我國建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用及展望

蒙亞軍/新疆兵團(tuán)建工集團(tuán)建設(shè)工程設(shè)計(jì)研究院有限公司

我國建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用及展望

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改革開放以后，我國建筑行業(yè)在鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用與研究上取得了長足的進(jìn)步。鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程中的地位逐漸提高，在大型建筑與新型住宅中的應(yīng)用也越來越廣泛，隨著經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)將進(jìn)一步的發(fā)展。本文將對(duì)我國建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展做出論述。

建筑；鋼結(jié)構(gòu)；技術(shù)；應(yīng)用；展望

一、緒論

我國建筑行業(yè)當(dāng)前正處于規(guī)模與技術(shù)共同高速發(fā)展的階段，國家為了提高建筑行業(yè)的整體水平，企業(yè)為了增強(qiáng)自身的競爭力，在建筑的生產(chǎn)工藝和技術(shù)含量上下了很大力量。21世紀(jì)后，建筑鋼結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新與發(fā)展成為了建筑行業(yè)技術(shù)發(fā)展的標(biāo)志，在很多大型橋梁、住宅及一些特殊用途的公共設(shè)施中，都有應(yīng)用與體現(xiàn)。在鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)水平飛速發(fā)展的同時(shí)，產(chǎn)業(yè)鏈條的各方也迎來了難得的機(jī)遇。

近幾年，我國經(jīng)濟(jì)增長進(jìn)入了新常態(tài)，國家對(duì)于鋼鐵的生產(chǎn)進(jìn)行了量與質(zhì)上的調(diào)控。在產(chǎn)量大幅度下降的同時(shí)，也給鋼鐵企業(yè)以及那些以粗放型為主的建筑企業(yè)提出了改革的要求。產(chǎn)量降低在另一方面給了建筑行業(yè)在技術(shù)提升與企業(yè)轉(zhuǎn)型一個(gè)難得的機(jī)會(huì)，鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)迎來了一個(gè)全面的提升期。本文從鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展的角度，討論鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向，希望為建筑行業(yè)在鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)利用上提出些許意見。

二、建筑鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)與應(yīng)用

鋼結(jié)構(gòu)在建筑中的應(yīng)用較為廣泛，尤其是在城市橋梁、大型展廳、商場、機(jī)場、高鐵站、高層建筑等方面應(yīng)用廣泛，目前在一些寫字樓、商住一體的綜合建筑中也有體現(xiàn)。而在未來，鋼結(jié)構(gòu)在材質(zhì)與設(shè)計(jì)上將得到更快的發(fā)展，應(yīng)用將更為廣泛，其主要?dú)w功于鋼結(jié)構(gòu)的以下優(yōu)點(diǎn)：一是自重輕、承載力高、抗震性能優(yōu)越。對(duì)于我國大型建筑來說，傳統(tǒng)工藝在水泥鋼材上的使用量很大，因此，對(duì)于一些設(shè)計(jì)傳統(tǒng)工藝不能實(shí)現(xiàn)，造成建筑構(gòu)造較為單調(diào)。鋼結(jié)構(gòu)建筑的主要承重構(gòu)件均采用薄壁鋼管和輕型熱軋型鋼，截面受力分擔(dān)均勻合理，單位質(zhì)量較輕，因此在構(gòu)造上可以突破直上直下的磚混結(jié)構(gòu)立體構(gòu)造。鋼結(jié)構(gòu)在力學(xué)上可以利用外形設(shè)計(jì)和構(gòu)架設(shè)計(jì)將抗震與承載力提高到傳統(tǒng)建筑達(dá)不到的高度。二是易安裝、施工周期短、投資回報(bào)好。鋼結(jié)構(gòu)在21世紀(jì)應(yīng)用的突出特點(diǎn)是裝配式鋼結(jié)構(gòu)的大范圍使用，其空間布置靈活、集成化程度高、空間最大化利用。施工方面采用工廠加工架構(gòu)，現(xiàn)場裝配，易于安裝?？臻g構(gòu)造可以進(jìn)行二次分割和布置，因此，鋼結(jié)構(gòu)建筑的市場效應(yīng)很好，同時(shí)，相比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其成本低，利潤高。三是綠色、環(huán)保、節(jié)能。鋼結(jié)構(gòu)在建筑材料的使用上耗費(fèi)比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)低，在材料生產(chǎn)與施工過程中，更貼近于與可持續(xù)發(fā)展的環(huán)保與節(jié)能要求。另外，鋼結(jié)構(gòu)在用料上相對(duì)較容易控制，產(chǎn)生廢料少，裝配為主要工藝，減少了施工工人的工作量與施工現(xiàn)場噪聲。

