鋼結(jié)構(gòu)在民用建筑的推廣前景

黃馳

摘 要：不管是從中國來講還是從整個世界范圍來講，鋼結(jié)構(gòu)都是建筑的發(fā)展方向。相比鋼筋混凝土來講，鋼結(jié)構(gòu)具有很多突出的優(yōu)勢。比如說：鋼結(jié)構(gòu)防火，防潮，體系自重輕，容易安裝，抗震性能較好，投資回收快，施工周期短，且對環(huán)境的污染小等等，更具有“高，大，輕”的獨特優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；建筑；優(yōu)勢；前景

新中國成立以后，我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)不斷發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)曾經(jīng)起到過重要作用。在第一個五年計劃期間，我國建設(shè)了一大批鋼結(jié)構(gòu)橋梁、廠房。但在后來很長一段時間，由于鋼產(chǎn)量受到制約，鋼結(jié)構(gòu)的使用在其他結(jié)構(gòu)不能替代的重大項目工程中受到制約，這在一定程度上阻礙了鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展。

改革開放以來，隨著科技的進(jìn)步，我國的鋼結(jié)構(gòu)飛速發(fā)展起來，鋼鐵年產(chǎn)量居世界第一，生產(chǎn)鋼材的規(guī)格、品種也日漸齊全，同時，鋼材質(zhì)量也有了很大提高。不僅鋼結(jié)構(gòu)形式越來越新穎，設(shè)計和施工技術(shù)也越來越發(fā)達(dá)。總之，現(xiàn)在在中國推廣鋼結(jié)構(gòu)，既有堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)，又有深厚的技術(shù)功底。

1 鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢分析

1.1 自重輕。從大體上講，鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)自重比為1：1.6，由于鋼結(jié)構(gòu)本身負(fù)荷少，地震作用較小，基礎(chǔ)可以減少。

1.2 空間大。鋼材的強(qiáng)度較高，所以在建筑布置、設(shè)計中可以采用大開間，讓建筑平面的分隔更具合理性，從而進(jìn)一步創(chuàng)造出符合現(xiàn)代美學(xué)的開放式建筑。在生活中有很多建筑材料都利用了這一特性，比如說鋼管，它將鋼和混凝土的特性結(jié)合起來，不僅提高了料的強(qiáng)度，并且其抗壓、抗側(cè)彎的強(qiáng)度均比純混凝土柱高出了1.5倍，這樣一來不僅讓建筑物在遇到地震等自然災(zāi)害時盡可能地保持穩(wěn)固，同時增大了可以利用的面積，使得使用面積率提高5%～8%。

1.3 制造簡便，便于施工。建筑中應(yīng)用的鋼結(jié)構(gòu)組成較為復(fù)雜，但制造手段簡易。金屬結(jié)構(gòu)制造廠中制造的鋼材，材料的各項性能都比較好。鋼結(jié)構(gòu)部件在經(jīng)過制造之后將會運(yùn)到相關(guān)的施工地點投入具體應(yīng)用，這一過程包括了拼裝，鋼結(jié)構(gòu)連接，在施工的過程中，由于鋼結(jié)構(gòu)本身具有自重輕的優(yōu)勢，因此方便操作，從而加速施工進(jìn)程，縮短周期。而對于已經(jīng)建造完成的鋼材來說，相比其他結(jié)構(gòu)同樣易于加固改造，或者進(jìn)行拆卸重裝等。

1.4 抗震性能好。鋼結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)相比自重輕，結(jié)構(gòu)本身強(qiáng)度高，因此在地震等自然災(zāi)害中能夠較好地保持總體的穩(wěn)定，加大安全系數(shù)。對于跨度比較大的空間結(jié)構(gòu)，比如說建筑面積拓寬較廣，或者高度較高的建筑物，鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢更加顯著。就這幾方面來看，采用鋼結(jié)構(gòu)材料筑建的建筑物明顯地優(yōu)于普通的鋼筋混凝土建筑物。

1.5 鋼結(jié)構(gòu)對環(huán)境的污染小。鋼材是綠化環(huán)保建材，在施工的過程中可避免造成環(huán)境、噪聲污染，并且就有害氣體排放來說比混凝土施工少了65%，并且便于拆卸回收以及重復(fù)利用。

1.6 易于展示建筑的風(fēng)格。鋼材料的力學(xué)性能，例如彎、剪、拉、壓等的性能好，因此跨度可以更大，平面也可更加靈活，使空間更具創(chuàng)造性，建筑造型更加新穎，使得建筑師在設(shè)計建構(gòu)過程中更好地展示出建筑風(fēng)格。

2 鋼結(jié)構(gòu)在應(yīng)用推廣中面臨的挑戰(zhàn)

鋼結(jié)構(gòu)雖具有自量較輕、使用面積大、抗災(zāi)害性能好等一系列優(yōu)點，但仍有亟待改善的不足，首先是不耐火，當(dāng)溫度達(dá)到600℃時，鋼材就基本喪失了其原有的強(qiáng)度等優(yōu)勢性能。而由于鋼材的劣勢性能，其在應(yīng)用中對工程就會產(chǎn)生不利的影響：

2.1 對火的承受力差。就導(dǎo)熱系數(shù)來看，鋼材遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鋼筋混凝土，大約達(dá)到了后者的40倍。并且鋼結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能在高溫條件下會產(chǎn)生一些特有的變化，因此，相比于混凝土結(jié)構(gòu)，火災(zāi)對鋼結(jié)構(gòu)的威脅大大增加。

