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必須還鋼結構輕、快、好、省的本來面目

作者：鋼結構網    
時間：2011-03-18 10:16:02 [收藏]
   輕、快、好、省是建筑鋼結構的本來面目
    關鍵詞：輕 、 快
       輕、快、好、省是建筑鋼結構的本來面目

        隨著我國鋼產量的快速增長、國家實行合理利用鋼材、積極采用鋼結構的政策，我國建筑鋼結構行業發生了日新月異的變化，并取得了令世人矚目的成就。但是，在發展的過程中也凸顯了一些引人思考的問題。一方面，我國是產鋼大國，但建筑鋼結構的用鋼量只占鋼產量總數的4%左右，而建筑鋼結構在整個建筑行業所占比例還不到5%；另一方面，一些重要的單體建筑鋼結構用鋼指標非常大。這些現狀使人們對現代建筑鋼結構的發展方向和發展理念產生了困惑。為了促進鋼結構產業健康持續的發展，本文對這些問題進行了探討，以期為工程建設提供參考和建議。

        一、輕、快、好、省是鋼結構的本來面目

        綜觀世界上已建成的102幢超高層建筑，鋼筋混凝土結構16幢，純鋼結構59幢，不同形式的鋼－混凝土混合結構27幢。毋庸置疑，鋼結構的發展促進了建筑業、冶金工業、機械工業、汽車工業、農業、石油工業、商業、交通運輸業的迅速發展。為什么鋼結構的生命力越來越強大？這要歸功于鋼結構“輕、快、好、省”的四個優異性能。

        ⒈輕。鋼結構具有輕質高強性。鋼材與混凝土、木材相比，其重力密度與強度的比值最小，因此，就同類建筑結構形式而言，鋼結構自重輕、構件截面小、能夠承受更大的荷載、可以跨越更大的跨度、便于運輸和安裝。例如，在同等荷載條件下，鋼屋架的重量只有同等混凝土屋架的1/31/4，如果采用冷彎薄壁型鋼屋架只有1/10左右。鋼結構住宅的重量是鋼筋混凝土住宅的50%左右，使用面積卻比鋼筋混凝土住宅提高4%左右。

        ⒉快。鋼結構的工業化程度高，工期短。鋼結構是工廠制作，具備成批大件生產和成品精度高等特點，采用工廠制造、工地高強螺栓安裝的施工方法，有效地縮短工期，為降低造價、發揮投資的經濟效益創造條件。在同等條件下，鋼結構與鋼筋混凝土結構施工工期相比，鋼結構僅是鋼筋混凝土結構的1/3～1/2。

        ⒊好。鋼結構材性好，可靠性高。鋼材質地均勻、各向同性、彈性模量大、有很好的塑性及韌性，是理想的彈性—塑性體。因此，鋼結構不會因為偶然的超載或局部超載而突然斷裂破壞，其能夠適應振動荷載，計算模型很好地反映鋼材的力學性能，因而分析準確可靠。

        鋼結構抗震性能好。鋼材具有較高的抗拉、抗壓強度，較好的塑性和韌性，材質的均勻使設計易于符合實際受力情況，加上連接構造的耗能、維護材料的蒙皮效應、耗能組件的使用，使其結構體系能夠抵御強烈地震作用并表現優異。因此，在國內外的歷次地震中，鋼結構建筑是受到損壞最輕的結構，已公認為是抗震設防地區特別是強震區的最合適結構。

        鋼結構密封性好。鋼材組織非常密實，通過焊接，完全適用于對氣密性或水密性要求高的特種建筑物。

        鋼結構耐熱性好。溫度在250℃以內，鋼材性質變化很小，鋼結構可用于溫度不高于250℃的場合；當溫度達到300℃以上時，強度逐漸下降，這種情況下應對鋼結構采取防護措施。

        鋼結構耐久性好。在正常的防腐維護下，建筑鋼結構不會因為日常溫度的變化、日曬、雨淋及一般大氣介質的作用而老化，具有很好的材料耐久性。

        鋼結構易于拆卸。采用螺栓連接的鋼結構易于拆卸、加固和改建。

        ⒋省。單純從目前材料的價格上看，鋼結構比混凝土結構的造價要高，但鋼結構比混凝土結構建設的速度要快50%左右，這會節省很多時間成本；鋼結構比混凝土結構的房屋整體重量要輕50%以上，基礎處理、運輸量的成本都會下降。建造房屋是一個系統工程，包括設計、制造、運輸、安裝、維修和管理等諸多環節，因此，從整體上看，鋼結構更“省”。

        鋼材具有可回收再利用的特點，相對于目前普遍使用的其他建筑材料，其最有利于節能、節材、節水和節地。

        不能否認鋼結構也存在例如耐火性能及耐腐蝕性能較差的問題，但通過進行結構抗火設計、采用正確的防火措施和防腐處理完全能夠達到使用要求。并且，隨著新型耐火鋼和耐候鋼的使用，這些缺點正逐步得到弱化。另外，鋼結構低溫脆斷的問題，通過正確的設計也可以防患于未然。

        我國建筑行業近年來一直是能源、材料、水和其他資源的使用“大戶”，發展推廣應用鋼結構完全符合國家著力提倡的建立節約型社會的倡議，符合當前國家對建筑業提出的可持續化發展的要求。

        二、輕、快、好、省的實例

        隨著科學技術的飛速發展，以及人們對物質和文化生活要求的不斷提高，對各類建筑提出了更新、更高的要求。建筑鋼結構由于鋼材的優異性能，制作安裝的高度工業化以及結構體形的新穎和靈巧，已越來越廣泛地得到應用。

        ⒈高層鋼結構。城市人口集中，用地緊張以及商業競爭的激烈化,促使了現代多、高層建筑的出現與發展。隨著建筑高度的增加，在風荷載和地震作用下，結構的抗側力問題逐漸成為關鍵因素。為了提高結構抗側力剛度，高層結構的體系在不斷創新和發展的過程中形成了一種新的高層鋼結構體系，并在以后的高層鋼結構中得到廣泛應用。

        例如，1885年建成的世界上第一幢現代鋼結構高層建筑——10層高的家庭保險大樓(HomeInsuranceBuilding)，采用框架結構體系。這種結構體系一直被采用到1931年建成了381米的美國紐約帝國大廈(Em鄄pireStateBuilding)。1968年，100層高的約翰·漢考克中心(JohnHancockCenter)的建成使結構上形成了一個新概念——對角支撐桁架型錐形筒體結構體系，結構抗側能力顯著提高。
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