浅议钢结构在建筑中的应用

摘要：钢结构是目前国内外应用和发展速度最快的新型结构型式，广泛用于各类工业和民用建筑中，具有施工速度快、建筑造型美、用钢量少、造价低等优点。本文介绍了我国建筑钢结构的应用使用情况，指出了我国钢结构在应用中存在的问题，希望能对相关从业人员有所帮助。

关键词：建筑；钢结构；应用

钢结构建筑是一种节能环保型、能循环使用的建筑结构，属于绿色建筑的典型代表，作为新型的节能环保的建筑体系，被誉为21世纪的“绿色建筑”之一[1]。近年来日益受到人们的欢迎，使得钢结构在我国工程建设过程中得到了广泛的应用和推广。钢结构建筑具备混凝土建筑无可比拟的大跨度、自重轻、安装加工便捷、造价低廉、缩短厂房建设工期、节约成本以及良好的节能环保、不易锈蚀等特性，因而它被广泛应用。钢结构建筑是现代空间结构发展的主流，钢结构建筑相比传统的混凝土建筑而言，用钢板或型钢替代了钢筋混凝土，强度更高，抗震性更好，因而被世界各国广泛采用，应用在工业建筑和民用建筑中[2]。近十几年来，钢结构在我国国家重大工程、体育馆、电视塔、大跨度桥梁以及住宅建筑中逐渐得到推广应用。目前，我国的钢结构建筑也呈现出建筑高度越来越高、规模越来越大、跨度越来越大、造型越来越新的发展方向。

一、钢结构的应用

1.高层钢结构

随着建筑高度的增加，在风荷载和地震作用下，结构的抗侧力问题逐渐成为关键因素。为了提高结构抗侧力刚度，高层结构的体系在不断创新和发展的过程中形成了一种新的高层钢结构体系，并在以后的高层钢结构中得到广泛应用。高层钢结构一般是指6层以上（或30m以上），主要采用型钢、钢板连接或焊接成构件，再经连接、焊接而成的结构体系。高层钢结构常用钢框架结构、钢框架―混凝土核心筒结构形式。后者在现代高层、超高层钢结构中应用较为广泛，事实上，它属于钢―混凝土混合结构。

2.大跨度空间钢结构

空间钢结构建筑是指空间跨度较大的钢结构建筑，主要有网架结构、悬索结构、壳体结构、管桁架结构、膜结构等类型，主要用作体育馆、展览馆、候车厅、飞机库、车间等的屋盖结构。目前，在建筑领域主要的结构形式有网架、网壳、桁架、门式刚架、拉索结构及以上几种结构的组合，主要应用于厂房、体育场馆、汽（火）车站、飞机场、大型会议室等需要比较大空间的公共、运动场所。目前，现代大跨度空间钢结构已不局限于采用传统的单一结构形式，新的结构形式和各种组合结构形式不断涌现，结构形式越来越复杂。如“鸟巢”采用的是复杂扭曲空间桁架结构。“水立方”采用了基于泡沫理论的多面体空间刚架结构，奥运会羽毛球馆则采用世界跨度最大的弦支穹顶结构，广州国际会展中心采用了张弦桁架结构。

3.轻钢结构

轻钢结构主要指具有轻型屋盖和轻型外墙（也可以有条件地采用砌体外墙）的单层实腹门式刚架结构，这里的轻型主要是指围护是用轻质材料，是一种年轻而极具生命力的鋼结构体系，这种结构工业化、商品化程度高，施工快，综合效益高，市场需求量很大，已广泛应用于一般工农业、商业、服务性建筑，如办公楼、别墅、仓库、体育场馆、娱乐、旅游建筑和低、多层住宅建筑等领域，还可用于旧房增层、改造、加固和建材缺乏地区、运输不便地区、工期紧、活动式可拆迁建筑等。

4.钢结构住

钢结构住宅是指以钢作为建筑承重梁柱的住宅建筑，具有重量轻、强度高，用钢结构建造的住宅重量是钢筋混凝土住宅的1/2左右，可以满足住宅大开间的需要，使用面积比钢筋混凝土住宅提高4%左右，安全可靠性高，抗震、抗风性能好等优点，而且钢材可以回收，建造和拆除时对环境污染相对较少。

二、钢结构应用存在的问题

1.耐火性较差

钢结构虽具有良好的耐热性，但其耐火性较差。在建筑施工过程中，虽然钢材属于非燃烧体，但钢材在早期火灾的时候，构件温度会急速上升，并且钢材屈服强度以及弹性模量将会因为温度的上升而迅速下降。当火场温度达到350℃的时候，强度会下降30%，当火场温度到达500℃的时候，强度会下降50%。当温度达到600℃的时候，结构会完全丧失在承载方面的能力，结构体急剧变形，最终导致结构倒塌。

2.防腐防锈工作量大

钢结构容易生锈腐蚀，必须注意防护，特别是薄壁构件。因此，处于较强腐蚀性介质内的建筑物不宜采用钢结构。在设计中应避免使结构受潮、漏雨，构造上应尽量避免存在于检查、维修的死角。新建造的钢结构一般隔一定时间都要重新刷涂料，维护费用较高。

3.隔音效果差

由于钢结构建筑自身的重量较轻，且存在较多的空腔，其墙体不能作为承重结构，所以在建筑施工过程中，为减轻建筑物整体结构的荷载，会采用大量的轻质墙体。轻质墙体的使用，虽能够减轻建筑物整体负荷，但其隔音效果相对较差，降低了居住的舒适度。

三、结语

我国的钢结构产业已进入跨越式发展的新阶段，钢结构建筑规模越来越大、跨度越来越大、造型越来越新颖独特。钢结构建筑行业是一个正在蒸蒸日上、向着更高阶段发展的朝阳行业。大力推广钢结构建筑，不仅能够加快我国城市化建设，更有利于带动引领新型建筑工业化的发展。因此，我们应合理应用钢结构，努力克服其存在问题，从现代和传统的建筑结构中吸取精华，创造出技术和艺术有机融合的钢结构精品建筑，能够在实现建筑质量及功能基础上，实现更佳的经济效益及社会效益。在建筑工程技术中推广和应用钢结构完全符合国家大力提倡的建立节约型社会的倡议，符合当前国家对建筑行业提出的可持续化发展的要求，我国钢结构行业在建筑工程方面存在着非常具有潜力的应用领域和发展空间。

参考文献：

[1]王坤. 钢结构在建筑物智能节能的应用[J].山东工业技术， 2015（19）： 33.

[2]王新仕. 钢结构在厂房建设中的应用与施工[J].沿海企业与科技， 2008（12）： 160-163.

作者简介：曹功安（1991-），男，河南信阳人，土木工程专业（建筑工程方向），湖北工程学院本科在读。