钢结构施工新技术

钢结构施工新技术1、钢结构发展概况钢是一种铁碳合金，人类采用钢结构的历史和炼铁、炼钢技术的发展是密不可分的。

最早在公元前2000年左右，在伊拉克两河流域就出现了早期的炼铁术。

我国也是较早发明炼铁技术的国家之一，早在战国时期，我国的炼铁技术已很盛行了。

公元65年（汉明帝时代），已成功地用锻铁为环，相扣成链，建成了世界上最早的铁链悬桥——兰津桥。

此后，为了便利交通，跨越深谷，曾陆续建造了数十座铁链桥。

其中跨度最大的为1705年（清康熙）建成的四川泸定大渡河桥，桥宽2.8m，跨长100m。

除铁链悬桥外，我国古代还建有许多铁建筑物，如铁塔等，目前依然存在。

所有这些都表明，我们中华民族对铁结构的应用，曾经居于世界领先地位。

欧美等国家中最早将铁做为建筑材料的当属英国，但直到1840年以前，还只采用铸铁来建造拱桥。

1840年以后，随着铆钉连接和锻铁技术的发展，铸铁结构逐渐被锻铁结构取代，随着1855年英国人发明贝氏转炉炼钢法和1865年法国人发明平炉炼钢法，以及1870年成功轧制出工字钢之后，形成了工业化大批量生产钢材的能力，强度高且韧性好的钢材才开始在建筑领域逐渐取代锻铁材料，自1890年以后成为金属结构的主要材料。

20世纪初焊接技术的出现，以及1934年高强度螺栓连接的出现，极大地促进了钢结构的发展。

除西欧、北美之外，钢结构在前苏联和日本等国家也获得了广泛的应用，逐渐发展成为全世界所接受的重要结构体系。

由于我国长期处于封建主义统治之下，束缚了生产力的发展，1840年鸦片战争以后，更沦为半封建半殖民地国家，工业落后，古代在铁结构方面的技术优势早已丧失殆尽。

我国在1907年才建成了钢铁厂，年产钢只有0.85万吨。

新中国成立后，随着经济建设的发展，钢结构曾起过重要作用，如第一个五年计划期间，建设了一大批钢结构厂房、桥梁。

但由于受到钢产量的制约，在其后的很长一段时间内，钢结构被限制使用在其他结构不能代替的重大工程项目中，在一定程度上，影响了钢结构的发展。

自1978年我国实行改革开放政策以来，经济建设获得了飞速的发展，钢产量逐年增加。

自1996年超过1亿吨以来，一直位列世界钢产量的首位，2003年更达到创纪录的2.2亿吨，逐步改变着钢材供不应求的局面。

我国的钢结构技术政策，也从“限制使用”改为积极合理地推广应用。

所有这些，为钢结构在我国的快速发展创造了条件。

钢结构以其独特的优越性在建筑工程中得到广泛应用，特别是高层、超高层、轻型钢结构，大跨度结构等应用的比较多。

这是由于钢结构有许多优点，如强度高、塑性、韧性好、重量轻、材质均匀、制作简单、施工方便、工期短、节能环保、综合技术经济指标优、建筑造型美观、抗震性能好等优点。

当然它的缺点是耐火度不够，耐腐蚀性差，造价稍高等。

但综合来评定，钢结构优点多，缺点易克服。

它仍是结构体系中最重要的一种结构形式，将被越来越广泛重视和使用。

2、钢结构的应用情况钢结构应用于高层、超高层建筑中在南方一些大中城市中，高层、超高层建筑如雨后春笋般拔地而起，由于外资工程的兴建，建筑用钢材的发展，高层、超高层建筑应用钢结构越来越多。

