導(dǎo)語：如何才能寫好一篇建筑鋼結(jié)構(gòu)論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)國外建筑

1建筑用鋼占總鋼產(chǎn)量的比重

近數(shù)十年來，前蘇聯(lián)、美國、日本三個國家一直是世界上鋼產(chǎn)量居前三位的國家，其鋼產(chǎn)量輪流位居世界第一位。因此，這幾個國家的建筑鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)事業(yè)蓬勃發(fā)展。而在同一時期，我國在這方面的發(fā)展則比較緩慢，水平也相對落后。近幾年來，隨著我國改革開放政策的實行和推進，我國的經(jīng)濟建設(shè)工作取得了突飛猛進的進展。在此期間，我國的鋼產(chǎn)量一躍成為世界第一位。1996年，我國鋼產(chǎn)量首次突破億噸大關(guān)；1998年我國鋼產(chǎn)量已達11434萬t，而且每年增產(chǎn)300萬t.鋼產(chǎn)量的增長為發(fā)展我國建筑鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)事業(yè)創(chuàng)造了極好的時機。但目前，我國與發(fā)達國家相比在許多方面還存在著明顯的差距，因此，為了推動我國建筑鋼結(jié)構(gòu)的進一步發(fā)展和應(yīng)用，我們急需了解國外建筑鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用概況。

中國的建筑用鋼總量約占全部鋼產(chǎn)量的20%～25%，而工業(yè)發(fā)達的國家則占30%以上。如美國和日本，該項指標(biāo)均已超過50%.在我國，鋼在建筑中主要用于建筑用鋼結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土用鋼筋，鋼絞線，鋼絲，門窗等，而其中鋼結(jié)構(gòu)用鋼只占10%左右，在我國一億噸的鋼產(chǎn)量中，真正用于鋼結(jié)構(gòu)上的也就200～300萬噸。

根據(jù)1998年中期美國金屬建筑行業(yè)分布的一些數(shù)據(jù)，美國金屬建筑行業(yè)的發(fā)展和市場的基本情況是：在20世紀(jì)50、60、70、80和90年代，以百萬美元計的年銷售額/以萬噸計的年加工量分別為150/30、300/65、1200/110、1500/125和2200/190，如以50年代為例相應(yīng)的增長倍數(shù)分別達到1、2/22、8/37、10/57和15/6.3倍。從中可以看出，美國的建筑用金屬年銷售額增長很快，估計目前已經(jīng)超過25億美元，年加工量也已經(jīng)達到200萬噸以上。

2低層、多層建筑鋼結(jié)構(gòu)和輕鋼結(jié)構(gòu)

美國金屬建筑的主要市場分布：工業(yè)（生產(chǎn)用廠房、倉庫及輔助設(shè)施等）、商業(yè)（商場、旅館、展覽館、醫(yī)院、辦公大樓等）、社區(qū)（私有及公有社區(qū)活動中心及建筑如學(xué)校、體育館、圖書館、教堂等）、綜合等方面，分別占到46%、31%、14%和9%的份額。

在美國，低層建筑中采用鋼結(jié)構(gòu)還是很普遍的。美國鋼結(jié)構(gòu)學(xué)會和金屬房屋制造協(xié)會（AISC和MBMA）聯(lián)合編制了低層建筑的設(shè)計指南。所謂低層建筑是指層高低于18m，層數(shù)不超過5層的工業(yè)廠房、倉庫、辦公室及其他的辦公和社區(qū)建筑等，其中兩層以下的非居住用樓房建筑占70%.

輕鋼建筑在一些發(fā)達國家已被廣泛應(yīng)用于工廠、倉庫、體育館、展覽館、超市等建筑。所謂輕鋼是指以彩鋼板作為屋面和墻面，以薄壁型鋼作檁條和圈梁，以焊接“H”型截面做主與梁，現(xiàn)場用螺栓或焊接拼接的門式剛架為主要結(jié)構(gòu)的一種建筑，再配以零件、扣件、門窗等形成比較完善的建筑體系，即輕鋼結(jié)構(gòu)體系。這種體系由工廠制作，現(xiàn)場按要求拼裝形成。具有自重輕，建設(shè)周期短，適應(yīng)性強，外表美觀，造價低，易維護等特點。由于自重輕，也降低了基礎(chǔ)的造價。國外輕鋼結(jié)構(gòu)廠商如Butler、BHP、ABC等都已經(jīng)進入了中國市場，我國企業(yè)應(yīng)奮起直追，創(chuàng)造條件積極發(fā)展我國自己的輕鋼結(jié)構(gòu)體系，以適應(yīng)今后我國建筑鋼結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的要求。

3高層及超高層鋼結(jié)構(gòu)

由于人類文化生活不斷提高，對高層、大跨度建筑的要求也就越來越高。而鋼結(jié)構(gòu)本身具備自重輕，強度高，施工快等獨特優(yōu)點，因此對高層、大跨度，尤其是超高層、超大跨度，采用鋼結(jié)構(gòu)更是非常理想。目前世界上最高，最大的結(jié)構(gòu)采用的都是鋼結(jié)構(gòu)，而歷屆奧運會的場館也多采用鋼結(jié)構(gòu)。世界上目前已經(jīng)建成的幾個純鋼結(jié)構(gòu)建筑為目前世界上最高的超高層建筑，它們是：

1931年建成的102層、高381m的美國紐約帝國大廈（1969年以前一直是最高的）；

1969年建成的110層、高417m的美國紐約世界貿(mào)易中心（南北兩座）；

1970年建成的110層、高443m的美國芝加哥西爾斯大廈；

1996年建成的高450m的馬來西亞雙塔石油大廈（KLCC，號稱目前世界最高，但美國的西爾斯大廈有異議）；

我國于1997年建成的上海金茂大廈為95層，建筑高度421m，結(jié)構(gòu)高度395m，也躋身于世界最高行列。如果上海浦東環(huán)球金融中心大廈（95層460m）建成，則堪稱世界最高，實為我國一大光榮。深圳賽格廣場大廈70層、高279m，為世界上最高的全部采用鋼管混凝土的超高層建筑，這又是我國的一大光榮。

巨型鋼結(jié)構(gòu)為高層或超高層建筑的一種嶄新體系，它是為了滿足特殊功能或綜合功能而產(chǎn)生的。它具有良好的建筑適應(yīng)性和潛在的高效結(jié)構(gòu)性能，是一種很有發(fā)展的結(jié)構(gòu)。如日本千葉縣43層、高180m的NEC大樓，該建筑內(nèi)部布置大開口和大空間庭院，其巨型結(jié)構(gòu)是由四根巨型結(jié)構(gòu)柱和四個巨型的空間桁架梁組成的巨型空間桁架體系。經(jīng)分析，這種體系具有極強的抗推剛度。另一例是德國法蘭克福1997年建成的商業(yè)銀行新大樓，63層、高298.74m，也是歐洲最高的一棟超高層建筑。該建筑平面為邊長60m的等邊三角形，其結(jié)構(gòu)體系是以三角形頂點的三個獨立框筒為“巨型柱”，通過八層樓高的鋼框架為“巨型梁”連接而圍成的巨型筒體系，具有極好的整體效應(yīng)和抗推剛度，其中“巨響梁”產(chǎn)生了巨大的“螺旋箍”效應(yīng)。第三例是日本擬建的動力智能大廈（DIB-200），高800m，地上200層，地下7層，總建筑面積150萬m2，由12個巨型單元體組成。每個單元體是一個直徑50m、高50層（200m）的框筒柱，1～100層設(shè)4個柱，101～150層設(shè)3個柱，151～200層設(shè)1個柱，每50層設(shè)置一道巨型梁。結(jié)構(gòu)上設(shè)有主動控制系統(tǒng)，進一步削弱地震反應(yīng)。香港匯豐銀行也屬于一巨型鋼結(jié)構(gòu)大廈，是諾爾曼。福爾特設(shè)計的。

4大跨度鋼結(jié)構(gòu)

大跨度或較大跨度大都采用鋼結(jié)構(gòu)，當(dāng)然也有用“膜”完成的，但充氣膜由于一些缺點近年來很少用，張力膜則也需要鋼索和鋼桿的支撐。

大跨度鋼結(jié)構(gòu)多用于多功能體育場館，會議展覽中心，博覽館，候機廳，飛機庫等。最早跨度最大的平板網(wǎng)架是60年代美國洛衫磯加里福尼亞大學(xué)體育館91m×122m（正放四角錐）。最大的雙層網(wǎng)殼是70年代也是在美國建造的休斯敦宇宙穹頂（Astrodome，直徑196m）及新奧爾良超級穹頂（Superdome，直徑207m）。90年代在日本名古屋又興建了當(dāng)今世界上最大跨度的單層網(wǎng)殼，建筑直徑229.6m，結(jié)構(gòu)直徑187.2m，采用三向網(wǎng)格，節(jié)點為能承受軸力和彎矩的剛性節(jié)點。世界上最大的室內(nèi)體育館是美國1996年奧運會的主體育館棗亞特蘭大體育館（擬橢圓形平面，186m×235m），采用的是張拉整體體系的屋蓋，主要由索、桿、膜組成，是當(dāng)今最有發(fā)展前途的一種新型空間結(jié)構(gòu)。1993年日本建成的福岡體育館，直徑222m，是當(dāng)今最大的開合鋼結(jié)構(gòu)屋頂，而使1989年建成的加拿大多倫多天空穹頂（Skydome，直徑203m），降為世界第二跨度最大的開合結(jié)構(gòu)。超過300m的屋蓋結(jié)構(gòu)全部使用鋼板和型鋼組成，并不是最優(yōu)方案，近年來研究較為成功的是雜交（混合）結(jié)構(gòu)，即桿、索、膜混合使用。最為典型的例子就是千禧之年世紀(jì)之交的千年穹頂（TheMilleniumDome），1997年6月開始擬建，僅用一年時間施工，1998年6月舉行升頂儀式，該館位于英國倫敦泰晤士河南岸格林尼治，是當(dāng)今世界跨度最大的屋蓋，穹頂酷像飛碟，直徑320m.穹頂由12根包括10m支座在內(nèi)的高100m桅桿塔柱（柱本身90m）通過總長度70km的鋼纜繩懸掛起來的，桅桿塔柱布置在直徑200m圓周上。穹頂網(wǎng)格由72根成對徑向索和7根環(huán)向索做成。穹頂高50m，中間設(shè)有中心索桁架和70m直徑環(huán)，上覆蓋144塊雙層巨幅白色涂以特福隆（Teflon）的玻璃纖維布。工程總面積8萬m2，總預(yù)算7.58億英鎊。館內(nèi)將以“標(biāo)新立異時代”為主題舉行展覽會以迎接21世紀(jì)的到來。館內(nèi)設(shè)有“人體探秘”、“時光課堂”、“金融之窗”、“地球奇跡”、“展望未來”等12個展區(qū)。當(dāng)然，從理論角度講，跨度再大的結(jié)構(gòu)也是有可能實現(xiàn)的，為此，日本、美國學(xué)者和研究單位都在進行研究。如1959年富勒曾提出建造一個直徑3.22km的短程線網(wǎng)殼，覆蓋紐約市第23-59號街區(qū)，網(wǎng)殼重8萬t.日本巴組鐵工所曾提出跨度200m、500m及1000m網(wǎng)殼藍圖，其中500m為全天候多功能體育娛樂活動廳，1000m為創(chuàng)造理想未來城市，體現(xiàn)工作、居住、娛樂一體化的豐富日常生活環(huán)境。雖然這種設(shè)想在現(xiàn)實當(dāng)中能否實現(xiàn)還有待于深入研究，但在橋梁方面，1000m左右跨度已經(jīng)實現(xiàn)，世界上跨度最大的斜拉索橋為日本的多多羅大橋全長為890m；最大的懸索橋為日本的名石大橋（1991m），公路鐵路兩用最大跨度橋為香港的青馬大橋（懸索橋1377m）。世界最早的雙曲拋物面懸索屋蓋是著名的美國雷里競技館。另外歷屆奧運會、博覽會等都可以顯示鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展水平。如1972年德國慕尼黑（覆蓋7.48萬m2體育場的索網(wǎng)建筑群），1976年加拿大蒙特利爾，1980年莫斯科，1984年美國洛杉磯，1988年韓國漢城（120m直徑體操館及93m直徑擊劍館都是索穹頂），1992年西班牙巴塞羅那圣喬地體育館（128m），1996年美國亞特蘭大喬治亞穹頂（186m×235m索穹頂）。2000年澳大利亞悉尼主體育場（11萬人，兩個220m×70m的雙曲拋物面網(wǎng)殼）。機場和機庫都屬于大跨度結(jié)構(gòu)，在工程中基本上也都采用鋼結(jié)構(gòu)。如英國倫敦希思羅機庫（一、二期）應(yīng)是規(guī)模比較大的工程。而我國近年來建成的首都機庫（2-153m×90m）采用三層斜放四角錐網(wǎng)格、焊接球節(jié)點平板網(wǎng)架，其跨度規(guī)模之大，在國際上是數(shù)一數(shù)二的，這是我國在鋼結(jié)構(gòu)方面的又一大殊榮。機場的鋼結(jié)構(gòu)屋蓋由于建筑上的要求比較高，更是絢麗多彩。香港機場、馬來西亞機場都采用大面積單體網(wǎng)殼形式。目前，國際上以及我國都在流行一種波浪形曲面，樹狀支承以及直接交匯的相貫節(jié)點的立體桁架體系。看起來雄壯而美觀。我國深圳機場、首都機場、上海浦東機場就是典型的例子。

5我國建筑鋼結(jié)構(gòu)的前景與差距

從美國、日本、歐洲一些發(fā)達國家的經(jīng)驗看，建筑業(yè)即將成為鋼材應(yīng)用的主要市場。而目前我國與之相比還有差距。因此我國的高層建筑鋼材到目前為止還都從國外進口，特別是大于50mm的厚鋼板，國產(chǎn)產(chǎn)品的Z向性能尚達不到要求。國外不僅鋼板厚度較大，而且可以滿足各種性能要求。如日本已經(jīng)能夠生產(chǎn)的100mm的厚鋼板，具有以下類型：

