钢结构调查报告

钢结构应用情况调查报告

摘要：世界跨入21世纪,各行各业都飞速发展,建筑业也不例外。中国已加入WTO,在倡导可持续发展和生态建筑理念的今天,中国传统的“秦砖汉瓦”式的砖混结构以及古老的木结构即将退出历史舞台,形成钢结构与钢筋混凝土结构并驾齐驱之势。就建筑发展的趋势而言,一是向高层及超高层方向发展,一是向大跨及超大跨度的方向发展。在这两个领域,钢结构除了自身强度高,塑性韧性好,抗震性能好,工业化程度高,综合经济效益好等常规优点外,更具有无与伦比的优势,从目前世界各国的建筑技术政策、应用状况以及建筑师和结构工程师喜爱的程度而言,我们可以断言21世纪是钢结构的世纪!

正文：钢结构体系因其本身所具有的自重轻、强度高、施工快等优点，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。随着国家经济建设的发展，长期以来混凝土和砌体结构一统天下的局面正在发生变化。钢结构产品在大跨度空间结构、轻钢门式结构、多层及小高层住宅领域的建筑日益增多，应用领域不断扩大。从西气东送、西电东输、南水北调、青藏铁路、2008年奥运会场馆设施、钢结构住宅、西部大开发，以及刚刚结束的2010年世博会的世博场馆的建设实践来看，一个发展建筑钢结构行业和市场的势头正在我国出现。

1.钢结构建筑的结构特点：

1.1钢结构材料自重轻，可显著降低基础工程造价

根据比较，6层轻钢结构住宅的重量，仅相当于4层砖混结构住宅的重量。对于框剪结构，当外墙采用玻璃幕墙，内墙采用轻质隔墙，包括楼面活载在内对于钢筋混凝土结构的上部结构全部重力荷载约为15 kN/m2~17 kN/m2，其中梁、板、柱及剪力墙等自重约为10 kN/m2~12 kN/m2，但是对于钢结构全部重力荷载约为10 kN/m2~12kN/m2，其中，钢结构和混凝土楼板自重约为5 kN/m2~6 kN/m2。因此可知，两类结构自重比例约为2∶1，全部重力荷载的比例约为1.5∶1，所以对于这两类结构传至基础的荷载差别将是十分惊人的。

1.2钢结构建筑的抗震性能优于钢筋混凝土结构

这是由于钢材属于金属晶体具有各向同性的性质，有很高的抗拉、抗压和抗剪强度，更重要的是钢材具有良好的延性。在地震的作用下，钢结构因其延性，不仅能减弱地震反应，而且属于较理想的弹塑性结构，且有抵抗强烈地震的变形能力。如日本明石海峡大桥，这座目前世界上主跨最长的悬桥(全长3911 m，主跨长1 991 m)，将日本的本州、九州、北海道和四国岛连在了一起，该桥可承受里氏8.5级的强烈地震和80 m/s的暴风。

1.3减小结构构件的尺寸，增加建筑使用面积

由于钢材自重轻强度高，可使得建筑物梁柱截面积尺寸相对较小，因此其所占用的建筑面积也小，这样就相当于增加了建筑物的使用面积，这对于投资方来说，将产生不小的经济效益。

1.4质量容易保证、施工速度快、周期短

钢结构施工的最大特点就是钢构件在工厂制作，因此钢结构的质量容易保证。钢结构一般均为现场安装，作业比重大，而且其本不受气候影响。而且混凝土楼板的施工可与钢结构安装交叉进行。有时在上部安装柱、框架的同时，下部可以进行内部装饰、装修工程。因此，在保证技术、供应、管理等方面的条件下，可以提前投入使用。因此钢结构的施工速度常可快于钢筋混凝土结构约20%~30%，相应的施工周期也缩短能早日投入使用，使投资人在经济效益上及早获得回报。如纽约帝国大厦，高381 m（加上后来修建的电视塔共高448 m），这座高102层的摩天大厦仅用了1年多的时间就建成了。

1.5钢结构可以形成较宽敞的无柱空间，便于内部灵活布置

便于大柱网大开间的建筑布置或转换层或设备层、共享空间等建筑特殊平面与空间布置，便于设备管线的穿越设置。能更好地满足建筑对大开间布置的要求，也可满足地下车库柱间可停数辆车的要求，这些都是同等条件下钢筋混凝土结构难以做到的。在钢结构的结构空间中，有许多孔洞与空腔，而且钢梁的腹板也允许穿越小于一定直径的管线，这样使管线的布置较为方便，也增加了建筑净高，而且管线的更换、修理都很方便。此外，集中荷载很大的转换层或设备层均可以通过设置钢结构层间绗架来解决，而这种绗架还可以起到加强与完善整个结构体系的作用。如悉尼奥林匹克体育场，这座最多可容纳11.5万名观众的体育场，它由两个长220 m、宽70 m的弧形钢结构支撑，其跨度可并排停放4架波音747客机。

