浅析钢结构工程发展前景

魏嵩锜

山西建筑职业技术学院山西太原030006

摘要：本文通过阐述钢结构工程，得出以下结论：1.钢结构住宅产业化，就是以钢结构构件作为承重体系，通过工业化生产方式生产的住宅产业的现代化。2.钢结构适用大跨度结构；3.钢结构抗震性能比较好。

关键词：钢结构；特点；抗震；跨度

1.引言

钢结构是高层建筑的必然趋势。钢的材料性能随着研究的发展，仍然在进步，为建筑的未来提供了无限的可能。

钢结构的运用是国家大力提倡的，是可持续发展的，所以以后钢结构建筑会越来越多，不仅仅局限于大型公共建筑。钢结构是未来的发展趋势，尤其是国家大力支持，不过目前为止应用的还是比较少。

2.钢结构高层住宅工程

某高层钢结构住宅工程，总面积21283.2平方米，建筑高度54.98米，地下2层，地上20层，共计320户。项目采用钢框架-核心筒结构体系施工，该钢结构住宅所用的主要原材料均为首钢制造，如所用的中板采用的首秦产品，热轧H型钢为首钢长钢产品，钢柱方矩形管所用的热轧板也为首钢生产，外墙板中所用冷轧镀锌钢框和钢筋桁架楼承板所用的镀锌钢板也是首钢生产，即使是内隔墙板和外墙板，也添加了首钢京唐的矿渣磨细粉[1]。

与传统住宅施工相比，高层钢结构住宅，具有显著优势。由于钢结构具有良好的延展性，住宅抗震性高；工程建设周期短，与传统施工相比，工期可以缩短三分之一左右；施工质量优，钢结构构件全部来自工厂的自动化生产，产品加工精度高，施工过程中，钢结构构件外部节点可视，有益于工程质量控制，采用的保温节能复合外墙板墙体厚度仅210mm，相对于传统做法的300mm厚墙体作法，墙体厚度减薄了90mm，可提高室内净使用面积3-5%。另外，相比混凝土结构，钢结构住宅在达到预期寿命后钢材可全部回收，重复利用，符合绿色建筑及循环经济特点。

该项目，在施工中严把施工质量关，科学组织、精心筹划，强化工程施工管理，以确保施工质量、确保施工工期。同时在该项目上，大胆启用、培养年轻技术人员，为青年人才的发展提供了平台，为公司培养了人才。1号楼20层的钢结构主体施工历时仅75天，提前完成了结构封顶[2]。

钢结构住宅产业化，就是以钢结构构件作为承重体系，通过工业化生产方式生产的住宅产业的现代化。与传统方式的最大区别，就是住宅工业化的生产模式。

通过有效发挥工厂化生产的优势，对住宅生产全过程从产品构建的采购、设计等实施质量管理的系统进行合理化生产，不仅使建筑周期大大缩减，满足业主快速入住的需求，更使建筑施工精度提高，房屋质量更有保障，让业主获得更加安全舒适的居住体验成就未来人居品质生活[3]。

业内分析认为未来几年成本差距将大大缩小。目前钢结构建筑成本，只比钢筋混凝土结构高15%-20%，但根据模型测算,如果每年人工成本上涨18%,材料成本上涨4%。钢结构住宅具有工业化、标准化和产业化的生产方式，又具有完全不同于传统建筑的建造方式，还可以构建循环型建筑工业化产业体系，是城镇化建设对自然环境影响很小的一种结构形式，钢结构住宅在发达国家已被广泛应用，并被称为绿色建筑的重要代表。

3.钢结构特点

3.1结构跨度

钢材用量大导致造价高仅仅是一方面。首先大多数厂房使用钢结构，因为厂房都是大跨度，跨度大势必弯矩大，弯矩大势必挠度大，挠度大势必容易弯，容易折。而混凝土恰恰抗拉强度仅仅是其抗压强度的十分之一到二十分之一，他的抗拉抗弯矩主要是靠钢筋。这就决定了为什么大跨度的厂房使用混凝土比较少了。再者为什么住宅使用混凝土而钢结构少呢，说防火的有点片面了。因为住宅几十层自重特别大而跨度又比较小，比较常见的最大跨度是地下室8米一跨。最后，由于我国幅员辽阔，工程技术各地良莠不齐，厂房多为单层且高度不高，吊装以吊车为主，而几十米高乃至几百米高的住宅，钢结构吊装是非常复杂且安全难以控制[3]。

3.2结构抗震比较

钢结构的特性在于对各种力的抵抗都很强，而且较为轻质，也就是俗称的柔，又可以从结构处理上使其具备一定的刚度，抵抗地震效果较好，但对于大风和大火轻质易晃动，钢本来的耐火性差就成了致命伤，所以现在俗称的钢结构一般都包裹有放过材料或混凝土。

对于剪力墙和框架结构，剪力墙实际上是将异形框架柱加长形成的结构，这两者都同时具备刚度大（也就是抗变形能力强）的特点，对于地震频率较高，幅度不大的区域能起到较好的作用，因为一般的地震是无法使混凝土破坏的。

砖混结构一般都是单层或低层房屋使用主要依靠砖的相互摩擦力和材料的刚度抵抗地震，当然砖不能和混凝土比，但只要采取适当的构造措施抵抗较小的地震也没太大问题。

如果是在相同的地区，相同的地质条件，相同的设计水准和施工水准情况下，钢结构＞剪力墙≥框架＞砖混结构，但这仅限于理想状态，就目前的实际状况来看，买不到钢结构的房子，就买个不太高的框架剪力墙结构房屋。

就目前的设计院思路来看，是要求房屋刚到不允许破坏的，但刚度过大在遇到未知的较大地震的情况下，一旦哪个节点出现问题，问题就会延伸到整个房屋，目前国内施工单位的水准我想也是有目共睹的。说这么多实际上只是想说一点，没有绝对弱的结构，那是材料的范畴，好的设计思路和节点控制，即使是砖混结构也是可以抵抗较大的地震的，另外地震这类自然灾害抵抗都是相对的，如何保护环境防止后发的连锁自然灾害才是关键的。

4.结论

钢结构建筑属于装配式的一种，狭义上讲，一般所谓的“装配式”建筑、绿色建筑，现在国家提倡发展装配式建筑。通过钢结构实际工程以及钢结构特点得出：高层钢结构住宅是以后发展趋势，钢结构具有良好的延展性，大跨度，抗震性高，工程建设周期短等特点。

参考文献

[1]张爱兰.建筑钢结构的发展现状[J].新型建筑材料，2002-10.

[2]魏家圣.建筑钢结构技术发展现状及展望[J].居业,2016-07.

[3]胥日升.中国建筑钢结构技术发展现状及展望[J].科技风,2017-11.

作者简介

魏嵩锜（1987-），男，山西大同人，硕士，现工作于山西建筑职业技术学院，助讲，研究方向：钢结构。E-mail：[e-mail]