑工程技術(shù)中推廣和應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)完全符合國(guó)家大力提倡的建立節(jié)約型社會(huì)的倡議，符合當(dāng)前國(guó)家對(duì)建筑行業(yè)提出的可持續(xù)化發(fā)展的要求，我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)在建筑工程方面存在著非常具有潛力的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展空間。

參考文獻(xiàn)：

[1]王坤. 鋼結(jié)構(gòu)在建筑物智能節(jié)能的應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù)， 2015（19）： 33.

[2]王新仕. 鋼結(jié)構(gòu)在廠房建設(shè)中的應(yīng)用與施工[J].沿海企業(yè)與科技， 2008（12）： 160-163.

作者簡(jiǎn)介：曹功安（1991-），男，河南信陽(yáng)人，土木工程專業(yè)（建筑工程方向），湖北工程學(xué)院本科在讀。