導語：如何才能寫好一篇建筑鋼結構論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：鋼結構國外建筑

1建筑用鋼占總鋼產量的比重

近數十年來，前蘇聯、美國、日本三個國家一直是世界上鋼產量居前三位的國家，其鋼產量輪流位居世界第一位。因此，這幾個國家的建筑鋼結構建設事業蓬勃發展。而在同一時期，我國在這方面的發展則比較緩慢，水平也相對落后。近幾年來，隨著我國改革開放政策的實行和推進，我國的經濟建設工作取得了突飛猛進的進展。在此期間，我國的鋼產量一躍成為世界第一位。1996年，我國鋼產量首次突破億噸大關；1998年我國鋼產量已達11434萬t，而且每年增產300萬t.鋼產量的增長為發展我國建筑鋼結構建設事業創造了極好的時機。但目前，我國與發達國家相比在許多方面還存在著明顯的差距，因此，為了推動我國建筑鋼結構的進一步發展和應用，我們急需了解國外建筑鋼結構的應用概況。

中國的建筑用鋼總量約占全部鋼產量的20%～25%，而工業發達的國家則占30%以上。如美國和日本，該項指標均已超過50%.在我國，鋼在建筑中主要用于建筑用鋼結構，鋼筋混凝土用鋼筋，鋼絞線，鋼絲，門窗等，而其中鋼結構用鋼只占10%左右，在我國一億噸的鋼產量中，真正用于鋼結構上的也就200～300萬噸。

根據1998年中期美國金屬建筑行業分布的一些數據，美國金屬建筑行業的發展和市場的基本情況是：在20世紀50、60、70、80和90年代，以百萬美元計的年銷售額/以萬噸計的年加工量分別為150/30、300/65、1200/110、1500/125和2200/190，如以50年代為例相應的增長倍數分別達到1、2/22、8/37、10/57和15/6.3倍。從中可以看出，美國的建筑用金屬年銷售額增長很快，估計目前已經超過25億美元，年加工量也已經達到200萬噸以上。

2低層、多層建筑鋼結構和輕鋼結構

美國金屬建筑的主要市場分布：工業（生產用廠房、倉庫及輔助設施等）、商業（商場、旅館、展覽館、醫院、辦公大樓等）、社區（私有及公有社區活動中心及建筑如學校、體育館、圖書館、教堂等）、綜合等方面，分別占到46%、31%、14%和9%的份額。

在美國，低層建筑中采用鋼結構還是很普遍的。美國鋼結構學會和金屬房屋制造協會（AISC和MBMA）聯合編制了低層建筑的設計指南。所謂低層建筑是指層高低于18m，層數不超過5層的工業廠房、倉庫、辦公室及其他的辦公和社區建筑等，其中兩層以下的非居住用樓房建筑占70%.

輕鋼建筑在一些發達國家已被廣泛應用于工廠、倉庫、體育館、展覽館、超市等建筑。所謂輕鋼是指以彩鋼板作為屋面和墻面，以薄壁型鋼作檁條和圈梁，以焊接“H”型截面做主與梁，現場用螺栓或焊接拼接的門式剛架為主要結構的一種建筑，再配以零件、扣件、門窗等形成比較完善的建筑體系，即輕鋼結構體系。這種體系由工廠制作，現場按要求拼裝形成。具有自重輕，建設周期短，適應性強，外表美觀，造價低，易維護等特點。由于自重輕，也降低了基礎的造價。國外輕鋼結構廠商如Butler、BHP、ABC等都已經進入了中國市場，我國企業應奮起直追，創造條件積極發展我國自己的輕鋼結構體系，以適應今后我國建筑鋼結構不斷發展的要求。

3高層及超高層鋼結構

由于人類文化生活不斷提高，對高層、大跨度建筑的要求也就越來越高。而鋼結構本身具備自重輕，強度高，施工快等獨特優點，因此對高層、大跨度，尤其是超高層、超大跨度，采用鋼結構更是非常理想。目前世界上最高，最大的結構采用的都是鋼結構，而歷屆奧運會的場館也多采用鋼結構。世界上目前已經建成的幾個純鋼結構建筑為目前世界上最高的超高層建筑，它們是：

1931年建成的102層、高381m的美國紐約帝國大廈（1969年以前一直是最高的）；

1969年建成的110層、高417m的美國紐約世界貿易中心（南北兩座）；

1970年建成的110層、高443m的美國芝加哥西爾斯大廈；

1996年建成的高450m的馬來西亞雙塔石油大廈（KLCC，號稱目前世界最高，但美國的西爾斯大廈有異議）；

我國于1997年建成的上海金茂大廈為95層，建筑高度421m，結構高度395m，也躋身于世界最高行列。如果上海浦東環球金融中心大廈（95層460m）建成，則堪稱世界最高，實為我國一大光榮。深圳賽格廣場大廈70層、高279m，為世界上最高的全部采用鋼管混凝土的超高層建筑，這又是我國的一大光榮。

巨型鋼結構為高層或超高層建筑的一種嶄新體系，它是為了滿足特殊功能或綜合功能而產生的。它具有良好的建筑適應性和潛在的高效結構性能，是一種很有發展的結構。如日本千葉縣43層、高180m的NEC大樓，該建筑內部布置大開口和大空間庭院，其巨型結構是由四根巨型結構柱和四個巨型的空間桁架梁組成的巨型空間桁架體系。經分析，這種體系具有極強的抗推剛度。另一例是德國法蘭克福1997年建成的商業銀行新大樓，63層、高298.74m，也是歐洲最高的一棟超高層建筑。該建筑平面為邊長60m的等邊三角形，其結構體系是以三角形頂點的三個獨立框筒為“巨型柱”，通過八層樓高的鋼框架為“巨型梁”連接而圍成的巨型筒體系，具有極好的整體效應和抗推剛度，其中“巨響梁”產生了巨大的“螺旋箍”效應。第三例是日本擬建的動力智能大廈（DIB-200），高800m，地上200層，地下7層，總建筑面積150萬m2，由12個巨型單元體組成。每個單元體是一個直徑50m、高50層（200m）的框筒柱，1～100層設4個柱，101～150層設3個柱，151～200層設1個柱，每50層設置一道巨型梁。結構上設有主動控制系統，進一步削弱地震反應。香港匯豐銀行也屬于一巨型鋼結構大廈，是諾爾曼。福爾特設計的。

4大跨度鋼結構

大跨度或較大跨度大都采用鋼結構，當然也有用“膜”完成的，但充氣膜由于一些缺點近年來很少用，張力膜則也需要鋼索和鋼桿的支撐。

大跨度鋼結構多用于多功能體育場館，會議展覽中心，博覽館，候機廳，飛機庫等。最早跨度最大的平板網架是60年代美國洛衫磯加里福尼亞大學體育館91m×122m（正放四角錐）。最大的雙層網殼是70年代也是在美國建造的休斯敦宇宙穹頂（Astrodome，直徑196m）及新奧爾良超級穹頂（Superdome，直徑207m）。90年代在日本名古屋又興建了當今世界上最大跨度的單層網殼，建筑直徑229.6m，結構直徑187.2m，采用三向網格，節點為能承受軸力和彎矩的剛性節點。世界上最大的室內體育館是美國1996年奧運會的主體育館棗亞特蘭大體育館（擬橢圓形平面，186m×235m），采用的是張拉整體體系的屋蓋，主要由索、桿、膜組成，是當今最有發展前途的一種新型空間結構。1993年日本建成的福岡體育館，直徑222m，是當今最大的開合鋼結構屋頂，而使1989年建成的加拿大多倫多天空穹頂（Skydome，直徑203m），降為世界第二跨度最大的開合結構。超過300m的屋蓋結構全部使用鋼板和型鋼組成，并不是最優方案，近年來研究較為成功的是雜交（混合）結構，即桿、索、膜混合使用。最為典型的例子就是千禧之年世紀之交的千年穹頂（TheMilleniumDome），1997年6月開始擬建，僅用一年時間施工，1998年6月舉行升頂儀式，該館位于英國倫敦泰晤士河南岸格林尼治，是當今世界跨度最大的屋蓋，穹頂酷像飛碟，直徑320m.穹頂由12根包括10m支座在內的高100m桅桿塔柱（柱本身90m）通過總長度70km的鋼纜繩懸掛起來的，桅桿塔柱布置在直徑200m圓周上。穹頂網格由72根成對徑向索和7根環向索做成。穹頂高50m，中間設有中心索桁架和70m直徑環，上覆蓋144塊雙層巨幅白色涂以特福隆（Teflon）的玻璃纖維布。工程總面積8萬m2，總預算7.58億英鎊。館內將以“標新立異時代”為主題舉行展覽會以迎接21世紀的到來。館內設有“人體探秘”、“時光課堂”、“金融之窗”、“地球奇跡”、“展望未來”等12個展區。當然，從理論角度講，跨度再大的結構也是有可能實現的，為此，日本、美國學者和研究單位都在進行研究。如1959年富勒曾提出建造一個直徑3.22km的短程線網殼，覆蓋紐約市第23-59號街區，網殼重8萬t.日本巴組鐵工所曾提出跨度200m、500m及1000m網殼藍圖，其中500m為全天候多功能體育娛樂活動廳，1000m為創造理想未來城市，體現工作、居住、娛樂一體化的豐富日常生活環境。雖然這種設想在現實當中能否實現還有待于深入研究，但在橋梁方面，1000m左右跨度已經實現，世界上跨度最大的斜拉索橋為日本的多多羅大橋全長為890m；最大的懸索橋為日本的名石大橋（1991m），公路鐵路兩用最大跨度橋為香港的青馬大橋（懸索橋1377m）。世界最早的雙曲拋物面懸索屋蓋是著名的美國雷里競技館。另外歷屆奧運會、博覽會等都可以顯示鋼結構的發展水平。如1972年德國慕尼黑（覆蓋7.48萬m2體育場的索網建筑群），1976年加拿大蒙特利爾，1980年莫斯科，1984年美國洛杉磯，1988年韓國漢城（120m直徑體操館及93m直徑擊劍館都是索穹頂），1992年西班牙巴塞羅那圣喬地體育館（128m），1996年美國亞特蘭大喬治亞穹頂（186m×235m索穹頂）。2000年澳大利亞悉尼主體育場（11萬人，兩個220m×70m的雙曲拋物面網殼）。機場和機庫都屬于大跨度結構，在工程中基本上也都采用鋼結構。如英國倫敦希思羅機庫（一、二期）應是規模比較大的工程。而我國近年來建成的首都機庫（2-153m×90m）采用三層斜放四角錐網格、焊接球節點平板網架，其跨度規模之大，在國際上是數一數二的，這是我國在鋼結構方面的又一大殊榮。機場的鋼結構屋蓋由于建筑上的要求比較高，更是絢麗多彩。香港機場、馬來西亞機場都采用大面積單體網殼形式。目前，國際上以及我國都在流行一種波浪形曲面，樹狀支承以及直接交匯的相貫節點的立體桁架體系。看起來雄壯而美觀。我國深圳機場、首都機場、上海浦東機場就是典型的例子。

