鋼結(jié)構(gòu)的特點及應用范圍

新中國成立之后，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)也在其中發(fā)揮過重要的作用。例如第一個五年計劃，建設了一大批鋼結(jié)構(gòu)的廠房和橋梁。但受到鋼產(chǎn)量的約束，在后面的很長一段時間里，鋼結(jié)構(gòu)被限制是用在其他結(jié)構(gòu)不能代替的重大工程項目中，在一定程度上影響了鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展。隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展和科學技術(shù)的進步，以及鋼結(jié)構(gòu)在建筑中有許多的優(yōu)點，鋼結(jié)構(gòu)在我國的應用范圍也在不斷的擴大。

     鋼結(jié)構(gòu)的特點

 1、經(jīng)濟性

鋼結(jié)構(gòu)采用了先進的技術(shù)和加工工藝以及大規(guī)模的生產(chǎn)方式，同時也存在安裝簡單迅速而節(jié)省大量的施工費用，使企業(yè)或開發(fā)商得以更快的投產(chǎn)見效。

用傳統(tǒng)的鋼筋混凝土建建筑，費用不但高，并且工期較長，費用易受外在因素的影響，如才材料價格上漲、自然災害等等。

 2、施工進度

鋼結(jié)構(gòu)能夠快速的交貨和安裝，在簽訂合同后的四五個月內(nèi)建筑物可望安裝完成，并且基本上不受冬季施工的影響。

而傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，施工的速度較慢，工期可達8~10個月甚至更長。

3、承載能力

剛才強度高，且結(jié)構(gòu)重量輕，鋼與磚石和混凝土相比，雖然密度大，但強度更高，故其密度與強度的比值較小，承受同樣荷載時，鋼結(jié)構(gòu)要比其他結(jié)構(gòu)輕。

傳統(tǒng)的鋼筋混凝土建筑，其結(jié)構(gòu)本身重量往往等于其設計的荷載能力，預制構(gòu)件重，對吊裝的設備要求較高。

4丶基礎造價

鋼結(jié)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)重量輕，柱底反力較小，從而節(jié)省了大量的地基處理費用。

傳統(tǒng)的鋼筋混凝土建筑，由于本身結(jié)構(gòu)自重復雜，因而基礎處理較復雜。在不良土質(zhì)的情況下，構(gòu)建總造價的一半以上要用于基礎。

5、抗震性

鋼結(jié)構(gòu)在破壞前有較大的變形，易于察覺和躲避。同時，由于重量輕和節(jié)點力學特性。，鋼結(jié)構(gòu)建筑具有較好的抗震性能。

傳統(tǒng)的鋼筋混凝土建筑基于混凝土的特性，鋼筋混凝土建筑與輕鋼結(jié)構(gòu)相比更容易產(chǎn)生脆性破壞，且抗震性能要明顯低于鋼結(jié)構(gòu)建筑。

6、大空間及平面布置

鋼結(jié)構(gòu)建筑內(nèi)部空間寬敞，最多可以達到60m的跨度。可較輕松地進行擴建和改建，可靈活不設各種工業(yè)管線。

傳統(tǒng)的鋼筋混凝土建筑跨度受限制，必須要采用預應力等技術(shù)才能達到15m以上的跨度，內(nèi)部空間布置受限制，柱多，空間浪費大。建成后較難改其結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)設計與其他專業(yè)配合較為復雜。

7、移動性

鋼結(jié)構(gòu)建筑可采用螺栓連接，只需要很少的費用就可以很容易的被拆散、轉(zhuǎn)移和易地組裝，有很強的移動性。

傳統(tǒng)的鋼筋混凝土建筑基本上不存在移動的可能性。

8、美觀性

鋼結(jié)構(gòu)建筑諸如何網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等，具有較強烈的時代感和多變的外表，適于表達建筑師的想象。

傳統(tǒng)的鋼筋混凝土建筑，尤其是工業(yè)建筑，開工比較單一，呆板缺少變化。

9、抗腐蝕性和耐火性

鋼結(jié)構(gòu)建筑如果長時間暴露于空氣或潮濕的環(huán)境當中而未加有效的防護時，表面就會腐蝕。腐蝕就能引起應力集中，促使結(jié)構(gòu)早期破壞。鋼結(jié)構(gòu)建筑耐熱不耐火，由于鋼材的特性，鋼結(jié)構(gòu)在450~650度就會失去承載能力。一般未加保護的鋼結(jié)構(gòu)耐火性很低，這就需要采用保護措施，從而大大增加費用。

傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有較強的抗腐蝕性和較強的耐火性。從這方面講，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑的經(jīng)濟性較好。