鋼結(jié)構(gòu)在我國應(yīng)用也越來越廣泛，尤其是大型的公共建筑與基礎(chǔ)設(shè)施，最主要的是我國近年來修建的機(jī)場航站樓、國家大劇院、鳥巢、廣州新電視塔、上海金茂大廈等等。除了這些特殊功能的建筑，在一些廠房的建設(shè)上也應(yīng)用了鋼結(jié)構(gòu)，例如汽車、高鐵列車、大型船舶的生產(chǎn)廠房等大跨度鋼結(jié)構(gòu)廠房。我國對(duì)于裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅，目前還沒有廣泛的應(yīng)用，仍然在實(shí)踐中，而隨著我國城市化的加速，以及新型材料的引入，鋼結(jié)構(gòu)住宅的大面積應(yīng)用也并不遙遠(yuǎn)。

三、建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用概況

（一）大空間鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用

大空間鋼結(jié)構(gòu)建筑是在空間跨度較大建筑中，利用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)、殼體結(jié)構(gòu)、管桁架結(jié)構(gòu)、膜結(jié)構(gòu)等，或是這幾種結(jié)構(gòu)的組合，形成的大空間架構(gòu)建筑。主要應(yīng)用于廠房、展廳、體育館、車站、機(jī)場、會(huì)堂等大空間的公共場所。

（二）輕鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用

輕鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用于輕型屋蓋和輕型外墻，相對(duì)于大空間廠房來講，主要看重的是輕鋼結(jié)構(gòu)的部分功能，輕鋼結(jié)構(gòu)主要是指圍護(hù)采用輕質(zhì)材料，輕鋼結(jié)構(gòu)在屋蓋和外墻的應(yīng)用，利用了其裝配方便的特點(diǎn)，不但廣泛應(yīng)用于小型的廠房、商場、多層住宅、娛樂場所，還在一些舊房改造的加固結(jié)構(gòu)中大量使用。

（三）高層鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用

高層鋼結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于6層以上（或30m以上）的高層建筑，利用型鋼、鋼板連接或焊接成為主要框架，再利用混凝土澆筑。其實(shí)質(zhì)主要區(qū)別于砌體或混凝土結(jié)構(gòu)，是一種鋼混凝土混合結(jié)構(gòu)。

（四）裝配鋼結(jié)構(gòu)住宅

隨著房價(jià)的持續(xù)走高，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了大多數(shù)人的消費(fèi)能力，鋼結(jié)構(gòu)住宅能夠解決人們對(duì)于居住空間與臨時(shí)居住的要求。裝配鋼結(jié)構(gòu)住宅是指以鋼作為建筑承重梁柱的住宅建筑，其可以滿足住宅大空間的需要，在空間上比鋼筋混凝土住宅節(jié)省4％左右，抗震能力強(qiáng)、鋼材可以回收、易于裝配，施工的人工成本較低。而且很多技術(shù)人才通過簡單的鋼結(jié)構(gòu)，可以自己建造房屋。雖然目前裝配住宅還沒有廣泛應(yīng)用，如果國家出臺(tái)有利政策，鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展?jié)摿κ志薮蟆?/p>

四、鋼結(jié)構(gòu)建筑未來發(fā)展面臨的問題

（一）鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍亟需擴(kuò)大

我國房屋建筑中,混凝土結(jié)構(gòu)占到90％以上，鋼結(jié)構(gòu)還不到5％，而日本等地震高發(fā)國家或地區(qū)的建筑中鋼結(jié)構(gòu)已占38％，木結(jié)構(gòu)占35％，混凝土結(jié)構(gòu)只占20％左右。我國建筑鋼結(jié)構(gòu)還僅集中使用于高層、超高層建筑、大空間公共建筑與工業(yè)建筑中，普通辦公樓、學(xué)校、醫(yī)院建筑等多高層建筑應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)的很少，低層、多層及高層住宅中鋼結(jié)構(gòu)基本很少應(yīng)用。