5我國建筑鋼結構的前景與差距

從美國、日本、歐洲一些發達國家的經驗看，建筑業即將成為鋼材應用的主要市場。而目前我國與之相比還有差距。因此我國的高層建筑鋼材到目前為止還都從國外進口，特別是大于50mm的厚鋼板，國產產品的Z向性能尚達不到要求。國外不僅鋼板厚度較大，而且可以滿足各種性能要求。如日本已經能夠生產的100mm的厚鋼板，具有以下類型：

①有高強度低預熱型（以前預熱75℃，現在預熱50℃）的厚鋼板590N/mm2級（HT590級）；

②抗地震的厚鋼板，主要有低屈服比高強度鋼材（HT590～HT780級）和低屈服點鋼板，這種鋼材日本重點生產，用于次要結構上，當地震時這種材料先屈服，保證主要結構減少地震損失；

③防火厚鋼板。有400N/mm2及490N/mm2，當其在600℃時屈服強度還能達到常溫下的2/3；

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1做好梁柱連接、安裝工作

梁柱的連接與安裝是鋼結構施工中一項重要的施工項目，現如今，建筑施工中采用多跨門式鋼架時使用斜梁焊接的方式或者采用中柱的方式，這樣的方法進行鋼結構的施工工作，常常會偏離設計圖，在實際中對使用造成不便，甚至還可能引發安全事故。為此，在鋼結構梁柱連接、安裝施工過程中，要嚴格按照施工圖紙進行施工，施工過程中，發現連接板的厚度需要進行更改，加厚或者是加寬的情況時，需通過焊接的方式來加寬加厚，焊接過程中要注意，按照傾斜度進行焊接，梁柱的焊接工作，對焊接的厚度與寬度要求嚴格，因此，負責焊接工作的施工人員要有專業的焊接技術，按照要求進行焊接，保證焊接質量達到規定的要求。

2做好柱腳制作與安裝工作

在鋼結構建筑施工過程中，進行吊裝施工要注意的是人為因素的控制，吊裝施工中，常常因為人為因素，對鋼結構質量造成影響，致使鋼結構發生側向外力現象。該現象在施工當中較為常見，要避免該現象的發生，在預埋螺栓施工中，就要注意鋼柱側邊螺栓位置是否準確，是否出現過度靠邊的現象。預埋螺栓工作中，施工人員常常忽視預留位置，而預留一定的位置，對提高工程施工質量具有重大的意義。在鋼結構施工中，采用到混凝土短柱，在設計上，注意混凝土短柱的強度，保證其強度達到相關要求之后，開展鋼結構的吊裝工作。施工人員在施工過程中，發現存在抗剪槽等現象時，正確的處理方法是進行柱腳承載拉力的計算，計算承載拉力大小是，承載拉力是否可滿足相關要求和良好的控制受力水平。若是沒有進行抗剪件的處理工作，需要計算的是吊車水平荷載、水平地震荷載，這兩項均要計算，掌握荷載情況，了解柱腳承受的荷載大小，從而保證柱腳的施工質量。

3做好檁條等構件的安裝工作

鋼結構技術在建筑當中已得到廣泛施工，鋼結構施工中，安裝工作直接關乎著工程質量，鋼結構施工重點就是在于安裝工作，安裝工作中，施工人員為了加快安裝速度，常常把檁條、檁托板的螺栓孔徑，私自將其擴大，或者是增加長度，這樣雖然便于安裝，但是對鋼結構的穩定性卻造成不良影響，因此，為了安全起見，該方式不可采用。檁條在鋼結構施工中的作用是進行屋面板的支撐，對于懸掛墻面板而言，其作為一種掛件，并作為整個剛接梁柱隅撐設置。建筑施工中，若是設置了隅撐，就可將鋼架平面外的長度適當減少，可提高鋼架平面外的穩定性，但是不可忽視的是，檁條、檁托板這兩者，只要一者的孔徑長度超過規定長度，隅撐將失去本身的作用。此時，施工人員將隅撐角鋼、鋼梁腹板相焊接，當鋼架受到側向力的作用時，腹板就會受到水平力的作用，致使鋼梁失去穩定性。

4做好鋼結構建筑施工中高強螺栓安裝及其他技術控制

工作在鋼結構建筑施工工作中，高強螺栓安裝是重要的一項工作，進行高強螺栓的安裝，需要嚴格按照相關程序進行，安裝時，根據高強螺栓型號進行安裝，將高強螺栓順利地安裝進入孔中，若是扭剪型的高強螺栓，注意安裝時需要將有墊圈的倒角與螺母對應。安裝螺栓主要螺栓穿入的方向，并且一定要自由進入，不可采用氣割的方式來增加孔徑，增加孔徑應該使用刀絞的方式，孔徑增加之后，采用砂輪機將孔邊緣的毛刺清除。另外，高強螺栓安裝還需要注意，不可在下雨天氣里進行安裝，安裝完畢之后，做好檢查工作，查看高強螺栓是否安裝到位，并做好相關的記錄工作。為了保證工程的施工質量，務必要按照施工圖紙進行施工，施工圖紙在整項工程當中，起到了指導的作用，若是施工圖紙出現問題，鋼結構建筑工程在施工中必然存在質量問題。為此，施工前期，進行圖紙的繪制工作時，對鋼結構圖紙給予高度重視，圖紙繪制完成之后，技術人員與施工人員等，聯合進行審核，確保圖紙的實用性與準確性。為了保證圖紙的準確性，可以將圖紙由施工單位、設計單位進行負責，這兩個單位負責圖紙的繪制監督工作，圖紙繪制時是否滿足設計要求，是否達到質量要求等，都由這兩個單位負責。而圖紙的審查工作，需要具有專業技術的檢查人員負責，檢查人員認真查看圖紙，而其他的工作人員對圖紙的內容要了如指掌，當發現圖紙存在問題時，立馬召開會議進行研討。另外，負責鋼結構建筑施工的工作人員，必須要具有一定的建筑技術，鋼結構建筑與混凝土結構建筑不同，對技術要求較高，只有具有專業施工技術的施工人員來完成施工工作，才可確保工程質量。

二結束語

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目前，美國多個州的法律已經規定政府投資項目必須使用BIM技術。而在2010年，日本國土交通省也宣布全國各級政府投資工程將全面推行BIM技術。英國在2011年要求政府工程必須在5年內普及BIM技術。新加坡建設局計劃采用BIM技術的業者至2015年將達到80％。韓國則要求500億韓元以上的建筑項目至2015年必須采用BIM技術進行管理，并在2016年實現BIM技術在全部公共設施項目中的普及[2]。而澳大利亞buildingSMART組織受澳大利亞DIISRTE（DepartmentofIndustry,Innovation,Science,ResearchandTertiaryEducation,工業、創新、科學、研究和高等教育部）委托于2012年的《國家BIM行動方案》（NationalBuildingInformationModelingInitiative）也建議至2016年7月1日，政府建筑采購全部使用基于開放標準的協同信息交換BIM技術。因此，BIM技術不僅是一次建筑設計方法的集成化技術革命，也是一輪建筑師設計思路的整體性顛覆：二維幾何繪圖表現開始轉向了三維全信息構件信息模型集成；離散獨立設計逐步走向了協同全過程整體設計。而根據美國斯坦福大學CIFE中心（CenterforIntegratedFacilityEngineering，集成設施工程中心)針對32個項目的深入數字統計研究表明：使用BIM技術可避免40％的預算外更改，節省80％的造價估算耗時，壓低10％的成本價格，壓縮7％的項目工期[3]。通過使用BIM技術還可以提高造價估算精確度，減少差錯以及能源、資源消耗，并具有以下三點優勢：1）關聯協同的模型信息。BIM技術通過拓撲關系和三維幾何建構關聯協同的模型信息，全程整合設計信息與施工信息、管理信息：如構件名稱、材料特性、結構類別、形體關系；施工工序、成本進度、土方計算、人力控制；工程安全、材料耐久性能、維護成本等。2）識別更新的模型構件。在設計的全生命周期中，BIM技術支撐的信息模型對象是可識別更新的，系統統計分析模型構件信息，并生成關聯的文檔圖形和虛擬形體。同一構件模型能夠自動識別，在不同階段的構件對象修改都可同步整體更新。3）演化拓展的模型整體。BIM技術建立的模型整體概括了演化拓展的建筑全生命周期，設計中模型某個對象出現變更，與之關聯的模型構件都會自動得到拓展，二維圖紙與三維形體以及四維管理信息進行同步演化。

