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必須還鋼結(jié)構(gòu)輕、快、好、省的本來(lái)面目

作者：鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
時(shí)間：2011-03-18 10:16:02 [收藏]
   輕、快、好、省是建筑鋼結(jié)構(gòu)的本來(lái)面目
    關(guān)鍵詞：輕 、 快
       輕、快、好、省是建筑鋼結(jié)構(gòu)的本來(lái)面目

        隨著我國(guó)鋼產(chǎn)量的快速增長(zhǎng)、國(guó)家實(shí)行合理利用鋼材、積極采用鋼結(jié)構(gòu)的政策，我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)發(fā)生了日新月異的變化，并取得了令世人矚目的成就。但是，在發(fā)展的過(guò)程中也凸顯了一些引人思考的問(wèn)題。一方面，我國(guó)是產(chǎn)鋼大國(guó)，但建筑鋼結(jié)構(gòu)的用鋼量只占鋼產(chǎn)量總數(shù)的4%左右，而建筑鋼結(jié)構(gòu)在整個(gè)建筑行業(yè)所占比例還不到5%；另一方面，一些重要的單體建筑鋼結(jié)構(gòu)用鋼指標(biāo)非常大。這些現(xiàn)狀使人們對(duì)現(xiàn)代建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向和發(fā)展理念產(chǎn)生了困惑。為了促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)的發(fā)展，本文對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行了探討，以期為工程建設(shè)提供參考和建議。

        一、輕、快、好、省是鋼結(jié)構(gòu)的本來(lái)面目

        綜觀世界上已建成的102幢超高層建筑，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)16幢，純鋼結(jié)構(gòu)59幢，不同形式的鋼－混凝土混合結(jié)構(gòu)27幢。毋庸置疑，鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展促進(jìn)了建筑業(yè)、冶金工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、汽車(chē)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、石油工業(yè)、商業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)的迅速發(fā)展。為什么鋼結(jié)構(gòu)的生命力越來(lái)越強(qiáng)大？這要?dú)w功于鋼結(jié)構(gòu)“輕、快、好、省”的四個(gè)優(yōu)異性能。

        ⒈輕。鋼結(jié)構(gòu)具有輕質(zhì)高強(qiáng)性。鋼材與混凝土、木材相比，其重力密度與強(qiáng)度的比值最小，因此，就同類(lèi)建筑結(jié)構(gòu)形式而言，鋼結(jié)構(gòu)自重輕、構(gòu)件截面小、能夠承受更大的荷載、可以跨越更大的跨度、便于運(yùn)輸和安裝。例如，在同等荷載條件下，鋼屋架的重量只有同等混凝土屋架的1/31/4，如果采用冷彎薄壁型鋼屋架只有1/10左右。鋼結(jié)構(gòu)住宅的重量是鋼筋混凝土住宅的50%左右，使用面積卻比鋼筋混凝土住宅提高4%左右。

        ⒉快。鋼結(jié)構(gòu)的工業(yè)化程度高，工期短。鋼結(jié)構(gòu)是工廠制作，具備成批大件生產(chǎn)和成品精度高等特點(diǎn)，采用工廠制造、工地高強(qiáng)螺栓安裝的施工方法，有效地縮短工期，為降低造價(jià)、發(fā)揮投資的經(jīng)濟(jì)效益創(chuàng)造條件。在同等條件下，鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工工期相比，鋼結(jié)構(gòu)僅是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的1/3～1/2。

        ⒊好。鋼結(jié)構(gòu)材性好，可靠性高。鋼材質(zhì)地均勻、各向同性、彈性模量大、有很好的塑性及韌性，是理想的彈性—塑性體。因此，鋼結(jié)構(gòu)不會(huì)因?yàn)榕既坏某d或局部超載而突然斷裂破壞，其能夠適應(yīng)振動(dòng)荷載，計(jì)算模型很好地反映鋼材的力學(xué)性能，因而分析準(zhǔn)確可靠。

        鋼結(jié)構(gòu)抗震性能好。鋼材具有較高的抗拉、抗壓強(qiáng)度，較好的塑性和韌性，材質(zhì)的均勻使設(shè)計(jì)易于符合實(shí)際受力情況，加上連接構(gòu)造的耗能、維護(hù)材料的蒙皮效應(yīng)、耗能組件的使用，使其結(jié)構(gòu)體系能夠抵御強(qiáng)烈地震作用并表現(xiàn)優(yōu)異。因此，在國(guó)內(nèi)外的歷次地震中，鋼結(jié)構(gòu)建筑是受到損壞最輕的結(jié)構(gòu)，已公認(rèn)為是抗震設(shè)防地區(qū)特別是強(qiáng)震區(qū)的最合適結(jié)構(gòu)。