①有高強度低預(yù)熱型（以前預(yù)熱75℃，現(xiàn)在預(yù)熱50℃）的厚鋼板590N/mm2級（HT590級）；

②抗地震的厚鋼板，主要有低屈服比高強度鋼材（HT590～HT780級）和低屈服點鋼板，這種鋼材日本重點生產(chǎn)，用于次要結(jié)構(gòu)上，當(dāng)?shù)卣饡r這種材料先屈服，保證主要結(jié)構(gòu)減少地震損失；

③防火厚鋼板。有400N/mm2及490N/mm2，當(dāng)其在600℃時屈服強度還能達到常溫下的2/3；

篇2

1做好梁柱連接、安裝工作

梁柱的連接與安裝是鋼結(jié)構(gòu)施工中一項重要的施工項目，現(xiàn)如今，建筑施工中采用多跨門式鋼架時使用斜梁焊接的方式或者采用中柱的方式，這樣的方法進行鋼結(jié)構(gòu)的施工工作，常常會偏離設(shè)計圖，在實際中對使用造成不便，甚至還可能引發(fā)安全事故。為此，在鋼結(jié)構(gòu)梁柱連接、安裝施工過程中，要嚴(yán)格按照施工圖紙進行施工，施工過程中，發(fā)現(xiàn)連接板的厚度需要進行更改，加厚或者是加寬的情況時，需通過焊接的方式來加寬加厚，焊接過程中要注意，按照傾斜度進行焊接，梁柱的焊接工作，對焊接的厚度與寬度要求嚴(yán)格，因此，負責(zé)焊接工作的施工人員要有專業(yè)的焊接技術(shù)，按照要求進行焊接，保證焊接質(zhì)量達到規(guī)定的要求。

2做好柱腳制作與安裝工作

在鋼結(jié)構(gòu)建筑施工過程中，進行吊裝施工要注意的是人為因素的控制，吊裝施工中，常常因為人為因素，對鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量造成影響，致使鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生側(cè)向外力現(xiàn)象。該現(xiàn)象在施工當(dāng)中較為常見，要避免該現(xiàn)象的發(fā)生，在預(yù)埋螺栓施工中，就要注意鋼柱側(cè)邊螺栓位置是否準(zhǔn)確，是否出現(xiàn)過度靠邊的現(xiàn)象。預(yù)埋螺栓工作中，施工人員常常忽視預(yù)留位置，而預(yù)留一定的位置，對提高工程施工質(zhì)量具有重大的意義。在鋼結(jié)構(gòu)施工中，采用到混凝土短柱，在設(shè)計上，注意混凝土短柱的強度，保證其強度達到相關(guān)要求之后，開展鋼結(jié)構(gòu)的吊裝工作。施工人員在施工過程中，發(fā)現(xiàn)存在抗剪槽等現(xiàn)象時，正確的處理方法是進行柱腳承載拉力的計算，計算承載拉力大小是，承載拉力是否可滿足相關(guān)要求和良好的控制受力水平。若是沒有進行抗剪件的處理工作，需要計算的是吊車水平荷載、水平地震荷載，這兩項均要計算，掌握荷載情況，了解柱腳承受的荷載大小，從而保證柱腳的施工質(zhì)量。

3做好檁條等構(gòu)件的安裝工作

鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)在建筑當(dāng)中已得到廣泛施工，鋼結(jié)構(gòu)施工中，安裝工作直接關(guān)乎著工程質(zhì)量，鋼結(jié)構(gòu)施工重點就是在于安裝工作，安裝工作中，施工人員為了加快安裝速度，常常把檁條、檁托板的螺栓孔徑，私自將其擴大，或者是增加長度，這樣雖然便于安裝，但是對鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性卻造成不良影響，因此，為了安全起見，該方式不可采用。檁條在鋼結(jié)構(gòu)施工中的作用是進行屋面板的支撐，對于懸掛墻面板而言，其作為一種掛件，并作為整個剛接梁柱隅撐設(shè)置。建筑施工中，若是設(shè)置了隅撐，就可將鋼架平面外的長度適當(dāng)減少，可提高鋼架平面外的穩(wěn)定性，但是不可忽視的是，檁條、檁托板這兩者，只要一者的孔徑長度超過規(guī)定長度，隅撐將失去本身的作用。此時，施工人員將隅撐角鋼、鋼梁腹板相焊接，當(dāng)鋼架受到側(cè)向力的作用時，腹板就會受到水平力的作用，致使鋼梁失去穩(wěn)定性。

4做好鋼結(jié)構(gòu)建筑施工中高強螺栓安裝及其他技術(shù)控制

工作在鋼結(jié)構(gòu)建筑施工工作中，高強螺栓安裝是重要的一項工作，進行高強螺栓的安裝，需要嚴(yán)格按照相關(guān)程序進行，安裝時，根據(jù)高強螺栓型號進行安裝，將高強螺栓順利地安裝進入孔中，若是扭剪型的高強螺栓，注意安裝時需要將有墊圈的倒角與螺母對應(yīng)。安裝螺栓主要螺栓穿入的方向，并且一定要自由進入，不可采用氣割的方式來增加孔徑，增加孔徑應(yīng)該使用刀絞的方式，孔徑增加之后，采用砂輪機將孔邊緣的毛刺清除。另外，高強螺栓安裝還需要注意，不可在下雨天氣里進行安裝，安裝完畢之后，做好檢查工作，查看高強螺栓是否安裝到位，并做好相關(guān)的記錄工作。為了保證工程的施工質(zhì)量，務(wù)必要按照施工圖紙進行施工，施工圖紙在整項工程當(dāng)中，起到了指導(dǎo)的作用，若是施工圖紙出現(xiàn)問題，鋼結(jié)構(gòu)建筑工程在施工中必然存在質(zhì)量問題。為此，施工前期，進行圖紙的繪制工作時，對鋼結(jié)構(gòu)圖紙給予高度重視，圖紙繪制完成之后，技術(shù)人員與施工人員等，聯(lián)合進行審核，確保圖紙的實用性與準(zhǔn)確性。為了保證圖紙的準(zhǔn)確性，可以將圖紙由施工單位、設(shè)計單位進行負責(zé)，這兩個單位負責(zé)圖紙的繪制監(jiān)督工作，圖紙繪制時是否滿足設(shè)計要求，是否達到質(zhì)量要求等，都由這兩個單位負責(zé)。而圖紙的審查工作，需要具有專業(yè)技術(shù)的檢查人員負責(zé)，檢查人員認真查看圖紙，而其他的工作人員對圖紙的內(nèi)容要了如指掌，當(dāng)發(fā)現(xiàn)圖紙存在問題時，立馬召開會議進行研討。另外，負責(zé)鋼結(jié)構(gòu)建筑施工的工作人員，必須要具有一定的建筑技術(shù)，鋼結(jié)構(gòu)建筑與混凝土結(jié)構(gòu)建筑不同，對技術(shù)要求較高，只有具有專業(yè)施工技術(shù)的施工人員來完成施工工作，才可確保工程質(zhì)量。

二結(jié)束語

篇3

目前，美國多個州的法律已經(jīng)規(guī)定政府投資項目必須使用BIM技術(shù)。而在2010年，日本國土交通省也宣布全國各級政府投資工程將全面推行BIM技術(shù)。英國在2011年要求政府工程必須在5年內(nèi)普及BIM技術(shù)。新加坡建設(shè)局計劃采用BIM技術(shù)的業(yè)者至2015年將達到80％。韓國則要求500億韓元以上的建筑項目至2015年必須采用BIM技術(shù)進行管理，并在2016年實現(xiàn)BIM技術(shù)在全部公共設(shè)施項目中的普及[2]。而澳大利亞buildingSMART組織受澳大利亞DIISRTE（DepartmentofIndustry,Innovation,Science,ResearchandTertiaryEducation,工業(yè)、創(chuàng)新、科學(xué)、研究和高等教育部）委托于2012年的《國家BIM行動方案》（NationalBuildingInformationModelingInitiative）也建議至2016年7月1日，政府建筑采購全部使用基于開放標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)同信息交換BIM技術(shù)。因此，BIM技術(shù)不僅是一次建筑設(shè)計方法的集成化技術(shù)革命，也是一輪建筑師設(shè)計思路的整體性顛覆：二維幾何繪圖表現(xiàn)開始轉(zhuǎn)向了三維全信息構(gòu)件信息模型集成；離散獨立設(shè)計逐步走向了協(xié)同全過程整體設(shè)計。而根據(jù)美國斯坦福大學(xué)CIFE中心（CenterforIntegratedFacilityEngineering，集成設(shè)施工程中心)針對32個項目的深入數(shù)字統(tǒng)計研究表明：使用BIM技術(shù)可避免40％的預(yù)算外更改，節(jié)省80％的造價估算耗時，壓低10％的成本價格，壓縮7％的項目工期[3]。通過使用BIM技術(shù)還可以提高造價估算精確度，減少差錯以及能源、資源消耗，并具有以下三點優(yōu)勢：1）關(guān)聯(lián)協(xié)同的模型信息。BIM技術(shù)通過拓撲關(guān)系和三維幾何建構(gòu)關(guān)聯(lián)協(xié)同的模型信息，全程整合設(shè)計信息與施工信息、管理信息：如構(gòu)件名稱、材料特性、結(jié)構(gòu)類別、形體關(guān)系；施工工序、成本進度、土方計算、人力控制；工程安全、材料耐久性能、維護成本等。2）識別更新的模型構(gòu)件。在設(shè)計的全生命周期中，BIM技術(shù)支撐的信息模型對象是可識別更新的，系統(tǒng)統(tǒng)計分析模型構(gòu)件信息，并生成關(guān)聯(lián)的文檔圖形和虛擬形體。同一構(gòu)件模型能夠自動識別，在不同階段的構(gòu)件對象修改都可同步整體更新。3）演化拓展的模型整體。BIM技術(shù)建立的模型整體概括了演化拓展的建筑全生命周期，設(shè)計中模型某個對象出現(xiàn)變更，與之關(guān)聯(lián)的模型構(gòu)件都會自動得到拓展，二維圖紙與三維形體以及四維管理信息進行同步演化。

2當(dāng)前工業(yè)建筑鋼結(jié)構(gòu)改造的客觀局限性

鋼結(jié)構(gòu)建筑屬于較為綠色環(huán)保的一類建筑，其迎合了可持續(xù)的建筑發(fā)展需要，已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)廠房改造建設(shè)中。同時，在應(yīng)力幅度內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)具有良好彈性、韌性，具有較好的抗震性能。綜合而言，其發(fā)展前景樂觀，但由于材料、結(jié)構(gòu)以及施工、設(shè)備特性，其長足發(fā)展受到一些客觀條件的限制。1）工業(yè)建筑改造成本高。由于工業(yè)建筑改造帶來建筑使用功能的變異，設(shè)計建造時的設(shè)計理論方法與改造后的功能有所不符，結(jié)構(gòu)要求、空間使用要求、規(guī)范強制性條文要求也存在較大差異。所以，相對于新建建筑，工業(yè)建筑改造在設(shè)計初期必須對建造時的設(shè)計方案以及工業(yè)建筑現(xiàn)狀進行全面了解，延續(xù)地域文脈，如圖1所示。同時所需鋼材量大價高，導(dǎo)致整個改造工程需要耗費大量人力物力，成本相對較高。2）施工精確度要求高。工業(yè)建筑由于其使用功能要求，空間較為開敞，結(jié)構(gòu)跨度相對較大，但外表皮圍護結(jié)構(gòu)不太受重視且較為脆弱。因此，在進行鋼結(jié)構(gòu)改造過程中普遍要對原有工業(yè)建筑外表皮進行處理，必需對保留的工業(yè)遺產(chǎn)進行創(chuàng)新性的改造設(shè)計，賦予其全新的功能，使其融入現(xiàn)代城市生活，實現(xiàn)復(fù)興與再生[4]。施工精確度必須較高才能達到預(yù)期改造效果，稍有不慎就會破壞原本希望保持的工業(yè)建筑風(fēng)貌。3）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計難度較大。結(jié)構(gòu)造型設(shè)計相較于傳統(tǒng)梁板柱建筑較為復(fù)雜且成本較高。設(shè)計者必須對各種鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)架形式，材料受力性能，以及結(jié)構(gòu)荷載進行合理分析計算以獲取最優(yōu)方案，其設(shè)計、施工以及維護難度相對較大。

3應(yīng)用計算機模擬“BIM”技術(shù)進行工業(yè)建筑鋼結(jié)構(gòu)改造項目優(yōu)勢

通過“甩圖板”，我國建筑設(shè)計行業(yè)進行了第一次技術(shù)革命，計算機技術(shù)開始全面應(yīng)用于原本依靠手繪的建筑設(shè)計領(lǐng)域，然而傳統(tǒng)設(shè)計軟件是針對于傳統(tǒng)設(shè)計的計算機信息平臺，其功能也大多只是為了支撐傳統(tǒng)設(shè)計流程，如圖2所示，容易形成信息孤島和斷層。而應(yīng)用計算機模擬“BIM”技術(shù)的第二次技術(shù)革命將二維平臺轉(zhuǎn)化為三維、四維、乃至五維應(yīng)用，在工業(yè)建筑鋼結(jié)構(gòu)改造項目中具有傳統(tǒng)技術(shù)無可比擬的優(yōu)勢。

3.1高效性——協(xié)調(diào)最優(yōu)改造方案，顯著提升工程改造效率在工業(yè)建筑改造的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計前期方案和初步設(shè)計階段，運用BIM技術(shù)可以協(xié)調(diào)建筑師、結(jié)構(gòu)以及設(shè)備等各專業(yè)工程師，并在BIM模型中進行各專業(yè)沖突以及碰撞檢驗，靈活提供可實現(xiàn)的備選方案[5]。同時向工程甲方以及施工方提供3D模型，以便直觀對比得出最優(yōu)化方案，進而可大幅度加快改造進度。