2當前工業建筑鋼結構改造的客觀局限性

鋼結構建筑屬于較為綠色環保的一類建筑，其迎合了可持續的建筑發展需要，已被廣泛應用于工業廠房改造建設中。同時，在應力幅度內的鋼結構具有良好彈性、韌性，具有較好的抗震性能。綜合而言，其發展前景樂觀，但由于材料、結構以及施工、設備特性，其長足發展受到一些客觀條件的限制。1）工業建筑改造成本高。由于工業建筑改造帶來建筑使用功能的變異，設計建造時的設計理論方法與改造后的功能有所不符，結構要求、空間使用要求、規范強制性條文要求也存在較大差異。所以，相對于新建建筑，工業建筑改造在設計初期必須對建造時的設計方案以及工業建筑現狀進行全面了解，延續地域文脈，如圖1所示。同時所需鋼材量大價高，導致整個改造工程需要耗費大量人力物力，成本相對較高。2）施工精確度要求高。工業建筑由于其使用功能要求，空間較為開敞，結構跨度相對較大，但外表皮圍護結構不太受重視且較為脆弱。因此，在進行鋼結構改造過程中普遍要對原有工業建筑外表皮進行處理，必需對保留的工業遺產進行創新性的改造設計，賦予其全新的功能，使其融入現代城市生活，實現復興與再生[4]。施工精確度必須較高才能達到預期改造效果，稍有不慎就會破壞原本希望保持的工業建筑風貌。3）鋼結構設計難度較大。結構造型設計相較于傳統梁板柱建筑較為復雜且成本較高。設計者必須對各種鋼結構構架形式，材料受力性能，以及結構荷載進行合理分析計算以獲取最優方案，其設計、施工以及維護難度相對較大。

3應用計算機模擬“BIM”技術進行工業建筑鋼結構改造項目優勢

通過“甩圖板”，我國建筑設計行業進行了第一次技術革命，計算機技術開始全面應用于原本依靠手繪的建筑設計領域，然而傳統設計軟件是針對于傳統設計的計算機信息平臺，其功能也大多只是為了支撐傳統設計流程，如圖2所示，容易形成信息孤島和斷層。而應用計算機模擬“BIM”技術的第二次技術革命將二維平臺轉化為三維、四維、乃至五維應用，在工業建筑鋼結構改造項目中具有傳統技術無可比擬的優勢。

3.1高效性——協調最優改造方案，顯著提升工程改造效率在工業建筑改造的鋼結構設計前期方案和初步設計階段，運用BIM技術可以協調建筑師、結構以及設備等各專業工程師，并在BIM模型中進行各專業沖突以及碰撞檢驗，靈活提供可實現的備選方案[5]。同時向工程甲方以及施工方提供3D模型，以便直觀對比得出最優化方案，進而可大幅度加快改造進度。

3.2經濟性——控制工程造價，擴展鋼結構工業建筑改造工程應用前景“BIM”平臺建立了與成本相關數據的時間、空間、工序的5D維度關系，優化人力資源配比，可將工作分解后利用項目調度系統優化鋼結構安裝方案，統籌完善工業建筑改造的成本控制，如圖3所示進行協作。在清晰表達造價關系的同時提供精確的成本信息，使實際成本數據得到高效處理分析，從而有效地控制鋼結構工業建筑改造成本較高這一實踐短板，擴展應用前景。

3.3便捷性——同步更改二維圖紙，降低結構二次設計難度利用BIM模型,三維建筑構件及方案的更改都可以在二維設計圖紙中進行同步更新。模型可自動生成同步的各層平面結構圖與剖面圖，快速完善導出2D結構條件圖，制作鋼結構的裝配節點詳圖[6]。各視圖下的修改內容（構件大小、位置）在關聯的配筋、大樣圖中自動更新，大大降低了設計變更以及細節更改帶來的結構二次設計難度。

3.4直觀性——參數化搭建裝配，可視化模擬四維模型BIM依托三維參數化軟件CATIA及相關二次開發技術,可以模擬建立與工程相應的節點系統，自動批量地進行鋼結構節點模型的創建，進而將鋼結構構件與節點模型結合，搭建完整鋼結構BIM模型，實現四維立體可視化，如圖4所示。

3.5安全性——全生命周期監控，增加工業廠房改造工程安全性能基于“BIM”平臺的建筑工程模擬，可以借助計算機整合各項工程數據，預測監控整個工業建筑鋼結構改造項目全生命周期的建筑具體情況[7]，并在早期設計階段發現后期真正施工階段以及實際使用時所會出現的各種問題，提前整合并處理后期隱患，減少不必要的能源損失和資源耗費，提高施工、實際使用以及后期維護的工程安全。

4結束語

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高層建筑鋼筋結構設計必須遵循相應的原則：安全可靠性，持久耐用性以及經濟適用性。下面將從梁柱主筋受力處鋼筋設計，墻梁節點鋼筋設計和主梁節點和次梁節點的設計三個方面介紹高層建筑鋼筋結構設計。

1、梁柱主筋受力處鋼筋設計

高層建筑的鋼筋結構中，由于框架柱和框架梁在主筋受力處會產生矛盾，因此在設計中必須考慮框架柱和框架梁的受力問題，堅持“強剪弱彎、強柱弱梁”的設計原則，也就是說，在設計過程中必須保證框架柱受力主筋的位置，避免框架梁截面寬度與框架柱的邊長等長或者是框架梁一邊與框架柱想重合。為保證上述過程，采取的對策主筋從框架柱內側通過，框架梁靠近柱側增加四根鋼筋作為架立，用于保證框架梁截面寬度的長度。效果分析：通過以上方法設計梁柱主筋受力處鋼筋設計，可以保證柱主筋受力位置的確定，并得到設計師的認可，并在施工中得到廣泛應用。

2、墻梁節點鋼筋設計

對于框架-剪力墻結構來說，由于主次框架梁都直接放在筒墻體暗梁或過梁的核心處，易出現：如果框架梁截面、暗梁以及過梁具有相同的截面高度，會使框架梁與核心筒的暗梁或過梁在主筋方面產生矛盾。為了避免此種情況的產生，一般采用的設計原則是：依據框架梁在固定端處的彎矩方式，框架梁在支座處應采用上拉動鐵處，擠壓下鐵位置，同時在暗梁或過梁的位置扭動，但要保證暗梁與連梁在箍筋處的完整。如圖所示為為固接框架梁彎矩的示意圖，可以使大家更好的了解什么是彎矩結構。具體措施為：在過梁的下鐵處設置兩排少于六根主筋的布置，框架梁下鐵則布置在兩排少于六根主筋的位置中間，并依照接頭全部處于支座周圍，并以比例50％錯開；框架梁上鐵應直接放置在過梁上鐵位置，用于保證錨固長度的設計要求；將過、暗梁截面減少5cm，框架梁的上鐵直接放置在過梁位置，來保證鋼筋保護層的深度。效果分析為：為預防過梁箍筋收到破壞，采取的調整框架梁下鐵受力主筋位置的方法已經得到認可；在錨固長度的設計要求下，將過、暗梁截面減少5cm，框架梁的上鐵直接放置在過梁位置，來保證鋼筋保護層的深度，也得到很多的應用。

3、主梁節點和次梁節點的設計

高層建筑鋼筋結構的框架剪力墻設計中，重點是主梁節點和次梁節點的設計，特別是主梁節點的設計已經成為當今剪力墻設計的焦點。傳統的設計是：次梁上鐵設置在主梁鋼筋之上，而板筋卻設置在次梁主筋上，這容易導致位置設置出錯，便不能滿足鋼筋保護層厚度的需求，從而嚴重影響其抗震能力。因此設計的關鍵是：位于主梁上方的次梁應在延伸到懸挑梁處的主梁的上側，因而在設計時應保證懸挑梁的尺寸，不能過小。框架梁與勁性柱在主筋上關于錨固長度關系。

二、高層建筑鋼筋施工技術

在高層建筑鋼筋施工中，首先要做的是統一測量的儀器以及鋼尺的量具。我們知道建造高層大樓設計很多的測量儀器，包括：土建方面的測量儀器和鋼尺、鋼結結構方面的測量儀器和鋼尺等，如果不統一這次儀器和鋼尺，會嚴重影響建造的過程以及傳遞，因而必須采取國家統一的計量單位和標準。其次，應對軸線、標高和地腳螺栓進行定位。一般來說，軸線的定位是依據場地的寬度，在建筑物外部或內部進行確定的。設置控制樁，用于確定經緯儀和激光儀的位置，通常以滿足通視、可視為基準。鋼柱長度一般采用2-3層為一節，來滿足起重量以及運輸。每一節的定位柱子到下一節的定位軸線，應從地面引致高空。地螺栓則是用在第一節鋼柱時，用于控制平面大小和標高所采用臨時措施。再次是鋼柱制作與安裝。鋼柱作為高層建筑中主要的豎向結構部件，在制作過程必須現行規范其驗收的標準。鋼柱柱腳的環板定位及附件安裝為：首先做好防腐或除銹的工作，根據現場吊裝要求及運輸，確定鋼筋長度（一般低于12cm），控制焊接尺寸以及防變形和保持對稱，用于實現焊接后的平直，附件安裝時應符合需求。最后是鋼梁柱的制作與安裝。鋼梁柱在高層建筑中一般采用的是H型結構，這需要較好的任性和連通性。一般在制造過程中，在框架梁所設置懸臂梁，懸臂梁上下翼緣采用剖口熔透焊縫方式與鋼柱相連。在安裝時，應先焊接下翼緣，再焊上翼緣，腹板利用高強度螺栓進行連接。

三、結束語

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【關鍵字】超高層建筑，鋼結構，吊裝施工，關鍵技術，安全管理

中圖分類號：TU391文獻標識碼： A 文章編號：

一．前言

加強超高層建筑鋼結構施工中吊裝工程的安全管理工作，有助于提高工程的施工進度和建筑質量，在實際施工過程中建立安全施工的監督管理機制，能夠提高施工質量，在超高層建筑施工過程中建立一套完善的安全管理體系是十分復雜和必要的，應該針對建筑物的實際情況，建立切實可行的系統的有效的科學的管理模式。

