1、论钢结构在现代建筑发展的重要性摘要：随着经济发展科技进步，在现代建筑中所应用的技术也越来越多，本文主要是同过介绍钢结构在建筑中的应用，分析钢结构的优点，与其他建筑结构对比，其优势，在某些项目 应用的重要性，最后，结合个人经验分析在钢结构设计中所坚持的原则与一些注意的问题。 关键词：钢结构;应用;原则 Abstract: With the development of science and technology progress to economic, the application in modern building technology more and more, this pape
2、r mainly with application of steel structure in construction, analyzes the advantages of steel structure, compared with other structures, its advantages, in the weight, to some of the project application finally, combined with personal experience analysis the stick in steel structure design principl
3、e and some problems needing attention. Key words: steel structure; application; principle 中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号： 1、引言 我国钢结构住宅起步很晚，只是改革开放后，从国外引进了一些低层和多层钢结构住宅，才使我们有了学习与借鉴的机会。大规模研究开发、设计制造、施工安装钢结构住宅还是近二三年才发展起来。钢结构住宅体系区别于传统体系住宅的内容主要是指主体钢结构体系、外围护墙和内隔墙体体系以及楼板体系。 2、钢结构优点分析 一般来说，材料的特性是推出新型建筑形式的出发点。钢结构是用钢板
4、、热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢制造而成的。和其它材料的结构相比，钢结构有如下一些特点。 2.1 材料的综合性好 首先是钢材的强度要高，钢材和其它建筑材料诸如混凝土、砖石和木材相比，强度要高得多。因此，特别适用于跨度大或荷载很大的构件和结构。钢材还具有塑性和韧性好的特点。塑性好，结构在一般条件下不会因超载而突然断裂；韧性好，结构对动力荷载的适应性强。良好的吸能能力和延性还使钢结构具有优越的抗震性能。另一方面，由于钢材的强度高，做成的构件截面小而壁薄，受压时需要满足稳定的要求，强度有时不能充分发挥。 然后，材质均匀方便使用构造，与力学计算的假定比较符合。钢材内部组织比较接近于匀质和各向同性，而且
5、在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。因此，钢结构的实际受力情况和工程力学计算果比较符合。钢材在冶炼和轧制过程中质量可以得到严格控制，材质波动的范围小。 2.2 钢结构可以大大缩短工期 钢结构所用的材料单纯而且是成材，加工比较简便，并能使用机械操作，因此，大量的钢结构一般在专业化的金属结构厂做成构件，精确度较高。构件在工地拼装，可以采用安设简便的普通螺栓和高强度螺栓，有时还可以在地面拼装和焊接成较大的单元再行吊装，以缩短施工周期。此外，对已建成的钢结构也比较容易进行改建和加固，用螺栓连接的结构还可以根据需要进行拆迁。 2.3 钢结构重量轻盈节省成本 钢材的密度虽比混凝土等建筑材料大，但钢结构却比
6、钢筋混凝土结构轻，原因是钢材的强度与密度之比要比混凝土大得多。以同样的跨度承受同样荷载，钢屋架的重量最多不超过钢筋混凝土屋架的 1/3 至 1/4，冷弯薄壁型钢屋架甚至接近 1/10，为吊装提供了方便条件。对于需要远距离运输的结构，如建造在交通不便的山区和边远地区的工程，重量轻也是一个重要的有利条件。当然任何一种材料都不是十全十美的，钢材的耐腐蚀性和耐火性就较为欠缺，在对结构进行防护时费用比钢筋混凝土结构高。不过在没有侵蚀性介质的一般厂房中，构件经过彻底除锈并涂上合格的油漆，锈蚀问题也并不严重。近年来出现的耐大气腐蚀的钢材具有较好的抗锈性能，已经逐步推广应用，并取得了良好的效果。钢材长期经受