3.2經(jīng)濟性——控制工程造價，擴展鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑改造工程應(yīng)用前景“BIM”平臺建立了與成本相關(guān)數(shù)據(jù)的時間、空間、工序的5D維度關(guān)系，優(yōu)化人力資源配比，可將工作分解后利用項目調(diào)度系統(tǒng)優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)安裝方案，統(tǒng)籌完善工業(yè)建筑改造的成本控制，如圖3所示進行協(xié)作。在清晰表達造價關(guān)系的同時提供精確的成本信息，使實際成本數(shù)據(jù)得到高效處理分析，從而有效地控制鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑改造成本較高這一實踐短板，擴展應(yīng)用前景。

3.3便捷性——同步更改二維圖紙，降低結(jié)構(gòu)二次設(shè)計難度利用BIM模型,三維建筑構(gòu)件及方案的更改都可以在二維設(shè)計圖紙中進行同步更新。模型可自動生成同步的各層平面結(jié)構(gòu)圖與剖面圖，快速完善導(dǎo)出2D結(jié)構(gòu)條件圖，制作鋼結(jié)構(gòu)的裝配節(jié)點詳圖[6]。各視圖下的修改內(nèi)容（構(gòu)件大小、位置）在關(guān)聯(lián)的配筋、大樣圖中自動更新，大大降低了設(shè)計變更以及細節(jié)更改帶來的結(jié)構(gòu)二次設(shè)計難度。

3.4直觀性——參數(shù)化搭建裝配，可視化模擬四維模型BIM依托三維參數(shù)化軟件CATIA及相關(guān)二次開發(fā)技術(shù),可以模擬建立與工程相應(yīng)的節(jié)點系統(tǒng)，自動批量地進行鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點模型的創(chuàng)建，進而將鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件與節(jié)點模型結(jié)合，搭建完整鋼結(jié)構(gòu)BIM模型，實現(xiàn)四維立體可視化，如圖4所示。

3.5安全性——全生命周期監(jiān)控，增加工業(yè)廠房改造工程安全性能基于“BIM”平臺的建筑工程模擬，可以借助計算機整合各項工程數(shù)據(jù)，預(yù)測監(jiān)控整個工業(yè)建筑鋼結(jié)構(gòu)改造項目全生命周期的建筑具體情況[7]，并在早期設(shè)計階段發(fā)現(xiàn)后期真正施工階段以及實際使用時所會出現(xiàn)的各種問題，提前整合并處理后期隱患，減少不必要的能源損失和資源耗費，提高施工、實際使用以及后期維護的工程安全。

4結(jié)束語

篇4

高層建筑鋼筋結(jié)構(gòu)設(shè)計必須遵循相應(yīng)的原則：安全可靠性，持久耐用性以及經(jīng)濟適用性。下面將從梁柱主筋受力處鋼筋設(shè)計，墻梁節(jié)點鋼筋設(shè)計和主梁節(jié)點和次梁節(jié)點的設(shè)計三個方面介紹高層建筑鋼筋結(jié)構(gòu)設(shè)計。

1、梁柱主筋受力處鋼筋設(shè)計

高層建筑的鋼筋結(jié)構(gòu)中，由于框架柱和框架梁在主筋受力處會產(chǎn)生矛盾，因此在設(shè)計中必須考慮框架柱和框架梁的受力問題，堅持“強剪弱彎、強柱弱梁”的設(shè)計原則，也就是說，在設(shè)計過程中必須保證框架柱受力主筋的位置，避免框架梁截面寬度與框架柱的邊長等長或者是框架梁一邊與框架柱想重合。為保證上述過程，采取的對策主筋從框架柱內(nèi)側(cè)通過，框架梁靠近柱側(cè)增加四根鋼筋作為架立，用于保證框架梁截面寬度的長度。效果分析：通過以上方法設(shè)計梁柱主筋受力處鋼筋設(shè)計，可以保證柱主筋受力位置的確定，并得到設(shè)計師的認可，并在施工中得到廣泛應(yīng)用。

2、墻梁節(jié)點鋼筋設(shè)計

對于框架-剪力墻結(jié)構(gòu)來說，由于主次框架梁都直接放在筒墻體暗梁或過梁的核心處，易出現(xiàn)：如果框架梁截面、暗梁以及過梁具有相同的截面高度，會使框架梁與核心筒的暗梁或過梁在主筋方面產(chǎn)生矛盾。為了避免此種情況的產(chǎn)生，一般采用的設(shè)計原則是：依據(jù)框架梁在固定端處的彎矩方式，框架梁在支座處應(yīng)采用上拉動鐵處，擠壓下鐵位置，同時在暗梁或過梁的位置扭動，但要保證暗梁與連梁在箍筋處的完整。如圖所示為為固接框架梁彎矩的示意圖，可以使大家更好的了解什么是彎矩結(jié)構(gòu)。具體措施為：在過梁的下鐵處設(shè)置兩排少于六根主筋的布置，框架梁下鐵則布置在兩排少于六根主筋的位置中間，并依照接頭全部處于支座周圍，并以比例50％錯開；框架梁上鐵應(yīng)直接放置在過梁上鐵位置，用于保證錨固長度的設(shè)計要求；將過、暗梁截面減少5cm，框架梁的上鐵直接放置在過梁位置，來保證鋼筋保護層的深度。效果分析為：為預(yù)防過梁箍筋收到破壞，采取的調(diào)整框架梁下鐵受力主筋位置的方法已經(jīng)得到認可；在錨固長度的設(shè)計要求下，將過、暗梁截面減少5cm，框架梁的上鐵直接放置在過梁位置，來保證鋼筋保護層的深度，也得到很多的應(yīng)用。

3、主梁節(jié)點和次梁節(jié)點的設(shè)計

高層建筑鋼筋結(jié)構(gòu)的框架剪力墻設(shè)計中，重點是主梁節(jié)點和次梁節(jié)點的設(shè)計，特別是主梁節(jié)點的設(shè)計已經(jīng)成為當(dāng)今剪力墻設(shè)計的焦點。傳統(tǒng)的設(shè)計是：次梁上鐵設(shè)置在主梁鋼筋之上，而板筋卻設(shè)置在次梁主筋上，這容易導(dǎo)致位置設(shè)置出錯，便不能滿足鋼筋保護層厚度的需求，從而嚴(yán)重影響其抗震能力。因此設(shè)計的關(guān)鍵是：位于主梁上方的次梁應(yīng)在延伸到懸挑梁處的主梁的上側(cè)，因而在設(shè)計時應(yīng)保證懸挑梁的尺寸，不能過小?？蚣芰号c勁性柱在主筋上關(guān)于錨固長度關(guān)系。

二、高層建筑鋼筋施工技術(shù)

在高層建筑鋼筋施工中，首先要做的是統(tǒng)一測量的儀器以及鋼尺的量具。我們知道建造高層大樓設(shè)計很多的測量儀器，包括：土建方面的測量儀器和鋼尺、鋼結(jié)結(jié)構(gòu)方面的測量儀器和鋼尺等，如果不統(tǒng)一這次儀器和鋼尺，會嚴(yán)重影響建造的過程以及傳遞，因而必須采取國家統(tǒng)一的計量單位和標(biāo)準(zhǔn)。其次，應(yīng)對軸線、標(biāo)高和地腳螺栓進行定位。一般來說，軸線的定位是依據(jù)場地的寬度，在建筑物外部或內(nèi)部進行確定的。設(shè)置控制樁，用于確定經(jīng)緯儀和激光儀的位置，通常以滿足通視、可視為基準(zhǔn)。鋼柱長度一般采用2-3層為一節(jié)，來滿足起重量以及運輸。每一節(jié)的定位柱子到下一節(jié)的定位軸線，應(yīng)從地面引致高空。地螺栓則是用在第一節(jié)鋼柱時，用于控制平面大小和標(biāo)高所采用臨時措施。再次是鋼柱制作與安裝。鋼柱作為高層建筑中主要的豎向結(jié)構(gòu)部件，在制作過程必須現(xiàn)行規(guī)范其驗收的標(biāo)準(zhǔn)。鋼柱柱腳的環(huán)板定位及附件安裝為：首先做好防腐或除銹的工作，根據(jù)現(xiàn)場吊裝要求及運輸，確定鋼筋長度（一般低于12cm），控制焊接尺寸以及防變形和保持對稱，用于實現(xiàn)焊接后的平直，附件安裝時應(yīng)符合需求。最后是鋼梁柱的制作與安裝。鋼梁柱在高層建筑中一般采用的是H型結(jié)構(gòu)，這需要較好的任性和連通性。一般在制造過程中，在框架梁所設(shè)置懸臂梁，懸臂梁上下翼緣采用剖口熔透焊縫方式與鋼柱相連。在安裝時，應(yīng)先焊接下翼緣，再焊上翼緣，腹板利用高強度螺栓進行連接。

三、結(jié)束語

篇5

【關(guān)鍵字】超高層建筑，鋼結(jié)構(gòu)，吊裝施工，關(guān)鍵技術(shù)，安全管理

中圖分類號：TU391文獻標(biāo)識碼： A 文章編號：

一．前言

加強超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工中吊裝工程的安全管理工作，有助于提高工程的施工進度和建筑質(zhì)量，在實際施工過程中建立安全施工的監(jiān)督管理機制，能夠提高施工質(zhì)量，在超高層建筑施工過程中建立一套完善的安全管理體系是十分復(fù)雜和必要的，應(yīng)該針對建筑物的實際情況，建立切實可行的系統(tǒng)的有效的科學(xué)的管理模式。

二．工程概況

深圳市某超高層工程由地下室、裙樓、二座呈鏡像對稱分布的塔樓組成。建設(shè)用地面積14788.29 m2，總建筑面積157425.87 m2，其中地下建筑面積約30158m2，裙房約20234 m2，住宅約100696 m2，幼兒園約1600 m2。建筑基底面積8750.65 m2，容積率8.55，建筑密度59.17％，建筑高度：149.95m。本工程為超高層高尚住宅樓，建筑設(shè)計使用年限為100年，建筑防火分類：一類，建筑耐火等級：一級，抗震設(shè)防烈度：7度，人防工程等級：六級。結(jié)構(gòu)類型：核心筒－框支剪力墻結(jié)構(gòu)；建筑層數(shù)：地上48層，地下4層，裙房2層，19～20層、35～36層設(shè)有避難間。其中：①地下室：共四層，結(jié)構(gòu)層高為3.9m、3.9m、3.9m、5.85m，地下四層至地下二層主要用途為車庫與各設(shè)備用房，人防地下室設(shè)在地下四層，人防面積2542 m2；地下一層為商業(yè)用房。②裙房（2層），建筑層高分別為6.0m、4.8m，主要用途為商業(yè)用房。③塔樓（50層），轉(zhuǎn)換層在3層、建筑層高為3層8.1m；3層以上（4～50）為住宅，建筑層高為2.9m。

本工程鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的分布情況為：在主塔樓-2至3層頂框支柱KZZ1a、KZZ1～KZZ5，設(shè)計采用型鋼混凝土柱，轉(zhuǎn)換層采用勁鋼梁。勁鋼柱56根，勁鋼梁31根；型式為兩個焊接H型鋼交叉而成，壁厚25mm；總用鋼量1200噸，由此可見，本工程鋼結(jié)構(gòu)吊裝工程量是相當(dāng)大的。另外，由于本工程是舊村改造工程，拆遷面積有限，造成現(xiàn)場施工用地緊張，工期緊湊，因此，鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工是本工程的一大重點和難點。

三．超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工前準(zhǔn)備

為了使吊裝施工快速、安全的開展，在吊裝之前必須做好以下幾個方面的準(zhǔn)備：

1．檢查設(shè)計圖紙并對圖紙進行學(xué)習(xí)、審核和會審，對圖紙中的不詳、有疑問的地方及時地向甲方交談，并對其交談結(jié)果進行確認。

2．組織施工人員熟悉設(shè)計圖紙與安裝規(guī)范要求，掌握安裝工程驗收標(biāo)準(zhǔn)，并備齊相關(guān)施工質(zhì)量檢查、驗收規(guī)范及質(zhì)量表格。

3．鋼構(gòu)件的加工制作質(zhì)量以及型號必須符合規(guī)范與設(shè)計的規(guī)定，并有出廠技術(shù)文件和合格證明。

4．施工現(xiàn)場必須滿足其施工的要求，路面無障礙、地面結(jié)實、標(biāo)高與軸線符合要求。

5．必要的工器具必須準(zhǔn)備好，如吊索具、扳乎、墊木、裝機械、扭矩扳乎、焊機、乎持電動砂輪、電鉆、撬棍、焊鉗等。

6．焊條、螺栓、涂料等連接材料必須有相關(guān)質(zhì)量的證明，并符合有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定以及設(shè)計的要求。

7．對施工機械進行組裝、調(diào)試，使其有良好性能。

四．超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工關(guān)鍵技術(shù)

1．吊裝順序

不同的建筑工程有著不同的吊裝順序，就本工程而言，其吊裝順序沒有明確的規(guī)定，則按照實際情況決定。

2．鋼梁吊裝

本工程鋼梁安裝經(jīng)調(diào)整后必須滿足下列技術(shù)要求:鋼梁水平偏差為L/1000,目不應(yīng)大于10. 0mm;鋼柱的垂直度偏差為H/1000,目不應(yīng)大于10.0mm;鋼柱間距偏差為士4mm。吊裝梁的吊索夾角一般不得大于60度，鋼梁的吊點設(shè)置在梁的二等分點處，在吊點處的吊耳設(shè)置在鋼梁上翼緣上，待鋼梁吊裝就位完成之后割除。鋼梁拼裝:鋼梁在吊裝前以地面作為工作平臺進行涂裝、拼裝，用螺栓按要求緊固。鋼梁綁扎:鋼梁按合理的綁扎點進行兩點綁扎。鋼梁起吊:在鋼梁兩端分別綁扎一根纜風(fēng)繩隨鋼梁起吊，起吊時保持鋼梁兩端平衡，鋼梁超過鋼柱柱頂200mm以上才能徐徐下降，與柱了對位，起吊時要注意風(fēng)力對起吊的影響。

