钢结构优势分析及生活中的广泛应用

钢结构优势分析及生活中的广泛应用
钢结构是指用钢板和热扎、冷弯或焊接型材通过连接件连接而成的能承受和传递荷载的结构形式。

钢结构体系具有自重轻、工厂化制造、安装快捷、施工周期短、抗震性能好、投资回收快、环境污染少等综合优势，与钢筋混凝土结构相比，更具有在'高、大、轻'三个方面发展的独特优势，在全球范围内，特别是发达国家和地区，钢结构建筑工程领域中得到合理、广泛的应用。

抗震性：低层别墅的屋面大都为坡屋面，因此屋面结构基本上采用的是由冷弯型钢构件做成的三角型屋架体系，轻钢件件在封完结构性板材及石膏板之后，形成了非常坚固的"板肋结构体系"，这种结构体系有着更强的抗震及抵抗水平荷载的能力，适用于抗震烈度为8度以上的地区。

抗风性：型钢结构建筑重量轻、强度高、整体刚性好、变形能力强。

建筑物自重仅是砖混结构的五分之一，可抵抗每秒70米的飓风，使生命财产能得到有效的保护。

耐久性：轻钢结构住宅结构全部采用冷弯薄壁钢构件体系组成，钢骨采用超级防腐高强冷扎镀锌板制造，有效避免钢板在施工和使用过程中的锈蚀的影响，增加了轻钢构件的使用寿命。

结构寿命可达100年。

保温性：采用的保温隔热材料以玻纤棉为主，具有良好的保温隔热效果。

用以外墙的保温板有效的避免墙体的'冷桥'现象，达到了更好的保温效果。

100mm左右厚的R15保温棉热阻值可相当于1m厚的砖墙。

隔音性：隔音效果是评估住宅的一个重要指标，轻钢体系安装的窗均采用中空玻璃隔音效果好，隔音达40分贝以上；由轻钢龙骨、保温材料、石膏板组成的墙体，其隔音效果可高达60分贝。

健康性：干作业施工，减少废弃物对环境造成的污染，房屋钢结构材料可100%回收，其他配套材料也可大部分回收，符合当前环保意识；所有材料为绿色建材，满足生态环境要求，有利于健康。

舒适性：轻钢墙体采用高效节能体系，具有呼吸功能，可调节室内空气干湿度；屋顶具有通风功能，可以使屋内部上空形成流动的空气间，保证屋顶内部的通风及散热需求。

快捷：全部干作业施工，不受环境季节影响。

一栋300平方米左右的建筑，只需5个工人30个工作日可以完成从地基到装修的全过程。

环保：材料可100%回收，真正做到绿色无污染。

节能：全部采用高效节能墙体，保温、隔热、隔音效果好，可达到50%的节能标准。

近年来，我国建筑钢结构行业获得了巨大的发展，涌现出一批优秀的钢结构建筑，如奥运鸟巢、北京植物园温室馆、首都机场等。

建筑钢结构行业的跨越发展，为我国现代化城市建设作出了重要贡献。

中国钢结构协会空间结构分会秘书长、北京工业大学教授薛素铎在接受记者采访时介绍说，钢结构的定义是指由钢板、型钢、钢管、钢绳、钢束等钢材，用焊、铆、螺栓或胶等连接而成的结构。

结构特点是重载、高耸、大跨、轻型，其承重能力大，架设便捷，常用于桥梁、房屋、高塔、闸门等工程。

据介绍，在我国，建筑包含工业和民用建筑两部分。

按承重结构的材料又分成钢筋混凝土结构、钢结构、木结构、砖石结构、钢—砼组合结构等。

由于钢结构自重轻、强度高、抗震性能好，便于工业化生产，是一种节能环保型、能循环使用的建筑结构，符合经济持续健康发展的要求，故在高层建筑、大型工厂、大跨度空间结构、轻钢结构、住宅建筑中更能发挥其优势。

各专业（行业）部门中也大量采用钢结构，如公路和铁路桥梁、火电主厂房和锅炉钢架、输变电铁塔、广播电视通讯塔、石油海洋平台、核电站、风力发电、水利建设等。

城市建设中更需大量钢结构，如地铁、城市轻便铁路、立交桥、环保建筑、公共设施、临时
建筑等。

薛素铎介绍说，我国钢结构的科研设计工作，早在上世纪50年代初期就已开始了。

1949年新中国成立后，三年恢复时期，面临的是残破的厂房需要修复和尽快为经济建设提供工业产品及装备。

中国政府向苏联提出要求后，经多次研究，确定了156项重点援建项目，其中许多重要的项目建设均设计采用钢结构，如鞍钢、本钢、包钢、武钢、长春一汽、沈阳机床、哈尔滨锅炉厂、富拉尔基重机厂、大连造船厂等，以及长江上第一座公路、铁路两用的武汉长江大桥建设。

