論鋼結構的發(fā)展趨勢在建筑改造中的新應用

作者簡介：劉軍（1980-），男，本科，總監(jiān)理工程師，工程師，工作單位：陜西省工程監(jiān)理有限責任公司，現從事專業(yè)：工民建。

摘要：我國是一個能耗大國，人均資源短缺，能源緊缺是制約我國經濟發(fā)展的主要矛盾。因此，建筑節(jié)能還是本世紀我國建筑業(yè)的一個重要的課題。本文主要介紹鋼結構在土建工程中的應用，通過對鋼結構的優(yōu)點和缺點進行具體的分析，及與混凝土結構的鮮明比較，闡述了鋼結構能夠在各類建筑中廣泛利用的原因，并對鋼結構的應用范圍作了相應的介紹。

關鍵詞：混凝土;鋼結構隨著經濟的發(fā)展，原有建筑功能有時已不能滿足新的要求，需要對它進行改造、擴建或加層。鋼結構以其輕質高強、靈活快捷、施工簡便、減少城市環(huán)境污染等優(yōu)點，在這方而發(fā)揮著重要作用，實際應用日益增多。目前國內外的建筑結構主要是混凝土結構和鋼結構，混凝土結構目前在我國應用較多，而鋼結構的應用沒有混凝土那樣的普遍，但其發(fā)展具有很大的潛力。由于混凝土結構有很多缺點，和科技的進步和環(huán)保意識的提高，鋼結構得到了很大的發(fā)展。

一、鋼結構的特點

鋼結構的特點鋼結構與其他建筑結構如混凝土結構、磚石結構和木結構相比，鋼結構具有三個顯著特點：一是力學性能;二是物理性能，鋼材是一種低碳建筑材料，可以循環(huán)利用;三是化學性能，鋼材的抗腐蝕性較差。

（一）鋼的優(yōu)勢特點

其一材料的強度高，塑性和韌性好，鋼材由于其特殊的物理特性，使得它在眾多的建筑材料中脫穎而出。在強度上對比，在建筑材料中混泥土、磚石、木材、這些材料的強度都不敵鋼材;在材料的塑性上和任性上鋼材的可塑造性極強。因為鋼材具有這樣多的優(yōu)點，所以在大型建筑工程中，鋼材被運用得就十分廣泛，尤其是在那種涉及跨度很大或者承載量很大的工程項目中，鋼材因為其自身的特殊結構構成，使得自己在一般的條件下不會因為載重量過大而突然斷裂;因為韌性機佳所以本身的結構對于動力負荷的承受能力也比較突出。

其二材質均勻適用范圍廣。從材料分子學來看，鋼材的內部組織比較接近于均勻的各種同性體，而且在一定的條件設定下，其根本沒有任何的彈性。故，鋼材的實際受力情況就與工程師計算出建筑的力學承受值比較趨近;并且鋼材在制造過程中，因為物理特性的容易把控，需要處理的額外材質就比較少，使得其制作過程和軋鋼過程中比較容易控制，這就能確保其優(yōu)良的品質和質量。

其三鋼材的構成制造相對于其他材料來說是簡便的，且制作的工程周期短。鋼材的這一特性就使得大量制作和使用鋼材存在可能;鋼材的構成材質中比較單純，所以加工處理起來就十分的簡單且還能夠使用特定的機械來完成操作，可以極大程度上節(jié)省更多的人力。構件完成后，可以分拆成小塊，這樣便于運輸和管理，構件可以再工地上根據設計的方案來進行及時的拼組，線接口處只需要使用簡便的螺栓將其固定，根據工程的實際需要，有的時候還可以在地面拼裝好并且焊接好，在使用吊車或者吊機進行吊裝運輸，從而縮短施工周期。

其四鋼結構的質量較輕。鋼材的密度雖然比混泥土等材料的密度要大，但是鋼材與其相比卻顯得比較輕盈其中的根本原因在于鋼材的物理特性比較特殊，鋼材的強度和密度之比要比混泥土的強度和密度之比大很多。在實際的工程中，以同樣的跨度承受之力來看，鋼架組裝物比鋼筋混泥土的組裝物要輕，這就為吊機的操作提供了方便。對于需要遠距離運輸的結構，質量輕也是一個重要的有利條件。屋蓋結構的質量輕，對抵抗地震是十分有利的。