3．鋼柱吊裝

在進行鋼柱安裝定位時，應(yīng)該注意在每一節(jié)鋼柱安裝完工后對其進行測量調(diào)整，在本工程中，要求如下:十字中心線偏差毛小于等于1mm;柱頂標(biāo)高偏差為3mm;垂直度偏差h/1000,且不應(yīng)大于10. 0mm。鋼柱安裝過程中偏差控制要點:地下室鋼柱主要包括Z1鋼竹柱、Z2箱形柱、Z3日字巨柱。安裝時全部采用100t履帶吊吊裝就位，其最大吊裝分段為Z3-3(分段3)鋼柱，重量為32. 8t 鋼柱安裝后，應(yīng)對柱頂作一次標(biāo)高實測，根據(jù)實測標(biāo)高的偏差值來確定是否對后一節(jié)鋼柱的高度進行調(diào)整。標(biāo)高偏差值為3mm，只記錄不調(diào)整，超過3mm需進行調(diào)整。

本工程鋼柱安裝過程中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定控制措施：

（一）采用攬風(fēng)繩臨時固定。

（二）采用碼板進行加強。

（三）采用臨時支撐進行固定。鋼柱安裝過程中垂直度校正措施校正的方法是:大多采用螺旋千斤頂作微調(diào)來完成垂直度的校正，校正過程中應(yīng)邊調(diào)整邊測量，每次調(diào)整幅度不宜過大。吊點設(shè)置在預(yù)先焊好的連接耳板處。為防止吊耳起吊時的變形，采用專用吊裝卡具，采用單機回轉(zhuǎn)法起吊。采用4根鋼茲繩起吊，起吊時，不得使柱端在地面上有拖拉現(xiàn)象。

五．超高層建筑吊裝施工安全管理分析

1．在對超高建筑物鋼結(jié)構(gòu)工程的安全管理過程中，應(yīng)該對樓板混凝土建筑、栓釘熔焊、壓型鋼板鋪設(shè)、焊接結(jié)構(gòu)、測量校正、吊裝、構(gòu)件驗收和構(gòu)件制造等環(huán)節(jié)進行安全管理。在超高層建筑物之中的吊裝工程之中，完善安全管理體系是一項具體而負責(zé)的工作，應(yīng)該對在施工過程之中出現(xiàn)的矛盾進行及時的解決、如果沒有對過程進行及時有效的控制，不僅會使工程的工期受到損害，同時會使建筑物的質(zhì)量受到一定程度的影響。

2．對施工過程的管理可以分為安全文明施工、施工工期控制、材料質(zhì)量控制、焊接質(zhì)量控制、精度控制、構(gòu)件安裝、吊裝前的準(zhǔn)備、構(gòu)件進場驗收、構(gòu)件制造等。在施工的過程中使用整體調(diào)整和單柱校正相結(jié)合的方式，使超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工的施工關(guān)鍵技術(shù)與安全管理水平得到有效的提高。

3．在對鋼結(jié)構(gòu)進行安全管理的過程中，應(yīng)該將制造的規(guī)范、工藝和工程試驗有效的結(jié)合起來，最終在實驗的過程之中，覆蓋所有的接頭要求和接頭形式，針對在超高層建筑物之中的形式要求和規(guī)范要求，進行靈活的選擇。與此同時，對于那些富有經(jīng)驗的承包商，應(yīng)該對其以往的焊接工藝進行評價，在制造鋼柱的過程中，應(yīng)該采取切實可行的工程措施和工藝措施，最終促進施工過程的順利進行，并使其施工質(zhì)量得到進一步的提高。

4．在進行吊裝的過程之中，安全施工是十分重要的環(huán)節(jié)，在進行鋼結(jié)構(gòu)施工的過程中，因為其具有懸空作業(yè)和高空作業(yè)的特點，因此，十分容易產(chǎn)生在高空中墜下零件的現(xiàn)象，很容易造成嚴(yán)重的安全事故，為了減少這種安全隱患的產(chǎn)生，應(yīng)該在施工的現(xiàn)場設(shè)立完善的監(jiān)督安全小組，在每個安裝過程中設(shè)置專門的人員進行管理，對員工進行在職培訓(xùn)，使員工的安全教育水平得到提高，不斷完善員工的安全施工意識，在員工之中樹立起“安全第一”的思想。

5．在管理的過程之中，將安全管理知識落實到生產(chǎn)之中。在建立完善的安全管理的基礎(chǔ)之上，著重對薄弱部分加強保護，通過安全網(wǎng)的增設(shè)和樹立安全護欄，使施工現(xiàn)場的文明程度和安全程度得到提高，最終提高超高層建筑之中的安全管理機制。

六．結(jié)束語

超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工關(guān)鍵技術(shù)對于鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工的質(zhì)量具有重要的意義，同時加強鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工技術(shù)的安全管理對于確保工程安全具有重要的作用。

參考文獻：

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篇6

Abstract： The popularization and application of the steel structure housing is the inevitable trend of the development of China's housing industrialization. Through comparative analysis of the advantages and disadvantages to common structure form of the steel structure housing， the applicability principle of the structure form was put forward， method of improving lateral force resisting performance was proposed， in order to further promote the steel structure residential structure system， which provides a theoretical reference for in the application domestic building trade， and points out effective approaches of industrialization development of the steel structure housing.

關(guān)鍵詞： 鋼結(jié)構(gòu)住宅；結(jié)構(gòu)形式；抗側(cè)力性能；產(chǎn)業(yè)化發(fā)展

Key words： steel structure housing；structure；lateral force resisting performance；industrialization development

中圖分類號：TU391 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2012）34-0130-02

0 引言

鋼結(jié)構(gòu)住宅以其“環(huán)保、節(jié)能、工業(yè)化”和“綠色建筑”等特征成為了二十一世紀(jì)住宅建筑業(yè)的主導(dǎo)方向之一。我國對鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展也提出了更明確的要求，為此，建立系統(tǒng)的理論研究和發(fā)展規(guī)劃對鋼結(jié)構(gòu)住宅體系產(chǎn)業(yè)化的迅猛發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。

1 國內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)住宅研究現(xiàn)狀

現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)房屋建筑體系誕生于20世紀(jì)初，在一些發(fā)達國家的發(fā)展己有上百年的歷史，工業(yè)化生產(chǎn)和預(yù)制裝配程度較高。世界各國逐步形成自己獨特的鋼結(jié)構(gòu)住宅體系I1]。自1960年以來，美國就開始發(fā)展冷成型鋼結(jié)構(gòu)建筑[2]。20世紀(jì)80年代，1984年TarpyTS對螺栓連接的冷成型構(gòu)件墻體的抗剪性能進行了研究[3]。1982年wolfeR.w對有石膏板填充的冷成型鋼構(gòu)件墻的極限承載力進行了研究[4]。1999年GadE.F研究了冷成型鋼結(jié)構(gòu)住宅中單片墻體以及整體結(jié)構(gòu)在地震荷載下的性能[5]。而我國的鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展較晚，與發(fā)達國家相比，國內(nèi)建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)仍是一個朝陽產(chǎn)業(yè)，新材料、新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)體系、新應(yīng)用領(lǐng)域不斷出現(xiàn)。要加快建設(shè)鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的發(fā)展，對現(xiàn)有建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的更新、完善或補充，以及對新的結(jié)構(gòu)體系和新的應(yīng)用領(lǐng)域的建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的編制工作顯得非常緊急。

2 鋼結(jié)構(gòu)住宅的技術(shù)性分析

2.1 鋼結(jié)構(gòu)住宅主體結(jié)構(gòu)體系比較 鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)體系并不是簡單的用鋼材替代混凝土和砌體作為支承結(jié)構(gòu)，而是以鋼結(jié)構(gòu)為主體結(jié)構(gòu)，另外還包括圍護結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)防火、鋼結(jié)構(gòu)防腐及建筑設(shè)備的一個綜合技術(shù)體系。鋼結(jié)構(gòu)住宅主體結(jié)構(gòu)體系一般有以下形式：①純鋼框架體系；②冷彎C型鋼龍骨體系及熱軋型鋼龍骨體系；③鋼框架支撐體系；④鋼框架-剪力墻系；⑤鋼框架-混凝土組合結(jié)構(gòu)體系；⑥錯列桁架體系。上述各類結(jié)構(gòu)形式綜合比較如表1所示。

在這幾種結(jié)構(gòu)體系中，前兩種結(jié)構(gòu)體系主要用于低層鋼結(jié)構(gòu)住宅，其他可適用于多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅。而且從表中可以看出鋼結(jié)構(gòu)住宅的共同缺點為抗側(cè)力性能比較差。為進一步推進鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)體系在國內(nèi)建筑的應(yīng)用，對于該結(jié)構(gòu)體系尚需進行深入的研究。

2.2 提高鋼結(jié)構(gòu)住宅的抗側(cè)力性能方法 輕鋼結(jié)構(gòu)住宅的結(jié)構(gòu)體系與傳統(tǒng)磚混結(jié)構(gòu)或混凝土結(jié)構(gòu)住宅體系有很大的不同，它主要由輕鋼結(jié)構(gòu)體系、樓面結(jié)構(gòu)體系和圍護結(jié)構(gòu)體系等組成。而輕鋼龍骨體系是一種新型的結(jié)構(gòu)形式相對于其它結(jié)構(gòu)形式的輕鋼結(jié)構(gòu)住宅，輕鋼龍骨體系的研究和應(yīng)用更不成熟、不完善，更需要加強研究力度。關(guān)于低層輕鋼龍骨住宅的試驗和理論研究主要集中研究復(fù)合墻體的抗側(cè)力性能的研究，2008年武漢理工大學(xué)高景輝對輕鋼龍骨墻體的破壞模式做了分析，得出自攻螺栓連接破壞時一種主要因素，通過有限元參數(shù)分析發(fā)現(xiàn)，影響輕鋼龍骨復(fù)合墻體抗剪性能的最關(guān)鍵因素是自攻螺栓的數(shù)量，其次是墻體的尺寸、支撐。2010年浙江工業(yè)大學(xué)郎晟頡在靜力分析的基礎(chǔ)上研究了復(fù)合墻體的滯回性能與抗震性能，得出了隨著墻板厚度的增加，墻體抗側(cè)承載力隨著墻板材料不同有不同程度的提高，導(dǎo)軌與墻板的間距對墻體抗側(cè)性能影響最大。同年武漢理工大學(xué)張翠萍對三種不同支撐的輕鋼龍骨墻體：輕鋼龍骨剛架體系、輕鋼龍骨剛架支撐體系、輕鋼龍骨剛架端支撐體系，進行了抗側(cè)力性能分析，得出帶支撐的墻體的抗側(cè)極限承載力能滿足帶蒙皮的組合墻體的抗側(cè)力性能的研究。

3 鋼結(jié)構(gòu)住宅的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展

鋼結(jié)構(gòu)住宅有著重量輕、抗震性能好、施工周期短、工業(yè)化程度高、環(huán)保效果好等特點，作為未來住宅的發(fā)展方向，人們正在逐漸關(guān)注它、接受它。目前的問題是，我國建筑鋼材消費嚴(yán)重偏低，且絕對量相差非常之大。如何加大建筑業(yè)中各類鋼結(jié)構(gòu)建筑的使用比例，大力推進建筑鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，提高建筑用鋼在國家總鋼材產(chǎn)量中的份額，將是擺在在我們面前的重要課題。由于市場經(jīng)濟尚不完善，建筑鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過于迅猛，長期以來自發(fā)形成的我國建筑鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)鏈配置存在較嚴(yán)重的問題，而改變這種現(xiàn)狀更加需要推進技術(shù)創(chuàng)新和成套技術(shù)集成體系的應(yīng)用，使科技轉(zhuǎn)化為實際生產(chǎn)力，促進住宅產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。如果我們能實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)住宅的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，住宅建設(shè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的勞動生產(chǎn)率將大大提高，其具有的廣泛的社會、經(jīng)濟效益會更加明顯地展現(xiàn)在社會經(jīng)濟的各領(lǐng)域，并被市場認可和接受。而進行產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的關(guān)鍵是影響鋼結(jié)構(gòu)住宅經(jīng)濟性的主要因素，如施工技術(shù)及施工組織設(shè)計的選擇；鋼材的選用；結(jié)構(gòu)體系設(shè)計，圍護及其它配套體系的發(fā)展及產(chǎn)品更新；鋼結(jié)構(gòu)的防火、防腐處理；原材料價格，尤其是鋼材價格的上下波動；部品部件的產(chǎn)業(yè)化、社會化水平、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)；部品部件的設(shè)計、制造、安裝等等。針對影響鋼結(jié)構(gòu)住宅成本的主要因素，從成本控制的角度對供應(yīng)鏈管理、產(chǎn)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、企業(yè)管理等理論，通過加強鋼結(jié)構(gòu)住宅領(lǐng)域的供應(yīng)鏈管理，部品部件的生產(chǎn)社會化，住宅區(qū)的產(chǎn)業(yè)化運作，及公司管理理念的創(chuàng)新、提高管理水平，國家政策等一系列措施，尋求鋼結(jié)構(gòu)住宅的成本控制的對策，增強鋼結(jié)構(gòu)住宅與傳統(tǒng)混凝土住宅的競爭優(yōu)勢，從而改善鋼結(jié)構(gòu)住宅面臨的建造成本較高、市場份額小、

社會對鋼結(jié)構(gòu)住宅的認識程度不夠等現(xiàn)狀，吸引更多的社會主體參與到鋼結(jié)構(gòu)住宅建設(shè)領(lǐng)域中，來促進鋼結(jié)構(gòu)住宅的基本建設(shè)、應(yīng)用與推廣。

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篇7

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)住宅，發(fā)展概況，優(yōu)越性，問題，前景

 

1、引言

隨著科技的發(fā)展、社會的進步、人民生活水平的提高、生活觀念和生活方式的改變、要求建造住房的快速性、住房的個性以及住房綠色環(huán)保性都被提到了議事日程。論文參考。堪稱“綠色結(jié)構(gòu)”的鋼結(jié)構(gòu)住宅就是其主流產(chǎn)品。鋼結(jié)構(gòu)住宅的建造如同裝配一臺機床、組裝一輛汽車，這樣的速度確實令人難以想象。但從目前形勢來看，這種從工廠流水線上走下來的鋼結(jié)構(gòu)住宅將是中國住宅發(fā)展的方向。本文簡要論述了鋼結(jié)構(gòu)住宅在國內(nèi)外的發(fā)展概況及其優(yōu)越性，并就我國今后發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅所面臨的問題和發(fā)展前景提出了一些看法。

