钢结构应用情况调查报告

合肥市钢结构应用情况调查报告

摘要：随着我国城市化进程的加快，如今的高层建筑形态呈现出千奇百怪的特点，钢结构被广泛的应用于各类建筑中，并且钢结构作为我国未来住宅发展的一个趋势,受到人们越来越多的关注。建筑钢结构是指用钢板和热轧、冷弯或焊接型材通过连接件连接而成的能承受荷载、传递荷载的结构形式。作为一个相对新型的行业，自上世纪80年代末开始，钢结构在建设领域得到广泛应用。90年代后，随着经济的发展钢铁工业技术和产能的提升，高层建筑、体育场馆、机场航站楼等建筑物逐渐增多，钢结构进入了快速发展期。钢结构建筑与传统的建筑方式相比，具有强度高、自重轻、抗震性能好、施工周期短、工业化程度高、环境污染少等优点。为此本文对国内钢结构住宅的应用情况进行了系统的调查研究,以期找到制约钢结构住宅发展的瓶颈,从社会和技术两个层面为钢结构住宅的发展应用找到突破口。

关键词：钢结构应用钢材优势大跨度

1、钢结构简述

1.1 钢结构是由型钢和钢板通过焊接、螺栓连接或铆接而制成的工程结构。

1.2钢结构的连接方法

焊接连接螺栓连接铆钉连接

1.3钢结构的特点

钢结构自重较轻、钢结构工作的可靠性较高、钢材的抗振（震）性好、钢结构制造的工业化程度较高、钢结构可以准确快速地装配、钢结构室内空间大、容易做成密封结构、钢结构易腐蚀、钢结构耐火性差、钢结构可回收利用、钢结构工期较短。

2、钢结构的优点

2.1能合理布置功能区间

利用钢材强度高的特点，设计可采用大开间布置，使建筑平面能够合理分隔，灵活方便，创造开放式住宅。而传统结构（砖混结构、砼结构）由于材料性质限制了空间布置的自由，以往开间一般常在3.2米、3.4米、3.6米，如果过大，就会造成板厚、梁高、柱大，出现"肥梁胖柱"现象，不但影响美观，而且自重增大，增加造价，购房者在二次装饰时，经常由于自行改变墙体位置，增加隐患。

2.2自重轻、抗震性能好

相同建筑面积的建筑楼层，钢结构自重轻，根据比较，六层轻钢结构住宅的重量，仅相当于四层砖混结构住宅的重量。而且钢材具有延性，能比较好的消耗地震带来的能量，所以抗震性能好，结构安全度高。

2.3施工方便、工期短

钢结构构件，可以实行工厂化生产，现场安装。由于现场作业量小，对周围环境污染少，同时，施工机械化程度高，加快了施工速度。根据统计，同样面积建筑物，钢结构比砼结构工期，可缩短三分之一，而且可节省支模材料。

2.4综合造价低

由于自重轻，基础费用降低，总体用料减少，直接成本降低，建设工期短，间接费又可减少，所以综合造价低。

2.5符合住宅产业化和可持续发展的要求

钢结构适宜工厂大批量生产，工业化程度高，并且能将节能、防水、隔热、门窗等先进成品集合于一体，成套应用，将设计、生产、施工一体化，提高住宅产业化的水平。

综上所述，钢结构是适合创新的住宅结构体系。钢结构可随着人们审美观的不同，使用功能要求的不同，设计各种造型、尺度、空间的新型房型。生产厂家能高精度、高质量、高速度完成，使建筑物达到既美观又经济的效果。

3、现代钢结构的应用

3.1工业厂房

吊车起重量较大或者其工作较繁重的车间的主要承重骨架多采用钢结构，结沟形式多为由钢屋架和阶形柱组成的门市钢架或排架，也有采用网架做屋盖的结构形式，随着压型钢板等轻型屋面材料的采用，轻钢结构工业厂房得到了迅速发展。其结构形式主要为实腹式变截面门式钢架。

3.2受动力荷载影响的结构

由于钢材具有良好的韧性，设有较大锻锤或产生动力作用的其他设备的厂房，即使屋架跨度不大，也往往由钢制成。对于抗震能力要求高的结构，采用钢结构也是比较适宜的。3.3可拆卸的结构

