淺析我國現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展

王琳 歐陽霞飛

現(xiàn)代建筑越來越多開始使用大跨度的鋼結(jié)構(gòu)，這讓跨度較大的鋼結(jié)構(gòu)創(chuàng)造技術(shù)愈發(fā)純熟，而且由于新材料的研發(fā)以及新技術(shù)的使用，大跨度結(jié)構(gòu)對于經(jīng)濟性、穩(wěn)定性乃至先進性等方面均具有長遠(yuǎn)發(fā)展，可是當(dāng)前依舊有諸多設(shè)計與技術(shù)方面：的問題需要我們解決，在施工當(dāng)中依舊存在許多需要探索的施工工藝。希望通過對鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展現(xiàn)狀及前景的分析，為建筑行業(yè)的發(fā)展指引方向。

鋼結(jié)構(gòu) 鋼材 發(fā)展現(xiàn)狀

引言

近幾年，國家建設(shè)部已經(jīng)把鋼結(jié)構(gòu)建筑列入全國重點推廣項目，全國各地都相繼興建了一批鋼結(jié)構(gòu)住宅試點工程。隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，土地資源的日益緊張，鋼結(jié)構(gòu)建筑必將是中國重要的發(fā)展對象，相信在未來的工程建設(shè)中必將擔(dān)當(dāng)越來越重要的角色。

鋼結(jié)構(gòu)建筑的概念

鋼材的特點是強度高、自重輕、整體剛度好、變形能力強，故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特別適宜；材料勻質(zhì)性和各向同性好，屬理想彈性體，最符合一般工程力學(xué)的基本假定；材料塑性、韌性好，可有較大變形，能很好地承受動力荷載；建筑工期短；其工業(yè)化程度高，可進行機械化程度高的專業(yè)化生產(chǎn)。

所謂的鋼結(jié)構(gòu)建筑是相對于傳統(tǒng)的鋼筋建筑結(jié)構(gòu)來說的。傳統(tǒng)的鋼筋混凝土建筑利用鋼筋和混凝土之間良好的粘結(jié)性和相近的溫度變形性能使二者緊密的結(jié)合為一體，二者互有補充相輔相成構(gòu)筑建筑物的承重基礎(chǔ)。而鋼結(jié)構(gòu)建筑則是以鋼材作為建筑施工和后期承重的主要材料并結(jié)合必要的施工技術(shù)而呈現(xiàn)出的用于擔(dān)負(fù)預(yù)定任務(wù)和支撐荷載的新型建筑物形式。

常見的鋼結(jié)構(gòu)類型及其特點

（1）輕型鋼結(jié)構(gòu)

輕型鋼結(jié)構(gòu)用冷彎薄壁型鋼或H型鋼作為結(jié)構(gòu)承重體系，具有自重輕、建設(shè)周期短、適應(yīng)性強、外觀美觀、造價低、易維護等特點。多用于工廠、倉庫、體育館、展覽館、超市等建筑。

（2）高層鋼結(jié)構(gòu)

高層鋼結(jié)構(gòu)屬于鋼一混凝土混合結(jié)構(gòu)，是一個國家鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展程度的標(biāo)志。多用于建造大型金融中心、會議中心等，常被作為一座城市的標(biāo)志。

（3）住宅鋼結(jié)構(gòu) 住宅鋼結(jié)構(gòu)是一種以鋼結(jié)構(gòu)為結(jié)構(gòu)承重體系，并非是與輕質(zhì)高強墻板配套建設(shè)的住宅建筑體系，具有施工快速、抗震性能優(yōu)良、重量輕、居住舒適度高等優(yōu)點。多用于建造大型鋼結(jié)構(gòu)體系住宅。

（4）空間鋼結(jié)構(gòu)

空間鋼結(jié)構(gòu)主要分為空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和空間桁架結(jié)構(gòu)，具有連續(xù)的大跨度，外觀輕巧，具有現(xiàn)代建筑美感，且建設(shè)周期較短，綠色環(huán)保。多用于建造大型體育館、展覽中心、飛機庫等大型公共建筑。

（5）橋梁鋼結(jié)構(gòu)

橋梁鋼結(jié)構(gòu)分為桁架式結(jié)構(gòu)、箱形結(jié)構(gòu)、拱形結(jié)構(gòu)、斜拉式結(jié)構(gòu)和懸索式結(jié)構(gòu)，具有跨距大、施工迅速等優(yōu)點。多用于高速鐵路、高速公路、跨海大橋、市政建設(shè)等大型交通工程的橋梁建設(shè)。

我國鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展?fàn)顩r

（1）高層和超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展方面

改革開放初期，由于我國高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工技術(shù)發(fā)展不健全，建筑模式基本上都是國外設(shè)計和施工承建，比較著名的如上海金茂大廈、深圳地王大廈等。20世紀(jì)末期，隨著我國技術(shù)規(guī)范的完善和經(jīng)驗的積累，我國逐漸開始探索自主設(shè)計和施工的新模式，1998年大連遠(yuǎn)洋大廈的竣工標(biāo)志著我國高層鋼結(jié)構(gòu)建筑邁向國產(chǎn)化進程。

