鋼結構建筑論文

　　鋼結構建筑論文【1】

　　摘要：本文簡要的闡述了鋼結構的發展歷程及建筑特點并討論了目前鋼結構設計主要面臨的問題及解決措施。

　　關鍵詞：鋼結構;鋼結構特點;鋼結構設計;構造材料

　　鋼結構是比較廣泛的一種建筑結構，隨著社會的進步，一些有著特殊要求的鋼結構應運而生，如：跨度較大的結構、荷載較大的結構、在地震多發區的房屋結構等，更是推動了鋼結構建筑的發展。

　　一、鋼結構建筑的發展歷史

　　鋼結構的發展與國家的鋼鐵冶煉技術有著密切的關系。

　　早在公元前200多年(秦始皇時代)，我國就用鐵建造橋墩，隨之建造鐵鏈懸橋，如400多年前(明代)云南的沅江橋等。

　　18世紀歐洲工業革命以后，由于鋼鐵工業的發展，鋼結構在歐洲各國的應用逐漸增多，我國由于受封建主義的束縛，鋼結構發展緩慢。

　　1949年新中國成立以后，鋼結構得到了空前的發展，建造了大量的鋼結構工程，如1961年建成的北京工人體育館;1967年建成的我國第一座大跨度平板網架結構――北京首都體育館屋蓋結構。

　　近幾年在一些大城市，也建造了不少超高層建筑，如高420.5m的上海浦東金茂大廈。

　　同時鋼材生產的新技術、新產品也日益增多，如彩鋼壓型板、彩鋼復合板、拱形廠房及彩鋼制品等的生產，使建筑結構充滿現代化時代氣息，實際證明鋼結構建筑在我國更具有廣闊的發展前景。

　　二、現代鋼結構的建筑優點

　　1、重量輕、強度高：

　　鋼材的容重大，強度卻很高。

　　建筑材料中鋼材容重與屈服點的比值最小，例如，在相同的荷載條件下，鋼屋架重量只有同等跨度鋼筋混凝土屋架的1/3~1/4，如果采用薄壁型鋼屋架則更輕，只有1/10。

　　因此，鋼結構比鋼筋混凝土結構能承受更大的荷載，跨越更大的跨度。

　　2、材質均勻，有良好的塑性和韌性：

　　與鋼筋混凝土和木材相比，鋼材的內部組織均勻，可視為各向同性材料，鋼材的彈性模量大(E=2.06X105N/mm2)，具有良好的塑性和韌性。

　　這些物理力學性能，最符合目前所采用的計算方法和結構分析中的基本假定，所以鋼結構的實際受力情況與結構分析結果最接近，在使用中最安全可靠。

　　3、鋼結構工業化程度高、施工速度快：

　　鋼結構由各種型材和鋼板組成，制作簡便，精確度高，能批量生產。

　　鋼結構的工廠制作、工地安裝的施工方法，可縮短施工周期，降低造價，提高經濟效益。

　　鋼結構的工地拼裝常用螺栓連接，不僅施工快速，對已建成的鋼結構也易于拆卸、加固或改建。

　　4、鋼結構的密封性好：

　　鋼材組織致密，采用焊接連接可做到完全密封，一些要求氣密性和水密性好的高壓容器、大型油庫、煤氣罐、輸送管道等板殼結構，最適宜采用鋼結構。

　　三、鋼結構設計的思想和技術措施

　　鋼結構的設計應該重視，貫徹鋼結構的設計思想，做到技術先進、經濟合理、安全適用、確保質量，因此鋼結構設計應在以下設計思想的基礎上進行：

　　1、鋼結構在運輸、安裝和使用過程中必須有足夠的強度、剛度和穩定性，保證結構安全可靠;

　　2、應該從工程實際情況出發，合理選用材料、結構方案和構造措施，應符合建筑物的使用要求，具有良好的耐久性;

　　3、盡可能節約鋼材，減輕鋼結構重量;

　　4、盡可能縮短制造、安裝時間，節約勞動工日;

