淺談鋼結(jié)構(gòu)房屋的應(yīng)用與優(yōu)勢

楊凱

大連先鋒建筑設(shè)計咨詢有限公司 遼寧大連 116000

1 國外鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展和應(yīng)用

（1）鋼結(jié)構(gòu)在國外的發(fā)展。目前，發(fā)達(dá)國家鋼結(jié)構(gòu)建筑呈現(xiàn)出用途廣泛和用鋼量大的特點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性已經(jīng)從先進(jìn)國家的實(shí)際應(yīng)用中得到肯定。鋼結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于高層、超高層建筑，大跨度和大空間建筑，量大面廣的中小型工業(yè)、商業(yè)、社區(qū)、文教衛(wèi)生等建筑，以及大部分的低層非居住型建筑中。

（2）國外鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。在美國，低層建筑中鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用很普遍。美國鋼結(jié)構(gòu)學(xué)會和金屬房屋制造協(xié)會聯(lián)合編制了低層建筑的設(shè)計指南。低層建筑是指層高低于18米，層數(shù)不超過5層的工業(yè)廠房、倉庫及其他的辦公和社區(qū)建筑等。輕鋼建筑在一些發(fā)達(dá)國家已被廣泛應(yīng)用于工廠、倉庫、體育館、展覽館等建筑。輕鋼建筑是指以彩鋼板作為屋面和墻面，以薄壁型鋼作檁條和圈梁，以焊接“H”型截面做主梁，現(xiàn)場用螺栓或焊接拼接的門式剛架為主要結(jié)構(gòu)的一種建筑。具有自重輕，建設(shè)周期短，造價低，易維護(hù)等特點(diǎn)。

2 鋼結(jié)構(gòu)在我國國內(nèi)的應(yīng)用

我國自1949年全國解放后，鋼結(jié)構(gòu)就在大跨重型工業(yè)廠房、大型公共建筑和高聳結(jié)構(gòu)中得到了應(yīng)用。尤其是近20年來，鋼結(jié)構(gòu)更加廣泛應(yīng)用于土木工程的公共建筑中，比如沈陽桃仙國際機(jī)場屋蓋，北京天文館新館工程等，我國目前不僅能生產(chǎn)各種類型的建筑鋼材，同時鋼材生產(chǎn)的新技術(shù)、新工藝日益也增多，如彩鋼壓型板、彩鋼復(fù)合板、彩鋼扣板等的生產(chǎn)，使建筑結(jié)構(gòu)充滿現(xiàn)代化時代氣息，實(shí)際證明鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國更具有廣闊的發(fā)展前景。

（1）高層建筑鋼結(jié)構(gòu)。近年來如雨后春筍般的拔地而起，發(fā)展很迅速。我國80年代建成的11幢高層建筑鋼結(jié)構(gòu)最高為208米，90年代以來正在建造或設(shè)計的高層建筑鋼結(jié)構(gòu)共約72幢，最高的達(dá)460米。而2010年后全國超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑更是層見疊出。

（2）大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)。大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)最先讓人們了解的是網(wǎng)架工程，其發(fā)展的速度較快，計算也比較成熟，國內(nèi)有許多專用網(wǎng)架計算和繪圖程序，是其迅速發(fā)展的重要原因[1]。懸索及斜拉結(jié)構(gòu)、膜結(jié)構(gòu)在國內(nèi)應(yīng)用也較多，主要用于體育館、車站等大空間公共建筑中。其他大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)還包括立體桁架、預(yù)應(yīng)力拱結(jié)構(gòu)、弓式結(jié)構(gòu)、懸吊結(jié)構(gòu)、索穹頂結(jié)構(gòu)等在全國各地均有實(shí)例。目前，國際上以及我國都在流行一種波浪形曲面，樹狀支承以及直接交匯的相貫節(jié)點(diǎn)的立體桁架體系?？雌饋硇蹓讯烙^，我國首都機(jī)場、上海浦東機(jī)場就是典型的例子。

