淺談對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)

明星　沈強(qiáng)

（鄭州大學(xué) 土木工程學(xué)院，河南　鄭州　450001）

淺談對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)

明星沈強(qiáng)

（鄭州大學(xué) 土木工程學(xué)院，河南鄭州450001）

本文從鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，材料性能的角度出發(fā)，聯(lián)系工程實(shí)例，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際工程應(yīng)用，發(fā)展概況作了簡(jiǎn)單介紹；同時(shí)基于現(xiàn)代建設(shè)中鋼結(jié)構(gòu)建筑存在的問(wèn)題，談?wù)剬?duì)未來(lái)鋼結(jié)構(gòu)使用的方向和趨勢(shì)。

鋼結(jié)構(gòu)；材料；發(fā)展；應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代社會(huì)的進(jìn)步，人們的居住環(huán)境，居住方式也發(fā)生了巨大的變化。從木結(jié)構(gòu)到轉(zhuǎn)世結(jié)構(gòu)再到砌體結(jié)構(gòu)和近現(xiàn)代的鋼結(jié)構(gòu)，建筑物的結(jié)構(gòu)方式在不斷發(fā)展和進(jìn)步。其中特別是鋼結(jié)構(gòu)的利用和發(fā)展對(duì)人們的生產(chǎn)，生活意義重大，給人們的生活提供了巨大的便利。并且鋼結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用還推動(dòng)了我國(guó)鋼鐵產(chǎn)量的持續(xù)和快速發(fā)展，而鋼鐵產(chǎn)量的增長(zhǎng)又反作用于鋼結(jié)構(gòu)的更深入研究與進(jìn)步。

1　鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)是采用鋼板，型鋼通過(guò)焊接，鉚接和螺栓連接或者其它連接方式連接而成的結(jié)構(gòu)。中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)在近些年期間迅速發(fā)展，已成為全世界鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)量最大，制造施工能力最強(qiáng)，產(chǎn)業(yè)和加工流水線(xiàn)規(guī)模第一的鋼結(jié)構(gòu)大國(guó)。

1.1鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)，生產(chǎn)，施工，使用過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)

1.1.1鋼材強(qiáng)度高，材料加工性能好。因此使鋼結(jié)構(gòu)建筑與傳統(tǒng)的混凝土建筑亦或是砌體結(jié)構(gòu)建筑相比能夠承受更大的荷載，即更加堅(jiān)固，百煉成鋼說(shuō)的便是這個(gè)道理。同時(shí)鋼材在塑性和加工工藝方面也表現(xiàn)優(yōu)異。經(jīng)過(guò)生產(chǎn)工藝的加工，一方面使鋼材呈現(xiàn)出多種姿態(tài)，從而使鋼結(jié)構(gòu)建筑外形也更加豐富多樣，符合現(xiàn)代審美觀(guān)念的要求；另一方面在一般條件下鋼結(jié)構(gòu)可依靠自身變形來(lái)調(diào)整其內(nèi)力的分布，因此不會(huì)因超載而突然破壞，也不會(huì)因地震而完全倒塌，即具有良好的抗震性。

1.1.2鋼結(jié)構(gòu)重量輕。這一特點(diǎn)是由于鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高引起的。與混凝土，磚石和木材相比雖然鋼材密度大，但是由于其強(qiáng)度高很多。因此當(dāng)承受相同的荷載時(shí)，顯然鋼結(jié)構(gòu)中鋼材使用量少，其自重輕，便于加工及運(yùn)輸。

1.1.3鋼結(jié)構(gòu)施工速度快。鋼結(jié)構(gòu)建筑采用工廠(chǎng)加工、預(yù)制構(gòu)件，施工現(xiàn)場(chǎng)直接吊裝的方式大大縮短了施工周期，節(jié)約了人力，物力和財(cái)力。

1.1.4鋼結(jié)構(gòu)符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展政策的要求。鋼結(jié)構(gòu)減少了磚、石等材料的利用，同時(shí)在使用年限到期后鋼結(jié)構(gòu)還可以被回收利用，綠色環(huán)保。

1.1.5鋼結(jié)構(gòu)更符合大開(kāi)間，大跨度建筑的建造要求。這一點(diǎn)可以從鋼結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于工業(yè)廠(chǎng)房和跨海大橋這些事例中看出。