　　5、可能條件下，盡量注意美觀，特別是外露結構，有一定建筑美學要求。

　　鋼結構應因地制宜、量材使用，切忌生搬硬套。

　　上述措施應結合具體條件進行方案比較，采用技術經濟指標都好的方案。

　　此外，還要總結、創造和推廣先進的制造工藝和安裝技術，注意施工的可行性。

　　四、現代鋼結構中建筑設計所面臨的問題

　　1、鋼結構中建筑設計的防火問題：

　　鋼材雖為非燃燒材料，但鋼不耐火，當建筑采用無防火保護措施的鋼結構時，一旦發生火災，很容易使建筑損壞，比如美國世貿中心大樓外墻是排列很密的鋼柱，外包銀色鋁板，在美國911事件中兩個塔樓分別受飛機撞擊后所產生的大火使鋼材軟化，最終導致大樓倒塌。

　　鋼結構建筑需考慮更多的防火因素，以下為兩種常用構造防火措施：一是采用進口的新型防火板―保全板;二是根據鋼結構的部位不同分別采用厚型或薄型的防火涂料，并在露明部位加涂裝飾漆。

　　2、鋼結構中建筑設計的防腐問題：

　　鋼材如果長時間暴露在室外，必然會生銹老化，其自身承載力會下降，建筑的美觀也會受影響,因此防腐問題也是鋼結構設計需要解決的常見問題。

　　目前的做法主要是采用新型防腐和構造材料。

　　在設計中設計師對鋼結構建筑都做出特別的要求，比如涂刷防銹、防火涂料等。

　　另外對鋼構件施工也有明確的要求，比如構件出廠前涂紅丹防銹底漆一道;鋼結構安裝調整后，將其清洗干凈，然后再補刷一度底漆，兩度面漆。

　　3、鋼結構中建筑物理問題:

　　(1)保溫。

　　建筑的保溫措施主要集中在外圍護結構上，而目前有效期解決辦法有兩種：1)研制、優化保溫材料的構造，提高建筑熱環境性能。

　　2)防止保溫材料凝結水，采用外保溫和中間保溫作法。

　　(2)吸音。

　　在一些建筑大廳中，尤其是在音樂廳等要特別考慮聲音這個因素的設計中，需要綜合考慮材料的使用。

　　目前廣泛地應用于音質設計和噪聲控制的解決途徑的非吸聲材料制成某種吸聲結構或使用本身具有吸聲特性的材料。

　　(3)隔音。

　　噪聲于建筑密不可分，噪聲污染的防治與治理已經成為建筑聲學重要的組成部分。

　　有安靜要求的房間，如錄音室、演播室、客房等對隔聲、隔振要求非常高的建筑，需要專門的聲學設計。

　　對于旅館、公用建筑、民用住宅等，為滿足人們對安靜的要求，一般使用隔聲性能較好的材料或結構，如磚、混凝土墻等，觀察部分使用隔聲窗，進出部分使用隔聲門或吸聲迷道等。

　　五、結論

　　鋼結構的諸多優點使得鋼結構產業有著廣闊的發展前景，但鋼結構的缺點也制約著鋼結構產業的前進步伐，如何經濟、有效的解決鋼結構中的不足，將是鋼結構發展的首要問題。

　　參考文獻：

　　[1]王肇民. 建筑鋼結構設計. 同濟大學出版社，2001

　　[2]陳志華. 建筑鋼結構設計. 天津大學出版社，2004

　　[3]黃呈偉 孫玉萍 于 江蘇.鋼結構基本原理. 重慶大學出版社，2002.

　　鋼結構建筑設計【2】

　　【摘 要】鋼結構住宅是當代住宅在21世紀里發展的必然趨勢，以及在發展中存在的問題，提出鋼結構住宅建筑設計中需在意的重點。

　　近20年來，中國鋼結構事業取得了大發展，也為設計行業的黃金時期帶來了更多的挑戰和機遇。

　　【關鍵詞】鋼結構;建筑設計;黃金時期

　　發展我國鋼結構住宅存在的問題

　　在我國絕大部分的住宅標準規范是在近幾十年來不斷使用的結構體系基礎編制的，鋼結構住宅體系此前在我國屬于技術空虛人才缺乏，鋼結構住宅技術完全不能滿足我國現行強制性規范的某些條文也不足為奇。

