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必須還鋼結構輕、快、好、省的本來(lái)面目

作者：鋼結構網(wǎng)    
時(shí)間：2011-03-18 10:16:02 [收藏]
   輕、快、好、省是建筑鋼結構的本來(lái)面目
    關(guān)鍵詞：輕 、 快
       輕、快、好、省是建筑鋼結構的本來(lái)面目

        隨著(zhù)我國鋼產(chǎn)量的快速增長(cháng)、國家實(shí)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(yè)發(fā)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(fā)展的過(guò)程中也凸顯了一些引人思考的問(wèn)題。一方面，我國是產(chǎn)鋼大國，但建筑鋼結構的用鋼量只占鋼產(chǎn)量總數的4%左右，而建筑鋼結構在整個(gè)建筑行業(yè)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(fā)展方向和發(fā)展理念產(chǎn)生了困惑。為了促進(jìn)鋼結構產(chǎn)業(yè)健康持續的發(fā)展，本文對這些問(wèn)題進(jìn)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(lái)面目

        綜觀(guān)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(fā)展促進(jìn)了建筑業(yè)、冶金工業(yè)、機械工業(yè)、汽車(chē)工業(yè)、農業(yè)、石油工業(yè)、商業(yè)、交通運輸業(yè)的迅速發(fā)展。為什么鋼結構的生命力越來(lái)越強大？這要歸功于鋼結構“輕、快、好、省”的四個(gè)優(yōu)異性能。

        ⒈輕。鋼結構具有輕質(zhì)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(lèi)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(yè)化程度高，工期短。鋼結構是工廠(chǎng)制作，具備成批大件生產(chǎn)和成品精度高等特點(diǎn)，采用工廠(chǎng)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(jià)、發(fā)揮投資的經(jīng)濟效益創(chuàng )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(zhì)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(huì )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(dòng)荷載，計算模型很好地反映鋼材的力學(xué)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(zhì)的均勻使設計易于符合實(shí)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(yōu)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(shí)，通過(guò)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?xún)?，鋼材性質(zhì)變化很小，鋼結構可用于溫度不高于250℃的場(chǎng)合；當溫度達到300℃以上時(shí)，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(huì )因為日常溫度的變化、日曬、雨淋及一般大氣介質(zhì)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(jià)格上看，鋼結構比混凝土結構的造價(jià)要高，但鋼結構比混凝土結構建設的速度要快50%左右，這會(huì )節省很多時(shí)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(huì )下降。建造房屋是一個(gè)系統工程，包括設計、制造、運輸、安裝、維修和管理等諸多環(huán)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(diǎn)，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(wèn)題，但通過(guò)進(jìn)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(zhù)新型耐火鋼和耐候鋼的使用，這些缺點(diǎn)正逐步得到弱化。另外，鋼結構低溫脆斷的問(wèn)題，通過(guò)正確的設計也可以防患于未然。

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

        二、輕、快、好、省的實(shí)例

        隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，以及人們對物質(zhì)和文化生活要求的不斷提高，對各類(lèi)建筑提出了更新、更高的要求。建筑鋼結構由于鋼材的優(yōu)異性能，制作安裝的高度工業(yè)化以及結構體形的新穎和靈巧，已越來(lái)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(yè)競爭的激烈化,促使了現代多、高層建筑的出現與發(fā)展。隨著(zhù)建筑高度的增加，在風(fēng)荷載和地震作用下，結構的抗側力問(wèn)題逐漸成為關(guān)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(chuàng )新和發(fā)展的過(guò)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(gè)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(zhù)提高。
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