钢结构在民用建筑中的应用

张坤

【摘要】在建筑工程中，钢结构得以广泛应用。在我国，早期由于受钢产量的限制，鋼结构在我国的发展受到一定的限制。近几年来，我国钢产量迅速增加，加之钢结构技术的不断成熟，钢结构在建筑工程中的应用得到了很大的发展。

【关键词】钢结构 民用建筑 应用

前言

钢结构的构建多是由工厂进行标准化生产，因此质量有所保障，安装的过程比较简单，运输和卸装所需要的成本较低。相比较混凝土建筑这是一种比较大的进步，也使得我国的高层建筑进入到了现代化的发展阶段。钢结构建筑和混凝土以及砖混等传统的建筑有着很大的区别，主要是依靠钢结构来承受建筑的重量，所以钢结构建筑除了具备钢结构的一些基本特点之外，同时还有着其他普通建筑的一些基本特点。

一、高层钢结构住宅应用体系

1、体系的分类

（1）钢框架（梁柱包括异型柱）结构体系。其特点是受力明确，平面布置灵活，为建筑提供较大的室内空间，且结构各部分刚度比较均匀，具有较大的延性，自振周期较长，因而对地震作用不敏感，抗震性能好，结构简单，构件易于标准化、定型化，施工速度快。但框架结构属典型的柔性结构体系，其侧向刚度差，易引起非结构构件的破坏。

（2）钢框架一支撑结构体系。支撑设置的位置要合适，为了与建筑设计相协调，一般布置在窗台下至下层窗顶之间，既隐蔽又能满足支撑体系的需求。为了有效地提高钢框架的侧向刚度，支撑应沿建筑物同一平面四周环向封闭布景，以形成一个封闭的加强箍。偏心支撑在地震作用下具有较好的延性和耗能性能，可在强震区采用。

（3）新型抗侧力体系。包括钢框架一抗剪桁架结构体系，结合电梯井、管道井或楼梯间墙体的布置而形成的钢框架一混凝土核一枣筒（剪力墙）结构体系和钢框架一抗剪钢板剪力墙结构体系等。使钢框架主要承担蛏向荷载，而钢框架与抗剪桁架、剪力墙协同工作承担水平荷载，以确保结构水平位移控制在规范允许值内。抗侧力构件可为抗剪桁架、混凝土核芯筒（剪力墙）或抗剪钢板剪力墙。设计时可根据建筑物高度及水平力作用情况采用不同的抗侧力体系。

2、设计原则

承重钢结构体系的结构设计宜遵循强柱弱梁、强节点弱构件的一般设计原则。在具体设计时，若较难满足强柱弱梁的设计公式，则满足轴压比要求也可。框架主梁的材料一般可选用热轧或高频焊接H型钢，次梁可以有多种作法。框架柱子的材料一般可选用热轧或焊接工字钢、H型钢、方（箱形）钢管、圆钢管或冷弯薄壁型钢、轻型热轧型钢（当柱子受力较小时）。为了节约钢材，降低造价，框架柱也可采用在空钢管内浇筑高强素混凝土而形成的钢管混凝土框架柱。由于钢管混凝土柱结合了钢柱与混凝土柱的优点，具有良好的受力性能、抗震性能和耐火性能。其单柱的轴向承载力大幅提高，使钢柱截面尺寸大幅减小。与H型钢柱相比，用钢量可节省约50%，造价约降低45%。

二、发展建筑钢结构产业的对策

1、树立科学发展观

发展建筑钢结构产业首先必须树立科学的发展观，即主要要依靠科学技术的进步和生产效率的提高， 保证建筑钢结构产业发展的健康性， 避免无序的发展及恶性的价格竞争。要通过国家科技战略、科研单位、设计及施工企业相互合作， 通过前瞻性， 自主创新、集成创新和管理创新， 来实现行业整体科技进步， 提高生产及工作效率， 从而提高企业的竞争力， 形成有规模、有实力、管理高效的现代化先进产业， 在健康发展、完善国内市场的同时， 着眼提高国际竞争力。

