談鋼結構在建筑中的應用

賈強

【摘要】改革開放以來，鋼結構建構筑物在我國建筑行業(yè)中得到了飛速的發(fā)展，建構筑物邁向產業(yè)化、標準化和現代化。鋼結構具有重量輕、延性好、重量輕、強度高以及施工速度快的優(yōu)點，是新型節(jié)能材料的代表。鋼結構在建筑中的應用能夠提升住宅的產業(yè)化程度，實現我國建筑用鋼的產業(yè)化調整，推動國民經濟的發(fā)展。本文對鋼結構的優(yōu)勢進行了認識，并對鋼結構在建筑中的應用進行分析。

【關鍵詞】鋼結構 高層建筑 施工 應用

上世紀80年代起，上海、深圳、北京等大型城市擁有了多幢鋼結構建筑，鋼結構建筑主要是以鋼結構作為建筑骨架，并配合多種復合材料組成輕型墻體，鋼結構或者是混凝土構件組成建筑主要的承重骨架。鋼結構設計周期較短，連接簡單，承載強度高，綜合造價低，符合可持續(xù)發(fā)展和產業(yè)化要求。目前鋼結構已經成為建筑的主要結構，被廣泛應用到高層建筑、大空間建筑和大跨度建筑的建設中。

一、鋼結構在建筑中的應用分析

（1）建筑層數確定和結構選型。隨著經濟的發(fā)展，城市中的高層建筑逐漸增多，鋼結構在高層建筑中得到了重要的應用。城市建筑的發(fā)展方向是自由分割的大空間結構，這主要通過大進深和大開間來實現，建筑設計之初需要做好用鋼量以及結構自重的協調問題，避免建筑的重量影響建筑的配筋、厚度和強度。此外，設計者要進行建筑的平面布置和結構選型，鋼結構不適宜錯開較多的軸線和容易產生扭轉的建筑平面，鋼結構的設計需要將電梯間墻體、衛(wèi)生間或者是廚房部分墻體作為抗側力結構。

（2）鋼結構變形限值確定。鋼結構具有較好的延性和抗震性，鋼結構在建筑中的應用還需要對結構變形限值進行確定，限值為1/300的鋼結構容易造成剪力墻的破壞，而限值在1/800的剪力墻，鋼結構的柱截面壓力較大，設計者需要根據建筑的承重和功能來確定建筑的變形限值。此外，設計者還要選擇建筑柱斷面型式和柱網，柱網確定之前要首先確定外墻處柱的間距，處理好外墻窗上皮和外墻鋼梁高度。鋼結構鋼柱截面型式包括了H型鋼柱、方管柱和圓管柱，H型鋼柱設計和施工方便，但是用鋼量較多，方管柱施工難度較大，設計人員要根據造價和施工的具體要求來確定鋼柱截面形式。

（3）鋼結構體系的選擇。6層以下的建筑可以使用框架支撐體系或者是框架體系，6層以上的建筑可以使用框架混凝土剪力墻建筑體系或者是框架支撐體系，很多建筑都是使用的雙重結構體系。小高層建筑可以使用鋼骨砼柱或者是鋼管砼柱，這種組合柱的用鋼量較小，使用鋼支撐來代替剪力墻，減少地震造成的影響。在建筑設計的過程中，很多設計者還建議使用鋼框架和砼剪力墻混合結構體系，該種結構體系的抗震性還沒有得到充分論證，設計者應該慎重選用該種混合結構使用小鋼柱來進行核心筒安裝，方便施工的同時縮短施工工期，降低工程整體造價。

（4）鋼結構節(jié)點構造。建筑節(jié)點構造直接影響著建筑的整體用鋼量，在設計和施工的過程中要重點做好柱腳生根部位以及鋼框架鋼梁和混凝土剪力墻連接部位節(jié)點設計。柱腳一般處于地下室頂板標高部位，頂板預埋鋼板和柱腳通過螺栓連接，兩層以上的主要使用鋼框架和鋼筋混凝土剪力墻結構。設計者需要對剪力墻端部以及核心筒拐角處節(jié)點進行重點設計，確保施工的安全性和可靠性，鋼梁高度處可以使用鋼衍架作為芯柱之間的連接，確保節(jié)點能夠正常工作。鋼結構在建筑中的應用還需要對梁柱處理和管線裝修進行考慮，鋼結構的產業(yè)化還需要一定時間的發(fā)展，鋼結構需要專業(yè)化的施工隊伍進行施工。

（5）鋼結構在建筑中應用應注意的問題。鋼結構在建筑中的使用具有嚴格的限制，建筑超過9層的為高層建筑，住宅的鋼結構一般在12層以下。建筑鋼結構布置的規(guī)則性在很大程度上影響著建筑的抗震性，不規(guī)則的建筑結構布置在地震時很容易遭受損害，設計者在進行鋼結構設計的時候應該盡量使建筑結構符合規(guī)則性，避免剪力墻的偏置，必要的時候需要對剪力墻進行調整。

二、鋼結構的優(yōu)勢

（1）建筑平面分割靈活，外形美觀。建筑鋼結構在我國的應用始于上世紀80年代，發(fā)達國家應用輕型鋼結構的建筑已經達到了95%，鋼結構在建筑中的大量應用得益于鋼結構靈活的分割性?；炷两Y構笨重粗大，限制了建筑空間的布置，鋼結構通過分戶位置和輔助空間的布置可以靈活分割建筑平面，形成開放式住宅。鋼結構金屬壓型鋼板的色彩絢麗，設計者可以對建筑造型和顏色進行綜合設計。

（2）鋼結構的施工周期短、抗震性好。鋼材具有較強的抗拉、抗壓和抗剪強度，良好的延性還能減輕地震帶來的能量，結構具有較強的抗震性，鋼結構可以減輕地震造成的危害。鋼構件和配套技術的發(fā)展還可以實現鋼結構設計、生產和施工的一體化，鋼結構的大部分構件都可以在工廠內制作完成，施工現場僅需要通過螺栓和焊接來對構件進行整體安裝，施工周期縮短，施工速度加快，施工成本降低。此外，鋼結構還減少了石灰和砂石的使用，減少了資源的浪費，鋼結構的回收利用還減少了建筑垃圾，整體上符合可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保的要求。

三、結語

建筑鋼結構興起于上世紀80年代，鋼結構建筑主要是以鋼結構作為建筑骨架，并配合多種復合材料組成輕型墻體，鋼結構或者是混凝土構件組成建筑主要的承重骨架。鋼結構具有延性好、強度高、重量輕以及施工速度快的優(yōu)點，是新型節(jié)能材料的代表。鋼結構在建筑中的應用能夠提升住宅的產業(yè)化程度，實現我國建筑用鋼的產業(yè)化調整，推動國民經濟的發(fā)展。

參考文獻：

[1]車天官.淺談鋼結構住宅在設計及施工中一些值得注意的問題[J]. 科技信息，2011，（11）.

[2]劉松濤.高層鋼結構住宅的優(yōu)勢[J]. 黑龍江科技信息，2011，（09）.

[3]張定邦.小議建筑鋼結構的施工技術及質量控制[J]. 黑龍江科技信息，2009，（28）.

[4]羅源泉.淺析鋼結構在現代建筑中的應用及具體安裝技術[J]. 今日科苑，2009，（14）.