二．工程概況

深圳市某超高層工程由地下室、裙樓、二座呈鏡像對稱分布的塔樓組成。建設用地面積14788.29 m2，總建筑面積157425.87 m2，其中地下建筑面積約30158m2，裙房約20234 m2，住宅約100696 m2，幼兒園約1600 m2。建筑基底面積8750.65 m2，容積率8.55，建筑密度59.17％，建筑高度：149.95m。本工程為超高層高尚住宅樓，建筑設計使用年限為100年，建筑防火分類：一類，建筑耐火等級：一級，抗震設防烈度：7度，人防工程等級：六級。結構類型：核心筒－框支剪力墻結構；建筑層數：地上48層，地下4層，裙房2層，19～20層、35～36層設有避難間。其中：①地下室：共四層，結構層高為3.9m、3.9m、3.9m、5.85m，地下四層至地下二層主要用途為車庫與各設備用房，人防地下室設在地下四層，人防面積2542 m2；地下一層為商業用房。②裙房（2層），建筑層高分別為6.0m、4.8m，主要用途為商業用房。③塔樓（50層），轉換層在3層、建筑層高為3層8.1m；3層以上（4～50）為住宅，建筑層高為2.9m。

本工程鋼結構構件的分布情況為：在主塔樓-2至3層頂框支柱KZZ1a、KZZ1～KZZ5，設計采用型鋼混凝土柱，轉換層采用勁鋼梁。勁鋼柱56根，勁鋼梁31根；型式為兩個焊接H型鋼交叉而成，壁厚25mm；總用鋼量1200噸，由此可見，本工程鋼結構吊裝工程量是相當大的。另外，由于本工程是舊村改造工程，拆遷面積有限，造成現場施工用地緊張，工期緊湊，因此，鋼結構吊裝施工是本工程的一大重點和難點。

三．超高層建筑鋼結構吊裝施工前準備

為了使吊裝施工快速、安全的開展，在吊裝之前必須做好以下幾個方面的準備：

1．檢查設計圖紙并對圖紙進行學習、審核和會審，對圖紙中的不詳、有疑問的地方及時地向甲方交談，并對其交談結果進行確認。

2．組織施工人員熟悉設計圖紙與安裝規范要求，掌握安裝工程驗收標準，并備齊相關施工質量檢查、驗收規范及質量表格。

3．鋼構件的加工制作質量以及型號必須符合規范與設計的規定，并有出廠技術文件和合格證明。

4．施工現場必須滿足其施工的要求，路面無障礙、地面結實、標高與軸線符合要求。

5．必要的工器具必須準備好，如吊索具、扳乎、墊木、裝機械、扭矩扳乎、焊機、乎持電動砂輪、電鉆、撬棍、焊鉗等。

6．焊條、螺栓、涂料等連接材料必須有相關質量的證明，并符合有關國家標準的規定以及設計的要求。

7．對施工機械進行組裝、調試，使其有良好性能。

四．超高層建筑鋼結構吊裝施工關鍵技術

1．吊裝順序

不同的建筑工程有著不同的吊裝順序，就本工程而言，其吊裝順序沒有明確的規定，則按照實際情況決定。

2．鋼梁吊裝

本工程鋼梁安裝經調整后必須滿足下列技術要求:鋼梁水平偏差為L/1000,目不應大于10. 0mm;鋼柱的垂直度偏差為H/1000,目不應大于10.0mm;鋼柱間距偏差為士4mm。吊裝梁的吊索夾角一般不得大于60度，鋼梁的吊點設置在梁的二等分點處，在吊點處的吊耳設置在鋼梁上翼緣上，待鋼梁吊裝就位完成之后割除。鋼梁拼裝:鋼梁在吊裝前以地面作為工作平臺進行涂裝、拼裝，用螺栓按要求緊固。鋼梁綁扎:鋼梁按合理的綁扎點進行兩點綁扎。鋼梁起吊:在鋼梁兩端分別綁扎一根纜風繩隨鋼梁起吊，起吊時保持鋼梁兩端平衡，鋼梁超過鋼柱柱頂200mm以上才能徐徐下降，與柱了對位，起吊時要注意風力對起吊的影響。

3．鋼柱吊裝

在進行鋼柱安裝定位時，應該注意在每一節鋼柱安裝完工后對其進行測量調整，在本工程中，要求如下:十字中心線偏差毛小于等于1mm;柱頂標高偏差為3mm;垂直度偏差h/1000,且不應大于10. 0mm。鋼柱安裝過程中偏差控制要點:地下室鋼柱主要包括Z1鋼竹柱、Z2箱形柱、Z3日字巨柱。安裝時全部采用100t履帶吊吊裝就位，其最大吊裝分段為Z3-3(分段3)鋼柱，重量為32. 8t 鋼柱安裝后，應對柱頂作一次標高實測，根據實測標高的偏差值來確定是否對后一節鋼柱的高度進行調整。標高偏差值為3mm，只記錄不調整，超過3mm需進行調整。

本工程鋼柱安裝過程中結構穩定控制措施：

（一）采用攬風繩臨時固定。

（二）采用碼板進行加強。

（三）采用臨時支撐進行固定。鋼柱安裝過程中垂直度校正措施校正的方法是:大多采用螺旋千斤頂作微調來完成垂直度的校正，校正過程中應邊調整邊測量，每次調整幅度不宜過大。吊點設置在預先焊好的連接耳板處。為防止吊耳起吊時的變形，采用專用吊裝卡具，采用單機回轉法起吊。采用4根鋼茲繩起吊，起吊時，不得使柱端在地面上有拖拉現象。

五．超高層建筑吊裝施工安全管理分析

1．在對超高建筑物鋼結構工程的安全管理過程中，應該對樓板混凝土建筑、栓釘熔焊、壓型鋼板鋪設、焊接結構、測量校正、吊裝、構件驗收和構件制造等環節進行安全管理。在超高層建筑物之中的吊裝工程之中，完善安全管理體系是一項具體而負責的工作，應該對在施工過程之中出現的矛盾進行及時的解決、如果沒有對過程進行及時有效的控制，不僅會使工程的工期受到損害，同時會使建筑物的質量受到一定程度的影響。

2．對施工過程的管理可以分為安全文明施工、施工工期控制、材料質量控制、焊接質量控制、精度控制、構件安裝、吊裝前的準備、構件進場驗收、構件制造等。在施工的過程中使用整體調整和單柱校正相結合的方式，使超高層建筑鋼結構吊裝施工的施工關鍵技術與安全管理水平得到有效的提高。

3．在對鋼結構進行安全管理的過程中，應該將制造的規范、工藝和工程試驗有效的結合起來，最終在實驗的過程之中，覆蓋所有的接頭要求和接頭形式，針對在超高層建筑物之中的形式要求和規范要求，進行靈活的選擇。與此同時，對于那些富有經驗的承包商，應該對其以往的焊接工藝進行評價，在制造鋼柱的過程中，應該采取切實可行的工程措施和工藝措施，最終促進施工過程的順利進行，并使其施工質量得到進一步的提高。

4．在進行吊裝的過程之中，安全施工是十分重要的環節，在進行鋼結構施工的過程中，因為其具有懸空作業和高空作業的特點，因此，十分容易產生在高空中墜下零件的現象，很容易造成嚴重的安全事故，為了減少這種安全隱患的產生，應該在施工的現場設立完善的監督安全小組，在每個安裝過程中設置專門的人員進行管理，對員工進行在職培訓，使員工的安全教育水平得到提高，不斷完善員工的安全施工意識，在員工之中樹立起“安全第一”的思想。

5．在管理的過程之中，將安全管理知識落實到生產之中。在建立完善的安全管理的基礎之上，著重對薄弱部分加強保護，通過安全網的增設和樹立安全護欄，使施工現場的文明程度和安全程度得到提高，最終提高超高層建筑之中的安全管理機制。

六．結束語

超高層建筑鋼結構吊裝施工關鍵技術對于鋼結構吊裝施工的質量具有重要的意義，同時加強鋼結構吊裝施工技術的安全管理對于確保工程安全具有重要的作用。

參考文獻：

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[6]蘇鐵斌 宮健 盧俊嶙 超高層鋼結構伸臂桁架安裝技術 [期刊論文] 《城市建設理論研究（電子版）》 -2011年24期

篇6

Abstract： The popularization and application of the steel structure housing is the inevitable trend of the development of China's housing industrialization. Through comparative analysis of the advantages and disadvantages to common structure form of the steel structure housing， the applicability principle of the structure form was put forward， method of improving lateral force resisting performance was proposed， in order to further promote the steel structure residential structure system， which provides a theoretical reference for in the application domestic building trade， and points out effective approaches of industrialization development of the steel structure housing.

