钢结构的应用和发展

钢结构的应用与发展

1 钢结构建筑的发展现状

在国外,早在20世纪二三十年代,钢结构就在各行各业得到了广泛的应用,许多机场、桥梁和大型公共设施等大都采用了钢结构。据相关资料介绍,美国大约有70%的非民居和两层以下的建筑均采用刚架体系。钢结构的广泛应用,加大了建筑业对钢材的需求。在欧美等发达国家,钢结构用钢量已占到钢材产量的30%以上,钢结构建筑面积占到了总建筑面积的40%以上。

我国的钢结构起步较晚,随着国家经济实力的增强和社会发展的需要,近十余年来,钢结构取得了比较迅速的发展,初步形成了一批有实力的龙头企业如鞍钢、宝钢等。制作钢结构所用的中厚板、型钢、钢管以及涂镀层钢板等产品的质量也有了较大提高,耐火钢、超薄热轧H型钢等一批新型钢材相继研制成功,开始应用于各类工程中。比较重要的工程有:浦东国际机场、首都国际机场、上海金茂大厦、深圳赛格大厦、大连世贸中心、芜湖长江大桥、上海卢浦大桥、上海宝钢大型轧钢厂房、江南造船厂仓库、长江输电铁塔、青岛颐中体育场、义乌市体育场、长沙长途汽车站等,这些建筑成为了我国科技进步的某种象征,在国内外产生了一定的影响。近年来,钢结构正逐步应用于民用住宅中,并开始有所发展。与钢结构的发展相对应,我国成立了许多专业性的钢结构设计院和研究所,研究开发出了许多钢结构设计软件和新技术,并设计出了许多优秀的钢结构建筑。从计算机设计、制图、数控以及自动化加工制造到科学管理方面都有了一套独特的方

法。其产品的范围也从传统的建筑工程结构、机械装备、非标准构件和成套设施延伸到商品房屋、集装箱产品和港口设施等直接到用户的终端产品。

2 钢结构的优点

与传统的砖混结构、钢筋混凝土结构和木结构等相比,钢结构具有许多优点。

2. 1 施工周期短

钢结构建筑的所有构件均可以在现场制作安装,对规模较小的工业厂房而言,采用钢结构,其施工周期仅需45 d至2个月;若采用钢筋混凝土结构,则需要8个月至12个月。

2. 2 抗震性能好

由于钢结构属于柔性结构且自重较轻,因而能有效地降低地震造成的影响,极有利于抗震。

2. 3 易于拆卸搬迁

整个建筑可在很短的时间内拆迁,且大部分构件还可以重新利用,而这是钢筋混凝土建筑所无法比拟的。

2. 4 有利于环保

与目前使用的混凝土结构相比,钢结构具有以下几个特点:

(1)可干式施工、节约用水、施工占地少、产生的噪声小、粉尘少。

(2)可大量减少混凝土和砖瓦的使用。

(3)钢结构建筑达到使用寿命时,拆除结构所产生的固体垃圾较少,

且废钢资源可进行回收再冶炼利用。由于钢结构建筑具有高效、快速、经济、可持续发展的特点,并能满足不同的使用要求。因此,钢结构建筑在西方得到了广泛应用,并享有/绿色建筑之称。

3 钢结构存在的问题

在我国,钢结构虽然得到了一定的发展,但仍然存在着以下问题:

(1)目前,我国尚未制定钢结构制作企业的资质等级标准,现行《钢结构、网架工程企业资质等级标准》应用范围较窄,在实际的钢结构制作安装中已不适用; GB 50018)2002《冷弯薄壁型钢结构技术规程》规定,主要承重构件不宜用厚度2 mm以下的钢材制作;对于国外大量采用的壁厚0. 8 ~1. 6 mm的镀锌轻钢龙骨承重体系,我们既缺乏对其受力状况和结构安全性、耐久性的理论分析,也缺乏相关的实验数据。因此,当设计轻钢结构住宅时,在我国找不到相应的规范作为设计的依据。

(2)钢结构用于大跨度的工业厂房及公共建筑时,可充分发挥钢材的力学性能;但用于民用住宅时,在相同的承载力下,钢结构的断面比较小,从而使得刚度减小,结构的稳定性降低。钢结构建筑对楼板和支撑等的要求也比较高,从其抗震力学性能来讲,纯钢结构不宜用于板式高层住宅。

(3)钢结构建筑在防火、防腐、保温、隔声、防震和稳定性等方面的设计尚不成熟,限制了钢结构在民用建筑中的发展。

(4)目前,建筑施工中边设计、边施工、边修改的/三边0工程很普遍,而钢结构一旦上马,图纸或房型等都不能轻易变动。钢结构对建筑

设计、管道布置等也有一定的要求,房型和建筑造型等如果随意变形,将会增加成本,提高工程造价。因此,基于以上原因,导致钢结构建筑呆板而缺乏变化。

(5)目前,我国缺乏经验丰富的钢结构专业技术人才,相应的配套体系尚不完善,设计人员设计出的钢结构建筑,其工程造价达到了混凝土结构的1.5倍左右,造成了很大的浪费。因此,对一些有影响力的建筑如上海浦东国际机场、金茂大厦等钢结构工程,都是由国外设计院承担设计。

4 发展前景

目前,我国钢结构建筑的发展形势很好, 21世纪将是钢结构快速发展的时期。长期以来,由混凝土结构和砌体结构一统天下的局面必将发生变化。从事钢结构制作安装的施工企业前景广阔,各个建筑设计院也面临着新的机遇和挑战。钢结构建筑以其自身的优越性,在我国的工程建设中所占的份额必将越来越大,应用范围也将越来越广。随着国家内需政策的扩大、北京申奥的成功、西部大开发战略的实施和城市化进程的加快,都将为国内的钢结构建筑提供广阔的市场空间和良好的发展机遇。只要加强领导,合理规划,积极组织,政府、行业和企业共同努力,产、学、研紧密结合协作,全面提高行业素质和科技水平,我国钢结构建筑市场的发展前景将非常广阔。