通过上述建设，我们从苏联学习了解了许多现代工业技术和引进了一大批重要装备技术。

一方面新中国的建设吸引一大批在国外学习工作的专家、学者回国参加建设，另一方面培养了自己的专家、学者和工程技术专家。

此后，我国坚持走自力更生、发奋图强的道路，确立了要建立我国自己的科研、设计等方面的战略方针。

从那时开始，我国逐步建立了一些专业性的设计、研究院，同时研究开发了一些重大工程急需的材料、装备及施工技术。

当时利用我国资源比较丰富的锰金属研究开发出了的一系列高强度低合金钢，如至今仍大量用于钢结构工程结构的Q345的16锰钢系列，就是由我国自己研究开发的钢材，并应用于南京长江大桥等重大工程。

据记者了解，目前在我国钢结构领域比较著名、成果及业绩突出并具有50多年历史的科研设计单位有：与新中国同龄的北京市建筑设计研究院，承担了以人民大会堂、历史博物馆、首都机场、北京植物园、北京电视艺术中心等重大工程；成立于1950年的中铁大桥勘测设计院，是当时抽调全国工程技术精英组成的，其当时的主要任务就是建设武汉长江大桥；成立于1951年的北京钢铁设计研究总院（当时为鞍钢钢铁设计处，1956年迁往北京），也是现《钢结构设计规范》GB-50017-2003主编单位，为宝钢等重点钢铁企业建设发展作出了巨大贡献；中国航空工业规划设计院，在为各地机场、飞机维修库的建设中取得突出成绩；成立于1952年的上海现代设计集团华东建筑设计研究院，设计有上海东方明珠电视塔、浦东国际机场、北京CBD核心区国际征集规划方案。

还有成立于1952年的北京钢铁研究总院，成立于1953年的中元国际工程设计研究院（原机械部设计研究院）、中国建筑科学研究院，成立于1955年的中国京冶建筑研究总院（原冶金工业部建筑研究总院）等等。

在土木建筑领域从事科研、教学和培养人才数十年，形成比较连续的人才梯队，在钢结构领域的学术造诣、工程技术研究和应用方面有突出业绩的院校，有清华大学土木水利学院、北京工业大学建筑工程学院、哈尔滨工业大学土木建筑学院、浙江大学土木系、同济大学、西安建筑科技大学、重庆大学土木建筑学院等。

有关权威人士预测，经过5至10年的发展，我国建筑钢结构行业将达到国际先进水平。

然而由于种种原因，在建筑钢结构领域还存在诸多不利因素，在一定程度上制约了行业的发展。

据悉，在重钢结构方面，高层结构的行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》已经颁布，存在问题是钢框架—混凝土核心筒这种造价低、用钢省、我国目前应用最多的结构体系，在应用范围和技术上还有待进一步研究和完善。

在高层钢结构设计和制图方面，国外应用较多的静力强塑性分析还很少采用。

轻钢结构主要指用轻型板材做围护结构的门式钢架轻型房屋结构（简称“轻钢”）和压型钢板拱壳屋盖，它是近年我国各类钢结构中发展最快的。

轻钢结构制造厂在数量和规模上都有较大的发展。

这两种结构的特点是承载力储备较低，特别是拱形屋盖对半跨雪荷载很敏感。

近年出现过一些事故，有的是粗制滥造，有的是在施工中倒塌。

空间结构主要采用网架（网壳），此外还有索膜结构、索网结构和其他杂交结构。

网架在我国应用广泛，其新动向是采用矩形钢管杆件的网架增多；近年在航站楼广泛采用空间桁架，其杆件多采用圆钢管，弦杆多采用曲线形；弓型结构的出现引起了人们的兴趣，但它的
性能和应用规模还有待进一步探讨。

此外，阻碍钢结构行业蓬勃发展的，还有整个行业的管理规划。

必须加快建立行业发展信息网络。

行业协会已成立多年，由于企业数量多、结构类型多样、发展变化迅速，行业的统计工作至今尚未建立和健全。

目前尚无法准确掌握行业的发展情况，包括全国钢结构企业的数量和规模、各类钢结构年建造总量（总吨位和建筑面积）等确切数字，无法为政府决策提供依据。

中国建筑金属结构协会钢结构委员会和中国钢结构协会在这方面已经做了不少的工作，今后应加快步伐，加强信息网络的建立和健全，使其发挥更大的作用。

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