谈钢结构在建筑中的应用

贾强

【摘要】改革开放以来，钢结构建构筑物在我国建筑行业中得到了飞速的发展，建构筑物迈向产业化、标准化和现代化。钢结构具有重量轻、延性好、重量轻、强度高以及施工速度快的优点，是新型节能材料的代表。钢结构在建筑中的应用能够提升住宅的产业化程度，实现我国建筑用钢的产业化调整，推动国民经济的发展。本文对钢结构的优势进行了认识，并对钢结构在建筑中的应用进行分析。

【关键词】钢结构 高层建筑 施工 应用

上世纪80年代起，上海、深圳、北京等大型城市拥有了多幢钢结构建筑，钢结构建筑主要是以钢结构作为建筑骨架，并配合多种复合材料组成轻型墙体，钢结构或者是混凝土构件组成建筑主要的承重骨架。钢结构设计周期较短，连接简单，承载强度高，综合造价低，符合可持续发展和产业化要求。目前钢结构已经成为建筑的主要结构，被广泛应用到高层建筑、大空间建筑和大跨度建筑的建设中。

一、钢结构在建筑中的应用分析

（1）建筑层数确定和结构选型。随着经济的发展，城市中的高层建筑逐渐增多，钢结构在高层建筑中得到了重要的应用。城市建筑的发展方向是自由分割的大空间结构，这主要通过大进深和大开间来实现，建筑设计之初需要做好用钢量以及结构自重的协调问题，避免建筑的重量影响建筑的配筋、厚度和强度。此外，设计者要进行建筑的平面布置和结构选型，钢结构不适宜错开较多的轴线和容易产生扭转的建筑平面，钢结构的设计需要将电梯间墙体、卫生间或者是厨房部分墙体作为抗侧力结构。

（2）钢结构变形限值确定。钢结构具有较好的延性和抗震性，钢结构在建筑中的应用还需要对结构变形限值进行确定，限值为1/300的钢结构容易造成剪力墙的破坏，而限值在1/800的剪力墙，钢结构的柱截面压力较大，设计者需要根据建筑的承重和功能来确定建筑的变形限值。此外，设计者还要选择建筑柱断面型式和柱网，柱网确定之前要首先确定外墙处柱的间距，处理好外墙窗上皮和外墙钢梁高度。钢结构钢柱截面型式包括了H型钢柱、方管柱和圆管柱，H型钢柱设计和施工方便，但是用钢量较多，方管柱施工难度较大，设计人员要根据造价和施工的具体要求来确定钢柱截面形式。

（3）钢结构体系的选择。6层以下的建筑可以使用框架支撑体系或者是框架体系，6层以上的建筑可以使用框架混凝土剪力墙建筑体系或者是框架支撑体系，很多建筑都是使用的双重结构体系。小高层建筑可以使用钢骨砼柱或者是钢管砼柱，这种组合柱的用钢量较小，使用钢支撑来代替剪力墙，减少地震造成的影响。在建筑设计的过程中，很多设计者还建议使用钢框架和砼剪力墙混合结构体系，该种结构体系的抗震性还没有得到充分论证，设计者应该慎重选用该种混合结构使用小钢柱来进行核心筒安装，方便施工的同时缩短施工工期，降低工程整体造价。

（4）钢结构节点构造。建筑节点构造直接影响着建筑的整体用钢量，在设计和施工的过程中要重点做好柱脚生根部位以及钢框架钢梁和混凝土剪力墙连接部位节点设计。柱脚一般处于地下室顶板标高部位，顶板预埋钢板和柱脚通过螺栓连接，两层以上的主要使用钢框架和钢筋混凝土剪力墙结构。设计者需要对剪力墙端部以及核心筒拐角处节点进行重点设计，确保施工的安全性和可靠性，钢梁高度处可以使用钢衍架作为芯柱之间的连接，确保节点能够正常工作。钢结构在建筑中的应用还需要对梁柱处理和管线装修进行考虑，钢结构的产业化还需要一定时间的发展，钢结构需要专业化的施工队伍进行施工。

（5）钢结构在建筑中应用应注意的问题。钢结构在建筑中的使用具有严格的限制，建筑超过9层的为高层建筑，住宅的钢结构一般在12层以下。建筑钢结构布置的规则性在很大程度上影响着建筑的抗震性，不规则的建筑结构布置在地震时很容易遭受损害，设计者在进行钢结构设计的时候应该尽量使建筑结构符合规则性，避免剪力墙的偏置，必要的时候需要对剪力墙进行调整。

二、钢结构的优势

（1）建筑平面分割灵活，外形美观。建筑钢结构在我国的应用始于上世纪80年代，发达国家应用轻型钢结构的建筑已经达到了95%，钢结构在建筑中的大量应用得益于钢结构灵活的分割性。混凝土结构笨重粗大，限制了建筑空间的布置，钢结构通过分户位置和辅助空间的布置可以灵活分割建筑平面，形成開放式住宅。钢结构金属压型钢板的色彩绚丽，设计者可以对建筑造型和颜色进行综合设计。

（2）钢结构的施工周期短、抗震性好。钢材具有较强的抗拉、抗压和抗剪强度，良好的延性还能减轻地震带来的能量，结构具有较强的抗震性，钢结构可以减轻地震造成的危害。钢构件和配套技术的发展还可以实现钢结构设计、生产和施工的一体化，钢结构的大部分构件都可以在工厂内制作完成，施工现场仅需要通过螺栓和焊接来对构件进行整体安装，施工周期缩短，施工速度加快，施工成本降低。此外，钢结构还减少了石灰和砂石的使用，减少了资源的浪费，钢结构的回收利用还减少了建筑垃圾，整体上符合可持续发展和环保的要求。

三、结语

建筑钢结构兴起于上世纪80年代，钢结构建筑主要是以钢结构作为建筑骨架，并配合多种复合材料组成轻型墙体，钢结构或者是混凝土构件组成建筑主要的承重骨架。钢结构具有延性好、强度高、重量轻以及施工速度快的优点，是新型节能材料的代表。钢结构在建筑中的应用能够提升住宅的产业化程度，实现我国建筑用钢的产业化调整，推动国民经济的发展。

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