關鍵詞： 鋼結構住宅；結構形式；抗側力性能；產業化發展

Key words： steel structure housing；structure；lateral force resisting performance；industrialization development

中圖分類號：TU391 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2012）34-0130-02

0 引言

鋼結構住宅以其“環保、節能、工業化”和“綠色建筑”等特征成為了二十一世紀住宅建筑業的主導方向之一。我國對鋼結構住宅技術的應用和發展也提出了更明確的要求，為此，建立系統的理論研究和發展規劃對鋼結構住宅體系產業化的迅猛發展起著至關重要的作用。

1 國內外鋼結構住宅研究現狀

現代鋼結構房屋建筑體系誕生于20世紀初，在一些發達國家的發展己有上百年的歷史，工業化生產和預制裝配程度較高。世界各國逐步形成自己獨特的鋼結構住宅體系I1]。自1960年以來，美國就開始發展冷成型鋼結構建筑[2]。20世紀80年代，1984年TarpyTS對螺栓連接的冷成型構件墻體的抗剪性能進行了研究[3]。1982年wolfeR.w對有石膏板填充的冷成型鋼構件墻的極限承載力進行了研究[4]。1999年GadE.F研究了冷成型鋼結構住宅中單片墻體以及整體結構在地震荷載下的性能[5]。而我國的鋼結構住宅發展較晚，與發達國家相比，國內建筑鋼結構行業仍是一個朝陽產業，新材料、新技術、新結構體系、新應用領域不斷出現。要加快建設鋼結構行業的發展，對現有建筑鋼結構設計規范的更新、完善或補充，以及對新的結構體系和新的應用領域的建筑鋼結構設計規范的編制工作顯得非常緊急。

2 鋼結構住宅的技術性分析

2.1 鋼結構住宅主體結構體系比較 鋼結構住宅技術體系并不是簡單的用鋼材替代混凝土和砌體作為支承結構，而是以鋼結構為主體結構，另外還包括圍護結構、鋼結構防火、鋼結構防腐及建筑設備的一個綜合技術體系。鋼結構住宅主體結構體系一般有以下形式：①純鋼框架體系；②冷彎C型鋼龍骨體系及熱軋型鋼龍骨體系；③鋼框架支撐體系；④鋼框架-剪力墻系；⑤鋼框架-混凝土組合結構體系；⑥錯列桁架體系。上述各類結構形式綜合比較如表1所示。

在這幾種結構體系中，前兩種結構體系主要用于低層鋼結構住宅，其他可適用于多高層鋼結構住宅。而且從表中可以看出鋼結構住宅的共同缺點為抗側力性能比較差。為進一步推進鋼結構住宅結構體系在國內建筑的應用，對于該結構體系尚需進行深入的研究。

2.2 提高鋼結構住宅的抗側力性能方法 輕鋼結構住宅的結構體系與傳統磚混結構或混凝土結構住宅體系有很大的不同，它主要由輕鋼結構體系、樓面結構體系和圍護結構體系等組成。而輕鋼龍骨體系是一種新型的結構形式相對于其它結構形式的輕鋼結構住宅，輕鋼龍骨體系的研究和應用更不成熟、不完善，更需要加強研究力度。關于低層輕鋼龍骨住宅的試驗和理論研究主要集中研究復合墻體的抗側力性能的研究，2008年武漢理工大學高景輝對輕鋼龍骨墻體的破壞模式做了分析，得出自攻螺栓連接破壞時一種主要因素，通過有限元參數分析發現，影響輕鋼龍骨復合墻體抗剪性能的最關鍵因素是自攻螺栓的數量，其次是墻體的尺寸、支撐。2010年浙江工業大學郎晟頡在靜力分析的基礎上研究了復合墻體的滯回性能與抗震性能，得出了隨著墻板厚度的增加，墻體抗側承載力隨著墻板材料不同有不同程度的提高，導軌與墻板的間距對墻體抗側性能影響最大。同年武漢理工大學張翠萍對三種不同支撐的輕鋼龍骨墻體：輕鋼龍骨剛架體系、輕鋼龍骨剛架支撐體系、輕鋼龍骨剛架端支撐體系，進行了抗側力性能分析，得出帶支撐的墻體的抗側極限承載力能滿足帶蒙皮的組合墻體的抗側力性能的研究。

3 鋼結構住宅的產業化發展

鋼結構住宅有著重量輕、抗震性能好、施工周期短、工業化程度高、環保效果好等特點，作為未來住宅的發展方向，人們正在逐漸關注它、接受它。目前的問題是，我國建筑鋼材消費嚴重偏低，且絕對量相差非常之大。如何加大建筑業中各類鋼結構建筑的使用比例，大力推進建筑鋼結構產業的快速發展，提高建筑用鋼在國家總鋼材產量中的份額，將是擺在在我們面前的重要課題。由于市場經濟尚不完善，建筑鋼結構產業的發展過于迅猛，長期以來自發形成的我國建筑鋼結構產業鏈配置存在較嚴重的問題，而改變這種現狀更加需要推進技術創新和成套技術集成體系的應用，使科技轉化為實際生產力，促進住宅產業化的發展。如果我們能實現鋼結構住宅的產業化生產，住宅建設及相關產業的勞動生產率將大大提高，其具有的廣泛的社會、經濟效益會更加明顯地展現在社會經濟的各領域，并被市場認可和接受。而進行產業化發展的關鍵是影響鋼結構住宅經濟性的主要因素，如施工技術及施工組織設計的選擇；鋼材的選用；結構體系設計，圍護及其它配套體系的發展及產品更新；鋼結構的防火、防腐處理；原材料價格，尤其是鋼材價格的上下波動；部品部件的產業化、社會化水平、標準化生產；部品部件的設計、制造、安裝等等。針對影響鋼結構住宅成本的主要因素，從成本控制的角度對供應鏈管理、產業化、標準化、企業管理等理論，通過加強鋼結構住宅領域的供應鏈管理，部品部件的生產社會化，住宅區的產業化運作，及公司管理理念的創新、提高管理水平，國家政策等一系列措施，尋求鋼結構住宅的成本控制的對策，增強鋼結構住宅與傳統混凝土住宅的競爭優勢，從而改善鋼結構住宅面臨的建造成本較高、市場份額小、

社會對鋼結構住宅的認識程度不夠等現狀，吸引更多的社會主體參與到鋼結構住宅建設領域中，來促進鋼結構住宅的基本建設、應用與推廣。

參考文獻：

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[2]Yuwei.wen.Cold—formedsteeldesign[M].Newyork： Wiley，1985.

[3]TarpyT·S·Shear resistanee of steel stud wanll Panels. Proe Seventh Int SPeeialty Confon Cold Formed Steel Struetures，1984：203～248.

篇7

關鍵詞：鋼結構住宅，發展概況，優越性，問題，前景

 

1、引言

隨著科技的發展、社會的進步、人民生活水平的提高、生活觀念和生活方式的改變、要求建造住房的快速性、住房的個性以及住房綠色環保性都被提到了議事日程。論文參考。堪稱“綠色結構”的鋼結構住宅就是其主流產品。鋼結構住宅的建造如同裝配一臺機床、組裝一輛汽車，這樣的速度確實令人難以想象。但從目前形勢來看，這種從工廠流水線上走下來的鋼結構住宅將是中國住宅發展的方向。本文簡要論述了鋼結構住宅在國內外的發展概況及其優越性，并就我國今后發展鋼結構住宅所面臨的問題和發展前景提出了一些看法。

2、鋼結構住宅的發展概況

鋼結構住宅在歐美已經有百年歷史,由于具備其他結構無法比擬的優點,鋼結構住宅已給住宅建筑產業帶來了一場深層次的革命,從設計!施工!到一系列新材料的使用都出現了革命性的變化,因而在國際范圍內代表了未來的住宅發展方向。在美國普通的低層民用住宅中,采用輕鋼結構,特別是采用鍍鋅輕鋼龍骨作為承重結構體系應用于住宅建造所占的比例,從90年代初的5%已發展到現在的25%左右。日本、澳大利亞、英國、意大利等國也早已把鋼結構用于住宅,并研究開發出完整的節能環保型的輕鋼住宅結構體系。

我國鋼結構住宅起步很晚,20世紀80年代中期,隨著改革開放的不斷深入,工業化的輕鋼別墅也進入我國,如上海龍柏飯店!大連桃園山莊!北京光明公寓等,這些別墅大都供外國人居住。近幾年,蘇州!廣州又從美國!澳洲引進2~3層別墅,其房屋的承重骨架!圍護結構的設備等全套從國外引進,中方只負責基礎、地坪及房屋構件的組裝。我國的鋼結構住宅的研究和應用始于20世紀90年代末,大規模研究開發!設計制造!施工安裝鋼結構住宅建筑還是近二三年才發展起來的。目前,在北京、天津、廣州、深圳等地開展低層、多層和高層鋼結構住宅試點工程,已經建成30多萬平方米,但還處于研究和試點工程階段。

雖然，鋼結構住宅在我國起步較晚，但這種新型建筑體系有可能使房地產業、建筑業、冶金業等行業集合成為一個新的產業體系。基于這一點，為了推進住宅的產業化，國務院于1999年在第72號文件中明確提出:發展鋼結構住宅，擴大鋼結構住宅的市場占有率，將會加速住宅產業化過程，對我國建筑、冶金及相關產業的發展具有重大意義。由此可見，鋼結構住宅，是我國生產力發展到一定階段的必然產物，必將成為住宅產業的一支新生力量。

3、鋼結構住宅的優越性

鋼結構住宅建筑是以工廠化生產的鋼梁、鋼柱為骨架，同時配以新型輕質、保溫、隔熱、高強的墻體材料作為圍護結構建造而成，其中主要承重骨架是由鋼構件或鋼管(圓管或矩形管)混凝土構件所組成。在住宅建筑中應用鋼結構的優勢主要體現在以下幾個方面:

3.1強度高、自重輕、抗震性能好

鋼結構體系輕質高強,可減輕建筑結構自重的30%,大大降低基礎的造價；鋼結構是柔性結構,有很好的抗震，同時結構安全度高，受損輕，而且由于鋼材便于加工，災后容易修復。

3.2功能區分割靈活

傳統的磚混、鋼筋混凝土的結構自重大，進深和開間相對較小，梁、柱粗大，空間利用率較低，而且拆除不便。隨著社會的進步，人們審美觀的改變，使用功能要求的需要，因而開發堅固耐久、多功能、大開間、易于改建，便子拆除的新型鋼結構住宅，則是住宅建筑和結構發展的重要趨勢。鋼結構住宅戶內有效使用面積可提高6%一8%，壽命可達90年以上，成本可降低5%，建筑風格更靈活豐富，戶內空間可多方案分割，滿足不同用戶的需求。