1.2鋼結(jié)構(gòu)的缺陷

1.2.1耐腐蝕性能差

1.2.2耐火性差

1.2.3鋼結(jié)構(gòu)工程施工復(fù)雜，要求高

因此在實(shí)際工程建造中要盡量發(fā)揚(yáng)鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也要避免和防止鋼結(jié)構(gòu)的不足。這樣才是符合生產(chǎn)和生活需要的鋼結(jié)構(gòu)建筑物。

2　鋼結(jié)構(gòu)的材料性能

2.1較高的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度

2.2較高的塑性和韌性

2.3良好的加工性能

2.4特殊情況下還需要具有耐腐蝕，耐低溫和耐疲勞的特性

滿(mǎn)足上述條件的鋼材一般能夠適應(yīng)于生產(chǎn)加工和施工作業(yè)的要求，即其性能符合要求。同時(shí)為了便于鋼材的使用和生產(chǎn)，一方面從化學(xué)成分，鋼材本身的材料缺陷，鋼材的硬化，溫度，應(yīng)力作用情況和疲勞荷載的影響著六個(gè)影響鋼材性能的方面去調(diào)節(jié)、均衡鋼材的生產(chǎn)、加工；另一方面從鋼材的破壞形式，單向均勻拉伸時(shí)的應(yīng)力—應(yīng)變特性曲線(xiàn)（強(qiáng)度），塑性，冷彎性能，沖擊韌性這五個(gè)方面去判斷、評(píng)定鋼材性能的好壞。從而對(duì)不同要求的鋼結(jié)構(gòu)工程采用不同等級(jí)的鋼材，做到物盡其用，經(jīng)濟(jì)合理。綜上可以說(shuō)鋼結(jié)構(gòu)的材料性能決定了鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和用途。

3　鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用和發(fā)展

在化學(xué)專(zhuān)業(yè)中經(jīng)常說(shuō)到物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定其性質(zhì)，而在鋼結(jié)構(gòu)工程中可以說(shuō)是鋼結(jié)構(gòu)的材料決定了鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，從而影響了鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用于發(fā)展。

未來(lái)，由于金屬具有良好的經(jīng)濟(jì)效益及回收利用的潛能，會(huì)有越來(lái)越多的民用、工業(yè)建筑采用鋼結(jié)構(gòu)這一新型建筑形式。同時(shí)國(guó)家宏觀(guān)政策的調(diào)整以及產(chǎn)鋼量的逐年增長(zhǎng)必將促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)更好、更快的朝著社會(huì)生產(chǎn)的需求方向發(fā)展。與可持續(xù)發(fā)展需求相適應(yīng)的綠色可回收式建筑，與新型3D打印技術(shù)相配合的3D打印建筑等都將是未來(lái)鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展與應(yīng)用的方向。

4　結(jié)論

目前鋼結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用推動(dòng)了我國(guó)鋼產(chǎn)量的持續(xù)和快速發(fā)展以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的迅速崛起，使我國(guó)的鋼鐵事業(yè)從無(wú)到有，再到躋身世界前列，同時(shí)這些成就也反過(guò)來(lái)加速了鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。兩者相互促進(jìn)，共同發(fā)展。二十一世紀(jì)成為我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的黃金時(shí)期。然而在這樣的輝煌時(shí)期我們也應(yīng)保持清醒的頭腦，認(rèn)識(shí)到鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)顯著的同時(shí)，也有許多缺點(diǎn)。工程中對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)應(yīng)該大力發(fā)展，廣泛應(yīng)用；對(duì)于其缺陷不應(yīng)置之不理，要彌補(bǔ)鋼結(jié)構(gòu)的不足，并且從其缺陷出發(fā)繼續(xù)鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用于發(fā)展。這樣才能緊跟鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的趨勢(shì)。

［1］趙順波.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理（第二版）［M］.鄭州：鄭州大學(xué)出版社，2013.

［2］陳曉霞.鋼結(jié)構(gòu)實(shí)例教程［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

［3］郭彥林，黨保衛(wèi).鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)與工程應(yīng)用最新進(jìn)展［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2014.

［4］（德）伯克哈德·弗羅列奇，（德）森賈·舒萊恩堡著；付曉渝，李琳譯.j金屬建筑設(shè)計(jì)與施工［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2006.

明星（1995.2-）男，鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院2013級(jí)土木工程專(zhuān)業(yè)本科生，研究方向：工業(yè)與民用建筑。

指導(dǎo)老師：楚留聲

TU391

A

1003-5168（2015）-12-0096-1