浅析钢结构的优越性

　　摘要：钢结构是一种重量轻、强度高、抗震性能好，节能环保、能循环使用的建筑结构，符合发展节能建筑和经济持续健康发展的要求。发展钢结构建筑已逐渐得到各方面认同，尤其在高层建筑、大型工厂、大跨度空间结构、交通能源工程、住宅建筑中，更能发挥钢结构的自身优势。
　　关键词：钢结构、应用、优点
　　0引言
　　钢结构是以钢材为材料做成受力构件的结构。它作为一种新型建筑材料，优点主要有：建设成本低、施工简便、布局灵活、减少建筑垃圾和环境污染、建筑材料可重复利用、抗震性能好、外形美观等等。而且它本身具有强度高、受荷能力强、自重轻、占空体积小、能够满足超高度和超跨度的要求等优点。
　　人类自17世纪70年代开始使用生铁，19世纪初开始使用熟铁建造桥梁和房屋，钢结构发展的历史要比钢筋混凝土结构发展的历史悠久，它的生命力也是越来越强。可以看出钢结构的发展必将促使建筑业、冶金工业、机械工业、汽车工业、农业、石油工业、商业、交通运输业得到迅速发展。近年来，钢结构的优越性越来越被人们所认识，已是一种常见的建筑结构体系。钢结构建筑体系以其高度工业化的生产方式、高效的现场安装水平、优良的使用性能，为越来越多的人们所接受。
　　1钢结构的应用
　　用型钢或钢板制成基本构件，根据使用要求，通过焊接或螺栓连接等方法，按照一定规律组成的承载机构叫钢结构。钢结构的合理应用范围不仅取决于钢结构本身的特性，还取决于国民经济发展的具体情况。过去由于我国钢产量不能满足国民经济各部门的需要，钢结构的应用受到一定的限制。近几年来我国钢产量有了很大发展，加以钢结构结构形式的改进，钢结构的应用得到了很大的发展。
　　我国的建筑用钢总量约占全部钢产量的20%～25%，而工业发达的国家则占30%以上。如美国和日本，该项指标均已超过50%。在我国，钢在建筑中主要用于建筑用钢结构，钢筋混凝土用钢筋，钢绞线，钢丝，门窗等，而其中钢结构用钢只占10%左右，在我国一亿吨的钢产量中，真正用于钢结构上的也就200～300万吨。
　　根据实践经验，工业与民用建筑钢结构的应用范围为：工业厂房、大跨结构、高耸结构、多层和高层建筑、承受震动荷载影响及地震作用的结构、板壳结构、可拆卸或移动的结构、轻型钢结构、和混凝土组合成的组合结构及其它特种结构。
　　2钢结构的发展
　　钢结构是由生铁结构逐步发展起来的，中国是最早用铁制造承重结构的国家。远在秦始皇时代（公元前二百多年），就有了用铁建造的桥墩。以后在深山峡谷上建造铁链悬桥、铁塔等，这些表明我国古代建筑和冶金技术方面的高度水平。中国古代在金属结构方面虽有卓越的成就，但由于受到内部的束缚和外部的侵略，相当一段时间内发展较为缓慢。20世纪50年代后，钢结构的设计、制造、安装水平有了很大提高，建成了大量钢结构工程，有些在规模上和技术上已达到世界先进水平。近几年来，随着我国改革开放政策的实行和推进，我国的经济建设工作取得了突飞猛进的进展。在此期间，我国的钢产量一跃成为世界第一位。近期，随着钢结构设计理论、制造、安装等方面技术的迅猛发展，各地建成了大量的高层钢结构建筑、轻钢结构、高耸结构、市政设施等。
　　钢结构的发展从所用材料看，由铸铁、煅铁、钢、发展为铝合金；从连接方式的发展看，在生铁和熟铁时代是销钉连接，19世纪初采用铆钉连接，20世纪初有了焊接连接，后来发展为高强度螺栓连接；从结构的形式看，先是桥梁、塔，后是工业及民用房屋和水工结构，以及板结构，后发展为大跨度网架结构以及高层钢结构。
