论钢结构的发展趋势在建筑改造中的新应用

作者简介：刘军（1980-），男，本科，总监理工程师，工程师，工作单位：陕西省工程监理有限责任公司，现从事专业：工民建。

摘要：我国是一个能耗大国，人均资源短缺，能源紧缺是制约我国经济发展的主要矛盾。因此，建筑节能还是本世纪我国建筑业的一个重要的课题。本文主要介绍钢结构在土建工程中的应用，通过对钢结构的优点和缺点进行具体的分析，及与混凝土结构的鲜明比较，阐述了钢结构能够在各类建筑中广泛利用的原因，并对钢结构的应用范围作了相应的介绍。

关键词：混凝土;钢结构随着经济的发展，原有建筑功能有时已不能满足新的要求，需要对它进行改造、扩建或加层。钢结构以其轻质高强、灵活快捷、施工简便、减少城市环境污染等优点，在这方而发挥着重要作用，实际应用日益增多。目前国内外的建筑结构主要是混凝土结构和钢结构，混凝土结构目前在我国应用较多，而钢结构的应用没有混凝土那样的普遍，但其发展具有很大的潜力。由于混凝土结构有很多缺点，和科技的进步和环保意识的提高，钢结构得到了很大的发展。

一、钢结构的特点

钢结构的特点钢结构与其他建筑结构如混凝土结构、砖石结构和木结构相比，钢结构具有三个显著特点：一是力学性能;二是物理性能，钢材是一种低碳建筑材料，可以循环利用;三是化学性能，钢材的抗腐蚀性较差。

（一）钢的优势特点

其一材料的强度高，塑性和韧性好，钢材由于其特殊的物理特性，使得它在众多的建筑材料中脱颖而出。在强度上对比，在建筑材料中混泥土、砖石、木材、这些材料的强度都不敌钢材;在材料的塑性上和任性上钢材的可塑造性极强。因为钢材具有这样多的优点，所以在大型建筑工程中，钢材被运用得就十分广泛，尤其是在那种涉及跨度很大或者承载量很大的工程项目中，钢材因为其自身的特殊结构构成，使得自己在一般的条件下不会因为载重量过大而突然断裂;因为韧性机佳所以本身的结构对于动力负荷的承受能力也比较突出。

其二材质均匀适用范围广。从材料分子学来看，钢材的内部组织比较接近于均匀的各种同性体，而且在一定的条件设定下，其根本没有任何的弹性。故，钢材的实际受力情况就与工程师计算出建筑的力学承受值比较趋近;并且钢材在制造过程中，因为物理特性的容易把控，需要处理的额外材质就比较少，使得其制作过程和轧钢过程中比较容易控制，这就能确保其优良的品质和质量。

其三钢材的构成制造相对于其他材料来说是简便的，且制作的工程周期短。钢材的这一特性就使得大量制作和使用钢材存在可能;钢材的构成材质中比较单纯，所以加工处理起来就十分的简单且还能够使用特定的机械来完成操作，可以极大程度上节省更多的人力。构件完成后，可以分拆成小块，这样便于运输和管理，构件可以再工地上根据设计的方案来进行及时的拼组，线接口处只需要使用简便的螺栓将其固定，根据工程的实际需要，有的时候还可以在地面拼装好并且焊接好，在使用吊车或者吊机进行吊装运输，从而缩短施工周期。

其四钢结构的质量较轻。钢材的密度虽然比混泥土等材料的密度要大，但是钢材与其相比却显得比较轻盈其中的根本原因在于钢材的物理特性比较特殊，钢材的强度和密度之比要比混泥土的强度和密度之比大很多。在实际的工程中，以同样的跨度承受之力来看，钢架组装物比钢筋混泥土的组装物要轻，这就为吊机的操作提供了方便。对于需要远距离运输的结构，质量轻也是一个重要的有利条件。屋盖结构的质量轻，对抵抗地震是十分有利的。