如在上海的浦东开发区建设中，高层建筑钢结构的发展尤其迅速。

现已建成的上海金茂大厦，为框- 筒结构，混合材料，高度420m ，地上88 层，地下3 层。

在北京、深圳等地的高层、超高层建筑中，大都采用了钢结构建筑。

目前在高层、超高层建筑中应用的体系大致有三种。

一种是混凝土结构，一种是钢结构，另一种就是两种体系组成的混合结构。

在这种混合结构中因发挥了钢结构的优点而克服了钢结构的缺点，应用的比较多。

现在钢结构应用的形式主要有: (1) 作为钢框架与混凝土核心筒组成受力结构体系，这是高层混合结构中常用的形式。

(2) 作为劲性骨架与混凝土一起组成受力构件，包括钢管混凝土，这种混合结构兼有钢与混凝土两者的优点，整体强度大，刚性好，抗震性能好。

当采用外包砼结构形式时更具有良好的耐火和耐腐蚀性能。

混合结构构件一般可以降低钢量15 % —20 % ，还可减少支模，施工方便、快速，因此混合结构在高层，超高层建筑中所占比重较多。

应用于大跨屋盖体系中。

一些工业厂房、仓储库、停车场、集市等建筑设施，由于空间高，跨度大，其他体系难以满足要求，故而选用钢网架，悬索，壳体，桁架，膜结构等形式作为这些大跨结构的屋盖系统。

随着国外钢结构的新技术、新产品的不断引进和应用，采用轻钢结构体系使工程总造价低于钢筋混凝土或砖混结构体系，且施工工期缩短50 %以上。

目前，在经济发达地区新建的大跨设施中基本采用了钢结构，在内陆地区也有部分采用钢结构，随着人们对钢结构的认识，将会越来越被重视和采用。

3、钢结构的发展现状（1）钢结构发展的物质基础据有关资料统计，目前，我国钢产量已超过1. 2 亿吨，成为世界上钢产量之大国，同时，钢材的品牌、规格与质量日益提高，国内钢材市场已从过去的卖方市场转变到买方市场，这为大力推广利用钢结构技术奠定了坚实的物质基础。

（2）钢结构发展的技术政策我国建筑技术政策中，特意提到“发展钢结构(含预应力钢结构) ，对于超高层建筑结构、大跨空间结构或大跨重载工业厂房等，可采用钢结构；对于大跨空间屋盖系统，可选用钢网架、网壳、悬索、壳体、膜结构等，加速推广轻钢结构”。

又提到“研究推广组合结构和混合结构，充分发挥不同结构材料的性能。

根据建筑物各自的特点，可采用两种以上结构材料构成的组合结构，如由型钢、钢筋、混凝土构成的劲性钢筋混凝土，由钢管和混凝土构成的钢管混凝土等。

且在一个建筑物上可采用两种及以上结构形式构成的混合结构，如采用钢筋混凝土作为高层建筑的核心筒，采用钢框架结构作为外柱与其相连”。

而且我国政府提出了从“节约钢材”转变成合理使用钢材，从“限制使用钢结构”到“大力发展钢结构”的政策转变。

建设部在修订我国“建筑业推广应用10 项新技术”中，首次列入了钢结构新技术，充分说明我国钢结构发展已经具备了非常好的政策大环境。

钢结构是一项绿色环保建筑产业。

钢结构材料可再生利用，减少大气污染物。

钢结构的废弃料可回炉、再生利用。

对同样规模的建筑物，钢结构建造过程中有害气体(CO2) 排放量只相当于钢筋混凝土结构的65 %。

工业化生产，现场施工周期短，最大限度的减少了施工工地对环境的影响。

钢结构工程一半以上的工期是工厂加工制作，现场工期可缩短50 %以上，同时工地因很少使用砂、石、土和水泥等散料，而从根本上避免了尘土飞扬，污染环境的问题。

钢结构体系可以带动其他“节能环保”型建筑材料的推广应用，钢结构体系由于连接的灵活性，各种“节能环保型”的围护材料都可以采用。

（3）钢结构新技术的主要内容A．高层钢结构新技术根据建筑高度和设计要求采用框架、框架—支撑、筒体和巨型框架结构，其构件可采用钢、劲性钢筋混凝土或钢管混凝土。

钢构件质轻、延性好，可采用焊接型钢或轧制型钢，适用于超高层建筑。

劲性钢筋混凝土构件刚度大，防火性能好，适用于高层建筑或底部结构。

钢管混凝土施工简便，仅用于柱结构。

B．空间钢结构技术空间钢结构自重轻、钢度大、造型美观、施工速度快。

以钢管为杆件的球节点平板网架、多层变截面网架及网壳等是我国空间钢结构用量最多的结构形式，在设计、施工方面均达到国际先进水平，有专门的设计、施工和检验规程，并可提供完整的CAD软件，除网架结构外，空间结构尚有大跨悬索结构、索一膜结构、大跨空间钢管桁架结构等。

