关于钢结构建筑的结构表现研究

[关键词]钢结构建筑 钢结构特点 钢结构表现 

　  随着我国经济的不断发展与炼钢技术的不断进步，我国年钢产量也越来越大，在二十世纪末期，我国的年钢产量已经超过亿吨，这时钢材价格也开始慢慢下降，如钢结构制作、安装费（包括材料、制作、运输、安装）从1995年的9000-10000元/吨到2000年末为5000-6000元/吨，因此，未来建筑的主流无疑采用钢结构建筑。钢结构建筑将成为了未来建筑业发展的新模式，钢结构建筑与传统的钢筋混凝土建筑结构相比，在设计、功能、施工、使用等方面都具有明显的优势。由于钢结构建筑具备其他建筑结构无法相比的优点，建筑产业和建筑行业将会被带来了一场深层次的革命，从施工到一系列新材料的使用都将出现革命性的变化，因此在国际范围内它将成为未来建筑发展的新模式。 

　　1、钢结构的优势 

　　与其他建筑结构相比，建筑钢结构有着很大的优势，主要体现在以下几个方面。首先，钢结构本身具有高强度、质轻、易于加工制造等特性，是一种多用途的建筑材料。同时钢结构的原材料主要是钢，它一般具有以下特点：钢材强度较高，弹性模量也高。并且与混凝土和木材相比，其密度与屈服强度的比值相对较低，因而在同样受力条件下钢结构的构件截面小，自重轻，便于运输和安装，适于跨度大，高度高，承载重的结构。同时钢材韧性，塑性好，材质均匀，结构可靠性高，适于承受冲击和动力荷载，具有良好的抗震性能。钢材内部组织结构均匀，近于各向同性匀质体。其次钢结构的实际工作性能比较符合计算理论因为钢结构的可靠性一般比较高。同时钢结构制造安装机械化程度高，钢结构构件便于在工厂制造、工地拼装，能够大量生产。除此之外，就目前情况来看，钢结构是工业化程度最高的一种结构。钢结构密封性能好，由于焊接结构可以做到完全密封，可以作成气密性，水密性均很好的高压容器，大型油池，压力管道等。综上所述，可以得知钢结构比较适合在高层建筑中使用。 

　　2、现代钢结构建筑的特点 

　　现代钢结构建筑建设成本降低，工期比较短，而钢结构建筑所用到的钢模标准实现了建筑工业化大批量生产，因而提高了建筑的预工程化，缩短了工程的工期。由于工期缩短，从而大大的加快了房产开发商的资金周转速度，从而可以让建筑更快的投入到使用中去。当然，由于钢材本身的特性比较均匀，强度高，弹性高。他的密度与强度的比值都会比传统的建筑材料小。现在人类可以建造高度为4000米的超高层建筑和跨度为1000米的穹顶，并且我国目前已经具有满足建筑对跨度的要求的钢索与膜结构相结合的体系材料。具有钢结构的原材料不仅循环使用，而且还能够促进钢铁的可持续发展，能够有效地解决我国钢铁资源短缺的问题，并且由于我国是世界上最大的砖砌和混凝土建筑的国家，所以更应该增强原料的可循环使用性。钢材是一种很好的建筑，具有回收再利用的特性。目前在国际上流行的新型住宅产品已经引入我国，这种住宅主要的特点就是环保节能，在这点上，它主要体现在两个方面。一方面这种类型的住宅主要采用的是全封闭式系统，冬季和夏季室内温度保持恒定，因此具有相当舒适的居住环境。同时由于钢结构建筑的维护墙体面积比较小，从而节约空调所需能源，减小空调的维护费用。 