2、鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展概況

鋼結(jié)構(gòu)住宅在歐美已經(jīng)有百年歷史,由于具備其他結(jié)構(gòu)無法比擬的優(yōu)點,鋼結(jié)構(gòu)住宅已給住宅建筑產(chǎn)業(yè)帶來了一場深層次的革命,從設(shè)計!施工!到一系列新材料的使用都出現(xiàn)了革命性的變化,因而在國際范圍內(nèi)代表了未來的住宅發(fā)展方向。在美國普通的低層民用住宅中,采用輕鋼結(jié)構(gòu),特別是采用鍍鋅輕鋼龍骨作為承重結(jié)構(gòu)體系應(yīng)用于住宅建造所占的比例,從90年代初的5%已發(fā)展到現(xiàn)在的25%左右。日本、澳大利亞、英國、意大利等國也早已把鋼結(jié)構(gòu)用于住宅,并研究開發(fā)出完整的節(jié)能環(huán)保型的輕鋼住宅結(jié)構(gòu)體系。

我國鋼結(jié)構(gòu)住宅起步很晚,20世紀(jì)80年代中期,隨著改革開放的不斷深入,工業(yè)化的輕鋼別墅也進入我國,如上海龍柏飯店!大連桃園山莊!北京光明公寓等,這些別墅大都供外國人居住。近幾年,蘇州!廣州又從美國!澳洲引進2~3層別墅,其房屋的承重骨架!圍護結(jié)構(gòu)的設(shè)備等全套從國外引進,中方只負責(zé)基礎(chǔ)、地坪及房屋構(gòu)件的組裝。我國的鋼結(jié)構(gòu)住宅的研究和應(yīng)用始于20世紀(jì)90年代末,大規(guī)模研究開發(fā)!設(shè)計制造!施工安裝鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑還是近二三年才發(fā)展起來的。目前,在北京、天津、廣州、深圳等地開展低層、多層和高層鋼結(jié)構(gòu)住宅試點工程,已經(jīng)建成30多萬平方米,但還處于研究和試點工程階段。

雖然，鋼結(jié)構(gòu)住宅在我國起步較晚，但這種新型建筑體系有可能使房地產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)、冶金業(yè)等行業(yè)集合成為一個新的產(chǎn)業(yè)體系。基于這一點，為了推進住宅的產(chǎn)業(yè)化，國務(wù)院于1999年在第72號文件中明確提出:發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅，擴大鋼結(jié)構(gòu)住宅的市場占有率，將會加速住宅產(chǎn)業(yè)化過程，對我國建筑、冶金及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重大意義。由此可見，鋼結(jié)構(gòu)住宅，是我國生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物，必將成為住宅產(chǎn)業(yè)的一支新生力量。

3、鋼結(jié)構(gòu)住宅的優(yōu)越性

鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑是以工廠化生產(chǎn)的鋼梁、鋼柱為骨架，同時配以新型輕質(zhì)、保溫、隔熱、高強的墻體材料作為圍護結(jié)構(gòu)建造而成，其中主要承重骨架是由鋼構(gòu)件或鋼管(圓管或矩形管)混凝土構(gòu)件所組成。在住宅建筑中應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面:

3.1強度高、自重輕、抗震性能好

鋼結(jié)構(gòu)體系輕質(zhì)高強,可減輕建筑結(jié)構(gòu)自重的30%,大大降低基礎(chǔ)的造價；鋼結(jié)構(gòu)是柔性結(jié)構(gòu),有很好的抗震，同時結(jié)構(gòu)安全度高，受損輕，而且由于鋼材便于加工，災(zāi)后容易修復(fù)。

3.2功能區(qū)分割靈活

傳統(tǒng)的磚混、鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)自重大，進深和開間相對較小，梁、柱粗大，空間利用率較低，而且拆除不便。隨著社會的進步，人們審美觀的改變，使用功能要求的需要，因而開發(fā)堅固耐久、多功能、大開間、易于改建，便子拆除的新型鋼結(jié)構(gòu)住宅，則是住宅建筑和結(jié)構(gòu)發(fā)展的重要趨勢。鋼結(jié)構(gòu)住宅戶內(nèi)有效使用面積可提高6%一8%，壽命可達90年以上，成本可降低5%，建筑風(fēng)格更靈活豐富，戶內(nèi)空間可多方案分割，滿足不同用戶的需求。

3.3 工業(yè)化程度高，施工方便、工期短

由于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以實行工廣化生產(chǎn)、尺寸精度高，現(xiàn)場安裝方便，所以現(xiàn)場作業(yè)量小，工業(yè)化程度高，施工方便。同時，由于施工機械化程度高，加快了施工速度。另外，鋼結(jié)構(gòu)除基礎(chǔ)外，構(gòu)件全部由專業(yè)工廠標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，建筑質(zhì)量容易保證，各構(gòu)件運抵現(xiàn)場組裝，施工現(xiàn)場文明 ,噪聲少;施工作業(yè)受天氣及季節(jié)影響較小，并且可以工廠制作與現(xiàn)場安裝平行進行，甚至一些標(biāo)準(zhǔn)的住宅體系，可以隨訂貨，隨建造，大大縮短建造周期和有時間。

3.4便于住宅產(chǎn)業(yè)化、可持續(xù)發(fā)展化

鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件適宜工廠大批量生產(chǎn)，并且能將防水、保溫、節(jié)能、門窗等先進成品集合于一體，成套應(yīng)用，同時還能將設(shè)計、生產(chǎn)、施工一體化，提高住宅產(chǎn)業(yè)化的水平。論文參考。另外鋼材可以回收，再生利用率

高。建造和拆除時對環(huán)境污染較少且改建和拆遷容易，節(jié)能指標(biāo)可達50%以上，屬于綠色環(huán)保建筑體系，符合我國可持續(xù)發(fā)展的要求。

4、鋼結(jié)構(gòu)住宅面臨的問題

鋼結(jié)構(gòu)住宅具有以上的綜合優(yōu)勢，因而受到各方的重視。但目前，中國的鋼結(jié)構(gòu)住宅還只是處于起步階段，研究力度還不夠，實際設(shè)計和施工還存在不少爭議和問題需要解決。論文參考。

4.1鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)問題

首先，全國已興建了部分鋼結(jié)構(gòu)住宅，基本上是等效采用外國標(biāo)準(zhǔn)，缺乏有針對性的適合中國國情的鋼結(jié)構(gòu)住宅規(guī)范，所以應(yīng)該有計劃地建造一批試驗工程，逐步使該技術(shù)在國內(nèi)成熟起來，同時中國已加人WI'0，編制規(guī)范考慮與國際接軌問題也是必不可少的。第二，鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑要以建筑設(shè)計為主導(dǎo)，其他專業(yè)緊密配合。不但要遵循住宅建筑設(shè)計一般原則，還要特別注重如何發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。一方面考慮鋼梁跨度可增大、結(jié)構(gòu)開間更靈活、盡量為住戶創(chuàng)造更大的空間;另一方面，還要考慮如何避免鋼結(jié)構(gòu)帶來的平、立面單調(diào)呆板的問題。這兩方面都要處理好。第三，為了更好地推廣鋼結(jié)構(gòu)住宅，設(shè)計和制規(guī)范時，要保證構(gòu)件制造實現(xiàn)工廠化生產(chǎn)，便于運輸，還要保證現(xiàn)場安裝連接方便，施工迅速。第四，關(guān)于施工資質(zhì)問題，上級主管部門要加大審核力度，實現(xiàn)資質(zhì)審核規(guī)范化、程序化。

4.2設(shè)備配套、原材料供應(yīng)問題

建筑設(shè)備應(yīng)與鋼結(jié)構(gòu)住宅配套，是住戶首先關(guān)心的問題。要選用和開發(fā)適合鋼結(jié)構(gòu)住宅的各項配套設(shè)備，如:室內(nèi)裝修、高檔廚衛(wèi)設(shè)備、室內(nèi)生活配套設(shè)備以及室外管線、綠化環(huán)境等。目前，大部分鋼結(jié)構(gòu)住宅需用原材料都可以在國內(nèi)配套，但仍有一些高檔材料需要進口。因此尚需加大材料研發(fā)力度。

4.3降低成本問題

從原材料角度看，現(xiàn)階段紅磚的價格肯定比鋼材和其它新型墻體材料便宜，造成鋼結(jié)構(gòu)住宅的主體結(jié)構(gòu)造價和內(nèi)墻造價略高于磚混結(jié)構(gòu)，即使這樣，如前所述，考慮到多方面因素，鋼結(jié)構(gòu)住宅的綜合造價仍然是有優(yōu)勢的。另外，使用紅磚，意味著要喪失大面積優(yōu)質(zhì)的田。因此，國家已明確限制使用紅磚。所以關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)住宅的造價問題，應(yīng)結(jié)合中國國情，從設(shè)計、制造、運輸、安裝、維修和管理等環(huán)節(jié)著手，加強管理和協(xié)調(diào)，以降低成本，提高其綜合經(jīng)濟效益。

4.4鋼結(jié)構(gòu)防火、防腐蝕、抗沖擊問題

建筑用鋼是否耐腐蝕、耐火，直接決定了鋼結(jié)構(gòu)住宅的質(zhì)量。有資料顯示，無任何防護措施的普通鋼材一旦遭遇腐蝕或火燒，15~20分鐘便會軟化，喪失其承載能力。因此，研究新型的防火、防腐蝕材料是當(dāng)務(wù)之急。除此之外，雖然鋼結(jié)構(gòu)具有較好的延性，但去年的“9·11”事件使人們更加關(guān)注高層鋼結(jié)構(gòu)住宅的抗沖擊性能。

4.5實用性人才缺乏問題

目前，具有鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計經(jīng)驗的技術(shù)人員和施工技術(shù)工人較缺乏，致使一些開發(fā)商不敢輕易采用鋼結(jié)構(gòu)形式。這不能不說是一種缺憾。

4.6鋼結(jié)構(gòu)住宅的宣傳和國際交流問題

鋼結(jié)構(gòu)住宅在我國屬于一支新生力量，大部分用戶對其缺乏了解。因此要廣泛宣傳開發(fā)鋼結(jié)構(gòu)住宅的益處，完善不同類型結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范和施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，建立一個能與傳統(tǒng)建材相競爭的鋼材供應(yīng)網(wǎng)，研制新型的輕質(zhì)保溫墻體材料以及與之配套的輔助材料，做好示范工程，加強信息交流，行業(yè)動態(tài)，尋求國際間的廣泛合作。另外，中國的鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)不能完全局限于“自力更生，自主開發(fā)”一條路，應(yīng)該打開大門，面向世界，吸收和借鑒國外成熟的先進經(jīng)驗。只有這樣才能加快其產(chǎn)業(yè)化進程，滿足中國住宅市場對住宅產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量不斷增長的需求，從而促進我國鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展。

5、鋼結(jié)構(gòu)住宅前景和方向

5.1鋼結(jié)構(gòu)住宅前景

從以上分析來看，鋼結(jié)構(gòu)住宅以獨特的優(yōu)勢必將成為我國建筑行業(yè)一個重要的組成部分。根據(jù)發(fā)展趨勢來判斷，我國鋼結(jié)構(gòu)住宅存在巨大的市場潛力和發(fā)展前景。主要原因表現(xiàn)在以下幾個方面:

物質(zhì)基礎(chǔ)上，我國的鋼產(chǎn)量早已躍居世界第一位，從1996年開始，我國鋼產(chǎn)量已經(jīng)連續(xù)幾年突破1億噸，2001年高達1.5745億噸，鋼材產(chǎn)量和質(zhì)量持續(xù)提高，鋼結(jié)構(gòu)的造價也相應(yīng)有較大幅度的降低。鋼材供過于求的新形勢，為我國發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅創(chuàng)造了良好的局面。更何況，隨著中國進人W'I'0，我國建筑鋼材品種將更加豐富多樣，價格也將更加合理。這為我國發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅打下堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)。這必將促使鋼結(jié)構(gòu)住宅得到快速發(fā)展。

技術(shù)條件上，隨著我國高科技的發(fā)展，針對鋼結(jié)構(gòu)的高新技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。比如高效的焊接工藝和新的焊接、切割設(shè)備的應(yīng)用以及焊接新材料的開發(fā)應(yīng)用，都為鋼結(jié)構(gòu)住宅的高效制作和生產(chǎn)創(chuàng)造了良好條件。

政策方面上，建設(shè)部于2001年底了《鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑產(chǎn)業(yè)化技術(shù)導(dǎo)則》，該文件為規(guī)范和促進我國鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的發(fā)展，探索適合中國國情的鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展道路，提供了有力的政策指導(dǎo)。并且于今年年初，建設(shè)部、國家冶金工業(yè)局聯(lián)合組織建筑用鋼技術(shù)協(xié)調(diào)組制定《國家建筑鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)“十五”計劃和2015年發(fā)展規(guī)劃綱要》。此外，淘汰粘土磚等強制性政策、措施的推行，也將為促進鋼結(jié)構(gòu)住宅的推廣起到積極作用。

5.2發(fā)展方向

由于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的靈活性,使得住宅體系除了高層建筑外,低、多層住宅也有良好的適應(yīng)性,同時發(fā)展別墅在低、多層住宅中,可采用輕型鋼結(jié)構(gòu)如冷彎C型鋼或者小型熱軋型鋼組成龍骨結(jié)構(gòu)體系;高層建筑則可采用熱軋H型、焊接H型、焊接箱型、冷彎薄壁方鋼管內(nèi)灌混凝土、圓鋼管內(nèi)灌混凝土等組成鋼框架體、鋼支撐框架體系、鋼框架混凝土剪力墻體系等；而建造別墅和農(nóng)村建筑則可采用墻柱體系。

6、結(jié)論

住宅產(chǎn)業(yè)化是我國住宅業(yè)發(fā)展的必由之路，隨著當(dāng)今世界科技的飛速發(fā)展和信息時代的到來,房屋產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)已不再是遙遠的夢想,而鋼結(jié)構(gòu)體系住宅正適合于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑技術(shù)的不斷提升和創(chuàng)新,為住宅的標(biāo)準(zhǔn)化!多樣化!個性化,特別是產(chǎn)業(yè)化奠定了堅實的基礎(chǔ)。建設(shè)部科技研究攻關(guān)計劃中也把鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑技術(shù)納入其中,開展全方位的系統(tǒng)開發(fā)研究和試點示范,又了鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化技術(shù)導(dǎo)則，在國家的有力推助下,我國的鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的勢態(tài),其研究和發(fā)展具有很大的空間和潛力,隨著建筑技術(shù)!工藝和材料的不斷進步,鋼結(jié)構(gòu)住宅將成為住宅建筑的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計選擇類型。

參考文獻

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關(guān)鍵詞：建筑行業(yè)；鋼材結(jié)構(gòu)；技術(shù)材料；應(yīng)用綜述

新技隨著時代的發(fā)展，建筑行業(yè)也得到了空前的發(fā)展機會，目前，在各類建筑的建設(shè)過程中，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用也變得越來越廣泛。由于我國在建筑行業(yè)中使用鋼結(jié)構(gòu)的時間相對較晚，因此，，在對工程建筑進行建設(shè)時，鋼結(jié)構(gòu)新技術(shù)以及各類新型材料的應(yīng)用還有待完善。

Abstract: with the continuous development of construction industry, construction technology and construction of all kinds of new materials have been widely applied to construction project construction process. Because the steel structure has good ductility, light weight and high strength, the characteristics of it, both at home and abroad of all kinds of building construction has been widely used in the process. This article will base on our country's economic construction and development, from the fire protection materials, anti-corrosion materials, insulation materials, heat preservation, membrane material, thin plate, hot rolled section steel and steel material this several aspects to building steel structure material of new technology application are simple.