10、鋼結(jié)構(gòu)的低溫冷脆傾向

由厚鋼板焊接而成的承受拉力和彎矩的構(gòu)件及其連接節(jié)點，在低溫下有脆性破壞的傾向，應引起足夠的重視。

11、鋼材的可重復使用性

鋼結(jié)構(gòu)加工制造過程中的余料和碎屑，以及廢棄和破壞的鋼結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，均可回爐重新冶煉成鋼材重復使用。因此鋼材被稱為綠色建筑材料或可持續(xù)發(fā)展的材料。

12、良好的加工性能和焊接性能

鋼材具有良好的冷熱加工性能和焊接性能，便于在金屬化的結(jié)構(gòu)廠中大批量生產(chǎn)出精度較高的構(gòu)件，然后再運至現(xiàn)場，進行工地拼接和吊裝，既可以保證質(zhì)量，又可以縮短施工周期。

鋼結(jié)構(gòu)的應用

1、大跨結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)跨度越大，自重在荷載中所占的比例就越大減輕結(jié)構(gòu)的自重會帶來明顯的經(jīng)濟效益。鋼材強度高結(jié)構(gòu)重量輕的優(yōu)勢正好適合大跨結(jié)構(gòu)，因此鋼結(jié)構(gòu)在大跨空間結(jié)構(gòu)和大跨橋梁結(jié)構(gòu)中得到廣泛的應用。所采用的結(jié)構(gòu)形式有空間桁架、網(wǎng)架、網(wǎng)殼懸索、實腹或格構(gòu)式拱架和框架等。

2、工業(yè)廠房

吊車起重量較大或者其工作繁重的車間的主要承重架多采用的是鋼結(jié)構(gòu)。另外，有強烈輻射熱的車間，也常采用鋼結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)的形式多為由鋼屋架和階形柱組成的門式剛架或排架，也有采用網(wǎng)架做屋蓋的結(jié)構(gòu)形式。

3、受動力荷載的影響的結(jié)構(gòu)

由于鋼材有良好的韌性，設有較大鍛錘或產(chǎn)生動力作用的其他設備的廠房，即使屋度跨度不大，也往往由鋼制成。對于抗震能力要求高的結(jié)構(gòu)，采用鋼結(jié)構(gòu)也是比較適宜的。

4、多層和高層建筑

由于鋼結(jié)構(gòu)的綜合效益指標優(yōu)良，近年來在多、高層民用建筑中也德到了廣泛的應用。其結(jié)構(gòu)形式主要有多層框架、框架-支撐結(jié)構(gòu)、框筒、懸掛、巨型框架等等。

5、高聳結(jié)構(gòu)

高聳結(jié)構(gòu)包括塔架和桅桿結(jié)構(gòu)，如高壓輸電線的塔架、廣播、通信和電視發(fā)射用的塔架和桅桿、火箭發(fā)射的塔架等等。

6、可拆卸的結(jié)構(gòu)

鋼結(jié)構(gòu)不僅重量輕，還可以用螺栓或其他便于拆卸的手段來連接，因此非常適用于需要搬遷的結(jié)構(gòu)，如建筑工地、油田和生活用房等等。

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工用的模板和支架，以及建筑施工用的腳手架等也采用大量鋼材制作。

7、容器和其他構(gòu)筑物

冶金、石油和化工企業(yè)中采用大量鋼板做成的容器結(jié)構(gòu)，包括油罐、煤氣罐等等。此外，經(jīng)常使用的還有管道支架、鍋爐支架等其他鋼筑物，海上采油平臺也大都采用鋼結(jié)構(gòu)。

8、輕型鋼結(jié)構(gòu)

鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕不僅對大跨結(jié)構(gòu)有利，對屋面活荷載特別輕的小跨結(jié)構(gòu)也有優(yōu)越性。因為當屋面活荷載特別輕時，小跨結(jié)構(gòu)的自重也成為了一個重要的因素。冷彎薄壁型鋼屋架在一定條件下的用鋼量可比鋼筋混凝土屋架的用鋼量還少。輕鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式有實腹變截面門式剛架、冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)以及鋼管結(jié)構(gòu)等。

從以上的幾個方面對比可以看出，鋼混結(jié)構(gòu)建筑比傳統(tǒng)的鋼筋混凝土建筑更具有優(yōu)越性，尤其是在工業(yè)建筑這一方面。今后發(fā)展的趨勢是鋼結(jié)構(gòu)建筑和鋼筋混凝土建筑組成的一種新型的組合建筑，從而有各自的優(yōu)勢，取得更好的效果。