　　譬如我國建國以后，絕大多數的建筑為磚石和鋼筋混凝土等耐火性能較好的建筑材料，因此導致我國的《建筑設計防火規范》在材料選用方面貌似比國外苛刻，鋼結構住宅難以滿足其要求。

　　這種與國內規范不銜接的狀況，使鋼結構住宅項目不管在工程設計施工階段還是工程驗收階段都會遇到不計其數的障礙和麻煩。

　　同濟大學教授、鋼結構資深專家沈祖炎對我國住宅鋼結構發展戰略提出建議：應由政府部門組織由建筑、結構、建材方面的科研、設計和生產單位的專家組成攻關小組，編制一個適合中國國情的鋼結構住宅建筑的標準和體系，使鋼結構住宅這一科技成果在我國盡快實現產業化和工廠化大生產。

　　此前在我國已建成的鋼結構住宅所采用的材料是現有材料直接使用，嚴重缺乏技術創新和產品改造。

　　譬如：H+H骨架系統使用的是一種簡單技術過渡方式，即用H型鋼替代中國傳統磚木住宅的木梁柱或現代住宅的鋼筋混凝土梁柱，而圍護體系和樓層體系維持不變。

　　這樣一來技術跨度變化不大，并且非常有利于現有設計及施工人員的操作，但與世界住宅技術潮流卻背道而馳，既不利于推廣應用輕質墻體技術，又不利于住宅的工廠化大生產。

　　況且，與鋼結構住宅主體建筑體系相匹配的配套部件尚待完善。

　　現有市場上的配套部件是少之又少，而且價格又匪夷所思的貴。

　　應發展和推廣與結構體系配套的標準化和模數化的配套部件。

　　在我國，由于社會對鋼結構住宅的接受問題長時間以來習慣了磚混或鋼筋混凝土結構的住宅，從一開始的適應到之后逐步喜歡鋼結構住宅，需要一個緩慢的適應階段。

　　今天，在北京、上海等大城市中已出現了鋼結構住宅，居民對此有了一定的接觸了解，鋼結構住宅也被人們所接受。

　　而對于中小城市居民來說，鋼結構住宅還是一個陌生的住宅體系或者說是奢侈品。

　　所以，大部分消費者對鋼結構住宅這一新事物缺乏認識。

　　在建筑工程技術人員方面，由于國內不管是中等或是高等專業學校的教學中均未涉及鋼結構住宅體系，因此工程技術人員對這一體系也是知之甚少，因此也導致了缺乏熟練的技術工人，所以雖然這一體系單純從技術層面上講并沒有多大難度，但真正推行起來還是需要一個緩慢的過渡期。

　　鋼結構住宅的建筑構思更加著重于構思的技術可行性。

　　達到建筑構思與結構構思的結合是鋼結構住宅設計中的目標。

　　鋼結構住宅的構思一方面展現了常規意義上的建筑構思成果，另一方面也是對鋼材這種材料靈活運用的表現。

　　鋼結構住宅的建筑師需要跟結構工程師、設備工程師、甚至機械工程師進行密切配合，以保證建筑構思能夠在特定的技術條件下得以實施。

　　建筑師想要有更廣泛的構思能力，使自己的構思更具有獨特性和創造性，而且使方案的可實施性更強，就必須在深入了解材料的特性、材料所能創造的結構形式及相應的技術措施。

　　鋼結構建筑設計的復雜化與精致度要求越高，對細部設計的要求也越高。

　　因為細部設計決定一個地方最終是否得到確認及其質量。

　　在現代鋼結構建筑中，各種金屬結構桿件，連接金屬桿件的節點細部，常常暴露在外，使建筑帶有強烈的科技感，比如建于1977年法國的巴黎蓬皮杜藝術與文化中心，它的鋼柱、鋼梁、桁架等結構構件都裸露在外，從中不僅體現出技術美，而且體現出人的智慧和能力。

