鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用

■李盛林，程先楊 ■.身份證號(hào)碼:3604039707 00039;.身份證號(hào)碼:36043097703049

鋼結(jié)構(gòu)體系是一種抗震性能極佳、安裝周期比較短，并且較為綠色環(huán)保的建筑體系。其多被廣泛用于高層建筑、現(xiàn)代建筑以及超高層的建筑鋼結(jié)構(gòu)住宅之中，鋼結(jié)構(gòu)建筑，是現(xiàn)代建筑中一個(gè)不可或缺的組成部分，具有良好的應(yīng)用空間與發(fā)展前景。鋼結(jié)構(gòu)建筑的特點(diǎn)在于，其不同于混凝土或者是磚混等傳統(tǒng)的建筑材料，它主要是依靠鋼結(jié)構(gòu)作為有效承載力，承擔(dān)建筑自身的重量。因此，研究與開發(fā)適合我國(guó)建筑行業(yè)需要的鋼結(jié)構(gòu)，能更好的滿足施工應(yīng)用要求的鋼結(jié)構(gòu)材料，具有十分重要的意義。

1 鋼結(jié)構(gòu)自身優(yōu)點(diǎn)及其缺點(diǎn)

1.1 鋼結(jié)構(gòu)的塑性及韌性較好

鋼結(jié)構(gòu)在一般的情況下，不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)槌d而導(dǎo)致斷裂的現(xiàn)象，鋼材自身能夠把峰值應(yīng)力進(jìn)行重新分配，并沒(méi)有且能夠使應(yīng)力變化幅度逐漸趨于平緩。這一切都源自于鋼材自身良好的塑性以及韌性。因此，鋼結(jié)構(gòu)對(duì)于載荷適應(yīng)能力比較強(qiáng)，在地震的作用下，通過(guò)結(jié)構(gòu)自身彈性形變以及塑性形變，能夠在一定程度上吸收地震所帶來(lái)的能量，從而達(dá)到提升鋼結(jié)構(gòu)抗震性的目的。從以往的地震災(zāi)害調(diào)查表中可以有效得知，全鋼結(jié)構(gòu)的建筑在地震中受到的損害個(gè)其它材料結(jié)構(gòu)的建筑進(jìn)行相比，損害明顯最低。

1.2 鋼材的質(zhì)地比較均勻

鋼材料因?yàn)槠洳牧献陨淼男阅芎驮诹W(xué)計(jì)算方面具有的假定十分符合，與此同時(shí)，鋼材內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)接近各項(xiàng)的同性，鋼材質(zhì)地其自身的波動(dòng)范圍比較小，在建筑用材中，屬于理想的彈性材料，并且在一定的受力幅度范圍內(nèi)，其屬于有著完全彈性的材料，工程力學(xué)計(jì)算結(jié)果和實(shí)際的受力狀態(tài)也比較符合，因此具有優(yōu)勢(shì)。

1.3 在高層建筑中鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的造價(jià)比較低

鋼結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的磚混或混凝土建筑相比，其總體的成本造價(jià)比較低，還有這種結(jié)構(gòu)自身的重量通常都比較輕，所以，裝卸和運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用相對(duì)來(lái)說(shuō)也比較低，在一定程度上，也降低來(lái)工程的總體材料使用量。與此同時(shí)，使用鋼結(jié)構(gòu)的建筑工程，工程建設(shè)周期也得到有效的縮短，從中衍生出的其他各項(xiàng)間接費(fèi)用同樣也能得到控制。由此可見，鋼結(jié)構(gòu)的建筑，在高層的建筑中屬于造價(jià)比較低的一種。

