关于我国建筑钢结构发展的思考

齐立军

齐立军

（哈尔滨中翔彩钢钢结构有限公司）

摘要：总结了我国钢结构在大跨度空间结构体系、高层及超高层结构体系、轻型钢结构体系、塔桅结构体系桥梁结构体系中的应用概况，提出了钢结构面临的主要问题，并对其进行了深入的调研与思考，提出了有借鉴性的建议。

关键词：钢结构发展结构体系

钢结构具有诸多优点：强度高、自重轻、平面布置灵活、造型美观、施工速度快、工期短、环保、满足可持续发展原则等。与发达国家相比，我国在设计、施工等方面还存在着明显的差距。日本、欧美等国家，钢结构建筑占建筑总量的30%以上，目前我国钢结构建筑只占建筑总量的15%。综观我国目前发展钢结构的物质基础、国家政策等情况，随着我国钢铁工业的迅速发展，钢结构的发展必然会出现一个兴旺的景象。

1钢结构在各种体系中的应用概况

1.1轻型钢结构体系

在我国，传统意义上的轻钢结构主要指圆钢、小角钢组成的小型或小跨度屋架、刚架结构，多用于小型厂房、仓储或临时性建筑。轻型钢结构的经济指标很好。由于这种结构自重轻，且具有结构形式多样、制造和安装方便等优点，目前被普遍用于各种类型的轻工业厂房和许多建筑的屋盖构件。近几十年发展起来的薄壁型钢结构，与热轧型钢结构相比，在相同截面积的情况下，其回转半径可增大50%~60%，截面惯性抵抗矩可增大0.5倍~3.0倍，能较合理地利用材料的强度，可节约钢材30%，其壁厚为1.5mm~5.0mm，常用的为2.0mm~3.0mm。

1.2大跨度空间结构体系

现代的大跨度空间结构体系，主要有网架、网壳、悬索、斜拉、充气结构、索膜结构、各种杂交结构、可伸展结构、可折叠结构以及张拉集成结构。如膜结构是一种新型的建筑结构形式，从设计、结构体系及受力形式上完全区别于其他传统的结构，它以优良的建筑织物为材料，以柔性钢索或刚性支撑结构将其绷紧，从而形成具有一定刚度、张力、能覆盖大跨度空间结构体系，国际超过200m跨度的大型膜结构建筑很多。同时，它的建筑景观效果最佳，可以充分发挥建筑师的想象，那些曲线曲率是其他建筑达不到的。加工制造、施工安装快，施工现场环保。

1.3高层及超高层结构体系

高层及超高层结构体系在中国的起步较晚，最早应用于工业建筑中，如矿井塔架，海洋平台等。随后应用于民用建筑，随着经济实力和科技水平的提高，结构体系的进一步杂交、演化，发展为框筒结构体系、巨型结构体系和蒙皮结构体系等。

1.4塔桅结构体系

塔桅结构体系属于高耸结构，是一种高度较高、横截面相对较小，横向荷载起主要作用的细长构筑物。可以分为自立式的塔式结构和拉线式的桅式结构。钢结构塔多数是空间桁架结构，少数低矮的钢塔也采用大直径单管塔。塔式结构的应用几乎涵盖整个工业部门，广播、电视、通讯、电力、冶金、石油、化工、邮电、交通、旅游等企事业部门。最常见的，用于建筑工地的塔式起重机也是一种高耸结构。

2钢结构发展面临的新问题

2.1设计及施工单位人员素质差异

由于钢结构工程设计的专业性强，技术要求高，经过几年的发展，一些甲级设计院具有了设计、制作、安装一体化的资质。据调查，有不少小公司不具备设计资质，只能挂到某个大设计院的名下，或者采用买图签、分提成等办法来承接工程项目。同时，也不乏有不少小公司把设计院的图纸作二次开发，造成工程设计的混乱，质量得不到保证。