3.3 工業化程度高，施工方便、工期短

由于鋼結構構件可以實行工廣化生產、尺寸精度高，現場安裝方便，所以現場作業量小，工業化程度高，施工方便。同時，由于施工機械化程度高，加快了施工速度。另外，鋼結構除基礎外，構件全部由專業工廠標準化生產，建筑質量容易保證，各構件運抵現場組裝，施工現場文明 ,噪聲少;施工作業受天氣及季節影響較小，并且可以工廠制作與現場安裝平行進行，甚至一些標準的住宅體系，可以隨訂貨，隨建造，大大縮短建造周期和有時間。

3.4便于住宅產業化、可持續發展化

鋼結構構件適宜工廠大批量生產，并且能將防水、保溫、節能、門窗等先進成品集合于一體，成套應用，同時還能將設計、生產、施工一體化，提高住宅產業化的水平。論文參考。另外鋼材可以回收，再生利用率

高。建造和拆除時對環境污染較少且改建和拆遷容易，節能指標可達50%以上，屬于綠色環保建筑體系，符合我國可持續發展的要求。

4、鋼結構住宅面臨的問題

鋼結構住宅具有以上的綜合優勢，因而受到各方的重視。但目前，中國的鋼結構住宅還只是處于起步階段，研究力度還不夠，實際設計和施工還存在不少爭議和問題需要解決。論文參考。

4.1鋼結構住宅技術問題

首先，全國已興建了部分鋼結構住宅，基本上是等效采用外國標準，缺乏有針對性的適合中國國情的鋼結構住宅規范，所以應該有計劃地建造一批試驗工程，逐步使該技術在國內成熟起來，同時中國已加人WI'0，編制規范考慮與國際接軌問題也是必不可少的。第二，鋼結構住宅建筑要以建筑設計為主導，其他專業緊密配合。不但要遵循住宅建筑設計一般原則，還要特別注重如何發揮鋼結構的優勢。一方面考慮鋼梁跨度可增大、結構開間更靈活、盡量為住戶創造更大的空間;另一方面，還要考慮如何避免鋼結構帶來的平、立面單調呆板的問題。這兩方面都要處理好。第三，為了更好地推廣鋼結構住宅，設計和制規范時，要保證構件制造實現工廠化生產，便于運輸，還要保證現場安裝連接方便，施工迅速。第四，關于施工資質問題，上級主管部門要加大審核力度，實現資質審核規范化、程序化。

4.2設備配套、原材料供應問題

建筑設備應與鋼結構住宅配套，是住戶首先關心的問題。要選用和開發適合鋼結構住宅的各項配套設備，如:室內裝修、高檔廚衛設備、室內生活配套設備以及室外管線、綠化環境等。目前，大部分鋼結構住宅需用原材料都可以在國內配套，但仍有一些高檔材料需要進口。因此尚需加大材料研發力度。

4.3降低成本問題

從原材料角度看，現階段紅磚的價格肯定比鋼材和其它新型墻體材料便宜，造成鋼結構住宅的主體結構造價和內墻造價略高于磚混結構，即使這樣，如前所述，考慮到多方面因素，鋼結構住宅的綜合造價仍然是有優勢的。另外，使用紅磚，意味著要喪失大面積優質的田。因此，國家已明確限制使用紅磚。所以關于鋼結構住宅的造價問題，應結合中國國情，從設計、制造、運輸、安裝、維修和管理等環節著手，加強管理和協調，以降低成本，提高其綜合經濟效益。

4.4鋼結構防火、防腐蝕、抗沖擊問題

建筑用鋼是否耐腐蝕、耐火，直接決定了鋼結構住宅的質量。有資料顯示，無任何防護措施的普通鋼材一旦遭遇腐蝕或火燒，15~20分鐘便會軟化，喪失其承載能力。因此，研究新型的防火、防腐蝕材料是當務之急。除此之外，雖然鋼結構具有較好的延性，但去年的“9·11”事件使人們更加關注高層鋼結構住宅的抗沖擊性能。

4.5實用性人才缺乏問題

目前，具有鋼結構住宅設計經驗的技術人員和施工技術工人較缺乏，致使一些開發商不敢輕易采用鋼結構形式。這不能不說是一種缺憾。

4.6鋼結構住宅的宣傳和國際交流問題

鋼結構住宅在我國屬于一支新生力量，大部分用戶對其缺乏了解。因此要廣泛宣傳開發鋼結構住宅的益處，完善不同類型結構設計規范和施工技術標準，建立一個能與傳統建材相競爭的鋼材供應網，研制新型的輕質保溫墻體材料以及與之配套的輔助材料，做好示范工程，加強信息交流，行業動態，尋求國際間的廣泛合作。另外，中國的鋼結構住宅產業不能完全局限于“自力更生，自主開發”一條路，應該打開大門，面向世界，吸收和借鑒國外成熟的先進經驗。只有這樣才能加快其產業化進程，滿足中國住宅市場對住宅產品的數量和質量不斷增長的需求，從而促進我國鋼結構住宅的發展。

5、鋼結構住宅前景和方向

5.1鋼結構住宅前景

從以上分析來看，鋼結構住宅以獨特的優勢必將成為我國建筑行業一個重要的組成部分。根據發展趨勢來判斷，我國鋼結構住宅存在巨大的市場潛力和發展前景。主要原因表現在以下幾個方面:

物質基礎上，我國的鋼產量早已躍居世界第一位，從1996年開始，我國鋼產量已經連續幾年突破1億噸，2001年高達1.5745億噸，鋼材產量和質量持續提高，鋼結構的造價也相應有較大幅度的降低。鋼材供過于求的新形勢，為我國發展鋼結構住宅創造了良好的局面。更何況，隨著中國進人W'I'0，我國建筑鋼材品種將更加豐富多樣，價格也將更加合理。這為我國發展鋼結構住宅打下堅實的物質基礎。這必將促使鋼結構住宅得到快速發展。

技術條件上，隨著我國高科技的發展，針對鋼結構的高新技術也得到了迅速發展。比如高效的焊接工藝和新的焊接、切割設備的應用以及焊接新材料的開發應用，都為鋼結構住宅的高效制作和生產創造了良好條件。

政策方面上，建設部于2001年底了《鋼結構住宅建筑產業化技術導則》，該文件為規范和促進我國鋼結構住宅建筑的發展，探索適合中國國情的鋼結構住宅產業化發展道路，提供了有力的政策指導。并且于今年年初，建設部、國家冶金工業局聯合組織建筑用鋼技術協調組制定《國家建筑鋼結構產業“十五”計劃和2015年發展規劃綱要》。此外，淘汰粘土磚等強制性政策、措施的推行，也將為促進鋼結構住宅的推廣起到積極作用。

5.2發展方向

由于鋼結構設計的靈活性,使得住宅體系除了高層建筑外,低、多層住宅也有良好的適應性,同時發展別墅在低、多層住宅中,可采用輕型鋼結構如冷彎C型鋼或者小型熱軋型鋼組成龍骨結構體系;高層建筑則可采用熱軋H型、焊接H型、焊接箱型、冷彎薄壁方鋼管內灌混凝土、圓鋼管內灌混凝土等組成鋼框架體、鋼支撐框架體系、鋼框架混凝土剪力墻體系等；而建造別墅和農村建筑則可采用墻柱體系。

6、結論

住宅產業化是我國住宅業發展的必由之路，隨著當今世界科技的飛速發展和信息時代的到來,房屋產業化生產已不再是遙遠的夢想,而鋼結構體系住宅正適合于產業化生產。鋼結構住宅建筑技術的不斷提升和創新,為住宅的標準化!多樣化!個性化,特別是產業化奠定了堅實的基礎。建設部科技研究攻關計劃中也把鋼結構住宅建筑技術納入其中,開展全方位的系統開發研究和試點示范,又了鋼結構住宅產業化技術導則，在國家的有力推助下,我國的鋼結構住宅建筑呈現出蓬勃發展的勢態,其研究和發展具有很大的空間和潛力,隨著建筑技術!工藝和材料的不斷進步,鋼結構住宅將成為住宅建筑的主要結構設計選擇類型。

參考文獻

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[5]童悅仲.中國鋼結構住宅的發展2002

篇8

關鍵詞：建筑行業；鋼材結構；技術材料；應用綜述

新技隨著時代的發展，建筑行業也得到了空前的發展機會，目前，在各類建筑的建設過程中，鋼結構的應用也變得越來越廣泛。由于我國在建筑行業中使用鋼結構的時間相對較晚，因此，，在對工程建筑進行建設時，鋼結構新技術以及各類新型材料的應用還有待完善。

Abstract: with the continuous development of construction industry, construction technology and construction of all kinds of new materials have been widely applied to construction project construction process. Because the steel structure has good ductility, light weight and high strength, the characteristics of it, both at home and abroad of all kinds of building construction has been widely used in the process. This article will base on our country's economic construction and development, from the fire protection materials, anti-corrosion materials, insulation materials, heat preservation, membrane material, thin plate, hot rolled section steel and steel material this several aspects to building steel structure material of new technology application are simple.

Key words: construction industry; Steel structure; Technical materials; Application review.

