我国钢结构建筑的发展现状及发展方向

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  随着我国经济的不断发展,人们生活水平的不断提高,对生活硬件的要求包括对住房或娱乐场所的建筑要求越来越高,而钢结构建筑的发展在很大程度上满足了人们的这种需求,由于符合时代的发展,钢结构建筑也被广泛的应用于建筑行业,包括工厂厂房的建筑、民用住宅的建筑和公共场所的建筑,如鸟巢体育馆的建筑结构即为钢结构建筑,具有很大的代表性,同时也是我国建筑行业开发利用钢结构建筑的又一座里程碑,鸟巢的建成得到了国内和国际的好评,也为国内的建筑行业进行钢结构建筑研究树立了信心,更加明确了发展方向。
  一、钢结构建筑的优点
  (一)材料强度高,结构自重轻
  钢材的强度同混凝土或其它材料相比,要高很多,这样,在承受同样的荷载情况下,就可以少用许多材料。虽然钢材的容重比混凝土或其它材料要大,但钢材的容重与屈服强度的比值却是最小的,所以,采用钢结构时,结构自重是较小的。例如,在相同的跨度和荷载条件下,钢屋架的重量只有钢筋混凝土屋架的1/3~1/4,如果采用薄壁型钢屋架则重量更轻,可达钢筋混凝土屋架的1/10。钢结构建筑自重较轻,使其在结构抗震、软弱地基的地区、运输和安装、大跨重载结构等方面的应用具有突出的优势。
  (二)结构面积小
  与混凝土材料相比,钢结构材料强度高,钢结构柱截面面积小,其外轮廓面积仅为钢筋混凝土柱的1/3,从而可增加建筑有效使用面积。据统计,一般多、高层建筑中,钢柱的截面面积占建筑面积的3%左右,而混凝土柱的截面面积占建筑面积的7%~9%。
  (三)钢结构加工、制作简单,施工方便,工业化程度高
  钢结构的各种构件由钢板和各种型材组成,仅仅需要在专业化的钢结构加工厂进行比较简单的加工、制作即可完成,然后将各种构件运至施工现场,经过比较简单的焊接连接或螺栓连接即可形成结构,施工方便,现场湿作业少。钢结构的工厂制作、工地安装的施工方法,可有效缩短施工工期,提高建筑结构的工业化程度,从而降低工程造价,提高工程的经济效益。钢结构的工地安装若采用螺栓连接,不仅安装时施工方便、快捷,而且对已建成的钢结构也易于拆卸、加固和改建。
  (四)综合经济效果好
  钢结构由于自重较轻,基础费用亦较低,总体用料减少,直接成本较低.同时施工速度快、施工周期短,施工中一般不需要大型的起重运输设备,施工人员相对来说也较少,因此,间接费用亦可减少。所以,钢结构的综合经济效果是比较好的。
  (五)钢结构是绿色环保结构
  钢结构主要使用的材料是钢材,它是一种高强度、高性能的绿色环保材料,具有很高的再循环使用价值。钢结构施工时可大大减少砂、石、水泥的用量,可以减轻对不可再生资源的破坏,施工现场干作业多,湿作业少,施工环境得到明显改善。随着经济的发展及城市的发展、改造、更新,在拆除已有建筑时,混凝土结构成了建筑垃圾,无法再利用,而钢结构拆除后可回收再利用,建筑垃圾量极少,故钢结构是绿色环保结构,符合国家可持续发展的要求。
  二、目前我国钢结构建筑的现状
  (一)我国钢结构建筑由中外合作向国产化发展
  由于我国现代钢结构建筑技术起步较晚,发展受限,所以许多国内著名的钢结构建筑都是与外国合作施工的,如北京京厂中心和上海金茂大厦等。中外合作对我国国内自主研究、开发和利用钢结构建筑起到了很好的推动作用,1998年大连远洋大厦的建成标志我国钢结构建筑正式迈入国产化。
  (二)轻钢结构的快速发展
  轻钢结构由于其节约钢材、安全可靠、节约工期和使用灵活等特点被广泛应用于国内的工、农、商业以及民宅建筑等,轻钢结构建筑的投入使用受到了社会的认可,称为了钢结构建筑中的重要组成部分。
  (三)钢结构建筑空间的扩展
  钢结构建筑的面积与空间的扩展在很大程度上代表着我国钢结构建筑的发展与日益成熟,如2008年3月完工的2008年北京奥运会主体育场即国家体育场建筑面积达到了25.8万平方米,内设永久座席80000个,临时性座席20000个,并且造型独特,代表了国际先进的钢结构建筑水平。
  (四)钢结构建筑与国外的差距
  我国的现代钢结构建筑起步较晚,与西方国家相比整体水平仍有很大差距,钢结构建筑在全国建筑中的比例非常低,并且我国建筑用钢主要应用于钢筋混凝土结构的钢筋,钢结构用钢比例与发达国家的平均比例还有差距。
  三、我国钢结构建筑的发展方向
  (一)高效性能钢材的研发和应用
  高效性能钢材主要是指钢材的强度比较高,塑性和韧性也比较好,耐火耐侯性能优良,价格比较适中的钢材,也包括用高效性能钢材生产出的具有良好截面特性的型材等。研发出高效性能的钢材并应用于钢结构建筑上,可以提高钢结构建筑的承载能力,降低钢结构建筑的造价。
  (二)结构形式的革新
  充分发挥每一种结构形式的优点,促进结构形式的发展,形成诸如组合结构、杂交结构、预应力结构等新型结构形式,以达到节约材料、降低造价的目的,是今后发展钢结构建筑中值得研究的课题。
  (三)设计计算方法的改进和计算手段的提高
  加强设计计算方法的改进,结构设计考虑优化理论的运用,人们已经做了大量的工作,今后还应继续研究改进。在设计计算中引入计算机辅助设计及绘图,编制通用或专用的计算软件,改进计算手段,提高设计计算的准确度和效率。
  (四)发展轻型钢结构建筑
  轻型钢结构建筑是以轻型高效钢材和轻质高效维护材料组装而成的低层或多层钢材料建筑,具有非常突出的优点,属于绿色环保建筑体系,是我国今后一段时期内重点发展的新型钢结构建筑体系。
  四、结语
  通过上述分析可以发现,同混凝土结构和砌体结构相比,钢结构具有无可比拟的优势,发展钢结构建筑符合国际发展潮流的要求,符合我国的国策和可持续发展的要求。而且,发展钢结构建筑的各种条件基本都已具备,只要我们继续努力,克服前进道路上的各种困难,努力开拓和进取,我国钢结构建筑一定会有突飞猛进的发展,同先进国家的差距会越来越小,并将最终接近或达到国际先进水平,从而提高我国建筑科技的水平。可以说,我国钢结构建筑市场的发展空间巨大,前景非常广阔。
  参考文献:
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