1.6钢结构建筑造价并不高

钢结构的造价与许多因素有关，对其造价的评估分析必须按动态的和综合的经济评估进行分析。由于钢结构建筑在施工时可以节省支模、拆模的材料，由此降低成本,大大加快施工速度。资金价值在施工中充分体现，减少资金成本。根据目前掌握的数据和资料，钢结构与钢筋混凝土结构间的差价约为工程总投资的5%~10%，如果从综合效益看，采用钢结构后，由于自重轻而降低基础造价，结构尺寸小而增加建筑物使用面积和钢结构施工机械化高而缩短工期从而减少整个项目的投资。

1.7钢结构耐热性能好，但耐火性能差

（其耐火时限仅为15 min），钢材在常温至200℃以内性能变化不大，但超过200℃以后，钢材的强度将随温度升高而大大降低，到600℃时就完全失去承载能力。因此就要采取有效的防护措施,如用耐火材料做成隔热层等以便提高钢结构的耐火性能差。钢结构耐锈蚀能力差，据有关资料估算,约有10%～12%的钢材损耗是属于锈蚀损耗。因此钢结构必须采取防锈措施，应彻底除锈后按设防标准刷涂或喷涂防腐涂料以对其进行保护。目前，已经有相应的保护规范、配套材料可使用，以提高钢结构的性能。

1.8符合中国建筑产业化和可持续发展的要求

钢结构建筑现场作业量小、无噪声、不污染周围环境，改建和拆迁容易，材料的回收和再生利用率高。传统建筑用的实心黏土砖，因大量浪费土地资源、污染环境已被限制禁止使用。相反，由于钢结构建筑易于实现工业化生产、标准化制作，可以采用节能、环保的新型

墙体材料与之配套，因而，健康、环保、抗震较好的钢结构建筑，是中国现代化建筑发展的必然趋势。

2．我国钢结构的发展历程及发展空间

1949年新国家刚刚成立，钢产量很低，每年仅135万吨，钢结构建设只要依托苏联经济及技术支援；上世纪60年代中前期至70年代，中国各部门钢材的需要量增大了，但钢产量依然不多，每年也只要2000万吨；二十年来的改革开放和经济发展，已经为钢结构体系的应用创造了极为有利的发展环境。这20年该当是钢结构发展的昌盛工夫，因为钢结构具有了一些独专长处，已变化建立工程中的次要结构；我国建筑钢结构近十年发展历程,钢结构工程发展就是一个快字。

钢结构行业经过几年的发展，专业钢结构设计人员的素质在实践中得到不断提高。一批有特色有实力的专业研究所、设计院不断研究和开发出钢结构设计软件和新技术。目前，国内许多钢结构设计软件相继问世，可分别适应轻钢结构、网架结构、高层钢结构、薄壁拱形结构的设计需要。随着计算机技术在工程设计中的普遍应用，钢结构设计软件功能的日臻完善，为协助设计人员完成结构分析设计、施工图绘制提供了极大的便利。从钢结构工程业绩来看，世界第三高度４２１米的上海金茂大厦，具有国际领先水平、高度２７９米的深圳赛格大厦，跨度１４９０米的润扬长江大桥，跨度５５０米的上海卢浦大桥，３４５米高的跨长江输电铁塔，以及首都国际机场，鸟巢国家体育中心等等许多采用钢结构建筑体系的重要工程，标志着建筑钢结构正向高层重型和空间大跨度钢结构发展；我国已把轻钢结构在住宅建设上的推广应用作为建筑业的一场革命。随着住宅业成为我国经济发展新的增长点，轻钢住宅将是住宅产业发展的必由之路。而住宅产业化的前提是具备与产业化相配套的新技术、新材料和新体系。由于钢结构体系易于实现工业化生产、标准化制作，且与之相配套的墙体材料可以采用节能、环保的新型材料。因此，研究钢结构体系住宅成套技术，将大大促进住宅产业化的快速发展。

3. 南通市钢结构的运用

由于国情，我国目前建筑用钢量只达到22％，钢结构建筑占整个建筑的1％不到，不用说，南通更是很少很少的，而世界各国建筑业都是钢材的主要用户之一，以工业发达国家为例，其建筑业用钢量一般占钢材总量的33％以上，其中美国、日本等发达国家，钢结构建筑占整个建筑的50％。随着我国经济的发展，钢结构建筑的发展非常迅速；南通市紧跟中国时代发展需求，渐渐将钢结构应用于住宅楼、写字楼等；就近几年来看，钢结构在南通的发展还是相当不错的。

下面这几张照片分别是南通火车站、南通体育馆和南通园博园，都是完美诠释着钢结构的运用之精。