Key words: construction industry; Steel structure; Technical materials; Application review.

中圖分類號：TU391文獻標(biāo)識碼：A文章編號：2095-2104(2013)

一、關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)的概述

(一)鋼結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點

1、施工周期短

一般情況下，建筑所用的鋼結(jié)構(gòu)都是在工廠就生產(chǎn)好了的，在施工的過程中，可以對其進行現(xiàn)場安裝，這就在一定程度上大大縮短了工程的施工工期。

2、空間大

由于鋼材的抗側(cè)彎強度以及抗壓強度是砼的1.5倍左右，所以，在同等強度條件下，鋼結(jié)構(gòu)施工具有增大有效的施工空間、縮小截面的優(yōu)點。

3、可循環(huán)利用

在對鋼結(jié)構(gòu)的建筑物進行施工時，其施工材料可以回收再利用，這與其它的建筑物結(jié)構(gòu)相比，建筑垃圾相對較少也是其主要優(yōu)點之一。

（二）鋼結(jié)構(gòu)的主要缺點

1、耐火性差

由于鋼材的導(dǎo)熱系數(shù)明顯大于鋼筋砼導(dǎo)熱系數(shù)，此外，它的耐火性也遠低于混凝土的耐火性。一般情況下，當(dāng)溫度達到600℃時，鋼結(jié)構(gòu)的強度以及剛度就基本消失。因此，在對鋼結(jié)構(gòu)建筑進行設(shè)計時，一定要注意抗火環(huán)節(jié)的設(shè)計。

2、耐腐蝕性相對較差

在一定條件下，鋼材表面的鐵原子在與空氣中的氧氣接觸時，會發(fā)生氧化反應(yīng)而生成鐵銹。當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)銹蝕時，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)力就會集中在一起，對結(jié)構(gòu)的安全使用造成一定的隱患。鋼結(jié)構(gòu)建筑一旦出現(xiàn)此種情況，就會減少建筑結(jié)構(gòu)的使用壽命，由此可見，為了確保鋼結(jié)構(gòu)建筑的實際壽命能夠達到設(shè)計的使用年限，就必須對其進行相應(yīng)的處理。

二、隔熱、保溫材料

在建筑行業(yè)飛速發(fā)展的今天，人們對于各類建筑的節(jié)能要求也變得越來越高，從相關(guān)的資料可以看出，保溫并不是困擾建筑行業(yè)的的主要問題，不過人們對于保溫建筑仍然存在各種各樣的爭議。目前，解決建筑物保溫問題的首要條件就是保溫材料的選擇。一般情況下，保溫建筑是通過保溫介質(zhì)來對空氣進行截流的，以此來達到減緩熱傳遞的目的。不同種類的保溫材料其最大的差別就是怎樣達到保溫的作用。保溫材料的類型以及厚度對保溫建筑的保溫功能有著至關(guān)重要的影響。

在此，不得不提到保溫建筑的泠凝現(xiàn)象，所謂的泠凝現(xiàn)象就是指當(dāng)熱空氣遇到冷表面或冷卻時，空氣中原有的水汽就會減少，從而形成泠凝的現(xiàn)象。當(dāng)保溫建筑出現(xiàn)泠凝現(xiàn)象時，金屬結(jié)構(gòu)表面就會出現(xiàn)霉斑或腐蝕的情況，最終使得建筑物的面層被損壞，并讓保溫建筑喪失其相應(yīng)的保溫性能。當(dāng)前解決此類問題的主要方法就是在保溫建筑的保暖面安裝一層防水汽的貼面，以此來達到緩解水汽運動速度的目的，尤其是對于那些潮氣散發(fā)以及潮濕地區(qū)的房屋，這種處理方式有著十分重要的作用。

三、鋼結(jié)構(gòu)的焊接技術(shù)以及應(yīng)用前景

（一）鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中的基本要求

在對建筑鋼結(jié)構(gòu)進行焊接之前，一定要對相關(guān)的焊接設(shè)備進行嚴(yán)格的檢查，確保焊接過程中所需的工具儀表齊全，所有設(shè)備均能正常工作。對于那些外觀要求相對較嚴(yán)的鋼結(jié)構(gòu)，務(wù)必要確保焊接縫外觀的質(zhì)量達到相關(guān)的要求，在焊接的過程中，如有必要還必須對焊接縫進行及時的修磨處理。特別是對于圓管Y、K、T形節(jié)點、螺栓球節(jié)點處的網(wǎng)架焊縫以及普通焊接球處的網(wǎng)架焊縫，此類焊接縫的探傷方式以及內(nèi)部缺陷的分級都必須要符合我國的相關(guān)焊縫標(biāo)準(zhǔn)。

在對鋼結(jié)構(gòu)建筑進行焊接的過程中，不同鋼材料所對應(yīng)的焊條也不同，因此，對于焊接所需的材料必須要進行嚴(yán)格的篩選。例如，對于Q235的鋼材，其焊條最好選用E4303，而對于Q345的鋼材，其焊條最好選用E5015。在對鋼結(jié)構(gòu)的坡口尺寸、板厚、材質(zhì)，其軋制方向必須與它所代表桿件必須一致，同時還必須在與首件一同焊接。如果遇到不能在桿件進行焊接時，就必須根據(jù)母材料的抗拉強度等級來選擇相應(yīng)的焊條。在對強度較高的鋼材料進行焊接的過程中，由于母材料的融入關(guān)系，焊縫所需金屬的實際抗拉強度通常要比焊條的名義強度高出許多倍，因此，在對此類結(jié)構(gòu)進行焊接的過程中，最好選用抗拉強度相對較低的焊條來對其進行焊接，以此來確保焊縫金屬的實際強度與母材料的強度一致。

在對鋼結(jié)構(gòu)的焊接次序進行考慮時，由于不同焊接部位的間隙不同，因此，在對其進行焊接的過程中，最好遵循由小到大的焊接原則，只有如此才能確保鋼結(jié)構(gòu)在完成焊接工作后不會出現(xiàn)變形等情況。對于需要進行多層焊接的鋼結(jié)構(gòu)，在完成每層的焊接工序后還必須對焊接部位的缺陷以及熔渣清理干凈，當(dāng)處理好該層的缺陷以及裂紋后方可進行下一層的焊接。

（二）鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中的施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

對于鋼結(jié)構(gòu)的建筑而言，其建成后的受力情況與焊接縫的焊接質(zhì)量有著密不可分的內(nèi)在聯(lián)系，因此，在完成鋼結(jié)構(gòu)的相關(guān)焊接工作后，務(wù)必要對其質(zhì)量進行嚴(yán)格的判定。在對鋼結(jié)構(gòu)建筑的施工質(zhì)量進行判定的過程中，主要包含了以下幾個方面的內(nèi)容。

1、施工單位在對鋼結(jié)構(gòu)工程進行判定的過程中，最好是從工程的焊接方法、焊接材料以及初次使用的鋼材等方面來對其焊接工藝進行評定，并根據(jù)相應(yīng)的評定結(jié)果來對結(jié)構(gòu)的最終焊接工藝進行確定。

2、在完成鋼結(jié)構(gòu)的焊接后，在其焊接表面不能出現(xiàn)焊瘤、裂紋等缺陷，一、二級焊縫處不能有弧坑裂紋、夾渣以及表面氣孔等缺陷出現(xiàn)，特別是對于焊接縫，一定不能出現(xiàn)未焊滿以及咬邊等缺陷。大量的實踐經(jīng)驗表明，在對鋼結(jié)構(gòu)進行焊接的過程中，其焊接縫的外觀必須要均勻、平緩，對于焊接縫處的焊渣一定要清理干凈。

3、在完成焊接縫的相關(guān)焊接工作后，可以使用鋼尺、放大鏡以及觀察檢查的方式來對二、三級焊接縫進行檢查，以此來確保焊接完成后的鋼結(jié)構(gòu)外觀能夠符合相關(guān)的要求。

（三）鋼結(jié)構(gòu)在不同情況下的焊接技術(shù)

1、定位焊

由于鋼結(jié)構(gòu)建筑的一個節(jié)點通常包含了多個構(gòu)件，因此，在對鋼結(jié)構(gòu)進行焊接的過程中，一般都會采用定位焊接的方式。在實際的焊接施工過程中，定位焊接所需的焊接原材料必須要與鋼結(jié)構(gòu)原材料的材質(zhì)相匹配，焊接縫最終的焊接質(zhì)量必須達到相應(yīng)的要求。此外，從事焊接工作的技術(shù)人員還必須持有相應(yīng)的焊工施焊合格證。

2、返修焊與磨修

在對鋼結(jié)構(gòu)建筑進行焊接的過程中，當(dāng)結(jié)構(gòu)的余高、焊坡以及焊角尺寸等低于或小于1毫米，且咬邊出現(xiàn)超差時，就必須將其修磨均勻。在焊接施工的過程中，可以使用碳弧氣刨等一系列的方法來對焊接處的缺陷進行清除，并用砂輪將焊接坡口表面的氧化層磨掉，使其露出金屬的光澤。

（四）鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用前景

在對鋼結(jié)構(gòu)進行焊接的過程中，由于鋼材的熱處理方式的不同以及強度級別均存在較大的差異，它主要體現(xiàn)在焊接工藝、焊接過程中的熱影響區(qū)性能、預(yù)熱溫度等方面。目前，常見的鋼結(jié)構(gòu)建筑主要有專業(yè)化的建筑用鋼以及強度較高的建筑鋼結(jié)構(gòu)，不過在一些開發(fā)配套的鋼結(jié)構(gòu)建筑中，就必須要用到相應(yīng)的焊接材料。為了對建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊接技術(shù)進行有效地提升，最好是在鋼結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)線中引進一些先進的生產(chǎn)設(shè)備，以此來開發(fā)出質(zhì)量更優(yōu)的鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品。

四、防腐蝕以及防銹材料

(一)使用防腐蝕以及防銹材料時的相關(guān)要求

上文已經(jīng)講到，鋼結(jié)構(gòu)的主要缺點就是耐腐蝕性相對較差。通常情況下，新建的鋼結(jié)構(gòu)建筑在一段時間之后必須要重新涂刷涂料，這就使得鋼結(jié)構(gòu)建筑的維修費用普遍較高。當(dāng)前，解決鋼結(jié)構(gòu)建筑腐蝕問題的主要方法有以下兩種，一種是選用不易腐蝕的鋼材來作為鋼結(jié)構(gòu)的原材料；另一種是在鋼結(jié)構(gòu)表面噴灑一層防銹涂料。對于鋼結(jié)構(gòu)表面所用的防腐蝕材料以及防銹材料的選擇，應(yīng)以我國的相關(guān)的法律法規(guī)以及建筑行業(yè)的相關(guān)規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)。

（二）使用防腐蝕以及防銹材料時的注意事項

在對保溫建筑進行設(shè)計時，一定要將預(yù)期耐蝕壽命、使用情況、涂裝方法、涂層厚度、涂層結(jié)構(gòu)、表面除銹等級、基材種類等方面的因素均在設(shè)計方案中體現(xiàn)出來，并提出相應(yīng)的涂裝要求以及除銹方法。對于輕型鋼結(jié)構(gòu)，在其出現(xiàn)銹斑以及圖層分化時，就必須對其做出相應(yīng)的維護，而不是等到鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)大量的涂層脫落時才對其進行維護。這樣做不僅可以減少處理鋼結(jié)構(gòu)表面時的工作量，而且還可以在節(jié)約維修成本的前提下，確保鋼結(jié)構(gòu)建筑的維修質(zhì)量。此外，在對鋼結(jié)構(gòu)建筑進行維修時，選用的涂層材料必須與鋼結(jié)構(gòu)表面原有的涂料品種相同，確保涂料的相互配套。

（三）處理鋼結(jié)構(gòu)表面時的方法

在對保溫建筑的鋼結(jié)構(gòu)表面進行處理時，其主要的方法有激光除銹、控制射流真空除銹、表面合金、電鍍、熱浸鍍、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜、噴砂(丸)除銹、酸洗除銹、滾動鋼絲輪除銹以及手工工具除銹等。由于鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕問題較為嚴(yán)重，因此，在保溫建筑行業(yè)的發(fā)展過程中，急需研發(fā)出一種價廉、質(zhì)輕、高效的耐腐蝕、耐銹的新型材料或涂料來滿足建筑行業(yè)的快速發(fā)展對于鋼結(jié)構(gòu)所提出的各類新型要求。