（3）輕型鋼結(jié)構(gòu)。輕鋼結(jié)構(gòu)是近十看來發(fā)展最快的領(lǐng)域，這種結(jié)構(gòu)工業(yè)化、商品化程度高，施工快，綜合效益高，市場需求量大，已引起結(jié)構(gòu)設(shè)計人員認(rèn)識。輕鋼結(jié)構(gòu)房屋的研究開發(fā)已在各地試點(diǎn)，是輕鋼發(fā)展的一個重要方向，目前已經(jīng)有多種的低層、多層和高層的設(shè)計方案和實(shí)例。因其可做到大跨度、大空間，分隔使用靈活，而且施工速度快、抗震有利的特點(diǎn)，必將對我國傳統(tǒng)的房屋結(jié)構(gòu)模式產(chǎn)生較大沖擊。

輕型鋼結(jié)構(gòu)及其適用范圍：①適用范圍。根據(jù)我國目前情況來看，這種結(jié)構(gòu)由于其用度廣、優(yōu)勢明顯，已大量應(yīng)用于單層工業(yè)廠房、多層工業(yè)廠房、辦公樓等。對單層工業(yè)廠房而言，通常以H型鋼，采用焊接連接作為梁柱，以C形或Z形輕鋼板作檁條，屋蓋系統(tǒng)或樓面系統(tǒng)用壓型彩色鋼板作面層，上面可澆混凝土，壓型鋼板既為模板槽內(nèi)再配鋼筋。墻面圍護(hù)也可采用單層或夾層壓型鋼板，夾層板內(nèi)部可充填各種保溫層。②主要優(yōu)點(diǎn)首先，施工周期短：輕鋼結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點(diǎn)是所有構(gòu)件均可以由工廠制作現(xiàn)場拼接安裝，對一般規(guī)模較小的工業(yè)廠房僅需45d至2個月，而若采用鋼筋混凝土建筑則要12個月左右。其次，抗震性能好：由于鋼結(jié)構(gòu)屬于柔性結(jié)構(gòu)、自重輕，因而能有效地降低地震響應(yīng)及災(zāi)害影響程度，極有利于抗震[2]。我國是個多地震區(qū)國家，在地震區(qū)建筑中應(yīng)多多推廣應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)，必可大大減少地震災(zāi)害和人員傷亡。鋼結(jié)構(gòu)近年來得到迅速的發(fā)展，正是由于輕鋼結(jié)構(gòu)因具有用鋼量省、造價低、供貨迅速、安裝方便、外形美觀、內(nèi)部空曠等特點(diǎn)，而且隨著近年來防火、防腐新產(chǎn)品的不斷出現(xiàn)，已較好地解決了輕鋼結(jié)構(gòu)抗腐蝕性差的缺點(diǎn)，使得它在工業(yè)廠房以及民用設(shè)施中獲得了廣泛的應(yīng)用，主要用于：單層或多層廠房、倉庫，有單跨或多跨，跨度一般不超過30m，省材、施工速度快、造價低、耗用資源少，吊車為輕級工作制且起重量一般不超過20t，單層的承重結(jié)構(gòu)用鋼量一般為10-30kg/m2,多層承重框架用鋼量一般為30-60kg/m2。

3 鋼結(jié)構(gòu)在房屋建筑中應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)

鋼結(jié)構(gòu)在國外建筑業(yè)中的重要地位，是由鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢所必然形成的。

鋼結(jié)構(gòu)建筑呈現(xiàn)3大優(yōu)勢：

（1）質(zhì)量好。鋼管混凝土柱子充分合理利用了鋼和混凝土的料特性，提高相應(yīng)的強(qiáng)度來縮小截面，其抗壓、抗側(cè)彎強(qiáng)度，均比混凝土柱高1.5倍，大大增加了抗強(qiáng)震的能力；克服了傳統(tǒng)建筑中的“肥梁胖柱”的弊病，增大了有效空間。

（2）造價低。由于鋼包混凝土的共同作用與互補(bǔ)優(yōu)勢，梁柱的斷面可以縮小50%以上，因此，輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的用鋼量比混凝土結(jié)構(gòu)的用鋼量下降15%左右，混凝土減少50%，人工費(fèi)用下降75%，運(yùn)費(fèi)下降75%，基礎(chǔ)處理費(fèi)下降20%-30%。

（3）施工周期短。采用輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)體系，不需要現(xiàn)場綁扎鋼筋，不需要制作模板，樓板現(xiàn)澆混凝土?xí)r，不需要臨時支撐，這樣可以大大地加快施工現(xiàn)場的拼裝速度。鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢表明，我國發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)存在著巨大的市場潛力和發(fā)展前景。