建筑工程中钢结构施工技术的应用

曲径达

摘 要：对钢结构体系进行初步的阐释，之后引入钢结构住宅的建造特点以及进一步对其效益进行分析，最后对钢结构技术的实际具体操作作深入分析。

关键词：钢结构 综合效益 良好性能

中图分类号：TU758.11 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（a）-00-01

工程建设中广泛使用的钢结构体系具有很多突出优点，如高抗震性能，较短的施工周期，成本低，适用范围广，使用灵活，节能减排等，因此具有良好的经济与环境综合效益。它的发展对建材行业和冶金行业的发展具有很大的促进作用，也由于其在环境上的良好效益使得其未来发展前景十分广阔。

1 简介

与传统的建筑体系，如混凝土，砖混结构体系等有根本性的不同的是，钢结构体系组成部分包含了围护，楼面，承重钢三大结构体系构成。

1.1 钢结构体系的适用范围

（1）低层（3层及以下）：①冷弯薄壁型钢密排柱（Z形或C形檩条，轻钢龙骨）结构体系；②轻型钢框架结构体系；（2）中低层（4～6层）：①钢框架—混凝土剪力墙结构体系；②钢框架结构体系；③钢框架—支撑结构体系；（3）中高层（7～12层）：①；混凝土—钢框架核芯筒结构体系；②钢框架—支撑结构体系；（4）高层（13～30层）：①钢框架—混凝土核芯筒结构体系；②钢框架—抗剪桁架体系；③钢框架—支撑体系；④钢框架—抗剪钢板剪力墙体系；⑤钢框架—预制混凝土剪力墙体系；

1.2 钢结构的基本设计原则

（1）承重钢：“强柱弱梁、强节点弱”。具体的设计，如果强柱弱梁的设计公式得不到满足，符合轴压比也可行。（2）框架主梁：热轧或高频焊接H型钢。（3）次梁：对框架柱子，一般可选用热轧或焊接工字钢、圆钢管，方（箱形）钢管，H型钢、或轻型热轧型钢，冷弯薄壁型钢等相关材料。在实际建设中，笔者总结发现，很多商家为了节约钢材，降低造价，框架柱采用了在空钢管内浇筑高强素混凝土的方法。这种方法下的框架柱一般称之为钢管混凝土框架柱。由于这种材料具备了混凝土柱与钢筋柱的优势，因而抗震、耐火和受力性能十分优良。而且其钢柱截面尺寸因单柱的轴向承载力得到提高而减小。与实际生产常见的H型钢柱相比，这种钢柱可节省约50%用钢量，成本最多可以有45%的下降。

1.3 钢结构的几种连接形式

刚性连接多见于柱与横梁在强轴方向，同时弱轴方向一般采用结合支撑布置为宜。工程中常见三种构造形式应用于钢框架梁柱节点，即栓、焊混合连接，焊接连接，以及螺栓连接。从连接刚度角度评估，螺栓节点刚度不强，但安装最为便捷，而且在实际应用中的合格率最高。铰接一般用于主次梁之间的连接，而且一般应用栓、焊混合的方式，也有使用高强度螺栓连接和焊接的，至于采取的方法一般视具体操作者而定。此外，连接刚度比螺栓连接稍强的是混合节点，刚度最大的是焊接节点。至于梁腹板，工程中多见先用螺栓安装以固定位置，在对两侧采取焊接方式。也有工程技术人员将两个步骤相反实施，并不影响工程结果。