1.4 鋼結(jié)構(gòu)建筑需要的施工周期比較短

與希望的建筑相比較，鋼結(jié)構(gòu)在進(jìn)行建筑施工的過(guò)程中，受到季節(jié)、環(huán)境變化的影響比較小。其原因在于鋼結(jié)構(gòu)大多都是在工廠就能直接完成生產(chǎn)，只需要把構(gòu)建運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝就可以，這要比傳統(tǒng)的建筑施工程序快很多，并且對(duì)環(huán)境造成的污染也是最低的。與此同時(shí)，鋼材料在施工的過(guò)程中，主要依靠機(jī)械進(jìn)行操作，不需要有很大的施工場(chǎng)地，因此，施工速度也比較快，這對(duì)于那些對(duì)于工期要求比較高的建筑來(lái)講，具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，由于大量的機(jī)械操作代替了傳統(tǒng)人工與運(yùn)輸，從而有效縮減了經(jīng)費(fèi)開支，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

1.5 鋼結(jié)構(gòu)符合我國(guó)綠色環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展政策

鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)屬于一種綠色環(huán)保的建筑型產(chǎn)業(yè)，其自身對(duì)于資源與能源的利用都較為合理。鋼結(jié)構(gòu)對(duì)于環(huán)境的破壞與其他材料相比較小，能夠較好的解決現(xiàn)今不斷增加的需求以及對(duì)于可持續(xù)發(fā)展的要求，屬于一項(xiàng)實(shí)用的手段。鋼材是一種能夠不斷循環(huán)進(jìn)行使用的材料，在施工的過(guò)程中，對(duì)于剩余的邊角料，都能夠通過(guò)回收整理，進(jìn)行再一次的有效利用，在混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)之間，進(jìn)行有害氣體方面排放量的比較，可以得知，鋼結(jié)構(gòu)的有害氣體排放量比混凝土結(jié)構(gòu)有害氣體排放量小的多，并且在鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工時(shí)，使用水泥、砂土等散料的現(xiàn)象比較少，這在根本上避免了施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)廢棄物品堆積如山、塵土飛揚(yáng)的情況。鋼材結(jié)構(gòu)具有許多的優(yōu)勢(shì)，并且有著良好的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，在我國(guó)，被應(yīng)用在多數(shù)的建筑領(lǐng)域，并且其取得了十分可觀的環(huán)保、經(jīng)濟(jì)方面的效益。

2 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用與發(fā)展

2.1 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在橋梁建筑中的應(yīng)用

交通建設(shè)一直以來(lái)都是我國(guó)發(fā)展的重點(diǎn)，同樣也是發(fā)展的基礎(chǔ)性設(shè)施，現(xiàn)今，交通建設(shè)的發(fā)展速度突飛猛進(jìn)，以此同時(shí)，交通的建設(shè)也促進(jìn)了橋梁工程的快速發(fā)展，尤其是在近些年來(lái)，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以其自身不可替代的優(yōu)點(diǎn)，而被工程界廣泛用于建設(shè)之中，成為橋梁建筑中的佼佼者。鋼結(jié)構(gòu)所用鋼的種類有很多，例如，低合金高強(qiáng)度鋼、碳素鋼以及低合金超高強(qiáng)度鋼，根據(jù)鋼材外形的不同，還可以將其分為H 型鋼、工字鋼、角鋼、槽鋼以及鋼板等等。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在高層建筑中的應(yīng)用

伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和時(shí)代的不斷地進(jìn)步，我國(guó)各大中小城市的高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如雨后春筍般拔地而起。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于自身強(qiáng)度較高，并且和混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，其截面的面積比較小，因此有效的擴(kuò)大了建筑實(shí)際的使用面積。鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的建筑物進(jìn)行比較，其高層的鋼結(jié)構(gòu)所有的主體截面，比高層的混凝土結(jié)構(gòu)的主體截面要少一半，由于鋼結(jié)構(gòu)自身路所有的重量較輕，大約是混凝土結(jié)構(gòu)的二分之一，其結(jié)構(gòu)自身的重量較小。因此，可以有效減少對(duì)于地震作用的響應(yīng)，并且也可以減小結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)力。與此同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)適應(yīng)高層建筑的科學(xué)研究、設(shè)計(jì)以及各項(xiàng)配套等要求，具有良好的應(yīng)用空間各發(fā)展前景。目前，在我國(guó)不少的大中城市中，很多大型的高層建筑使用的都是鋼結(jié)構(gòu)的建筑模式，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，其獲得了不錯(cuò)的效果，并得到了多方的肯定與認(rèn)同，如大家所熟悉的中央電視臺(tái)的辦公樓，就屬于比較典型的一個(gè)鋼結(jié)構(gòu)建筑。