　　3、钢结构建筑的结构体系 

　　3.1 框架结构体系 

　　框架结构也就是通过铰接或者刚接的方式把柱和梁相连接而成能够达到承重体系的结构，即由柱和梁组合而成的框架，在使用过程中一起抵抗建筑出现的竖向荷载以及水平荷载。相比房屋墙体，框架建筑还有以下优点：首先，框架建筑的自重轻、空间分隔灵活并且在使用过程中比较节省材料，其次框架建筑还具有能够比较灵活的配合建筑平面设计的优点，对于大空间建筑结构的安排比较方便，同时框架结构的梁、柱等构件比较容易定型，可以使用整体式结构进行装配，大大的缩短建筑的施工工期。除此之外，使用混凝土浇筑框架时，框架结构的刚度以及整体性比较好，同时如果框架结构设计处理好也能达到较好的抗震效果，而且可以把梁或柱浇注成各种需要的截面形状。 

　　3.2 剪力墙结构体系 

　　剪力墙结构也就是指一个建筑纵横向的承力结构都是结构墙的结构体系。把剪力墙设置在建筑物的合适地方，它不仅仅是一个有效的抵抗水平作用的结构体系，还能够起到分割空间的作用。结构墙在对墙身平面内抵抗侧移的刚度比较大，然而在墙身平面外抵抗侧移的刚度却比较小， 甚至可以忽略它的抵抗力。因此，在建筑物上许多的水平剪力和水平作用一般都分配到结构墙上，剪力墙由此产生了。 

　　3.3 筒体结构体系 

　　筒体结构是由全剪力墙结构和框架-剪力墙结构综合在一起逐渐演变而来的，主要由空间剪力墙和密柱高梁空间构成，在水平荷载力下能够对整个建筑起到抗侧力作用。筒体结构是把密柱框架和剪力墙一起集中到建筑的外围和内部，然后形成一个封闭式的空间，这个空间就是筒体。它的特点是能够拥有较大自由分割空间，适用于竖向以及平向布置繁杂并且水平荷载比较大的建筑，如写字楼建筑。 

　　4、 钢构建筑趋势 

　　钢结构住宅在欧美已经有几十年历史了，它凭着良好的抗震性、灵活可变的空间、环保等优点，迅速发展壮大。目前，钢结构建筑在世界上已经得到普遍应用，全世界101栋超高层建筑中，纯钢结构的有59栋，同时国外60%以上的高档住宅都采用了钢结构。业内人士指出，钢结构建筑优点突出，比之美日等发达国家，我国在建筑结构中的使用比例仍有6倍提升空间，预计未来5年钢结构产量复合增速15%以上。短期看来，行业需求为新建厂房、体育场馆、歌剧院等公共建筑，不受地产调控影响，且地产调控使钢价稳中有降，使钢结构公司可能在成本端受益。 

　　5、钢结构建筑著名实例 

　　由于钢建筑特有的优点与其特殊的结构体系，从而孕育了世界上不朽的建筑奇迹。如伦敦千年穹顶、巴黎埃菲尔铁塔、吉隆坡国家石油双塔大厦、首尔世界杯体育场、悉尼奥林匹克体育场纽约帝国大厦等世界著名建筑。不仅外形美观而且让钢结构建筑在人们的心中得以认可、赞扬与与发展。 

　　6、总结语 

　　近几年，钢结构在高层建筑行业的运用范围越来越广，对钢结构建筑的表皮的设计也必须跟上钢结构的发展水平，设计者们必须综合的考虑结构、表皮、材料节点及建构元素之间的关系，改变目前商业主义导致的钢结构的粗制乱造现象，争取做出最精致的钢结构框架，只有这样才能建筑出高质量的建筑，让人们能够安心使用。 

　　参考文献： 

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　　[2] 邱宏.钢结构住宅的进展与展望[J].建筑与工程，2013年07期. 

　　[3] 师丽.现代钢结构建筑设计与表现浅析[J].中国―东盟博览，2011年03期. 

　　[4] 吴开源.钢结构：建筑行业全透析[J].建设科技，2014年02期. 

　　[5] 郑廷银.马梦寒.张玉.钢结构住宅的最新进展与发展趋势[J].钢结构，2014年04期.