　　因而，對鋼結構建筑來說細部質量保持較高的設計要求是非常重要的，在鋼結構建筑中應受到特別重視。

　　鋼結構住宅的節點設計節點設計是鋼結構建筑區別于其它結構體系建筑的一大特色，在相當大程度上影響著建筑設計的結果。

　　鋼結構建筑的絕大多數節點是露明的，露明的鋼結構節與中國傳統木結構建筑的榫卯結構驚人的相似。

　　復雜的節點處理顯示出結構的合理性，具有基于建筑技術之上的特有的結構美感。

　　為了鋼結構防火的需要，有些建筑師會在鋼結構節點處輔以一定的防火措施，比如用防火涂料涂刷，或是將節點用防火板材完全封閉。

　　后者把鋼結構特有的節點封閉了起來，難以體現鋼構件節點的結構美;而前者既起到了防火的目的，又保持了鋼格連接節點的原有特點，應當能得到眾多工程師的認可及推廣。

　　鋼結構住宅中需要運用新技術、新材料、新的構造形式來滿足使用者的各項生理和心理需求。

　　現行的建筑設計趨勢即是要求住宅遵循“以人為本”的宗旨和根據使用者特征而細膩設計這一特點。

　　“以人為本”的設計理念運用鋼結構這一新鮮的結構形式，住宅中將會倍感變化，而他們的認同，才是新的住宅建筑結構形式是否得到承認的關鍵所在。

　　相比于其他的建筑類別，住宅更應該體現“以人為本”的設計理念。

　　每一種住宅是為特定人群量身定做的建筑類別，其形式和建筑風格要貼切反映使用者使用方式、生活方式、審美取向。

　　鋼結構住宅有進行模數化設計的需要。

　　模數化設計是現代建筑產業化和工業化生產的特殊要求，摒棄傳統的手工作業的局面，提高建筑業從業人員的就業環境質量，降低勞動強度，為此在設計階段就采用建筑模數化設計。

　　模數化設計帶動了配套構件的工業化生產，改變了相關產品的生產模式，是促進建筑業及相關產業生產發展的動力。

　　技術、規范、人才已成氣候 鋼結構黃金機遇

　　在鋼結構行業的發展過程中， 國家的政策不斷調整，由限制在建筑業中使用鋼材到目前的推廣、引導使用，國家計委、原國家經貿委、建設部、鐵道部、原冶金部等開展了大規模的鋼鐵產品市場調研、技術政策建議起草以及重大鋼結構工程技術研究等工作。

　　鋼結構協會配合國家及地方有關部門制定了大量有關的技術政策及規范，如 “關于節約使用鋼材的若干規定”、“建筑技術政策綱要及發展規劃”以及有關鋼結構的設計規范、施工質量驗收規范、焊接技術規程及有關產品標準等等。

　　在以上這些科技方面，已經實現我國高層鋼結構建筑國產化;跨度達216m的九江長江大橋采用了我國自己生產的15錳釩氮鋼材;北京2008年奧運會場館建設中，也大量使用國產建筑用鋼。

　　由于各方面條件允許，國家與社會的認可，以及鋼結構在的應用在現實應用中也達到了預定的效應，我國的鋼結構人才也逐漸的積攢起來，迎來了鋼結構的黃金時期 。

　　中國鋼結構協會副理事長劉軍認為，我國鋼結構產業已經到了一個黃金發展期。

　　1999年，建設部與國家冶金工業局聯合成立了建筑用鋼協調領導小組，專門成立了專家組開展了一系列調研及有關工作，編制了《鋼結構住宅建筑產業化技術導則》，完善了相關標準規范。

　　我國鋼產量充足、建設規模宏大。

　　鋼鐵企業目前對鋼結構產品的開發非常重視，寶鋼、武鋼、馬鋼、萊鋼、攀鋼、天津鋼管等企業在開發鋼結構產品方面已經取得了很大進展，同時，一些重點的鋼結構企業迅速發展，也為鋼結構在建筑中的使用提供了一個良好平臺。

　　建設部、中國鋼鐵工業協會等部門的領導在講話中也表示，將繼續大力推動中國鋼結構事業的發展。

　　可以相信，在不久的將來，更大量的鋼結構建筑將出現在中國這個迅速發展的舞臺上。

　　參考文獻：

　　[1]鋼結構設計迎來黃金機遇期.

　　[2]淺談現代鋼結構建筑的設計.

　　[3]關于廣泛開展鋼結構建筑設計的建議.

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