2.2 抗腐蝕能力不足。在潮濕的環(huán)境下（尤其當(dāng)有腐蝕介質(zhì)時），鋼材容易銹蝕。鋼材表面的鐵原子在環(huán)境影響下被空氣中的氧氣等氧化，就會形成質(zhì)地疏松的氧化鐵，而當(dāng)環(huán)境中存在的酸堿鹽介質(zhì)參與反應(yīng)時，銹蝕的情況就更加嚴(yán)重。而鋼材表面產(chǎn)生的不均勻的氧化鐵銹蝕，就會進(jìn)一步導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)的整體性破壞，大大降低鋼結(jié)構(gòu)工程的安全系數(shù)。

2.3 鋼結(jié)構(gòu)在建筑物中的應(yīng)用現(xiàn)狀。由于科技的不斷發(fā)展和鋼材自身性能的不斷提高，越來越多的國家在建筑工程中選擇優(yōu)勢明顯的鋼結(jié)構(gòu)。在歐洲、日本以及中國臺灣等地，現(xiàn)在興建的廠房全部采用的鋼結(jié)構(gòu)，而在國外一些先進(jìn)的城市，高樓，橋梁，以及大型的公共工程也多采用鋼結(jié)構(gòu)。近十年來，在歐美，約70%的非住宅和低于兩層的建筑均采用了輕鋼剛架體系進(jìn)行建造。

隨著鋼結(jié)構(gòu)建筑物的不斷推廣，我國各地也建造起了鋼結(jié)構(gòu)的標(biāo)志性建筑物。比如，世界第三，高度421米的上海金茂大廈、具備國際領(lǐng)先水平，高達(dá)279米的深圳賽格大廈，以及橫跨長達(dá)1490米的潤揚(yáng)長江大橋，跨度550米的上海盧浦大橋，高達(dá)345米的跨長江輸電鐵塔，還有著名的首都國際機(jī)場，鳥巢國家體育中心，首鋼鋼結(jié)構(gòu)廠房等，都采用了鋼結(jié)構(gòu)體系，而這也標(biāo)志著我國的建筑鋼結(jié)構(gòu)正向著高層重型、空間大跨度不斷邁進(jìn)。

3 鋼結(jié)構(gòu)在民用建筑中的前景展望

當(dāng)前，根據(jù)我國建筑行業(yè)發(fā)展的目標(biāo)，即提高建筑業(yè)整體素質(zhì)、增強(qiáng)我國建筑業(yè)在國際市場中的競爭力、讓建筑業(yè)成為先導(dǎo)，帶動國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展等等。而在此進(jìn)程之中，加快鋼結(jié)構(gòu)工程的發(fā)展進(jìn)程必不可少：

3.1 加大品種開發(fā)力度，并積極地將鋼結(jié)構(gòu)投入施工之中，多方面，多角度地拓寬鋼結(jié)構(gòu)發(fā)揮作用的范圍。比如說鋼結(jié)構(gòu)在住宅方面的投用，這是我國住宅實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、并更好地實現(xiàn)發(fā)展、服務(wù)于經(jīng)濟(jì)增長的進(jìn)程中一個必不可少的環(huán)節(jié)。鋼結(jié)構(gòu)的住宅利于工業(yè)化生產(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)化制作。而依據(jù)鋼材本身具有的低污染特性，鋼結(jié)構(gòu)住宅將成為綠色環(huán)保建筑，全方位迎合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。且重量比合理，抗震性能佳，可焊接，可密閉。因此，鋼結(jié)構(gòu)體系的住宅成套技術(shù)將對我國住宅業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生巨大作用，從而改善我國住宅產(chǎn)業(yè)發(fā)展的水平及前途。

3.2 加強(qiáng)相關(guān)科研工作的進(jìn)行。我國應(yīng)該多方面支持鋼結(jié)構(gòu)方向科研工作的進(jìn)行，比如體系創(chuàng)新，施工方法的優(yōu)化、測試?yán)碚撘约皽y試手段的改良、對火與腐蝕的耐受能力研究等等。若想從根本上保持我國在鋼結(jié)構(gòu)方面的領(lǐng)先地位，必須要將有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)的科研力度加大。

3.3 重視技術(shù)型人才的培養(yǎng)。專業(yè)的人才是對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計制作并實施安裝的最有力保障，所以應(yīng)重視相關(guān)人才的培養(yǎng)工作，為我國鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不斷注入力量源泉。

3.4 技術(shù)的創(chuàng)新。要不斷開闊眼界，與國內(nèi)外先進(jìn)科研人員進(jìn)行技術(shù)交流，完善相關(guān)的技術(shù)，在鋼結(jié)構(gòu)的技術(shù)設(shè)計，制造方法以及具體的施工手段和管理等方面取得全面的進(jìn)展，提高我國鋼結(jié)構(gòu)的整體水平。

4 結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)具有很多優(yōu)勢性能，比如結(jié)構(gòu)輕便易于安裝、抗震性能好、綠色環(huán)保等，這為其在未來建筑中占有重要地位和發(fā)揮重要作用奠定了堅實的基礎(chǔ)。同時，鋼結(jié)構(gòu)也具有一些缺點，例如不耐火，耐腐蝕性能差等，針對這些劣勢性能，我們應(yīng)不斷進(jìn)行科研探究，不斷探索出更優(yōu)的解決辦法以避免這些性能帶來的功能上的缺憾，并不斷提升其使用壽命以及使用效率。

隨著近年來科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我們不難發(fā)覺鋼結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑物中扮演著至關(guān)重要的角色，而隨著鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的繼續(xù)飛躍，我們將會在日常生活中的更多建筑中看到鋼結(jié)構(gòu)的影子，并體會到其綠色環(huán)保，抗震高強(qiáng)等眾多遠(yuǎn)優(yōu)于混凝土的性能，而鋼結(jié)構(gòu)的相關(guān)技術(shù)也必將不斷成熟，從而在民用建筑的發(fā)展進(jìn)程中得到不斷的推廣。

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