2、通过政策引导和配套， 促进市场经济的完善和成熟

随着国家改革开放的深入， 特别是加入WTO后， 有必要检讨目前建筑钢结构产业链在具体技术政策及发展环境方面存在的实际问题， 提出解决措施； 还可通过国家或地方政府积极的政策性引导和配套， 促进建筑钢结构产业市场的完善和成熟， 从而有利于减轻建筑行业对自然、资源、环境方面的破坏。同时， 国家及行业协会等应通过公共宣传和工程示范， 改变市场及业主的观念， 扩大钢结构的应用范围。让全社会充分意识到钢结构重量轻、强度高， 抗震性能好，节能环保符合国情的优势， 提高全社会对建筑钢结构的认识水平及使用率。另外， 必须规范市场行为， 特别是招投标工作， 防止不良的恶性竞争， 导致只顾压价中标， 而在实施过程中难以保证质量， 造成工程隐患乃至事故。

3、大力开展新型高效钢材及产品的研发

在建筑钢结构材料层面， 由于目前建筑钢结构用钢占总钢材产量的比例不大， 高性能结构用钢及高效型钢等新材料、新产品的开发未能引起国内钢铁行业的足够重视； 对钢材材质、新型高性能钢品种、新型型材的研发等方面与国外存在较大差距， 不能完全满足国内市场的需求， 产品国际竞争力有待提高。同时， 其它经济高效的钢结构配套产品， 这进一步限制了新型建筑钢结构体系的推广应用， 同时间接增大了建筑钢结构的造价， 降低其市场竞争力。随着钢材在建筑结构领域应用范围的扩大， 建筑钢结构对结构用钢材的性能已经提出了更新的要求， 如高强度、高延性、耐候、耐火等。发达国家， 特别是日本、欧美等在这方面的研究投入较大， 满足不同性能的结构用钢类型繁多。因此， 我国也应该发展高强、高性能钢材和高效型钢、高集成化钢产品， 进一步扩大钢材性能的优势。目前， 在钢结构行业跨国公司或国外合资参与竞争的情况下， 国内相关企业已经开始重视这方面的投入， 积极寻求与科研单位的研发合作， 抢占市场。

4.、注重设计理论及技术的发展与普及

任何一个行业的市场发展必将与本行业科技进步与技术储备的程度具有密切的关联度。市场的蓬勃发展无疑将促进行业技术研究与技术转化， 加快提高行业整体的科技水平。同时， 科技进步与技术储备又必须具有前瞻性。这就需要我们从国情出发， 正确把握建筑钢结构产业发展的脉搏，对行业技术研究工作的超前实施给予指导。应该在建筑钢结构行业开展战略性的科学研究， 譬如形成几个由政府牵头， 高校与产业链上骨干企业联合的高水平产、学、研结合的研发中心， 展开有体系的基础理论研究及成套技术的科研攻关， 建立新型建筑钢结构体系分析理论、设计方法。在系统理论研究和技术创新的同时， 面向市场， 着力展开成果技术转化及产业化。在此基础上， 进一步完善相关领域的设计技术标准， 为行业的发展提供强大的技术支撑。

5、加快建筑钢结构制作安装业整体水平的提升

就全国来看， 加工企业分布面广， 加工能力和构件质量参差不齐， 企业集中度低， 尚未形成大型企业集团 。与此同时， 与钢结构配套的企业如高强螺栓、焊钉等零配件生产厂， 防火、防腐涂料厂， 钢结构加工设备制造厂， 焊接设备厂等也都迅速发展。就建筑钢结构施工企业而言， 要形成具有国际竞争能力的大型企业， 进行行业兼并和重组、强强联合， 并注重科学与规范管理， 加强技术改造与技术储备、注重各层次技术工人培训， 苦练内功， 是势在必行。

结束语

总之，钢结构建筑是一种很好的环保建筑。另一方面，就算是钢结构建筑最终需要进行拆除，钢结构的构建还可以进行回收再利用，这不仅不会产生废物的污染，同时也也有利于实现自然环境和建筑的协调发展。伴随着人们环保意识的不断增强，从提升建筑保护的角度来分析，钢结构建筑形式也更加的符合未来建筑的发展趋势。

参考文献

[1] 熊建国. 浅谈钢结构建筑施工技术和管理[J]. 中国新技术新产品. 2010（02）

[2] 郝燕春. 大型钢网架安装技术[J]. 山西建筑. 2007（10）

[3] 杨鹏宇. 钢结构高强螺栓连接施工[J]. 山西建筑. 2006（16）

[4] 陈心成. 论节能理念在建筑施工技术领域的应用[J]. 中国城市经济. 2012（03）