钢结构在建筑中的应用

钢结构在建筑中的应用

摘要：钢结构作为一件建筑材料，正逐步取代其他建筑材料，成为建筑材料的主体，具有强度高、塑性好、韧性好、自重轻、抗震性能好、结构安全性高、制作简便、工业化程度高，钢结构在我国市场前景十分广阔。

关键词：钢结构；建筑工程；应用与发展；

1.引言

钢结构主要是指由钢板、热轧型钢、薄壁型钢和钢管等构件组合而成的结构，它是建筑工程的主要结构形式之一。

钢结构与其它结构形式相比，具有强度高、塑性好、韧性好、自重轻、抗震性能好、结构安全性高、制作简便、工业化程度高、造价低、综合经济效益好等优点，已经广泛的应用在建筑行业。

在欧美发达国家，钢结构作为一件建筑材料，正逐步取代其他建筑材料，成为建筑材料的主体。在我国，早期受钢产量的限制，钢结构在我国的发展受到一定的限制。近几年来，随着现代科学技术的高速发展，我国钢产量迅速增加，以及人们对住宅的功能齐全、使用方便、居住舒适、安全节能、有益健康等发面的要求，使国内外钢结构住宅会逐步替代砖结构住宅，成为住宅产业的一支新生力量。

2.钢结构特点

目前，钢结构在房屋建筑中、地下建筑、桥梁和海洋平台中都得到广泛采用，这是由于钢结构与其他材料的结构相比具有如下的优点：

2.1强度高、塑性和韧性好

在同样受力的情况下，钢结构与混凝土结构以及其它结构相比，构件较小，质量较轻。适用于建造跨度大、高度高和承载重的结构。在一般的条件下不会因超载而突然断裂，只会增大变形，故容易被发现。此外，还能降低局部高峰应力重分配，使应力变化趋于平缓，在地震区采用钢结构比较有利。

2.2钢结构质量轻

结构的轻质性可用材料的密度和强度的比值来衡量，比值越小，结构相对越轻。以同样的跨度承受同样的荷载，钢屋架的质量最多不过为钢筋混凝土屋架的1/4-1/3。

2.3工业化程度高，工期短。

钢结构所用材料皆可在工业化的厂房制作完成，加工制作简便，制成的构件可运到现场拼装，采用焊接或螺栓连接。安装方便，施工机械化程度高，工期短。施工时不必支模、拆模，由此降低成本，大大加快施工速度。为降低造价，综合经济效益创造了条件。

2.4抗震性能好

钢材具有较高的抗拉和抗压强度以及较好的塑性和韧性，因此在国内外的历次地震中，钢结构是损坏最轻的结构，已公认为是抗震设防地区特别是强震区的最合适结构。

3.钢结构的应用与发展概况

3.1国外钢结构住宅的应用与发展

目前，许多国家如美国、日本、英国、澳洲等，正积极推动预制装配化钢结构中低层住宅，在日本称为工业化钢结构住宅。美国最早采用钢框架结构建住宅，至1996年，已有了20万幢钢框架小型住宅，约占住宅总数的20%。日本的钢结构建筑数量最多，其新建的1-4层建筑，大都采用了钢结构。人们更喜欢钢结构住宅可以提供良好的抗震性能。

在澳大利亚，钢框架住宅占全部住宅数量的30%。2000年，这个比例达到50%。在芬兰、瑞典、丹麦以及法国，刚框架体系也在变得越来越普及。特别是丹麦人，早已建造了大量基于钢骨架体系的地层住宅。在芬兰和瑞典，也有一些刚框架的低层住宅建成。

3.2国内钢结构住宅的应用与发展

改革开放以来，我国住宅建筑发展很快。为了满足人们日益增长的住房要求，推进住宅产业现代化，国务院【1999】第72号文件明确提出，发展钢结构住宅，扩大钢结构住宅的市场占有率，将会加速住宅产业化过程，对我国建筑、产业的发展具有重大意义。

随着我国改革开放的深入，工业化的轻钢别墅进入我国，先后从日本引入进几百栋轻钢结构低层别，从澳洲、加拿大引进了轻钢龙骨住宅体系构件在国内组装。所谓轻钢是指以彩钢板作为屋面和墙面，以薄壁型钢作檩条和圈梁，以焊接H型截面做主与梁，现场用螺栓或焊接拼接的门式刚架为主要结构的一种建筑，再配以零件、扣件、门窗等形成比较完善的建筑体系，即轻钢结构体系。这种体系由工厂制作，现场按要求拼装形成。具有自重轻，建设周期短，适应性强，外表美观，造价低，易维护等特点。由于自重轻，也降低了基础的造价。国外轻钢结构厂商如Butler、BHP、ABC等都已经都进入了中国市场。

国家建设部在全国积极倡导钢结构住宅的应用与发展。近几年，北京、上海、

天津、新疆、湖南、安徽、山东等地，开始并建成一批钢结构住宅示范地点工程。同时，在建设部组织编制的《钢结构住宅建筑产业化技术导则》的指导下，很多科研单位和钢结构公司，包括北京赛博思金属结构有限公司、天津市建筑设计院和建工集团、同济大学、湖南大学、清华大学、上海市建筑科学研究院和钢结构建筑设计研究有限公司等，都分别在钢结构住宅体系的研究方面进行了有益的探索。

现在，我国目前钢结构研究已经进入了一个新的阶段，有关规范和标准已经出台，国内钢材产量充足，钢结构住宅的发展已具备了较好的物质和技术基础。

3.3钢结构建筑发展前景

国家经贸委、国家建设部已将之纳入规划、试点中。钢结构的发展给传统建筑业带来了历史性的变革，钢结构建筑体系是一种新型的建筑体系，由于钢结构具有独特的优点，因此，钢结构建筑在环保、节能、高效、工厂化生产等方面的特点都将是建筑业未来的发展要求。

钢铁业与建筑业是国民经济的两大支柱产业，钢结构的发展必将促使建筑业、冶金业、机械行业、汽车工业、交通运输业等行业得到迅猛发展，同时极大地拉动内需，对我国国民经济将产生重大的影响。因此，钢结构在我国市场前景十分广阔。

4.钢结构在建筑工程中的应用

上海中心大厦位于上海陆家嘴金融中心区Z3-1地块，基地邻近有上海金茂大厦、上海环球金融中心等多幢超高层建筑。该项目用地面积30370平米，地上建筑面积38万平米，地下建筑面积16万平米，建筑总高度为632m，结构高度为574m。上海中心大厦地下5层，地上124层。

上海中心大厦采用了“同轴双层”结构形式，塔楼主截面呈不规则圆形。这一独特的结构形式和超高层建筑，给钢材制造、供应及钢结构制作、加工带来了极大的挑战。

上海中心大厦建筑外观呈现出螺旋式上升，建筑表面的开口由底部旋转贯穿至顶部，非对称的顶部卷折状造型。这都是因为采用钢结构造就了完美的曲线，形成了中国的新高度，上海的新地标，绿色高层的实现将是中国，乃至世界的先驱。钢结构可随着人们审美观的不同，使用功能要求的不同，设计出各种造型、尺度、空间的新型建筑。

5结语

钢结构的发展前景十分让人看好，从世界范围来讲也好，从中国来说也好，应该是一种趋势，是建筑的发展方向。因为钢结构具有很多钢筋混凝土结构所无法比拟的优点，已被公认为绿色环保型产品。符合国家可持续发展的政策。近两三年来，住宅钢结构的发展也成了行业的热点话题。相信不久的将来，钢结构产业必然会给建筑行业的带来一场深层次的革命。