2.3 取代傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式

鋼結(jié)構(gòu)將隨著時(shí)代不斷地發(fā)展，不斷主宰超高層、重載荷、大跨度以及可以移動(dòng)的結(jié)構(gòu)物領(lǐng)域，并且向中小跨度范圍進(jìn)行延伸。例如，在橫向的承重結(jié)構(gòu)體系之中，在屋頂?shù)瓤缍鹊慕Y(jié)構(gòu)之中，使用鋼結(jié)構(gòu)來(lái)對(duì)鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)進(jìn)行取代，而鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)，則朝著豎向稱重結(jié)構(gòu)的方向發(fā)展，在功能上進(jìn)行揚(yáng)長(zhǎng)避短，在不同的應(yīng)用領(lǐng)域上有著不同的側(cè)重點(diǎn)。但是從未來(lái)建筑領(lǐng)域的發(fā)展，以及建筑用鋼量比重上來(lái)看，鋼結(jié)構(gòu)的用量會(huì)呈現(xiàn)出逐年不斷上升的趨勢(shì)，而混凝土的使用量則反之會(huì)遞減。

2.4 鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展前景

現(xiàn)今，我國(guó)有發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)所需的物質(zhì)基礎(chǔ)。近年來(lái)，鋼材的質(zhì)量和產(chǎn)量都在逐漸地提高，而鋼材價(jià)格卻在逐漸下降。因此，在建筑工程中，鋼結(jié)構(gòu)的成本相應(yīng)地也會(huì)下降。和鋼結(jié)構(gòu)相互配套的新型的建材類型也被不斷開發(fā)出來(lái)。還有，就鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)來(lái)講，現(xiàn)今，有諸多類型的鋼結(jié)構(gòu)新技術(shù)被開發(fā)出來(lái)，鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工操作規(guī)程也不斷地被完善，再者，鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)人才不斷增加，素質(zhì)在實(shí)踐中也得到來(lái)提高。在現(xiàn)代的建筑中，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及其運(yùn)用日益變得專業(yè)化。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的專業(yè)化能夠在很大的程度上調(diào)整并且完善由于不了解鋼模式和結(jié)構(gòu)而造成的許多問(wèn)題。鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展空間我們已經(jīng)有目共睹，但要想在激烈的建筑市場(chǎng)中站穩(wěn)腳跟，必須要跟上新時(shí)代的腳步，關(guān)鍵在于創(chuàng)新。根據(jù)國(guó)家的未來(lái)發(fā)展規(guī)劃，新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)是在能源、交通、通訊、住宅、環(huán)保已經(jīng)新材料的使用方面的建設(shè)，因此，鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域還應(yīng)不斷“走出去”，不斷促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)制造業(yè)向海外發(fā)展，承擔(dān)成套工廠裝備與大型工程項(xiàng)目，真正將鋼結(jié)構(gòu)在更大的市場(chǎng)做大做強(qiáng)，才能使企業(yè)再競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)鋼材方面和其他的國(guó)家相比較，雖然起步比較晚，但是鋼結(jié)構(gòu)建筑因?yàn)槠渥陨韮?yōu)越的性能，在現(xiàn)今的建筑領(lǐng)域中，擁有具有較好的應(yīng)用空間與發(fā)展前景。建筑的鋼結(jié)構(gòu)體系，其具有施工周期比較短、強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、鋼材塑性、韌性較好以及抗震性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此，值得在實(shí)踐中進(jìn)行應(yīng)用以及推廣，促進(jìn)建筑行業(yè)的不斷發(fā)展。在未來(lái)，鋼結(jié)構(gòu)建筑的蓬勃發(fā)展，必定會(huì)成為未來(lái)建筑領(lǐng)域的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，不斷帶著建筑領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展。

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