1.4 楼面的基本结构体系

楼面板和钢梁构成了楼面结构。楼盖的作用有二，一是强化了抗侧结构的稳定性，二是分配负荷给墙，柱，使竖向重量得以分配，有力地保证了建筑的安全性。因此，楼盖的刚度，强度以及稳定性必须能够在工程设计以及实施中得以保障。而且，建筑中一般减轻了楼板的自重来加快施工速度。此外，良好的隔声，隔热，以及防火，防水的性能也是必须的。同时，楼面的主次梁应该使用紧凑型结构，来尽最大可能地保证钢材的整体稳固度。一般在工程中常见的楼板构造形式主要有如下几种：（1）钢结构住宅成本受维护体系内外墙的成本影响非常大，比重可达30%。而且，围护墙体应当具有强度高，隔热性好，安全耐用，经济实惠等优良性能。围护墙体一般选择轻质材料，以满足建筑节能要求，并减轻结构自重，同时能够发挥钢结构住宅的优势。（2）另一种是将预制预应力混凝土薄板与钢梁进行连接，在其上浇混凝土薄板来组成叠合楼板，这种楼板称为预制预应力混凝土叠合楼板。它节省了压型钢板的使用，也具有现浇组合的整体性，同时支膜过程能够省去，使得施工过程大大简化，因此在工程中能够很好地节约成本，是工程建设中的重要方式。（3）压型钢板—现浇混凝土组合楼板。分析时考虑组合楼板的框架梁受各向异性的影响：①根据楼板设置情况确定是简支板或连续板，传力路径是双向还是单向；②组合钢梁是按弱边还是强边组合造成的刚度差异等等。

2 钢结构住宅的基本特点及其综合效益

（1）结构简易，抗震程度强，工程成本低。钢材具有抗剪、抗拉强度高的优良性能。钢结构住宅可以充分发挥钢材强度高、自重轻、、塑性变形能力强、延性好以及抗震性能好的特点，不仅减小了所受重力和受地震威胁程度，而且使小梁、柱截面尺寸也得到减小，节约了钢材，运费和安装费用。（2）外部造型美观，内部空间布局灵活，建筑功能得到增强。钢材轻质高强，所以便于形成大柱距、大开间的建筑空间，能够灵活地布置和分隔室内的分区，满足现代住宅建筑的使用要求与功能。与砖混结构或混凝土结构相比，其有效使用面积得到了进一步的提高，可达10%～15%左右。建筑造型有丰富多彩式，也有简洁明快式的。（3）结构改造容易，管线布置较为方便。钢结构的内部接高、分割、加固等比较灵活。钢梁的腹板允许穿越小于一定直径的管线，加之结构空间的空腔与孔洞的存在，使管线更换、布置、修理等更为方便。（4）符合节能环保要求。工程中使用环保易降解或可回收的原材料制作钢结构建筑材料，因此在拆除建筑物市可以回收绝大部分钢材，因此减少了建筑垃圾，对自然环境的影响达到最小化。综上所述，钢结构体系应用于住宅建筑中，具有轻质高强、抗震性好而降低基础造价、抗震费用和运输费用，安装费用从而降低成本的优点，而且还具有施工周期缩短、构件安装迅速、资金周转速度快、投资经济效益高，建筑布局合理灵活，提高有效使用面积水平，提高建筑使用功能，高质量、商品化程度高等技术和经济综合效益优势。

3 结语

建筑钢结构工程施工实行项目经理负责制，项目部人员素质、管理水平差别较大，普遍存在重视进度、强调质量而忽视安全的管理现状。钢结构住宅是一种环保型绿色住宅建筑体系，它在国内外的快速发展符合住宅产业化的发展趋势。建筑业蓬勃发展尤其是城市建筑，由于城市的地理条件所限，高层钢结构工程便开始成为了城市建筑业的主流。钢结构住宅被评为“绿色环保型建筑住宅”，它符合住宅产业化的发展趋势因而在国内外发展迅速。建筑业尤其是城市建筑的迅猛发展，使得高层钢结构工程成为了城市建筑业的主要形式。

参考文献

[1] 建筑结构荷载规范（GB50009-2001）[S].中国建筑工业出版社，2006.

[2] 尚忠信.建筑业发展趋势探究[M].中国建筑出版社，2010.

[3] 王铭宇.钢结构原理及应用[M].中国冶金出版社，2008.