钢结构在现代建筑发展的重要性

2015-04-16索大峰

建材与装饰 2015年16期

关键词：建筑材料钢结构住宅

索大峰

（洛阳中重成套工程设计院河南洛阳471039）

钢结构在现代建筑发展的重要性

索大峰

（洛阳中重成套工程设计院河南洛阳471039）

我国经济的发展带动了科技的进步，在现在的建筑中所应用到的先进的技术也越来越多，本文主要是讨论钢结构在现代建筑中的应用，我们通过分析钢结构这个技术的优点，同时结合其他的建筑形式进行对比，来突出其优势，强调钢结构在现代建筑中的重要性。最后对钢结构在现代建筑中应注意的一些问题进行分析。

钢结构；现代建筑；分析

1　引言

在我国的建筑历史当中，钢结构的建筑起步比较晚，改革开放以后，我国从国外引入了一些地区的钢结构的建筑，自此我国才有了钢结构的住宅建筑，同时也给我们的钢结构建筑发展提供了一个学习的机会。我国对钢结构大范围的研究和设计开放还是近几年才开始的，钢结构的住宅建筑和传统的住宅建筑有很大的区别，它主要包括：①建筑主体是钢结构的体系。②外围护墙与内墙体系。③楼板体系。

2　钢结构建筑的特点

钢结构的建筑的特点，一般来说主要是材料，就是主要运用钢这个材料在现代化建筑中，是一种新型的建筑形式。钢结构和其他的建筑材料相比，有以下的特点：

2.1钢结构综合性能强

钢材是一个强度高的材料，和其他的建筑材料相比强度要高的多。所以钢结构非常适合用在跨度大和负载较大的建筑构件和建筑结构。同时钢材料还有很好的塑性与韧性。若建筑材料的塑性好的话，其建筑结构很少会因超载而出现突然断裂的现象。若建筑材料韧性好的话，建筑结构的动力负荷适应性较强。同时钢结构还有很强的抗震能力。钢材的材质比较均匀方便使用构造和力学的计算假定比较相符合。

2.2钢结构的内部组织

钢结构应力幅度在一定范围内是完全弹性。所以钢结构实际的受力和工程方面的力学计算结果相符合，另外钢这个材料在冶炼与轧制的过程中，钢材的质量能够做到严格的控制，钢材的材质波动范围较小。

2.3钢结构可使工期缩短

钢结构的材料单一并且还是成材，在加工上就比较简单，而且还能使用机械操作。所以大批量的钢结构会在专业的金属结构厂直接做成成品构件，所以一般来说精确度比较高。然后成品的构件再在建筑工地加以拼装，还可以应用安装简单安的普通螺栓与高强度的螺栓，有时候还可以在建筑工地的地面进行拼装，同时焊接成比较大的结构单元后再进行吊装，这样可以大大的缩短建筑工程的施工周期。

2.4钢结构可以节约建筑成本

钢材料的密度比混凝土，水泥等等的建筑材料密度大，但是在重量上钢结构一般来说却相比混凝土结构要轻许多，其主要的原因是钢材料的强度和密度的比混凝土要大。相同的跨度承受一样的负荷，钢结构屋架的重量一般不会超过混凝土房屋架1/3甚至1/4。如果需要运输的钢结构路途较远，或者在交通不便的边远地区和山区建筑工地，钢结构的重量也是比较有利的一个条件。任何一种建筑材料都不完美，钢材料的耐腐蚀性与耐火性能比较差，钢结构进行预防保护的费用相比其他的材料要高。钢结构在没有侵蚀性介质厂房中经过彻底的除锈，并且还要涂上合格的油漆，那么钢结构的锈蚀问题也会不怎么严重。钢结构具有较好的耐热性，可以长期的经受10℃热辐射，其强度也没太大的变化，但是如果温度在150℃以上的时候，那就需要用隔热层来加以保护。