2.2地域差异所导致的一些问题

我国幅员辽阔，地区经济实力和科技水平差异较大。随着改革开放与经济发展，在上海、北京、深圳和广州等地相继建造数十幢高层钢结构建筑，特别是在上海浦东新区的开发与建设中，很多高层建筑采用钢结构，而在大西北地区，甚至华北地区，发展相对缓慢。不同的地域，气候的差异也很大。沿海城市由于海边的湿度和盐度都要大些，钢结构的防腐蚀性就要考虑的多些，甚至工艺就会更复杂，而防腐蚀性差又是钢结构在使用过程中的一大致命弱点。尽管在中国也投入了耐候钢的生产，使用了进行改良的耐候型钢板、耐火钢等，但是钢结构在防腐蚀维护的费用上还是非常之高。

2.3专业设计软件缺乏可信度

随着近几年来计算机水平的高度发展，一些科研院所与高校也做了不少的贡献，如：中国建筑科学研究院的PKPM中STS模块，同济大学研究的3D3S软件、MTS等软件。另外，还有许多如XSTEEL，ANSYS等国外软件。根据对一些大中型设计院的调查，使用较多的是PKPM，ANSYS。也有部分工程根据业主的要求用XSTEEL，很少用MTS，对这些软件的应用还是不那么特别可靠，一般设计人员还要通过两个软件来相互校核。软件的开发离不开程序的开发，钢网架、轻钢结构的设计程序比较成熟，但是高层钢结构设计程序有待于进一步研究，在高层钢结构设计中弹塑性动力时程分析仍是难点，钢结构住宅的通用程序也有待于开发。

2.4高等院校的理论教学与实践脱节

高等院校是向社会输送人才的源头，目前开设一级学科土木工程专业的院校也有几百所。据土木工程专业往届毕业生工作情况调查反映：普遍感觉专业的性质实践性强，走上工作岗位上手不快；教材老套，没有完全反映钢结构的前沿技术和新的科研成果，缺乏实际工程技术应用的理解；尽管一些高校也建设了不少关于钢结构的精品课程和课程群，但是学时都不足；院校之间的差异以及在校期间实践的机会也很少；对规范和标准的理解不够深入、透彻；钢结构其实是一门交叉学科，与许多诸如材料、物理化学等有密切的联系，需要在校学生有良好的自学与研究习惯。

3建议与对策

3.1设计、施工人员素质的提高

目前市场上设计、施工人员素质的良莠不齐要求素质相对低的人员做进一步的培训，以“先进”带动“落后”，在社会各层的共同努力下促进整个社会中设计、施工人员素质的提高。

3.2高新技术的推广应用

在当今资源和能源相对紧缺的形势下，在保证结构安全、稳定的情形下，应当在建筑钢结构领域中积极推广高新技术的应用，应用和推广节能技术，减少资源的能耗，为建设节约型社会做贡献。

3.3规范的健全与完善

尽管建筑钢结构规范实施了较长的时间，但是在实际工程中仍然有规范无法解释的新问题，这些新问题在现实生活中会影响建筑物结构的安全、稳定。因而，着眼于这些新问题，规范还有待于进一步地健全和完善。

3.4设计软件的进一步优化

随着经济的快速发展，目前的建筑设计越发地依赖于设计软件，这同时也带来诸多的问题，设计软件五花八门，质量参差不齐，这给建筑结构的稳定、安全带来隐患，因而有必要对设计软件的开发用规范的形式加以约束，提高软件开发企业的准入门槛，对已发出的设计软件存在的局限性做进一步的优化，取各设计软件之长，开发出大型的通用设计软件以满足社会的需要。

4结语

从以上各个方面的分析可以看到，钢结构在我国已经进入快速发展时期，随着国民经济的迅速发展和经济全球化，进而推动规范的完善与设计软件的优化、设计与施工人员素质的提高及其高新技术的应用。

参考文献：

[1]程志广.以标准化提升钢结构产业发展水平—美、加钢结构产业考察有感[J].钢结构，2005(04)

[2]窦立军，袁令欣等.钢结构发展与应用中的问题[J].长春工程学院学报，2002(02)

[3]王元清，石永久等.现代轻钢结构建筑及其在我国的应用[J].建筑结构学报，2002(01)