7、100辐射热时，强度没有多大变化，具有一定的耐热性能，但温度达 150以上时，就须用隔热层加以保护。钢材不耐火，重要的结构必须注意采取防火措施。 3、钢结构在现代建筑的应用 在建筑的应用以及推广价值与砖混结构、混凝土结构相比，在建筑中应用钢结构主要具有优势如下： （1）结构自重轻，根据比较，相同的建筑造型，六层钢结构住宅重量仅相当于四层砖混结构住宅的重量。建筑总质量小，地震力效应小，且延性好，相应抗震性能优良。历次大地震灾害资料对比都说明了这一点。 （2）材料各向同性，符合力学假定，提高了设计精度。 （3）由于工厂化加工制造，精度高，易于保证质量，与混凝土相比，更符合结构设计要求。同时施工速度
8、快，工期缩短 40%以上，可使建筑物更早的投入使用，提早产生效益。 （4）在设计中由于业主的要求，经常要进行变更，采用钢结构较易配合变更。施工时干式作业减少了对环境的污染，且构件运输方便，费用低。 （5）可在梁腹板处开孔走管道，不像混凝土结构在梁底通过。因此在楼层高度一样的情况下，采用钢结构可提高层间净高。 （6）轻质高强，简单实现大跨与复杂几何结构，创造开放式住宅。传统结构（砖混、混凝土）由于受材料限制，其开间一般在 3.0m、3.3m、3.6m、4.2m。如果需要更大开间，则会造成“肥梁胖柱” ，房高也会受到影响。而在梁高相同的情况下，钢结构开间可比混凝土大 50%。在梁柱等强度条件下，可
9、增加建筑有效使用面积 5%7%。 4、钢结构稳定设计的准则 结合个人的工作经验，本人认为在钢结构稳定性设计中是钢结构的一个突出问题。在各种类型的钢结构中，都会遇到稳定问题。对于这个问题处理不好，将会造成不应有的损失。根据稳定问题在实际设计中的特点提出了以下三项原则并具体阐明了这些原则，以更好地保证钢结构稳定设计中构件不会丧失稳定。 4.1 结构整体布置必须考虑整个体系以及组成部分的稳定性要求。目前结构大多数是按照平面体系来设计的，如桁架和框架都是如此。保证这些平面结构不致出平面失稳，需要从结构整体布置来解决，亦即设计必要的支撑构件。这就是说，平面结构构件的出平面稳定计算必须和结构布置相一致。就
10、如上述很早之前的加拿大一停车场的屋盖结构塌落等，事件中没有设置适当的支撑而造成出平面失稳。 4.2 结构计算简图和实用计算方法所依据的简图相一致，这对框架结构的稳定计算十分重要。目前任设计单层和多层框架结构时，经常不作框架稳定分析而是代之以框架柱的稳定计算。在采用这种方法时，计算框架柱稳定时用到的柱计算长度系数，自应通过框架整体稳定分析得出，才能使柱稳定计算等效于框架稳定计算。然而，实际框架多种多样，而设计中为了简化计算工作，需要设定一些典型条件。 4.3 设计结构的细部构造和构件的稳定计算必须相互配合，使二者有一致性。结构计算和构造设计相符合，一直是结构设计中大家都注意的问题。对要求传递弯矩
11、和不传递弯矩的节点连接，应分别赋予它足够的刚度和柔度，对桁架节点应尽量减少杆件偏心。这些都是设计者处理构造细部时经常考虑到的。但是，当涉及稳定性能时，构造上时常有不同于强度的要求或特殊考虑。例如，简支梁就抗弯强度来说，对不动铰支座的要求仅仅是阻止位移，同时允许在平面内转动。然而在处理梁整体稳定时上述要求就不够了。支座还需能够阻止梁绕纵轴扭转，同时允许梁在水平平面内转动和梁端截面自由翘曲，以符合稳定分析所采取的边界条件。 5、钢结构设计所注意的问题 在钢结构，有低层和多层之分。低层一般不超过 3 层，用于别墅；多层用于公寓。然而， 超过 9 层为高层。1012 层又称小高层。抗震规范 GB500
12、11 对 12 层以下和 12 层以上的房屋提出不同要求。住宅钢结构一般不宜超过 12 层。 在结构抗震性能与结构布置规则性有很大关系。结构布置不规则，地震时易损坏，而且除弹性设计外还要作弹塑性层间位移验算。因此应尽量使结构布置符合规则性要求。 在钢结构的平面布置应力求规则、对称。住宅钢结构常见的布置不规则，主要是平面不规则。如平面形状不规则，L 形等，特别是支撑剪力墙偏置，明显不对称等。若楼层的最大弹性水平位移超过质心水平位移的 1.2 倍就属于平面不规则，此时需对支撑剪力墙的配置进行调整。目前，国内高层钢结构钢材几乎都从国外进口，工程总承包由国外承担，制造和安装则由国内廉价劳动力承包，随着我国钢产量的增加，钢结构在建筑中的应用必然会越来越广泛，也必然会产生越来越深远的影响。 6、结语 总之，钢结构无论是在住宅建筑还是一些工业、商业建筑中，都符合国家未来发展的其中目标之一，符合可持续性发展的战略，并对保护耕地、提高城市建设水平有较大作用。有了国家政策的支持、技术的保证，钢结构住宅具有光明的前景。 参考文献： 1梁龙星.我国钢结构住宅发展前景展望J.交通科技与经济.2010.(02). 2何远鹏.刘岩.浅谈钢结构住宅J.辽宁建材.2011.(03). 3 黄福昌.钢结构住宅在我国的发展前景J.房材与应用.2009.(03).