五、防火材料的應(yīng)用

由于鋼結(jié)構(gòu)的防火性相對較差，因此在各類火災(zāi)事故中，沒有進行過防護處理的鋼結(jié)構(gòu)通常只能維持20分鐘左右。在震驚世界的“9.11”事件中，世貿(mào)大廈的倒塌就充分說明了鋼結(jié)構(gòu)建筑的耐火性較差的這一特性。

目前，對于鋼結(jié)構(gòu)建筑的防火方法主要有以下兩種，一種是在鋼結(jié)構(gòu)的外層涂上一層混凝土或其它的一些防火材料，另一種方法就是在鋼結(jié)構(gòu)表面涂上一層防火涂料。這也是鋼結(jié)構(gòu)建筑的造價相對較高的主要原因之一，同時，這種情況的出現(xiàn)還在一定程度上阻礙了鋼結(jié)構(gòu)建筑行業(yè)的發(fā)展。對于鋼結(jié)構(gòu)的防火處理一定要嚴(yán)格執(zhí)行我國《建筑設(shè)計防火》中的相關(guān)要求，對于鋼結(jié)構(gòu)表面的防火涂層的設(shè)計一定要遵循建筑物的防火等級以及各種構(gòu)件的耐火極限來對其防火處理進行科學(xué)合理的設(shè)計。用于鋼結(jié)構(gòu)建筑防火處理的涂料，其質(zhì)量要求、涂層厚度以及涂料的性能都必須達到我國《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》以及《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料通用技術(shù)條件》中的相關(guān)要求。

六、結(jié)束語

隨著鋼結(jié)構(gòu)在各類建筑建設(shè)過程中的廣泛應(yīng)用，近年來各地紛紛出現(xiàn)了一些專門負責(zé)鋼結(jié)構(gòu)研究以及設(shè)計的研究所，它們的主要工作就是對鋼結(jié)構(gòu)建筑進行咨詢以及設(shè)計。這些研究所在發(fā)展的過程中，出現(xiàn)了一大批優(yōu)秀的鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計方案，它們在建筑行業(yè)的發(fā)展過程中留下了光輝的一筆。例如各類文化公共建筑、體育場館、火車站、候機樓、高層辦公樓等建筑物，它們不僅具有較高的安全性，同時還具有較強的現(xiàn)代感，同時還在一定程度上反映出了古老的中國文化。我國在加入WTO之后，鋼結(jié)構(gòu)建筑得到了更為廣闊的發(fā)展空間，在此過程中，它對于新型材料也提出了更高的要求，為了滿足鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展需求，就必須根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)建筑的特點，制定出相應(yīng)的材料使用以及設(shè)計方案。

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篇9

不懈鉆研，在寂寞和艱難中堅守

300多篇論文，近20部著作，11本鋼結(jié)構(gòu)有關(guān)的規(guī)范、規(guī)程，40多項重要科研項目和20多項重大工程項目的關(guān)鍵問題研究，25項科技進步獎等等，這一串串令人嘆服的數(shù)字，與沈祖炎教授漫漫50年的鋼結(jié)構(gòu)人生緊緊連在一起.

與鋼結(jié)構(gòu)結(jié)緣是在上世紀(jì)50年代，王達時、李國豪等博學(xué)之師為同濟51級工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)講授鋼結(jié)構(gòu)、鋼橋設(shè)計課，有一位同學(xué)聽得尤為專注，他就是班上年齡最小、成績最優(yōu)異的學(xué)生沈祖炎.兩位名師的引領(lǐng)激發(fā)了他對鋼結(jié)構(gòu)的無限興趣，并由此影響他一生.

1955年，沈祖炎畢業(yè)留校任教.那是鋼結(jié)構(gòu)“十分沉悶”的年代，由于國內(nèi)鋼材緊缺，鋼結(jié)構(gòu)實際應(yīng)用非常有限，既申請不到科研課題，也難于遇上工程建設(shè)項目，鐘情鋼結(jié)構(gòu)的沈祖炎在這樣的環(huán)境里起步，艱難重重.

參編國家鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范是一個契機.1962年，沈祖炎受邀參與編寫我國第一本《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》，主要負責(zé)計算.在一天天埋頭試驗、理論分析過程中，他逐步提煉出一些計算公式，慢慢加深了對構(gòu)件穩(wěn)定理論的諸多認識.不久，他又參編《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》，后又主編《輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程》、《高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》……隨著一個個規(guī)范相繼問世，積累愈多，他對鋼結(jié)構(gòu)的思考也就愈寬愈深.

80年代，鋼結(jié)構(gòu)開始興起，從前的一切積淀就有了廣闊的用武之地.“如果你認定這個研究方向有發(fā)展前途，堅持走下去是最好的選擇！”這是他給予年輕人珍貴的學(xué)術(shù)經(jīng)驗.

在鋼結(jié)構(gòu)蓬勃發(fā)展的春天里，沈祖炎教授不僅學(xué)術(shù)之花盛開，他還在多項國家及地方重大工程建設(shè)中擔(dān)綱重任，創(chuàng)下了一個又一個光榮記錄.

深厚的理論功底對接工程實踐，煉就了沈教授一雙睿智的眼睛.學(xué)生趙憲忠從1994年起跟隨沈教授碩博連讀，學(xué)習(xí)伊始，親眼所見的一件事令他驚嘆折服.那是1994年秋，上海八萬人體育場鋼屋蓋模型試驗前夕，就在結(jié)構(gòu)工程所的實驗室，繞著由幾千根桿件組成的龐大結(jié)構(gòu)模型，沈教授走上兩圈，一眼就指出哪塊部位、甚至具體到哪幾根桿件需要著重觀察.一經(jīng)試驗，他的判斷完全正確！

正是這雙慧眼，為多個國家及地方重大工程建設(shè)項目重點把關(guān).1995年初夏，上海大劇院6075噸的鋼屋蓋實施整體吊裝，時任頂部鋼結(jié)構(gòu)整體提升副總指揮的沈教授頭戴安全帽，在工程現(xiàn)場坐鎮(zhèn)指揮，20小時協(xié)同作業(yè)，鋼屋蓋成功吊裝.還有國家大劇院、浦東國際機場、東方明珠電視塔、上海環(huán)球金融中心……有了他在結(jié)構(gòu)上的護航保駕，人們對這些大型建筑的安全更加放心.

培植梯隊，為學(xué)科發(fā)展注入活力

“沈教授不僅個人在鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域成就卓著，而且還親手帶出了一支高水平的學(xué)術(shù)梯隊，對同濟鋼結(jié)構(gòu)學(xué)科的持續(xù)發(fā)展貢獻很大.”同濟大學(xué)周家倫書記說.

留日多年的吳明兒老師2004年底在決意回國時，他的目光就鎖定了同濟，因為“沈祖炎”這個名字在日本鋼結(jié)構(gòu)學(xué)界享有很高知名度，讓他心動的還有“沈教授領(lǐng)銜的那支響當(dāng)當(dāng)?shù)闹星嗄陮W(xué)術(shù)骨干梯隊”.

此言不虛.李國強教授，國家杰出青年基金獲得者，多高層鋼結(jié)構(gòu)及鋼結(jié)構(gòu)抗火是他的主研方向；陳以一教授，致力于鋼結(jié)構(gòu)抗震與輕型鋼結(jié)構(gòu)體系研究；張其林教授，主攻新型結(jié)構(gòu)技術(shù)研究；丁潔民教授，同濟建筑設(shè)計院的帶頭人……他們都是沈教授的優(yōu)秀弟子，如今都已成為鋼結(jié)構(gòu)幾大重要研究領(lǐng)域有影響的專家.這一支支優(yōu)良團隊的崛起，讓同濟鋼結(jié)構(gòu)學(xué)科廣受矚目，成了學(xué)子們競相投奔的熱門.

篇10

中圖分類號：TU511．3+8

文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1008-0422(2006)04-0183-04

收稿日期：2006-03-09

作者簡介：歐蔓麗，女(7973-)，湖南株洲人，湖南工業(yè)大學(xué)土木系工程師，湖南大學(xué)工程碩士，主要從事結(jié)構(gòu)工程研究。

1 概述

近年來隨著鋼材產(chǎn)量的穩(wěn)步增加，鋼結(jié)構(gòu)的使用越來越多。鋼結(jié)構(gòu)建筑較鋼筋混凝土建筑具有施工便捷、抗震性能好、對環(huán)境污染少、環(huán)?？苫厥盏戎T多方面的優(yōu)點，它適合各種工程結(jié)構(gòu)，隨著鋼產(chǎn)量的增加和應(yīng)用技術(shù)的深入，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來越廣泛，已經(jīng)成為國際上的發(fā)展趨勢。

鋼結(jié)構(gòu)建筑的抗火災(zāi)能力和防腐蝕能力較混凝土建筑較差，雖然鋼材本身不會燃燒，但是并不耐火，耐火極限僅為15min，由于在發(fā)生火災(zāi)時高溫的影響將使鋼材的強度迅速降低不能保持建筑結(jié)構(gòu)所要求的強度。當(dāng)這些材質(zhì)的鋼結(jié)構(gòu)本身溫度超過了550℃，鋼材的屈服強度會降低很多，甚至超過50％以上；當(dāng)溫度在600℃以上是，鋼材將完全喪失承載能力。據(jù)統(tǒng)計2001年美國和日本的火災(zāi)傷亡于已經(jīng)占到國民經(jīng)濟總值的0．8％和0．78％[1]。1993年我國共發(fā)生火災(zāi)38094起，死亡2476人，傷5977人，直接經(jīng)濟損失11．2億元(不含軍隊、森林火災(zāi))；1994年我國共發(fā)生火災(zāi)39337余起，死亡2765人，傷4249人，直接經(jīng)濟損失12．44億元[2]；1996年我國共發(fā)生火災(zāi)36856起，死亡2225人，傷3428人，造成直接經(jīng)濟損失10．3億元[3]。

鋼材的腐蝕是一種不均勻的破壞，腐蝕的發(fā)展很快，一旦在鋼結(jié)構(gòu)的表面發(fā)生，腐蝕的蝕坑會由坑底向縱深迅速的發(fā)展，使鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應(yīng)力集中，而應(yīng)力集中現(xiàn)象又會加快鋼材的腐蝕，這是一種鋼材腐蝕的惡性循環(huán)，腐蝕使鋼材的抗冷脆性能下降、疲勞強度降低。鋼結(jié)構(gòu)建筑在自然環(huán)境下，受腐蝕會有一定的減薄現(xiàn)象，特別是南方空氣潮濕或人為惡劣環(huán)境的情況下，減薄現(xiàn)象更為嚴(yán)重，我國南方110mm厚公交車板在涂裝的情況下有的部位半年內(nèi)就可腐蝕穿透。在美國由于腐蝕造成的不安全事故約占整個不安全事故的31．8％，我國約為25％～30％。腐蝕不僅造成安全隱患，而且也給經(jīng)濟發(fā)展帶來巨大的損失。日本腐蝕工程學(xué)會(Japan Soc~etyOfCorroslon Enqi-neermg)和日本腐蝕控制協(xié)會(JapanAssociat 40nOfCorroslonContr01)共同進行調(diào)查表明：?997年全日本腐蝕損失為39380億日元，占當(dāng)年國民生產(chǎn)總值(GNP)的0，77％；2001年我國因腐蝕問題造成的損失多達4000億元，損失鋼材1000多萬t[4]。鋼材的防腐一直是科學(xué)界研究的重點，目前雖然有控制腐蝕的措施，但是每年世界鋼鐵總量的30％左右仍變?yōu)闊o用的廢鐵。據(jù)統(tǒng)計，全世界因腐蝕所造成的損失比火山地震等自然災(zāi)害造成損失的總和還大。

面對由于火災(zāi)和腐蝕對結(jié)構(gòu)造成的經(jīng)濟損失，國內(nèi)外在發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)的同時，也在不斷完善鋼結(jié)構(gòu)防火保護技術(shù)的開發(fā)和防腐蝕性能的改進。

2　耐火耐候鋼的歷史

2．1耐火鋼的歷史

耐火耐候鋼是指鋼材具有耐高溫、耐惡劣氣候、耐腐蝕強度的性能。耐火鋼是指其常溫力學(xué)性能、焊接性能與現(xiàn)有普通鋼一致，并且要求在高溫600℃以下1―3h其屈服強度不低于常溫的2眉的鋼材；耐候鋼是指暴露在大氣條件下，表面可逐漸形成一層非常致密且附著力很強的穩(wěn)定銹層阻止外界腐蝕介質(zhì)的侵入，減緩了金屬繼續(xù)腐蝕的速度的鋼材。耐火鋼是日本最早開始研究，20世紀(jì)80年代日本研究者通過在鋼中添加微量的Cr、Mo、Nb等合金元素開發(fā)出了耐火溫度為600％的建筑用耐火鋼，該鋼在600℃的高溫下屈服強度能保持在常溫下的67％以上，如SM400FR和SM490FR，應(yīng)用非常廣泛，此鋼種在日本建筑行業(yè)的需求量日益增加，現(xiàn)在歐美、韓國、澳大利亞等發(fā)達國家也相繼開發(fā)了耐火鋼的研究和生產(chǎn)。我國自1993年開始研制，近十年取得了良好的成績，2001年武鋼研制出了WGJ510C2鋼，其各項力學(xué)性能比同期美國、日本的同等鋼材要強；鞍鋼研制成功了Cr-Mo-Nb-V系的490級高性能耐火鋼，馬鋼的建筑用耐火H型鋼、寶鋼、攀鋼的高性能耐火鋼相繼研制生產(chǎn)；