钢结构不仅质量轻，还可以用螺栓或其他便于拆装的手段来连接，因此非常适用于需要搬迁的结构。

3.4容器和其他结构

冶金、是由、化工企业中大量采用钢板做成的容器结构，包括油罐、高炉、热风炉等此外，经常使用的还有管道支架、锅炉支架等其他钢构筑物，海上采油平台也大都采用钢结构。

3.5组合结构

钢构件和板件受压时必须满足稳定性要求，往往不能充分发挥它的强度高的作用，而混凝土则最适宜于受压不适于受拉，将钢材和混凝土并用，使两种材料都发挥它的长处，是一种和合理的结构。主要构件形式有钢与混凝土组合梁和钢管混凝土柱。

4、钢结构应用举例

1 奥体中心

合肥奥林匹克体育中心总用地面积34.7万m2(521亩)，建筑面积15.3万m2，总投资约15亿元。包括一座能容纳60000人的主体育场、一座容纳8000人的综合体育馆、一座容纳3000人的游泳跳水馆、一个三星级的体育宾馆及附属用房、室外网球场、室外足球场及热身训练馆，商业娱乐设施、五环喷泉广场等。主体育馆的屋盖是由钢桁架连接的钢结构屋盖，钢结构应用使得体育馆的外型上显得格外的有活力，展示出了体育带给人的激情与活力，它是网架屋顶结构，是使用比较普遍的一种大跨度屋顶结构。这种结构整体性强，稳定性好，空间刚度大，防震性能好。网构架高度较小，能利用较小杆形构件拼装成大跨度的建筑，有

效地利用建筑空间。适合工业化生产的大跨度网架结构，外形可分为平板型网架和壳形网架两类，能适应圆形、方形、多边形等多种平面形状。平板型网架多为双层，壳形网架有单层和双层之分，并有单曲线、双曲线等屋顶形式。50年代后期上海同济大学曾建造了装配整体式钢筋混凝土单层联方网架壳形结构建筑，大厅部分净跨度为40米，外跨度54米。上海文化广场的改建设计采用钢结构球节点平板型网架，1970年建成。1976年建成的美国新奥尔良市体育馆，圆形平面直径达207.3米,是当今世界上最大的钢网架结构建筑。虽然奥体中心不及这些世界著名的建筑，但是它的诞生也带动了安徽体育馆的钢结构大跨度屋盖的使用。

2 新桥机场航空楼

合肥新桥国际机场是国内4E 级枢纽干线机场,其航站楼横向长约804m, 纵向最大宽度约161m,建筑最大高度约30m, 分为五个区段, 以3区段中轴线向两边呈对称布置,为多种结构形式组合的新型大跨刚架结构。

在本工程中, 1 区与5 区大跨钢架为本工程中无支撑跨度最大的箱型梁刚架,其吊装过程是施工的重点也是难点, 经综合考虑采用钢结构分段吊装的施工方案。1、5 区基本对称,分别由13榀刚架以及3.78m、7.8m 钢框架结构共同组成结构受力体系。钢框架结构体系则主要由圆管柱与主次梁组成。

机场航站楼的3区钢结构由11榀钢架组成钢架柱体部分为箱型, 梁体部分为桁架结构。钢架最大外轮廓超过1 0m, 柱距为18m, 最大跨度54m。为解决3 区钢结构吊装, 特设置两台行走式塔吊。塔吊轨道所相交混凝土梁每间隔9m, 采用钢管柱进行加固, 上部行走式塔吊及其全部作业荷载通过轨道梁传递至钢管加固位置。此行走式塔吊的设置与加固带来结构荷载以及荷载传递方式的改变, 故需对其相关构件进行施工监控。

5、钢结构的发展

我国建筑业发展的总目标是：提高建筑业的整体素质、生产工业与技术装备水平，达到在国际建筑市场中具有较强的竞争能力，并充分发挥建筑业在带动国民经济增长和结构调整中的先导产业作用，到2010年使建筑业成为名副其实的国民经济支柱产业。建筑业要带动相关产业发展，加快发展钢结构工程是一个很重要的方面。

高层建筑钢结构近年来雨后春笋般的拔地而起，发展很迅速。我国80年代建成的11幢高层建筑钢结构最高为208米，而90年代以来正在建造或设计的高层建筑钢结构共约32幢，最高的达420米（已建）和460米（设计）。最近在大连兴建的高度200米的远洋大厦钢结构，设计、制造、安装和材料全部是由国内承担和供应的，这说明完全由我国自己来建造超高层钢结构是可以做到的。

大跨度空间钢结构最先让人们了解的是网架工程，其发展的速度较快，计算也比较成熟，国内有许多专用网架计算和绘图程序，是其迅速发展的重要原因。网壳在我国已在应用，已建成的网壳工程以球面和柱面较多，还有双曲抛物面、双曲扁壳等形式。它比网架又有许多