中圖分類號：TU391文獻標識碼：A文章編號：2095-2104(2013)

一、關于鋼結構的概述

(一)鋼結構的主要優點

1、施工周期短

一般情況下，建筑所用的鋼結構都是在工廠就生產好了的，在施工的過程中，可以對其進行現場安裝，這就在一定程度上大大縮短了工程的施工工期。

2、空間大

由于鋼材的抗側彎強度以及抗壓強度是砼的1.5倍左右，所以，在同等強度條件下，鋼結構施工具有增大有效的施工空間、縮小截面的優點。

3、可循環利用

在對鋼結構的建筑物進行施工時，其施工材料可以回收再利用，這與其它的建筑物結構相比，建筑垃圾相對較少也是其主要優點之一。

（二）鋼結構的主要缺點

1、耐火性差

由于鋼材的導熱系數明顯大于鋼筋砼導熱系數，此外，它的耐火性也遠低于混凝土的耐火性。一般情況下，當溫度達到600℃時，鋼結構的強度以及剛度就基本消失。因此，在對鋼結構建筑進行設計時，一定要注意抗火環節的設計。

2、耐腐蝕性相對較差

在一定條件下，鋼材表面的鐵原子在與空氣中的氧氣接觸時，會發生氧化反應而生成鐵銹。當鋼結構出現銹蝕時，鋼結構的應力就會集中在一起，對結構的安全使用造成一定的隱患。鋼結構建筑一旦出現此種情況，就會減少建筑結構的使用壽命，由此可見，為了確保鋼結構建筑的實際壽命能夠達到設計的使用年限，就必須對其進行相應的處理。

二、隔熱、保溫材料

在建筑行業飛速發展的今天，人們對于各類建筑的節能要求也變得越來越高，從相關的資料可以看出，保溫并不是困擾建筑行業的的主要問題，不過人們對于保溫建筑仍然存在各種各樣的爭議。目前，解決建筑物保溫問題的首要條件就是保溫材料的選擇。一般情況下，保溫建筑是通過保溫介質來對空氣進行截流的，以此來達到減緩熱傳遞的目的。不同種類的保溫材料其最大的差別就是怎樣達到保溫的作用。保溫材料的類型以及厚度對保溫建筑的保溫功能有著至關重要的影響。

在此，不得不提到保溫建筑的泠凝現象，所謂的泠凝現象就是指當熱空氣遇到冷表面或冷卻時，空氣中原有的水汽就會減少，從而形成泠凝的現象。當保溫建筑出現泠凝現象時，金屬結構表面就會出現霉斑或腐蝕的情況，最終使得建筑物的面層被損壞，并讓保溫建筑喪失其相應的保溫性能。當前解決此類問題的主要方法就是在保溫建筑的保暖面安裝一層防水汽的貼面，以此來達到緩解水汽運動速度的目的，尤其是對于那些潮氣散發以及潮濕地區的房屋，這種處理方式有著十分重要的作用。

三、鋼結構的焊接技術以及應用前景

（一）鋼結構焊接過程中的基本要求

在對建筑鋼結構進行焊接之前，一定要對相關的焊接設備進行嚴格的檢查，確保焊接過程中所需的工具儀表齊全，所有設備均能正常工作。對于那些外觀要求相對較嚴的鋼結構，務必要確保焊接縫外觀的質量達到相關的要求，在焊接的過程中，如有必要還必須對焊接縫進行及時的修磨處理。特別是對于圓管Y、K、T形節點、螺栓球節點處的網架焊縫以及普通焊接球處的網架焊縫，此類焊接縫的探傷方式以及內部缺陷的分級都必須要符合我國的相關焊縫標準。

在對鋼結構建筑進行焊接的過程中，不同鋼材料所對應的焊條也不同，因此，對于焊接所需的材料必須要進行嚴格的篩選。例如，對于Q235的鋼材，其焊條最好選用E4303，而對于Q345的鋼材，其焊條最好選用E5015。在對鋼結構的坡口尺寸、板厚、材質，其軋制方向必須與它所代表桿件必須一致，同時還必須在與首件一同焊接。如果遇到不能在桿件進行焊接時，就必須根據母材料的抗拉強度等級來選擇相應的焊條。在對強度較高的鋼材料進行焊接的過程中，由于母材料的融入關系，焊縫所需金屬的實際抗拉強度通常要比焊條的名義強度高出許多倍，因此，在對此類結構進行焊接的過程中，最好選用抗拉強度相對較低的焊條來對其進行焊接，以此來確保焊縫金屬的實際強度與母材料的強度一致。

在對鋼結構的焊接次序進行考慮時，由于不同焊接部位的間隙不同，因此，在對其進行焊接的過程中，最好遵循由小到大的焊接原則，只有如此才能確保鋼結構在完成焊接工作后不會出現變形等情況。對于需要進行多層焊接的鋼結構，在完成每層的焊接工序后還必須對焊接部位的缺陷以及熔渣清理干凈，當處理好該層的缺陷以及裂紋后方可進行下一層的焊接。

（二）鋼結構焊接過程中的施工質量標準

對于鋼結構的建筑而言，其建成后的受力情況與焊接縫的焊接質量有著密不可分的內在聯系，因此，在完成鋼結構的相關焊接工作后，務必要對其質量進行嚴格的判定。在對鋼結構建筑的施工質量進行判定的過程中，主要包含了以下幾個方面的內容。

1、施工單位在對鋼結構工程進行判定的過程中，最好是從工程的焊接方法、焊接材料以及初次使用的鋼材等方面來對其焊接工藝進行評定，并根據相應的評定結果來對結構的最終焊接工藝進行確定。

2、在完成鋼結構的焊接后，在其焊接表面不能出現焊瘤、裂紋等缺陷，一、二級焊縫處不能有弧坑裂紋、夾渣以及表面氣孔等缺陷出現，特別是對于焊接縫，一定不能出現未焊滿以及咬邊等缺陷。大量的實踐經驗表明，在對鋼結構進行焊接的過程中，其焊接縫的外觀必須要均勻、平緩，對于焊接縫處的焊渣一定要清理干凈。

3、在完成焊接縫的相關焊接工作后，可以使用鋼尺、放大鏡以及觀察檢查的方式來對二、三級焊接縫進行檢查，以此來確保焊接完成后的鋼結構外觀能夠符合相關的要求。

（三）鋼結構在不同情況下的焊接技術

1、定位焊

由于鋼結構建筑的一個節點通常包含了多個構件，因此，在對鋼結構進行焊接的過程中，一般都會采用定位焊接的方式。在實際的焊接施工過程中，定位焊接所需的焊接原材料必須要與鋼結構原材料的材質相匹配，焊接縫最終的焊接質量必須達到相應的要求。此外，從事焊接工作的技術人員還必須持有相應的焊工施焊合格證。

2、返修焊與磨修

在對鋼結構建筑進行焊接的過程中，當結構的余高、焊坡以及焊角尺寸等低于或小于1毫米，且咬邊出現超差時，就必須將其修磨均勻。在焊接施工的過程中，可以使用碳弧氣刨等一系列的方法來對焊接處的缺陷進行清除，并用砂輪將焊接坡口表面的氧化層磨掉，使其露出金屬的光澤。

（四）鋼結構的應用前景

在對鋼結構進行焊接的過程中，由于鋼材的熱處理方式的不同以及強度級別均存在較大的差異，它主要體現在焊接工藝、焊接過程中的熱影響區性能、預熱溫度等方面。目前，常見的鋼結構建筑主要有專業化的建筑用鋼以及強度較高的建筑鋼結構，不過在一些開發配套的鋼結構建筑中，就必須要用到相應的焊接材料。為了對建筑鋼結構的焊接技術進行有效地提升，最好是在鋼結構的生產線中引進一些先進的生產設備，以此來開發出質量更優的鋼結構產品。

四、防腐蝕以及防銹材料

(一)使用防腐蝕以及防銹材料時的相關要求

上文已經講到，鋼結構的主要缺點就是耐腐蝕性相對較差。通常情況下，新建的鋼結構建筑在一段時間之后必須要重新涂刷涂料，這就使得鋼結構建筑的維修費用普遍較高。當前，解決鋼結構建筑腐蝕問題的主要方法有以下兩種，一種是選用不易腐蝕的鋼材來作為鋼結構的原材料；另一種是在鋼結構表面噴灑一層防銹涂料。對于鋼結構表面所用的防腐蝕材料以及防銹材料的選擇，應以我國的相關的法律法規以及建筑行業的相關規定為標準。

（二）使用防腐蝕以及防銹材料時的注意事項

在對保溫建筑進行設計時，一定要將預期耐蝕壽命、使用情況、涂裝方法、涂層厚度、涂層結構、表面除銹等級、基材種類等方面的因素均在設計方案中體現出來，并提出相應的涂裝要求以及除銹方法。對于輕型鋼結構，在其出現銹斑以及圖層分化時，就必須對其做出相應的維護，而不是等到鋼結構出現大量的涂層脫落時才對其進行維護。這樣做不僅可以減少處理鋼結構表面時的工作量，而且還可以在節約維修成本的前提下，確保鋼結構建筑的維修質量。此外，在對鋼結構建筑進行維修時，選用的涂層材料必須與鋼結構表面原有的涂料品種相同，確保涂料的相互配套。

（三）處理鋼結構表面時的方法

在對保溫建筑的鋼結構表面進行處理時，其主要的方法有激光除銹、控制射流真空除銹、表面合金、電鍍、熱浸鍍、化學轉化膜、噴砂(丸)除銹、酸洗除銹、滾動鋼絲輪除銹以及手工工具除銹等。由于鋼結構的腐蝕問題較為嚴重，因此，在保溫建筑行業的發展過程中，急需研發出一種價廉、質輕、高效的耐腐蝕、耐銹的新型材料或涂料來滿足建筑行業的快速發展對于鋼結構所提出的各類新型要求。

五、防火材料的應用

由于鋼結構的防火性相對較差，因此在各類火災事故中，沒有進行過防護處理的鋼結構通常只能維持20分鐘左右。在震驚世界的“9.11”事件中，世貿大廈的倒塌就充分說明了鋼結構建筑的耐火性較差的這一特性。

目前，對于鋼結構建筑的防火方法主要有以下兩種，一種是在鋼結構的外層涂上一層混凝土或其它的一些防火材料，另一種方法就是在鋼結構表面涂上一層防火涂料。這也是鋼結構建筑的造價相對較高的主要原因之一，同時，這種情況的出現還在一定程度上阻礙了鋼結構建筑行業的發展。對于鋼結構的防火處理一定要嚴格執行我國《建筑設計防火》中的相關要求，對于鋼結構表面的防火涂層的設計一定要遵循建筑物的防火等級以及各種構件的耐火極限來對其防火處理進行科學合理的設計。用于鋼結構建筑防火處理的涂料，其質量要求、涂層厚度以及涂料的性能都必須達到我國《鋼結構防火涂料應用技術規范》以及《鋼結構防火涂料通用技術條件》中的相關要求。

六、結束語

隨著鋼結構在各類建筑建設過程中的廣泛應用，近年來各地紛紛出現了一些專門負責鋼結構研究以及設計的研究所，它們的主要工作就是對鋼結構建筑進行咨詢以及設計。這些研究所在發展的過程中，出現了一大批優秀的鋼結構建筑的設計方案，它們在建筑行業的發展過程中留下了光輝的一筆。例如各類文化公共建筑、體育場館、火車站、候機樓、高層辦公樓等建筑物，它們不僅具有較高的安全性，同時還具有較強的現代感，同時還在一定程度上反映出了古老的中國文化。我國在加入WTO之后，鋼結構建筑得到了更為廣闊的發展空間，在此過程中，它對于新型材料也提出了更高的要求，為了滿足鋼結構建筑的發展需求，就必須根據鋼結構建筑的特點，制定出相應的材料使用以及設計方案。

參考文獻：

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[2]王志強.淺談建筑節能新型墻體及建筑防水鋼結構應用技術[J].建材發展導向（下）,2011,09(1):99.

