论文部分内容阅读
摘要：通过介绍钢结构的优缺点，阐述钢结构建筑的发展趋势。
关键词：钢结构；抗震；效益
Abstract: This paper introduced the advantages and disadvantages of steel structure, described the steel structure building development trends.
Key words: steel structure; seismic performance
中圖分类号 TU393 文献标识码：A文章编号： 2095-2104（2012）
随着社会经济的发展和建筑用地的紧缺，建造超高层不仅标志着国家建筑科学技术水平的发展，更是社会经济发展的必然趋势。大家知道，中国钢铁工业的产量早已名列世界前茅，但钢材在建筑行业的使用比例远远低于发达国家的水平。
目前，中国建筑钢材数量、品种和质量都已基本能满足钢结构建筑的需要。尤其是近几年，国家加强了对钢结构建筑的政策指导和支持，钢结构技术日益更新，已经具备了一定的发展条件。近年，轻型钢结构、大跨度空间钢结构、高层重型钢结构、钢和混凝土组合结构、钢结构住宅等结构形式已经在很多城市中得以推广，如：北京、上海、天津、杭州等，积极推广建筑钢结构的应用，将全面提高建筑钢结构应用技术水平，为我国推广应用钢结构建筑的发展奠定基础。
如：超高层建筑由于高度超限，采用钢结构有其特殊的优越性，它不仅可以最大限度地扩大建筑物的使用面积，减少粗壮的钢筋混凝土柱子截面面积，更能有效地达到防震减灾作用。由于钢材强度高、延性好, 因此其抗震性能好于其他结构形式, 用于结构抗震措施的费用也相对少很多, 适用于地震多发区；另外，钢结构自重轻, 基础负担小还可大幅减少基础造价,尤其适用于高层、超高层等建筑结构。 具专业人士统计，我国5.12大地震中钢结构的房屋极少在地震中破坏，所以，发展钢结构建筑是未来结构师的责任。以往人们对钢结构的认识不够全面，我们应该综合分析钢结构建筑的安全性和经济性，而不应过多地纠结钢材用量，阻碍钢结构建筑的应用和发展。比如2008年，我们给大连某开发商做的改建项目，原计划此项目是地下二层车库，地上三层公建，9000x9000跨钢筋混凝土结构，后因建设单位原因仅施工了到桩基础又要求改建，当时我们考虑该建筑物所在地是黄金地段，又有限高要求，就建议建设单位把地上改为钢结构。但由于当时钢结构的应用较少，我们做了多种方案的比较，最后说服建设单位采用钢框架结构，建成地下二层车库，地上五层（局部八层）的会所建筑，建筑面积共计3万多平方米，大家想想就知道，哪一种的综合效益更合适。另外，我们假设若干年后拆迁的话，钢材是可以重复利用的，而混凝土结构、砌体结构在使用期满后只能成为建筑垃圾。所以，从钢结构的特点出发，合理地选择钢结构的形式，建造既环保有又节能建筑结构，是我们结构师义不容辞的责任。
有资料表明，混凝土结构要完全干燥需要40年的时间，在漫长的岁月里这很容易造成室内潮湿，多少都会对人们的身体健康有一点影响。而钢结构则完全不存在这个问题，它的优势就在于它不仅可以循环使用，而且建筑造型轻巧美观、可用空间大、施工周期短、抗震性能好。尤其是对高层建筑结构体系，除“框剪、框筒、筒中筒外，采用钢结构、型钢混凝土和钢管混凝土结构体系以及带巨型斜撑、巨型柱、巨型框架的超高层建筑，钢结构能发挥更好的作用。下面简单介绍以下这几种结构形式的特点：型钢混凝土组合结构是把型钢埋入钢筋混凝土中组成的一种构件，借助型钢与混凝土两种材料的共同作用，充分发挥两种材料的优点，克服彼此的缺点，满足设计师们对构件性能的要求。