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      1. 必須還鋼結構輕、快、好、省的本來面目

        作者:鋼結構網(wǎng)    
        時間:2011-03-18 10:16:02 [收藏]
           輕、快、好、省是建筑鋼結構的本來面目
            關鍵詞:輕 、 快
             輕、快、好、省是建筑鋼結構的本來面目

              隨著我國鋼產(chǎn)量的快速增長、國家實行合理利用鋼材、積極采用鋼結構的政策,我國建筑鋼結構行業(yè)發(fā)生了日新月異的變化,并取得了令世人矚目的成就。但是,在發(fā)展的過程中也凸顯了一些引人思考的問題。一方面,我國是產(chǎn)鋼大國,但建筑鋼結構的用鋼量只占鋼產(chǎn)量總數(shù)的4%左右,而建筑鋼結構在整個建筑行業(yè)所占比例還不到5%;另一方面,一些重要的單體建筑鋼結構用鋼指標非常大。這些現(xiàn)狀使人們對現(xiàn)代建筑鋼結構的發(fā)展方向和發(fā)展理念產(chǎn)生了困惑。為了促進鋼結構產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)的發(fā)展,本文對這些問題進行了探討,以期為工程建設提供參考和建議。

              一、輕、快、好、省是鋼結構的本來面目

              綜觀世界上已建成的102幢超高層建筑,鋼筋混凝土結構16幢,純鋼結構59幢,不同形式的鋼-混凝土混合結構27幢。毋庸置疑,鋼結構的發(fā)展促進了建筑業(yè)、冶金工業(yè)、機械工業(yè)、汽車工業(yè)、農業(yè)、石油工業(yè)、商業(yè)、交通運輸業(yè)的迅速發(fā)展。為什么鋼結構的生命力越來越強大?這要歸功于鋼結構“輕、快、好、省”的四個優(yōu)異性能。

              ⒈輕。鋼結構具有輕質高強性。鋼材與混凝土、木材相比,其重力密度與強度的比值最小,因此,就同類建筑結構形式而言,鋼結構自重輕、構件截面小、能夠承受更大的荷載、可以跨越更大的跨度、便于運輸和安裝。例如,在同等荷載條件下,鋼屋架的重量只有同等混凝土屋架的1/31/4,如果采用冷彎薄壁型鋼屋架只有1/10左右。鋼結構住宅的重量是鋼筋混凝土住宅的50%左右,使用面積卻比鋼筋混凝土住宅提高4%左右。

              ⒉快。鋼結構的工業(yè)化程度高,工期短。鋼結構是工廠制作,具備成批大件生產(chǎn)和成品精度高等特點,采用工廠制造、工地高強螺栓安裝的施工方法,有效地縮短工期,為降低造價、發(fā)揮投資的經(jīng)濟效益創(chuàng)造條件。在同等條件下,鋼結構與鋼筋混凝土結構施工工期相比,鋼結構僅是鋼筋混凝土結構的1/3~1/2。

              ⒊好。鋼結構材性好,可靠性高。鋼材質地均勻、各向同性、彈性模量大、有很好的塑性及韌性,是理想的彈性—塑性體。因此,鋼結構不會因為偶然的超載或局部超載而突然斷裂破壞,其能夠適應振動荷載,計算模型很好地反映鋼材的力學性能,因而分析準確可靠。

              鋼結構抗震性能好。鋼材具有較高的抗拉、抗壓強度,較好的塑性和韌性,材質的均勻使設計易于符合實際受力情況,加上連接構造的耗能、維護材料的蒙皮效應、耗能組件的使用,使其結構體系能夠抵御強烈地震作用并表現(xiàn)優(yōu)異。因此,在國內外的歷次地震中,鋼結構建筑是受到損壞最輕的結構,已公認為是抗震設防地區(qū)特別是強震區(qū)的最合適結構。

              鋼結構密封性好。鋼材組織非常密實,通過焊接,完全適用于對氣密性或水密性要求高的特種建筑物。

              鋼結構耐熱性好。溫度在250℃以內,鋼材性質變化很小,鋼結構可用于溫度不高于250℃的場合;當溫度達到300℃以上時,強度逐漸下降,這種情況下應對鋼結構采取防護措施。

              鋼結構耐久性好。在正常的防腐維護下,建筑鋼結構不會因為日常溫度的變化、日曬、雨淋及一般大氣介質的作用而老化,具有很好的材料耐久性。

              鋼結構易于拆卸。采用螺栓連接的鋼結構易于拆卸、加固和改建。

              ⒋省。單純從目前材料的價格上看,鋼結構比混凝土結構的造價要高,但鋼結構比混凝土結構建設的速度要快50%左右,這會節(jié)省很多時間成本;鋼結構比混凝土結構的房屋整體重量要輕50%以上,基礎處理、運輸量的成本都會下降。建造房屋是一個系統(tǒng)工程,包括設計、制造、運輸、安裝、維修和管理等諸多環(huán)節(jié),因此,從整體上看,鋼結構更“省”。

              鋼材具有可回收再利用的特點,相對于目前普遍使用的其他建筑材料,其最有利于節(jié)能、節(jié)材、節(jié)水和節(jié)地。

              不能否認鋼結構也存在例如耐火性能及耐腐蝕性能較差的問題,但通過進行結構抗火設計、采用正確的防火措施和防腐處理完全能夠達到使用要求。并且,隨著新型耐火鋼和耐候鋼的使用,這些缺點正逐步得到弱化。另外,鋼結構低溫脆斷的問題,通過正確的設計也可以防患于未然。

              我國建筑行業(yè)近年來一直是能源、材料、水和其他資源的使用“大戶”,發(fā)展推廣應用鋼結構完全符合國家著力提倡的建立節(jié)約型社會的倡議,符合當前國家對建筑業(yè)提出的可持續(xù)化發(fā)展的要求。

              二、輕、快、好、省的實例

              隨著科學技術的飛速發(fā)展,以及人們對物質和文化生活要求的不斷提高,對各類建筑提出了更新、更高的要求。建筑鋼結構由于鋼材的優(yōu)異性能,制作安裝的高度工業(yè)化以及結構體形的新穎和靈巧,已越來越廣泛地得到應用。

              ⒈高層鋼結構。城市人口集中,用地緊張以及商業(yè)競爭的激烈化,促使了現(xiàn)代多、高層建筑的出現(xiàn)與發(fā)展。隨著建筑高度的增加,在風荷載和地震作用下,結構的抗側力問題逐漸成為關鍵因素。為了提高結構抗側力剛度,高層結構的體系在不斷創(chuàng)新和發(fā)展的過程中形成了一種新的高層鋼結構體系,并在以后的高層鋼結構中得到廣泛應用。

              例如,1885年建成的世界上第一幢現(xiàn)代鋼結構高層建筑——10層高的家庭保險大樓(HomeInsuranceBuilding),采用框架結構體系。這種結構體系一直被采用到1931年建成了381米的美國紐約帝國大廈(Em鄄pireStateBuilding)。1968年,100層高的約翰·漢考克中心(JohnHancockCenter)的建成使結構上形成了一個新概念——對角支撐桁架型錐形筒體結構體系,結構抗側能力顯著提高。
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