2．2耐候鋼的歷史

耐候鋼是指暴露在大氣條件下，表面可逐漸形成一層非常致密且附著力很強的穩(wěn)定銹層阻止外界腐蝕介質(zhì)的侵入，減緩了金屬繼續(xù)腐蝕的速度的鋼材。耐候鋼的研制起源于歐美，20世紀(jì)初歐美的科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)Cu能夠改善鋼鐵在空氣中的耐腐蝕性能，1993年美國的U．S．Steel公司首先研制成功了抗腐蝕高抗拉性能的低合金鋼――Corten鋼，并于60年代不涂漆直接應(yīng)用于建筑和橋梁，其中應(yīng)用最普遍的是高P、Cu加Ni的CortenA系列和以Cr、Mn、Cu合金為主的Corten B兩種系列，這兩種鋼材在美國、日本和歐洲得到了廣泛的應(yīng)用。我國從上個世紀(jì)60年代開始研制耐候鋼，并且發(fā)展了一些鋼種，如上海鋼鐵一廠研制的10PCuRE系列，鞍山鋼鐵廠研制的08CuPVRE系列和武鋼的09CuPTi系列。積極開發(fā)和研制新一代高性能的建筑用耐火耐候鋼，對于滿足市場的需求和培育我國鋼鐵工業(yè)新的經(jīng)濟增長點具有十分重要的意義。

3 目前國內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)的主要防火方法

目前國內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)的主要防火方法有很多，這些方法從原理上來說主要有截流法和疏導(dǎo)法兩種。從防火的措施保護主要有外包層保護、冷卻―空心型鋼結(jié)構(gòu)、屏蔽―鋼結(jié)構(gòu)保護、膨脹材料保護、耐火鋼的應(yīng)用[5]。

3．1鋼結(jié)構(gòu)的防火方法從原理上分類簡介

3．1．1截流法

截流法的原理是截斷或阻滯火災(zāi)產(chǎn)生的熱流量向構(gòu)建的傳輸，從而使構(gòu)件在規(guī)定的時間內(nèi)升溫不超過其臨界溫度。具體做法是在鋼構(gòu)建的表面設(shè)置一層保護材料來隔離火災(zāi)的高溫，保護材料要選用導(dǎo)熱系數(shù)較小，而熱容較大的材料。截流法又可以細分為包封法、屏蔽法、水噴淋法、噴涂法等。其中噴涂法施工簡單、重量輕、耐火時間長、不受鋼結(jié)構(gòu)幾何形狀的影響經(jīng)濟實用等特點，應(yīng)用得非常廣泛。防火涂料就是噴涂法最常用的防火材料，它不僅具有一般涂料的保護和裝飾作用，還具有防火的特殊功能。我國已經(jīng)頒布了兩本規(guī)范《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(CECS24：90中國

建設(shè)標(biāo)；隹化協(xié)會)和《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料通用技術(shù)條件》(GBl4907―94國家質(zhì)量監(jiān)督局)。我國自20世紀(jì)80年代以來，已經(jīng)先后研制出厚涂型(H類)和薄涂型(B類)兩種鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，并得到了廣泛的應(yīng)用。

3．1．2疏導(dǎo)法

疏導(dǎo)法與截流法不同，疏導(dǎo)法是把熱流量傳導(dǎo)到鋼構(gòu)建上，然后設(shè)法把熱量導(dǎo)走或消耗掉，是構(gòu)建溫度不會達到臨界的高溫，起到保護鋼構(gòu)件的作用。目前疏導(dǎo)法只有一種方法，那就是充水冷卻保護法，具體的方法是在由高位水箱、供水管網(wǎng)或消防車提供冷卻水，使之充滿封閉的鋼構(gòu)建中，火災(zāi)中熱量傳遞給水依靠水的蒸發(fā)或通過水的循環(huán)帶走熱量，蒸汽由專用的排氣口排出，使鋼構(gòu)件的溫度控制在100℃左右。但是這種方法還會增力口構(gòu)件的自重，使鋼構(gòu)建銹蝕或水結(jié)冰，因此要在水中摻加阻銹劑和防凍劑。

3．2鋼結(jié)構(gòu)的防火方法從保護措施上分類簡介

3．2．1外包層保護

即用現(xiàn)澆混凝土外?；蛟阡摻Y(jié)構(gòu)表面涂抹砂漿等形式形成護層的方法。現(xiàn)澆成型的實體混凝土外包層通常通過鋼絲網(wǎng)或鋼筋來加強，來限制收縮的裂縫，保證外殼的強度。砂漿可以是石灰水泥或是石膏砂漿。鋼管混凝土就是很好的應(yīng)用。

3．2．2冷卻―空心型鋼結(jié)構(gòu)

即在鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)采用充水循環(huán)冷卻的保護方法，它是抵抗火災(zāi)的最有效的防護措施。就是前面所見的疏導(dǎo)法。

3．2．3屏蔽―鋼結(jié)構(gòu)保護

即將鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)置在耐火材料組成 的墻體或頂棚內(nèi)的保護方法，這種方法很經(jīng) 濟，應(yīng)用中只要增加少量的耐火材料即能達 到防火的目的。

3．2．4膨脹材料的應(yīng)用

采用鋼結(jié)構(gòu)膨脹型防火涂料涂刷在構(gòu)件外面保護構(gòu)件，受熱時這些材料膨脹在鋼結(jié)構(gòu)表面形成保護層。

4 目前國內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)的主要的結(jié)構(gòu)防腐處理

鋼結(jié)構(gòu)在空氣中使用，大氣產(chǎn)生腐蝕是很自然的現(xiàn)象，鋼結(jié)構(gòu)的防腐處理主要的方法有四種：①長效法，采用熱鍍鋅、熱度鋅(鋁)復(fù)合涂層進行結(jié)構(gòu)表面處理，防腐年限為20―30a；②涂層法，即在結(jié)構(gòu)表面涂(噴)油漆或其他防腐涂料，耐久年限一般為5―10a；③對水下或地下的鋼結(jié)構(gòu)采用陰極保護即電化學(xué)保護，陰極保護是一種延長陽極壽命的保證鋼材料不受氯化物等污染環(huán)境侵蝕的保護方法，陽極是向鋼材料分布抗腐蝕保護電流的硬件，如鈦條網(wǎng)根據(jù)美國的防腐蝕學(xué)會所作的試驗，一條活性鈦條網(wǎng)陽極的壽命很容易超過75a，陰極保護安裝簡單、維修費低，被國內(nèi)外很多水下和地下工程采用，取得了良好的防腐蝕效果；④采用本身具有防腐蝕能力的的耐候鋼6)。

5　耐火耐候鋼的發(fā)展

隨著建筑業(yè)的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)的建筑日益增加，國際上關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)的防火規(guī)范和防火工藝設(shè)計也日益受到人們的重視，鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕對于結(jié)構(gòu)造成的減薄、穿透而造成的安全隱患問題，它已經(jīng)成為保證建筑結(jié)構(gòu)安全的必要保證措施之一，世界各國都有相應(yīng)的防火要求規(guī)范和防腐蝕的要求，為了提高普通建筑用的鋼結(jié)構(gòu)抵抗火災(zāi)和防腐蝕的能力，必須進行擬定的保護措施，傳統(tǒng)的噴涂、復(fù)合涂層、外保法等防護措施不僅延長工期、提高建筑成本、增加建筑重量，而且施工也不很方便，因此能夠耐高溫、耐惡劣氣候、耐腐蝕強度性能的耐火耐候鋼的研制與應(yīng)用能夠很好的解決這一問題。

根據(jù)鋼材的合金化原理，并且借鑒國外耐火耐候鋼的成分分析研究，我國的寶鋼、武鋼、馬鋼、攀鋼、鞍鋼等鋼廠積極開發(fā)新一代高性能的耐火耐候建筑用鋼，以滿足日益增加的市場需求。

5．1武鋼鋼鐵集團于2001年開始自主開發(fā)研制成功了具有國際領(lǐng)先水平的高耐火性、高耐候性、高Z向性的建筑耐火耐候鋼材，鋼材的耐候性能于美國的Cor-ten鋼相當(dāng)，是普通鋼材的2～8倍；耐火性能相當(dāng)于日本的FR鋼，能保證在600％高溫下的屈服強度不低于標(biāo)準(zhǔn)鋼材屈服強度的2／3，武鋼耐火耐候鋼材的力學(xué)性能與冷彎性能技術(shù)要求見表1、2。

普通的Q235鋼、Q345鋼的屈服強度在300～400℃溫度下就已經(jīng)急劇下降，鋼材已經(jīng)軟化，達不到正常的承載力要求。厚度為10mm和50mm的WGJ510C2鋼板取橫向拉伸試驗，試件在100KN電子拉伸試驗機上進行高溫拉伸試驗，隨著溫度的升高度為10mm和50mm的WGJ10C2鋼的屈服強度下降平緩，在600℃下屈服強度的平均值為265Mpa和250Mpa，均高于常溫下鋼材屈服強度的2／3，滿足國家標(biāo)；隹建筑鋼板的耐火要求，在700℃的高溫下仍然有212Mpa左右，1080℃條件下可以保持215h不屈服。這一鋼種集高耐火性、高耐候性、高Z向性能和能承受大線能量焊接于一體，填補了國內(nèi)空白，屬技術(shù)首創(chuàng)，其技術(shù)性能指標(biāo)達到國際領(lǐng)先水平。目前該鋼種已經(jīng)成功的應(yīng)用到上海中國殘疾人體育藝術(shù)培訓(xùn)基地和中國國家大劇院的建設(shè)得到了各方的高度贊揚。

5．2馬鋼的耐火鋼以低碳為成分設(shè)計原則，先后開展了Mn-Mo-Nb、Mo-Nb-Cr、Mo-V-Ti、TiMo-Cr-Ti等合金系列，以及Nb-V-Ti-Re微合金化鋼。經(jīng)過馬鋼公司的不斷探索研究，最終確定了耐火鋼的成分，Q345級耐火鋼的成分以及性能見表3。

馬鋼的建筑用耐火H型鋼的性能指標(biāo)如下：

耐火性能：os(600℃)≥2／3as室溫，即Os(600℃)≥217Mpa

室溫力學(xué)性能即其他質(zhì)量指標(biāo)滿足普通建筑用鋼標(biāo)準(zhǔn)的要求

抗震性：室溫O√as

焊接性能：良好或優(yōu)于普通建筑用鋼

5．3攀枝花鋼廠的攀鋼鋼研究院研制生產(chǎn)出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高強熱軋耐火耐候鋼，此鋼材具有低屈強比、抗層狀撕裂和良好的焊接性能等特點，又具有耐火性、耐候性等功能特點，600℃的高溫時屈服強度不低于常溫的2眉，能夠不用或者少用防火涂料。

5．4寶鋼集團從鋼材的特定金屬成分、表觀結(jié)構(gòu)和微觀組織出發(fā)，開發(fā)研制了”綠色環(huán)?！毙湍突鹉秃蜾?，其耐火性能與美國的FR鋼材相當(dāng)，能夠保證鋼材在600℃的高溫時屈服強度不低于常溫的2／3。其耐候性能于美國的Cor2ten鋼相當(dāng)，是普通鋼材的2～8倍，可以在一般的氣候條件下使用。并且可以提高涂裝的性能幾倍到幾十倍，耐候鋼上涂層的失效年限遠遠高于普通鋼材。

5．5鞍鋼自從2000年開始研制，已具備400級、490級系列耐火鋼的生產(chǎn)技術(shù)考慮到生產(chǎn)的需求和建筑鋼材的低成本、高性能和場地焊接的要求，采用鋼水預(yù)脫硫轉(zhuǎn)爐冶煉爐精練連鑄成品廠控制軋制+控制冷卻檢驗(探傷)入庫的生產(chǎn)工藝路線，鞍鋼大量投入生產(chǎn)了Cr-Mo-Nb-V系列的490級高性能耐火鋼表4。

鞍鋼的耐火鋼完全達到了鋼結(jié)構(gòu)防火的要求，在600℃的高溫狀態(tài)下，試件經(jīng)歷2．5min的保溫后進行拉伸，鋼材的屈服強度仍然滿足規(guī)定的要求。

目前國內(nèi)許多鋼廠都在積極進行新一代高性能的耐火耐候建筑用鋼的研制和生產(chǎn)，這能夠滿足國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)日益增加的發(fā)展。

6　耐火耐候鋼與普通涂層鋼材的經(jīng)濟對比

耐火耐候鋼主要是采用Cu、Ni、Cr、Si、P、Nb等多種合金元素，以提高鋼材的耐火、耐候的性能。但是合金元素的應(yīng)用必然提高鋼材的生產(chǎn)成本表5。

雖然耐火耐候鋼的生產(chǎn)采用了多種合金元素，提高了鋼材的成本，但是房屋骨架中的普通鋼材在抵抗火災(zāi)和防腐蝕時，必須進行擬定的保護措施，傳統(tǒng)的噴涂、復(fù)合涂層、外保法等防護措施不僅延長工期、提高建筑成本、增加建筑重量，而且施工也不很方便表6。

因此耐火耐候鋼不僅經(jīng)濟節(jié)約，而且施工簡單、節(jié)約工期，并且具有良好的力學(xué)和化學(xué)性能，是鋼結(jié)構(gòu)建筑首選的高耐火性、高耐候性、環(huán)保型的新一代鋼材。

7　結(jié)束語

隨著建筑業(yè)的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)在各類結(jié)構(gòu)中應(yīng)用得越來越廣泛。隨著合金化技術(shù)的研究改進，加入一定Cu、N1、Cr、Si、P、Nb等多種合金元素的鋼材可以達到高耐火性、高耐候性能。耐火耐候鋼在施工時，可以不用或者采用薄涂型涂料，這樣不僅可以大大的節(jié)約維護的成本、縮短施工周期，而且還可以減少結(jié)構(gòu)的自重，增加了建筑在火災(zāi)情況下的安全性、在腐蝕壞境下的耐腐蝕性能。耐火耐候鋼對降低建筑總成本，增加建筑的安全性能，具有非常明顯的經(jīng)濟和社會效益。隨著耐火耐候鋼的不斷改善和研發(fā)，它的優(yōu)勢會越來越明顯，在建筑業(yè)會得到更加廣泛的應(yīng)用。

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