　　3钢结构的优点
　　钢结构与传统砖混、钢混结构相比，具有抗震、抗飓风、环保、节能、结构自重轻、基础承载力要求低、构件生产工业化、现场装配化施工、施工周期短、室内空间分隔灵活、有效使用面积高优点。钢结构建筑房屋体系的综合经济指标要优于传统的钢筋混凝土结构，其保温、隔音性能远优于钢筋混凝土结构。正是由于该结构体系具有如此多的优点，轻钢结构建筑体系必将发展成为今后我国低层建筑结构的重要形式之一。
　　3.1建筑钢材强度高，塑性韧性好
　　强度高，适用于建造跨度大、高度高、承载中的结构。但由于强度高，一般构件截面小而壁薄，在受压时容易为稳定计算和刚度计算所控制，强度难以得到充分的利用。
　　塑性好，结构在一般条件下不会因超载而突然断裂，只增大变形，故易于被发现。此外，尚能将局部高峰应力重分配，使应力变化趋于平缓。
　　韧性好，适宜在动力荷载下工作，因此在地震区采用钢结构较为有利。
　　3.2钢结构的重量轻
　　钢材容重大，强度高，做成的结构却比较轻。结构的轻质性可以用材料的质量密度和强度的比值来衡量，比值越小，结构相对越轻。因而当承受的荷载和条件相同时，钢结构要比其它结构轻，以同样跨度承受同样的荷载，钢屋架的重量最多不过为钢筋混凝土屋架的1/3—1/4。
　　重量轻，可减轻基础的负荷，降低地基、基础部分的造价，同时还方便运输和吊装。
　　3.3钢结构制作简便，施工工期短
　　钢结构构件一般是在金属结构场制作，施工机械化，准确度和精密度均较高。钢结构所有材料皆已轧制成各种型材，加工简易而迅速。钢构件较轻，连接简单，安装方便，施工周期短。小量钢结构和轻型钢结构也可在现场制作，简易吊装。钢结构由于连接的特性，易于加固、改建和拆迁。
　　3.4钢结构密闭性较好
　　钢结构的钢材和连接的水密性和气密性较好，适宜于做要求密闭的板壳结构，如高压容器、油库、气柜、管道等。
　　3.5材质均匀和力学计算的假定比较符合
　　钢材由于冶炼和轧制过程的科学控制，其组织比较均匀，接近各向同性，为理想的弹性—塑性体，其弹性模量和韧性模量皆较大。因此，钢结构实际受力情况和工程力学计算结果比较符合，在计算中采用的经验公式不多，从而计算上的不定性较小，计算结果比较可靠。
　　3.6工业化生产程度高
　　钢结构工业化生产程度最高，能成批大量生产，制造精确度高。采用工厂化制造、工地安装的施工方法，可大大缩短工期，提高经济效益。
　　3.7采用钢结构有利于环保
　　采用钢结构可以有效保护环境，具体表现在三个方面：一是和混凝土相比，可采用干式施工，产生的噪音小，粉尘少；二是由于自重减轻，基础施工取土量少，对土地资源破坏小，此外大量减少混凝土用量，减少开山挖石量，有利于生态环境的保护；三是建筑结构使用寿命到期后，结构拆除后，产生的固体垃圾量小，废钢资源回收价值高。
　　近年来，由于人类文化生活不断提高，对高层、大跨度建筑的要求也就越来越高。而钢结构本身具备自重轻，强度高，施工快等独特优点，因此对高层、大跨度，尤其是超高层、超大跨度，采用钢结构更是非常理想。我国钢结构发展十分迅速，钢结构住宅作为一种绿色环保建筑，已被建设部列为重点推广项目。特别是在我国大中城市中，人多、土地资源少，而人们对住宅密度、环境绿地等要求越来越高的情况下，较大范围应用钢结构住宅，是我国生产力发展到一定阶段的必然产物，它是符合国家产业政策的推广项目。