C．轻钢结构技术伴随着轻型彩色钢板制成墙体和屋面围护结构组成的新结构形式，由厚4mm以上钢板焊接成轧制的大断面薄壁H型钢墙梁和屋面檩条，园钢制成柔性支撑系统和高强螺栓连接构成的轻钢结构体系，柱距6 —9 m ，跨度可达到30 m 或更大，高度可多达10 m ，并可设轻型吊车。

用钢量20 —30 kg/ m2。

现已有标准化的设计程序和专业化生产企业，产品质量好、安装速度快、重量轻、投资少，施工不受季节限制。

适用于各种轻型工业厂房。

D．钢—混凝土组合结构技术以轻钢或钢管与混凝土构件组成的梁、柱承重结构为钢—混凝土组合结构，近年来应用范围日益扩大，适用于承受较大荷载的多层或高层建筑的框架梁、柱及楼盖，工业建筑柱及楼盖等。

E．高强螺栓连接与焊接技术高强螺栓通过摩擦力来传递应力，由螺栓、螺母和垫圈3 部分组成。

高强螺栓连接具有施工简便、拆除灵活、承载力高、抗疲劳性能和自锁性好、安全性高等优点，工程中已取代了铆接和部分焊接，成为钢结构制作及安装中的主要连接手段。

在车间内制作的钢构件，厚板应采用自动多丝埋弧焊、箱型柱隔板应采用熔嘴电渣焊等技术。

现场安装施工中应采用半自动焊技术和气体保护焊药芯焊丝及自保护药芯焊丝技术。

F．钢结构防护技术钢结构防护包括防火、防腐、防锈，一般在防火涂料处理后无需再做防锈处理，但在有腐蚀气体的建筑中尚需做防腐处理。

国内防火涂料种类较多，如TN 系列、MC —10 等，其中MC—10 防火涂料具有防火、防腐功能。

防腐防锈涂料有醇酸磁漆、氯化橡胶漆、氯橡胶涂料及氯磺化涂料等。

在施工中应根据钢结构形式、耐火等级要求及环境要求选用合适的涂料及涂层厚度。

随着经济和科学技术的迅猛发展，钢结构技术日新月异，一些新型结构体系如住宅钢结构体系、预应力结构体系、张弦顶结构、膜结构等处于研究开发和推广应用阶段；一些新型高效材料如轧制H 型钢、冷弯型钢、压型钢板、耐火钢、不锈钢正在积极推广。

（4）目前存在的问题及对策A．钢结构设计力量薄弱从全国范围来看，制约我国钢结构发展和推广应用的最大问题是设计力量薄弱。

目前我国绝大部分设计院没有专业化的钢结构设计人员，绝大多数结构设计工程师对钢结构设计不熟悉，主观上不接受钢结构方案，进行一些钢结构设计，也由于设计水平不高，体现不出钢结构的优越性，客观上也阻碍了钢结构的推广应用。

鉴于这种不利情况，政府主管部门、行业协会、设计院、科研院所及高等院校应加强钢结构技术人才的培养，一方面对现有的钢结构设计的技术培训，提高整体素质，逐步在设计院(所) 配备一定数量的钢结构专业设计人员；另一方面对在校钢结构专业设计的学生强化钢结构专业学习和培养，造就一批高级工程技术专门人才。

B．钢材的品种、规格和质量有待于提高目前，我国普通钢材的生产能力大于市场需求，但具有竞争力的真正能够满足市场各种需求的生产能力不足一半。

钢结构用钢的品种选择面小，常用品种(Q235) 与国外大多数国家的常用品种相比，设计参数相差很大，无法接轨；高效、经济断面钢材，如H 型钢、冷弯型钢、钢管等规格不齐全，不配套，使用率较低；一些特效钢材，如耐大气腐蚀钢、不锈钢、耐火钢及低合金高强度钢还没有进入实质应用阶段；超厚钢板还存在着严重的质量问题。

总之我国建筑钢材在品种、规格和质量方面还存在不足，在一定程度上制约了钢结构的发展和推广。