        鋼結(jié)構(gòu)密封性好。鋼材組織非常密實(shí)，通過(guò)焊接，完全適用于對(duì)氣密性或水密性要求高的特種建筑物。

        鋼結(jié)構(gòu)耐熱性好。溫度在250℃以?xún)?nèi)，鋼材性質(zhì)變化很小，鋼結(jié)構(gòu)可用于溫度不高于250℃的場(chǎng)合；當(dāng)溫度達(dá)到300℃以上時(shí)，強(qiáng)度逐漸下降，這種情況下應(yīng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)采取防護(hù)措施。

        鋼結(jié)構(gòu)耐久性好。在正常的防腐維護(hù)下，建筑鋼結(jié)構(gòu)不會(huì)因?yàn)槿粘囟鹊淖兓?、日曬、雨淋及一般大氣介質(zhì)的作用而老化，具有很好的材料耐久性。

        鋼結(jié)構(gòu)易于拆卸。采用螺栓連接的鋼結(jié)構(gòu)易于拆卸、加固和改建。

        ⒋省。單純從目前材料的價(jià)格上看，鋼結(jié)構(gòu)比混凝土結(jié)構(gòu)的造價(jià)要高，但鋼結(jié)構(gòu)比混凝土結(jié)構(gòu)建設(shè)的速度要快50%左右，這會(huì)節(jié)省很多時(shí)間成本；鋼結(jié)構(gòu)比混凝土結(jié)構(gòu)的房屋整體重量要輕50%以上，基礎(chǔ)處理、運(yùn)輸量的成本都會(huì)下降。建造房屋是一個(gè)系統(tǒng)工程，包括設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸、安裝、維修和管理等諸多環(huán)節(jié)，因此，從整體上看，鋼結(jié)構(gòu)更“省”。

        鋼材具有可回收再利用的特點(diǎn)，相對(duì)于目前普遍使用的其他建筑材料，其最有利于節(jié)能、節(jié)材、節(jié)水和節(jié)地。

        不能否認(rèn)鋼結(jié)構(gòu)也存在例如耐火性能及耐腐蝕性能較差的問(wèn)題，但通過(guò)進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計(jì)、采用正確的防火措施和防腐處理完全能夠達(dá)到使用要求。并且，隨著新型耐火鋼和耐候鋼的使用，這些缺點(diǎn)正逐步得到弱化。另外，鋼結(jié)構(gòu)低溫脆斷的問(wèn)題，通過(guò)正確的設(shè)計(jì)也可以防患于未然。

        我國(guó)建筑行業(yè)近年來(lái)一直是能源、材料、水和其他資源的使用“大戶(hù)”，發(fā)展推廣應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)完全符合國(guó)家著力提倡的建立節(jié)約型社會(huì)的倡議，符合當(dāng)前國(guó)家對(duì)建筑業(yè)提出的可持續(xù)化發(fā)展的要求。

        二、輕、快、好、省的實(shí)例

        隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，以及人們對(duì)物質(zhì)和文化生活要求的不斷提高，對(duì)各類(lèi)建筑提出了更新、更高的要求。建筑鋼結(jié)構(gòu)由于鋼材的優(yōu)異性能，制作安裝的高度工業(yè)化以及結(jié)構(gòu)體形的新穎和靈巧，已越來(lái)越廣泛地得到應(yīng)用。

        ⒈高層鋼結(jié)構(gòu)。城市人口集中，用地緊張以及商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的激烈化,促使了現(xiàn)代多、高層建筑的出現(xiàn)與發(fā)展。隨著建筑高度的增加，在風(fēng)荷載和地震作用下，結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力問(wèn)題逐漸成為關(guān)鍵因素。為了提高結(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度，高層結(jié)構(gòu)的體系在不斷創(chuàng)新和發(fā)展的過(guò)程中形成了一種新的高層鋼結(jié)構(gòu)體系，并在以后的高層鋼結(jié)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用。

        例如，1885年建成的世界上第一幢現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)高層建筑——10層高的家庭保險(xiǎn)大樓(HomeInsuranceBuilding)，采用框架結(jié)構(gòu)體系。這種結(jié)構(gòu)體系一直被采用到1931年建成了381米的美國(guó)紐約帝國(guó)大廈(Em鄄pireStateBuilding)。1968年，100層高的約翰·漢考克中心(JohnHancockCenter)的建成使結(jié)構(gòu)上形成了一個(gè)新概念——對(duì)角支撐桁架型錐形筒體結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)抗側(cè)能力顯著提高。
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