（2）輕鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展方面

20世紀(jì)90年代以來大批國外公司涌人中國市場，輕鋼結(jié)構(gòu)以其施工方便、綜合造價低等諸多優(yōu)點在國內(nèi)迅速發(fā)展，國家也在全國很多地區(qū)建立了輕鋼結(jié)構(gòu)住宅試點工程，目前我國建設(shè)部已將輕鋼結(jié)構(gòu)住宅列為重點推廣項目，全國每年約有300萬m2輕鋼建筑竣工，其中比較有代表的如黑龍江省2002年竣工的號稱鋼鐵巨人的龍塔就采用了這種輕鋼結(jié)構(gòu)。

（3）空間鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展方面

由于空間鋼結(jié)構(gòu)建筑具有獨特的現(xiàn)代建筑美感，在國家大型體育館、展覽中心應(yīng)用廣泛，如國家大劇院、國家體育館鳥巢等，其中國家體育館鳥巢在2014年人選“中國當(dāng)代十大建筑”，它在建造過程中采用大量焊接箱形構(gòu)件，構(gòu)件尺寸巨大而內(nèi)部存在大量空間扭曲構(gòu)件，建造難度前所未有，充分體現(xiàn)了我國空間鋼結(jié)構(gòu)建筑的建造水平。

（4）橋梁鋼結(jié)構(gòu)方面

雖然我國鋼橋工作起步較晚，但經(jīng)過幾十年的發(fā)展和積累，鋼結(jié)構(gòu)橋梁技術(shù)已日趨成熟，在很多領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位。2003年竣工的上海盧浦大橋，全橋主跨達(dá)550m，是世界上首座采用箱形拱結(jié)構(gòu)的特大型拱橋；2008年1月，重慶朝天門主拱成功合龍，跨度超越盧浦大橋2m，再一次刷新了大跨度橋梁的世界紀(jì)錄，而且值得一提的是，在汶川地震發(fā)生后經(jīng)過有關(guān)單位的檢測大橋完好無損，并未受到大地震的影響。

我國鋼結(jié)構(gòu)建筑的應(yīng)用前景

（1）鋼結(jié)構(gòu)本身的特點可以較好地符合建筑發(fā)展所需

鋼結(jié)構(gòu)具備自重輕、強度高的特征，因此鋼結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于一些跨度較大、負(fù)荷較重的建筑。這是由于磚混及混凝土建筑并不具有這些優(yōu)勢，因此在建筑當(dāng)中使用鋼結(jié)構(gòu)能夠有效減少建設(shè)時間，最大程度減少施工成本，提高施工企業(yè)的經(jīng)濟效益。近些年來，我國時常出現(xiàn)地震，對人們的生命財產(chǎn)安全造成嚴(yán)重的影響，處理好建筑抗震問題則成為當(dāng)前建筑行業(yè)所注重的方面。鋼結(jié)構(gòu)建筑存在良好的抗震性，這是由于鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)力幅度具備良好的韌性及彈性，不會由于突然加大的重量而導(dǎo)致斷裂。由于鋼結(jié)構(gòu)建筑在高速發(fā)展階段，當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)建筑已經(jīng)處于標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)時期，鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量愈發(fā)穩(wěn)定，施工技術(shù)要求較低，并且勞動強度也較低，施工人員僅需在施工當(dāng)中嚴(yán)格安裝螺栓、焊接就可以將施工完成，較大層面地縮短了施工的周期。

（2）國家在鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展方面給予鼎力支持

建筑行業(yè)屬于污染耗能的大型產(chǎn)業(yè)，我國的經(jīng)濟在發(fā)展當(dāng)中面臨著嚴(yán)峻的污染問題，如何降低建筑能耗并降低環(huán)境污染的程度成為當(dāng)前建筑行業(yè)所關(guān)注的方向。

結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)建筑經(jīng)濟耐久、施工快速、自重較輕、堅固耐用且回收利用率高，具備傳統(tǒng)鋼筋混凝土無法比擬的工程和經(jīng)濟優(yōu)勢，發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)建筑符合我國建筑產(chǎn)業(yè)化的目標(biāo)，符合國家的經(jīng)濟政策趨向，更加體現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。隨著我國對經(jīng)濟發(fā)展過程中產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和相關(guān)技術(shù)應(yīng)用發(fā)面日趨成熟，鋼結(jié)構(gòu)正在迎來發(fā)展的春天?？梢酝茰y，21世紀(jì)鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展不可限量，終有一日鋼結(jié)構(gòu)建筑將替代傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)成為建筑首選的結(jié)構(gòu)類型。

[1]鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展現(xiàn)狀及前景分析[J]，董小奇.河南科技.2014（9）.

[2]淺談鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展現(xiàn)狀和前景[J].胡向東.中國建筑金屬結(jié)構(gòu).2013（ 12）.