（二）鋼材料的劣勢特點

鋼材也并非全是優(yōu)點，在使用鋼材的過程中我們也不能忽視鋼材的一些缺點，只有明確其優(yōu)點和缺點，才能使我們的運用更加如魚得水，那么鋼材到底存在那些不足呢？鋼材的不足主要體現在耐腐蝕性和不耐火。鋼材的耐腐蝕性能是很差的，所以在項目工程中凡是運用到鋼材的地方，我們就一定要做好對這一鋼結構進行耐腐蝕結構保護，特別是那些暴露在大氣中的一些鋼結構的橋梁等，這些大型基礎設施是關系著涉及民生的大事，其安全防護工作也不能夠馬虎的。但是：鋼結構工程的維護所需要的費用也不菲，鋼結構的維護是比較困難的，且費用比混泥土工程維護費用要高很多，所以我們能看見在某些大型工程建設中是鋼結構和混泥土結構相結合的組成，這樣做就是為了節(jié)省成本支出，最高效率的使用資金。隨著近年來，科學技術水平的進步，人類的智慧又一次攻克了鋼不耐腐蝕的難題，推出了一款新的鋼材產品，那就是耐候鋼，耐候鋼相比傳統的鋼結構具有較好的耐腐蝕性功能，現在也已經在逐步推廣了，并且適用范圍也在進一步擴大。鋼材料還有一個劣勢就是鋼材料由于化學性能的不穩(wěn)定，其不耐火，因此鋼結構項目建設中，不管是建設中還是建成后的維護工作都要做好防火措施，是實際的工作中，可以在鋼材上噴射蛭石或者加石膏板來進行防護。

二、鋼結構的應用范圍

鋼結構的合理應用范圍是很廣泛的，這不僅取決于鋼材本身的一些優(yōu)點功能，也取決于我國經濟發(fā)展的情況。通常情況下，經濟發(fā)展較快，且穩(wěn)定持續(xù)，那也會引發(fā)相關產業(yè)的發(fā)展，這就會增加對鋼材使用的需求量。同時，經濟發(fā)展的好，也能帶動科學技術的進步，技術的進步又能增強確保鋼材質量和數量的提高。從我國經濟發(fā)展軌跡來看，建國初期，我們的經濟發(fā)展比較落后，當時的鋼產量全國總量才十幾噸，而到上世紀90時代后期，我國全年鋼產總量達到一億噸，鋼結構的使用趨勢則傾向于“合理使用鋼材”。

我們從我國經濟發(fā)展的程度來看鋼結構的應用范圍，是越來越廣泛的，因為我國自改革開放以來經濟獲得很大的提高;但是反觀與國際市場的差距，我們也應該明白，以英美等國為代表的發(fā)達國家，他們因為經濟發(fā)展比較充分，在鋼材的運用上是遠遠高于我國的，譬如：如，美國鋼結構建筑的主要市場分布：工業(yè)、商業(yè)、社區(qū)、綜合等方面，分別占到46%、31%、14%和9%的份額。所以，我國鋼結構在土建工程中的應用會隨著經濟更進一步的發(fā)展而日益擴展的。下面我們可以具體介紹下鋼結構在土建工程中的運用。

其一在低層、多層建筑鋼結構和輕鋼結構運用較多。這里的低層建筑是指層高低于18m，層數不超過5層的工業(yè)廠房、大型倉庫、辦公室及其他的辦公和社區(qū)建筑等。其二在一些高層和超高層的一些鋼結構，由于人口越來越多，但是土地的總量是恒定的，因此人們只能增加建筑物的高度來緩解人地緊張的局面。在建筑過程中還需要考慮到力的承受度，所以質量輕盈強度高韌性強的鋼結構就成為了高大建筑的首選材料，并且使用鋼材料還十分便于工人們施工建設，減少建設周期，節(jié)約成本。其三在一些較大跨度的建筑工程中，鋼結構運用也很廣泛。大跨度的建筑都要分解建筑物的承力和受力度，采用鋼結構的材料正好可以處理好這一難題，因而鋼結構材料被廣泛運用于圖書館、博物館、大型展廳的布置中。其四就是其它的一些鋼結構建筑類型。譬如：重型廠房結構、受動力荷載影響的結構、可拆卸的結構、容器以及海上采油平臺等其他鋼結構構筑物。在地價高的地段里，鋼結構則以其占地面積小而備受土建工程公司的青睞，鋼材的運用大大提高了土建工程的施工周期，也節(jié)約了不少成本，這也是其選用鋼結構的又一重大原因。因此，鋼結構因其諸多優(yōu)點不僅僅廣泛應用于土建工程項目中，也廣泛的運用于其他非住宅類建筑。

三、總結

隨著經濟的快速發(fā)展，鋼材料的運用會越來越廣泛的，鋼材料以其獨特的特點和優(yōu)勢往往在施工建設中大受青睞，其強度高，韌性好，受力清晰，構造簡單，重量輕，施工方便，在未來的一段時間內鋼結構還能夠在各類建筑中被廣泛的利用。（作者單位：陜西省工程監(jiān)理有限責任公司）

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