钢结构建筑的现状与发展

钢结构建筑的现状与发展

作者：周彪田林林刘洲

来源：《装饰装修天地》2016年第04期

摘要：针对现在环境问题的日益突出，钢的产量和使用备受各界关注。有效的利用钢材，充分发挥钢材的使用价值是建筑行业的重点。随着经济的快速发展，追求建筑的高度更高，跨度更大等特点，钢结构的应用是最有效的实现此目标。本文简单介绍河北省钢结构的发展历程，来认识钢及钢结构的特点和性能。

关键词：环境；使用价值；钢结构；特点及性能

前言

随着我国的改革开放和经济的不断发展，我国的钢材年产量已连续多年超过1×108t，成为世界上钢产量最多的国家，钢材产量的增长为发展我国的钢结构建筑事业创造了良好的时机。钢结构建筑具有轻质高强、力学性能良好、抗震性能优越、工业化程度高、施工速度快、外形美观、投资回收快、可再次利用及符合可持续发展政策等一系列的优点，近几年来钢结构建筑在我国出现了非常快的发展势头，应用范围不断地扩大，目前，我国钢结构建筑的发展处在建国以来最好的一个时期。钢结构住宅有着自重轻、基础造价低，适用于软弱地基、安装易、施工快、周期短、投资回收快、施工污染环境少、抗震性能好、可回收利用、住宅利用率相对较高和经济环保等效益，因而在住宅市场有着良好的发展前景，被誉为二十一世纪的“绿色建筑”之一在这种背景下，我国建筑行业对钢结构建筑的关注力度越来越大。

一、国内外钢结构研究的现状及背景

1.国内现状

目前，我国已经成为钢铁大国，2015年钢产量突破8亿吨，钢结构产量5000万吨，钢材累积量突破70亿吨，千吨规模以上的钢结构制造企业超过3000家，专项施工资质企业突破1万家。2007～2015年期间，我国钢结构产量保持了年平均增长率15%以上的速度，已经成为名副其实的钢结构大国。

2.国外现状

二次世界大战后，钢结构在西方取得了很大程度的发展，由于计算机的介入，各种体系日趋完善。二战后，西方国家需要解决大量的住宅问题，由于钢结构住宅自身具有建造速度快，适合工业化生产的特点，所以一度受到追捧。

二、钢结构发展动态分析与分类

1.大跨结构

结构跨度越大，自重在荷载中所占的比例就越大，减轻结构的自重会带来明显的经济效益。钢材强度高结构重量轻的优势正好适合于大跨结构，因此钢结构在大跨空间结构和大跨桥梁结构中得到了广泛的应用。所采用的结构形式有空间桁架、网架、网壳、悬索、张弦梁、实腹或格构式拱架和框架等。

2.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。另外，有强烈辐射热的车间，也经常采用钢结构。结构形式多为由钢屋架和阶形柱组成的门式刚架或排架，也有采用网架做屋盖的结构形式。近年来，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的发展。其结构形式主要为实腹式变截面门式刚架。

3.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。

4.多层和高层建筑

由于钢结构的综合效益指标优良，近年来在多、高层民用建筑中也得到了广泛的应用。其结构形式主要有多层框架、框架-支撑结构、框筒、悬挂、巨型框架等。

5.高耸结构

高耸结构包括塔架和桅杆结构，如高压输电线路的塔架、广播、通信和电视发射用的塔架和桅杆、火箭（卫星）发射塔架等。

6.轻型钢结构

钢结构重量轻不仅对大跨结构有利，对屋面活荷载特别轻的小跨结构也有优越性。因为当屋面活荷载特别轻时，小跨结构的自重也成为一个重要因素。冷弯薄壁型钢屋架在一定条件下的用钢量可比钢筋混凝土屋架的用钢量还少。轻钢结构的结构形式有实腹变截面门式刚架、冷弯薄壁型钢结构（包括金属拱形波纹屋盖）以及钢管结构等。

7.钢和混凝土的组合结构

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，而混凝土则最宜于受压不适于受拉，将钢材和混凝土并用，使两种材料都充分发挥它的长处，是一种很合理的结构。近年来这种结构在我国获得了长足的发展，广泛应用于高层建筑

三、钢结构的工程应用

1.钢结构住宅的应用

钢结构住宅在我国的应用刚刚起步，已有成功案例的主要企业有杭萧钢构、宝钢集团、莱钢集团等。由莱钢集团建设的凯旋新城钢结构住宅项目，其有效使用面积比相应砖混结构和钢筋混凝土结构提高约3%～6%。杭萧钢构股份有限公司经过10多年研发，形成了一套完善的钢结构住宅体系成套技术。该体系从主体结构构件、梁柱节点、楼板系统和墙板系统、钢结构的防火防腐等几个方面系统解决了钢结构住宅的产业化问题该技术符合标准化设计、工业化制造、装配化施工、信息化管理的产业化要求。由杭萧钢构建设的武汉世纪家园采用了杭萧钢构自主研发的多高层钢结构住宅成套体系，该项目也是住房和城乡建设部“节能省地型”科技示范工程。

该项目于2009年交付入住，其性能得到了社会与住户的充分肯定，特别是外墙系统成功地解决了开裂与渗漏问题。采用杭萧钢构自主研发的多高层钢结构住宅成套体系建设的万郡·大都城住宅小区是全国钢结构住宅产业化示范小区，2013年7月通过绿色建筑二星设计标识专家评审。

2.钢结构与其它建筑形式相比的优势

2.1材料强度高，自身重量轻

钢材强度较高，弹性模量也高。与混凝土和木材相比，其密度与屈服强度的比值相对较低，因而在同样受力条件下钢结构的构件截面小，自重轻，便于运输和安装，适于跨度大，高度高，承载重的结构。

2.2钢材韧性，塑性好，材质均匀，结构可靠性高

适于承受冲击和动力荷载，具有良好的抗震性能。钢材内部组织结构均匀，近于各向同性匀质体。钢结构的实际工作性能比较符合计算理论。所以钢结构可靠性高。

2.3钢结构制造安装机械化程度高

钢结构构件便于在工厂制造、工地拼装。工厂机械化制造钢结构构件成品精度高、生产效率高、工地拼装速度快、工期短。钢结构是工业化程度最高的一种结构。