（二）鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)企業(yè)地位尷尬

鋼結(jié)構(gòu)在承接建設(shè)項(xiàng)目時(shí)，一般都是作為建筑的一部分，歸建設(shè)行政主管部門管理，安全質(zhì)量、資質(zhì)評(píng)定、人員培訓(xùn)、稅收管理等都納入土建系列。而地方上又把它們歸屬為制造企業(yè)，也要統(tǒng)計(jì)報(bào)表，繳納稅收，接受技術(shù)監(jiān)督局的監(jiān)督以及作為制造產(chǎn)品進(jìn)行檢查。這就造成了歸屬不清，多頭管理，多頭收費(fèi)，致使鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)負(fù)擔(dān)過重。同時(shí)，很多鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)由于專業(yè)承包資質(zhì)的原因，在招投標(biāo)中必須與土建公司捆綁在一起，或者由土建公司分包出來，利潤偏低。而且，施工過程中有可能因?yàn)橥两ü镜拇址攀┕?，?dǎo)致鋼構(gòu)安裝精度偏差大，降低鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量。

（三）技術(shù)水平仍需提高

我國鋼結(jié)構(gòu)建筑中大部分大型公共建筑，設(shè)計(jì)階段都由國外設(shè)計(jì)室進(jìn)行設(shè)計(jì)，國內(nèi)設(shè)計(jì)人員基本只參與附屬建筑或者打下手工作，而且設(shè)計(jì)工具基本都為借鑒國外發(fā)達(dá)國家。因而設(shè)計(jì)人員水平距離美日等建筑發(fā)達(dá)國家仍有較大差距，加上我國鋼材的加工制造工藝較之美日也有差距，因此，應(yīng)加大對(duì)于高強(qiáng)度鋼構(gòu)建材的研究投入，同時(shí)加強(qiáng)各方面從業(yè)人員的技術(shù)素質(zhì)，轉(zhuǎn)變現(xiàn)有依賴思維，促使我國鋼結(jié)構(gòu)建筑的工藝發(fā)展上。

五、鋼結(jié)構(gòu)建筑未來發(fā)展展望

（一）技術(shù)的進(jìn)步帶動(dòng)市場的成熟

我國建筑行業(yè)市場今年十分活躍，但還比較初級(jí)，對(duì)于建筑行業(yè)這種拉動(dòng)國民經(jīng)濟(jì)的大領(lǐng)域，供需關(guān)系還不能完全依托市場。鋼結(jié)構(gòu)建筑市場的成熟，需要建造工藝與技術(shù)的純熟為基礎(chǔ)，同時(shí)相關(guān)配套設(shè)施、產(chǎn)業(yè)鏈配置要跟得上鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展。在建材、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)管等各個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)做到不斷的成熟，才能帶動(dòng)鋼結(jié)構(gòu)建筑市場的發(fā)展，進(jìn)而反過來促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)的進(jìn)步。

（二）加強(qiáng)行業(yè)管理，不斷提高國有鋼結(jié)構(gòu)競爭力

從國家來看，支持鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展，從制度上保護(hù)與政策上支持。加大科技投入，鼓勵(lì)企業(yè)建立科技創(chuàng)新機(jī)制，促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)建筑鋼材的性能不斷提高；提高準(zhǔn)入門檻，關(guān)停、整頓一些產(chǎn)能過剩、粗放型鋼廠；制定行業(yè)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，避免現(xiàn)有不顧建筑質(zhì)量的低價(jià)惡性競爭局面，以改善鋼構(gòu)廠的生存環(huán)境。提高企業(yè)在國際市場的競爭力。

我們應(yīng)相信，鋼結(jié)構(gòu)將使我國進(jìn)一步的城市化變得更低碳，更環(huán)保，更節(jié)能，更綠色！

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