3　钢结构现代建筑的优势

钢结构在现代的建筑中与其他的建筑材料相比，主要有以下几点优势：

（1）钢结构的重量较轻，在相同的建筑造型中，六层的钢结构的建筑住宅的重量等同于四层的砖混建筑结构住宅的重量。钢结构建筑的总质量较小，并且其延性好，钢结构的抗震性能比较优良。

（2）钢结构的材料各向同性，比较符合力学的假定，就相应的提高了设计的精度。

（3）钢结构的建筑还可以在工厂内加工成型，其精度较高，质量比较容易保证，和混凝土相比较的话，钢结构更加符合结构设计的要求。钢结构的施工的速度较快，其工期可以缩短大约40%，可以使建筑工程较早的施工完成，节约成本。

（4）在建筑工程的设计中会经常因为业主要求，对设计经常变更，如若采取钢结构的话就比较容易配合其变更。建筑施工对周围的环境污染也较小，并且其构件的运输较为方便，费用也比较低廉。

（5）钢结构还可以在梁的腹板中开凿孔，用于走管道，而不像混凝土结构的建筑那样需要在梁的底部通过。所以在楼层高度相同的情况下，用钢结构可以提高层间的净高。

4　钢结构的设计准则

钢结构的稳定性设计，是钢结构的一个比较突出的问题。在各种钢结构类型中，我们都会遇到这个稳定问题。如果问题处理不当的话，就会造成相应的损失。我们根据稳定问题在实际的设计当中提出了三项原则，来更好的保证钢结构稳定性：

（1）钢结构整体布置必须考虑整个体系以及组成部分的稳定性要求。

就我国的目前情况来看，钢结构平面的设计大部分是平面体系设计的，桁架与框架也是这样设计的。为了保证平面结构设计不至于平面失稳，我们则需要从整体结构布置来解决。

（2）钢结构计算的简图要和实际计算方法所依据的简图一致。

这个说法对框架结构计算的稳定性十分重要。现在设计单层与多层框架结构的时候，我们经常不做框架的稳定分析，而是做框架柱稳定计算。我们在采取这种方法的时候，用于计算框架柱的稳定时后，要用得到柱计算的长度系数。然后通过框架的整体稳定分析得出结论，才能够使柱稳定的计算和框架的稳定计算相同。在实际生活中框架是多种多样的，然而在设计中，我们为了使计算工作简单化，则需要设定某些典型条件。

（3）设计钢结构细部构造要和构件的稳定计算相配合。

钢结构细部构造要和构件的稳定计算是有一致性的。钢结构的结构计算与构造设计一致，一直以来就是钢结构设计中需要大家都注意的问题。我们需要对传递弯矩与不传递弯矩的连接点，要给他足够的刚度与柔度，同时还要对桁架的节点尽量减少杆件的偏心。以上这些都是我们设计者需要处理构造的细部时经常需要考虑到的问题。

5　我国钢结构设计中要注意的问题

钢结构的建筑中有低层和多层。一般来说低层不会超过三层，多用于别墅，而多层主要用于住宅公寓。超过九层的住宅建筑为高层。10～12层称之为小高层。一般来说钢结构住宅不宜超过十二层。

钢结构的抗震性能和钢结构的布置规则有着很大关系。钢结构的布置若不规则，在地震发生时容易遭到损坏，在弹性设计以外我们还要对弹塑性层间的位移进行验算。所以我们应当尽量使钢结构的布置符合规则性要求。

钢结构平面布置我们应当尽量的要求规则与对称。住宅建筑钢结构中比较经常见到的布置上的不规则，其主要原因是平面不规则。若是平面的形状不规则，若支撑的剪力墙偏离位置，楼层最大弹性位移超过1.2倍则属于钢结构平面不规则，这个时候则需要对支撑的剪力墙配置调整。在我国国内的高层钢结构，钢材料多数都是从国外进口的，工程的总承包也一般由国外来承担，国内只是承包制造与安装，伴随着我国钢产量逐年的增加，在现代建筑中钢结构的应用越来越广泛，我国对其技术的研究和探讨也会加强，最终走向自主研发的道路。