它在高层建筑和大跨桥梁方面的应用发展十分迅速，已分别建成了世界上采用钢—混凝土组合结构最高的超高层建筑和跨度最大的大跨桥梁。钢管混凝土构件则是在钢管中填素充混凝土，借助钢管对核心混凝土的套箍约束作用，使核心混凝土三向受压具有更高的抗压强度和压缩变形能力。它以强度高、重量轻、延性好、抗疲劳、抗冲击等优势，使高层建筑抗震性能好、省工省料、施工速度快，节省工期。但钢管混凝土构件中混凝土的浇捣技术还有待提高。而在带巨型斜撑、巨型柱、巨型框架的超高层建筑结构体系，其外露的巨型框架+支撑体系则是一种超常规的具有巨大抗推刚度及整体工作性能的大型结构体系，它较好地丰富了建筑立面，已成为目前建筑上一种时髦的处理手法。另外，国内钢结构厂房、大跨钢结构已较为普遍的被人们认可，但钢结构住宅虽然在我国已经开始应用（发达国家已在50%以上），但还远远不能普及，钢结构住宅自重轻、能耗低、抗震性能好的特点已给我们提供了足够的应用理由。从长远的来看，如果钢结构的能耗和碳排量为1的话，混凝土结构大概是1.4，而且钢结构建筑在拆除后60%的材料都可以循环利用，而且房子拆除时只需较少的人力和物力，而混凝土建筑则使用大量的水泥，拆除难，回收利用也难，那么大量的钢结构住宅就是我们社会储存钢铁的一种战略手段，我们推广钢结构还有什么好顾虑的。总之，综合分析钢结构在建筑中的应用价值，合理地选择结构体系，将为钢结构的应用、发展提供机会，也将为我们建造环保、节能的生存环境作出贡献，在未来的建筑中，钢结构建筑必将成为一种发展趋势。
参 考文 献
[1] 钢结构设计规范（GB50017-2003）
[2] 高层民用建筑钢结构技术规程(JGJ 99-98)
[3] 关于钢结构应用的相关文献
作者简介：孔清，高级工程师，国家一级注册结构师， 建筑设计研究
关键词：钢结构；抗震；效益
Abstract: This paper introduced the advantages and disadvantages of steel structure, described the steel structure building development trends.
Key words: steel structure; seismic performance
中圖分类号 TU393 文献标识码：A文章编号： 2095-2104（2012）
随着社会经济的发展和建筑用地的紧缺，建造超高层不仅标志着国家建筑科学技术水平的发展，更是社会经济发展的必然趋势。大家知道，中国钢铁工业的产量早已名列世界前茅，但钢材在建筑行业的使用比例远远低于发达国家的水平。
目前，中国建筑钢材数量、品种和质量都已基本能满足钢结构建筑的需要。尤其是近几年，国家加强了对钢结构建筑的政策指导和支持，钢结构技术日益更新，已经具备了一定的发展条件。近年，轻型钢结构、大跨度空间钢结构、高层重型钢结构、钢和混凝土组合结构、钢结构住宅等结构形式已经在很多城市中得以推广，如：北京、上海、天津、杭州等，积极推广建筑钢结构的应用，将全面提高建筑钢结构应用技术水平，为我国推广应用钢结构建筑的发展奠定基础。