（二）钢材料的劣势特点

钢材也并非全是优点，在使用钢材的过程中我们也不能忽视钢材的一些缺点，只有明确其优点和缺点，才能使我们的运用更加如鱼得水，那么钢材到底存在那些不足呢？钢材的不足主要体现在耐腐蚀性和不耐火。钢材的耐腐蚀性能是很差的，所以在项目工程中凡是运用到钢材的地方，我们就一定要做好对这一钢结构进行耐腐蚀结构保护，特别是那些暴露在大气中的一些钢结构的桥梁等，这些大型基础设施是关系着涉及民生的大事，其安全防护工作也不能够马虎的。但是：钢结构工程的维护所需要的费用也不菲，钢结构的维护是比较困难的，且费用比混泥土工程维护费用要高很多，所以我们能看见在某些大型工程建设中是钢结构和混泥土结构相结合的组成，这样做就是为了节省成本支出，最高效率的使用资金。随着近年来，科学技术水平的进步，人类的智慧又一次攻克了钢不耐腐蚀的难题，推出了一款新的钢材产品，那就是耐候钢，耐候钢相比传统的钢结构具有较好的耐腐蚀性功能，现在也已经在逐步推广了，并且适用范围也在进一步扩大。钢材料还有一个劣势就是钢材料由于化学性能的不稳定，其不耐火，因此钢结构项目建设中，不管是建设中还是建成后的维护工作都要做好防火措施，是实际的工作中，可以在钢材上喷射蛭石或者加石膏板来进行防护。

二、钢结构的应用范围

钢结构的合理应用范围是很广泛的，这不仅取决于钢材本身的一些优点功能，也取决于我国经济发展的情况。通常情况下，经济发展较快，且稳定持续，那也会引发相关产业的发展，这就会增加对钢材使用的需求量。同时，经济发展的好，也能带动科学技术的进步，技术的进步又能增强确保钢材质量和数量的提高。从我国经济发展轨迹来看，建国初期，我们的经济发展比较落后，当时的钢产量全国总量才十几吨，而到上世纪90时代后期，我国全年钢产总量达到一亿吨，钢结构的使用趋势则倾向于“合理使用钢材”。

我们从我国经济发展的程度来看钢结构的应用范围，是越来越广泛的，因为我国自改革开放以来经济获得很大的提高;但是反观与国际市场的差距，我们也应该明白，以英美等国为代表的发达国家，他们因为经济发展比较充分，在钢材的运用上是远远高于我国的，譬如：如，美国钢结构建筑的主要市场分布：工业、商业、社区、综合等方面，分别占到46%、31%、14%和9%的份额。所以，我国钢结构在土建工程中的应用会随着经济更进一步的发展而日益扩展的。下面我们可以具体介绍下钢结构在土建工程中的运用。

其一在低层、多层建筑钢结构和轻钢结构运用较多。这里的低层建筑是指层高低于18m，层数不超过5层的工业厂房、大型仓库、办公室及其他的办公和社区建筑等。其二在一些高层和超高层的一些钢结构，由于人口越来越多，但是土地的总量是恒定的，因此人们只能增加建筑物的高度来缓解人地紧张的局面。在建筑过程中还需要考虑到力的承受度，所以质量轻盈强度高韧性强的钢结构就成为了高大建筑的首选材料，并且使用钢材料还十分便于工人们施工建设，减少建设周期，节约成本。其三在一些较大跨度的建筑工程中，钢结构运用也很广泛。大跨度的建筑都要分解建筑物的承力和受力度，采用钢结构的材料正好可以处理好这一难题，因而钢结构材料被广泛运用于图书馆、博物馆、大型展厅的布置中。其四就是其它的一些钢结构建筑类型。譬如：重型厂房结构、受動力荷载影响的结构、可拆卸的结构、容器以及海上采油平台等其他钢结构构筑物。在地价高的地段里，钢结构则以其占地面积小而备受土建工程公司的青睐，钢材的运用大大提高了土建工程的施工周期，也节约了不少成本，这也是其选用钢结构的又一重大原因。因此，钢结构因其诸多优点不仅仅广泛应用于土建工程项目中，也广泛的运用于其他非住宅类建筑。

三、总结

随着经济的快速发展，钢材料的运用会越来越广泛的，钢材料以其独特的特点和优势往往在施工建设中大受青睐，其强度高，韧性好，受力清晰，构造简单，重量轻，施工方便，在未来的一段时间内钢结构还能够在各类建筑中被广泛的利用。（作者单位：陕西省工程监理有限责任公司）

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