如：超高层建筑由于高度超限，采用钢结构有其特殊的优越性，它不仅可以最大限度地扩大建筑物的使用面积，减少粗壮的钢筋混凝土柱子截面面积，更能有效地达到防震减灾作用。由于钢材强度高、延性好, 因此其抗震性能好于其他结构形式, 用于结构抗震措施的费用也相对少很多, 适用于地震多发区；另外，钢结构自重轻, 基础负担小还可大幅减少基础造价,尤其适用于高层、超高层等建筑结构。 具专业人士统计，我国5.12大地震中钢结构的房屋极少在地震中破坏，所以，发展钢结构建筑是未来结构师的责任。以往人们对钢结构的认识不够全面，我们应该综合分析钢结构建筑的安全性和经济性，而不应过多地纠结钢材用量，阻碍钢结构建筑的应用和发展。比如2008年，我们给大连某开发商做的改建项目，原计划此项目是地下二层车库，地上三层公建，9000x9000跨钢筋混凝土结构，后因建设单位原因仅施工了到桩基础又要求改建，当时我们考虑该建筑物所在地是黄金地段，又有限高要求，就建议建设单位把地上改为钢结构。但由于当时钢结构的应用较少，我们做了多种方案的比较，最后说服建设单位采用钢框架结构，建成地下二层车库，地上五层（局部八层）的会所建筑，建筑面积共计3万多平方米，大家想想就知道，哪一种的综合效益更合适。另外，我们假设若干年后拆迁的话，钢材是可以重复利用的，而混凝土结构、砌体结构在使用期满后只能成为建筑垃圾。所以，从钢结构的特点出发，合理地选择钢结构的形式，建造既环保有又节能建筑结构，是我们结构师义不容辞的责任。
有资料表明，混凝土结构要完全干燥需要40年的时间，在漫长的岁月里这很容易造成室内潮湿，多少都会对人们的身体健康有一点影响。而钢结构则完全不存在这个问题，它的优势就在于它不仅可以循环使用，而且建筑造型轻巧美观、可用空间大、施工周期短、抗震性能好。尤其是对高层建筑结构体系，除“框剪、框筒、筒中筒外，采用钢结构、型钢混凝土和钢管混凝土结构体系以及带巨型斜撑、巨型柱、巨型框架的超高层建筑，钢结构能发挥更好的作用。下面简单介绍以下这几种结构形式的特点：型钢混凝土组合结构是把型钢埋入钢筋混凝土中组成的一种构件，借助型钢与混凝土两种材料的共同作用，充分发挥两种材料的优点，克服彼此的缺点，满足设计师们对构件性能的要求。它在高层建筑和大跨桥梁方面的应用发展十分迅速，已分别建成了世界上采用钢—混凝土组合结构最高的超高层建筑和跨度最大的大跨桥梁。钢管混凝土构件则是在钢管中填素充混凝土，借助钢管对核心混凝土的套箍约束作用，使核心混凝土三向受压具有更高的抗压强度和压缩变形能力。它以强度高、重量轻、延性好、抗疲劳、抗冲击等优势，使高层建筑抗震性能好、省工省料、施工速度快，节省工期。但钢管混凝土构件中混凝土的浇捣技术还有待提高。而在带巨型斜撑、巨型柱、巨型框架的超高层建筑结构体系，其外露的巨型框架+支撑体系则是一种超常规的具有巨大抗推刚度及整体工作性能的大型结构体系，它较好地丰富了建筑立面，已成为目前建筑上一种时髦的处理手法。另外，国内钢结构厂房、大跨钢结构已较为普遍的被人们认可，但钢结构住宅虽然在我国已经开始应用（发达国家已在50%以上），但还远远不能普及，钢结构住宅自重轻、能耗低、抗震性能好的特点已给我们提供了足够的应用理由。从长远的来看，如果钢结构的能耗和碳排量为1的话，混凝土结构大概是1.4，而且钢结构建筑在拆除后60%的材料都可以循环利用，而且房子拆除时只需较少的人力和物力，而混凝土建筑则使用大量的水泥，拆除难，回收利用也难，那么大量的钢结构住宅就是我们社会储存钢铁的一种战略手段，我们推广钢结构还有什么好顾虑的。总之，综合分析钢结构在建筑中的应用价值，合理地选择结构体系，将为钢结构的应用、发展提供机会，也将为我们建造环保、节能的生存环境作出贡献，在未来的建筑中，钢结构建筑必将成为一种发展趋势。
参 考文 献
[1] 钢结构设计规范（GB50017-2003）
[2] 高层民用建筑钢结构技术规程(JGJ 99-98)
[3] 关于钢结构应用的相关文献
作者简介：孔清，高级工程师，国家一级注册结构师， 建筑设计研究