[3]章金旭.新型墻板材料應用與研究[C].//第七屆全國省際鋼結構行業組織經濟技術協作會暨2011年江蘇省鋼結構年會 江蘇省鋼結構新技術研討會論文集.2011:86-88.

[4]戴為志,黃明鑫,蘆廣平等.國家體育場(鳥巢)鋼結構安裝工程焊接技術[J].電焊機,2008,38(4):51-76.

篇9

不懈鉆研，在寂寞和艱難中堅守

300多篇論文，近20部著作，11本鋼結構有關的規范、規程，40多項重要科研項目和20多項重大工程項目的關鍵問題研究，25項科技進步獎等等，這一串串令人嘆服的數字，與沈祖炎教授漫漫50年的鋼結構人生緊緊連在一起.

與鋼結構結緣是在上世紀50年代，王達時、李國豪等博學之師為同濟51級工業與民用建筑結構專業講授鋼結構、鋼橋設計課，有一位同學聽得尤為專注，他就是班上年齡最小、成績最優異的學生沈祖炎.兩位名師的引領激發了他對鋼結構的無限興趣，并由此影響他一生.

1955年，沈祖炎畢業留校任教.那是鋼結構“十分沉悶”的年代，由于國內鋼材緊缺，鋼結構實際應用非常有限，既申請不到科研課題，也難于遇上工程建設項目，鐘情鋼結構的沈祖炎在這樣的環境里起步，艱難重重.

參編國家鋼結構規范是一個契機.1962年，沈祖炎受邀參與編寫我國第一本《鋼結構設計規范》，主要負責計算.在一天天埋頭試驗、理論分析過程中，他逐步提煉出一些計算公式，慢慢加深了對構件穩定理論的諸多認識.不久，他又參編《冷彎薄壁型鋼結構技術規范》，后又主編《輕鋼結構設計規程》、《高層建筑鋼結構設計規范》……隨著一個個規范相繼問世，積累愈多，他對鋼結構的思考也就愈寬愈深.

80年代，鋼結構開始興起，從前的一切積淀就有了廣闊的用武之地.“如果你認定這個研究方向有發展前途，堅持走下去是最好的選擇！”這是他給予年輕人珍貴的學術經驗.

在鋼結構蓬勃發展的春天里，沈祖炎教授不僅學術之花盛開，他還在多項國家及地方重大工程建設中擔綱重任，創下了一個又一個光榮記錄.

深厚的理論功底對接工程實踐，煉就了沈教授一雙睿智的眼睛.學生趙憲忠從1994年起跟隨沈教授碩博連讀，學習伊始，親眼所見的一件事令他驚嘆折服.那是1994年秋，上海八萬人體育場鋼屋蓋模型試驗前夕，就在結構工程所的實驗室，繞著由幾千根桿件組成的龐大結構模型，沈教授走上兩圈，一眼就指出哪塊部位、甚至具體到哪幾根桿件需要著重觀察.一經試驗，他的判斷完全正確！

正是這雙慧眼，為多個國家及地方重大工程建設項目重點把關.1995年初夏，上海大劇院6075噸的鋼屋蓋實施整體吊裝，時任頂部鋼結構整體提升副總指揮的沈教授頭戴安全帽，在工程現場坐鎮指揮，20小時協同作業，鋼屋蓋成功吊裝.還有國家大劇院、浦東國際機場、東方明珠電視塔、上海環球金融中心……有了他在結構上的護航保駕，人們對這些大型建筑的安全更加放心.

培植梯隊，為學科發展注入活力

“沈教授不僅個人在鋼結構領域成就卓著，而且還親手帶出了一支高水平的學術梯隊，對同濟鋼結構學科的持續發展貢獻很大.”同濟大學周家倫書記說.

留日多年的吳明兒老師2004年底在決意回國時，他的目光就鎖定了同濟，因為“沈祖炎”這個名字在日本鋼結構學界享有很高知名度，讓他心動的還有“沈教授領銜的那支響當當的中青年學術骨干梯隊”.

此言不虛.李國強教授，國家杰出青年基金獲得者，多高層鋼結構及鋼結構抗火是他的主研方向；陳以一教授，致力于鋼結構抗震與輕型鋼結構體系研究；張其林教授，主攻新型結構技術研究；丁潔民教授，同濟建筑設計院的帶頭人……他們都是沈教授的優秀弟子，如今都已成為鋼結構幾大重要研究領域有影響的專家.這一支支優良團隊的崛起，讓同濟鋼結構學科廣受矚目，成了學子們競相投奔的熱門.

篇10

中圖分類號：TU511．3+8

文獻標識碼：B

文章編號：1008-0422(2006)04-0183-04

收稿日期：2006-03-09

作者簡介：歐蔓麗，女(7973-)，湖南株洲人，湖南工業大學土木系工程師，湖南大學工程碩士，主要從事結構工程研究。

1 概述

近年來隨著鋼材產量的穩步增加，鋼結構的使用越來越多。鋼結構建筑較鋼筋混凝土建筑具有施工便捷、抗震性能好、對環境污染少、環保可回收等諸多方面的優點，它適合各種工程結構，隨著鋼產量的增加和應用技術的深入，鋼結構的應用越來越廣泛，已經成為國際上的發展趨勢。

鋼結構建筑的抗火災能力和防腐蝕能力較混凝土建筑較差，雖然鋼材本身不會燃燒，但是并不耐火，耐火極限僅為15min，由于在發生火災時高溫的影響將使鋼材的強度迅速降低不能保持建筑結構所要求的強度。當這些材質的鋼結構本身溫度超過了550℃，鋼材的屈服強度會降低很多，甚至超過50％以上；當溫度在600℃以上是，鋼材將完全喪失承載能力。據統計2001年美國和日本的火災傷亡于已經占到國民經濟總值的0．8％和0．78％[1]。1993年我國共發生火災38094起，死亡2476人，傷5977人，直接經濟損失11．2億元(不含軍隊、森林火災)；1994年我國共發生火災39337余起，死亡2765人，傷4249人，直接經濟損失12．44億元[2]；1996年我國共發生火災36856起，死亡2225人，傷3428人，造成直接經濟損失10．3億元[3]。

鋼材的腐蝕是一種不均勻的破壞，腐蝕的發展很快，一旦在鋼結構的表面發生，腐蝕的蝕坑會由坑底向縱深迅速的發展，使鋼結構產生應力集中，而應力集中現象又會加快鋼材的腐蝕，這是一種鋼材腐蝕的惡性循環，腐蝕使鋼材的抗冷脆性能下降、疲勞強度降低。鋼結構建筑在自然環境下，受腐蝕會有一定的減薄現象，特別是南方空氣潮濕或人為惡劣環境的情況下，減薄現象更為嚴重，我國南方110mm厚公交車板在涂裝的情況下有的部位半年內就可腐蝕穿透。在美國由于腐蝕造成的不安全事故約占整個不安全事故的31．8％，我國約為25％～30％。腐蝕不僅造成安全隱患，而且也給經濟發展帶來巨大的損失。日本腐蝕工程學會(Japan Soc~etyOfCorroslon Enqi-neermg)和日本腐蝕控制協會(JapanAssociat 40nOfCorroslonContr01)共同進行調查表明：?997年全日本腐蝕損失為39380億日元，占當年國民生產總值(GNP)的0，77％；2001年我國因腐蝕問題造成的損失多達4000億元，損失鋼材1000多萬t[4]。鋼材的防腐一直是科學界研究的重點，目前雖然有控制腐蝕的措施，但是每年世界鋼鐵總量的30％左右仍變為無用的廢鐵。據統計，全世界因腐蝕所造成的損失比火山地震等自然災害造成損失的總和還大。

面對由于火災和腐蝕對結構造成的經濟損失，國內外在發展鋼結構的同時，也在不斷完善鋼結構防火保護技術的開發和防腐蝕性能的改進。

2　耐火耐候鋼的歷史

2．1耐火鋼的歷史

耐火耐候鋼是指鋼材具有耐高溫、耐惡劣氣候、耐腐蝕強度的性能。耐火鋼是指其常溫力學性能、焊接性能與現有普通鋼一致，并且要求在高溫600℃以下1―3h其屈服強度不低于常溫的2眉的鋼材；耐候鋼是指暴露在大氣條件下，表面可逐漸形成一層非常致密且附著力很強的穩定銹層阻止外界腐蝕介質的侵入，減緩了金屬繼續腐蝕的速度的鋼材。耐火鋼是日本最早開始研究，20世紀80年代日本研究者通過在鋼中添加微量的Cr、Mo、Nb等合金元素開發出了耐火溫度為600％的建筑用耐火鋼，該鋼在600℃的高溫下屈服強度能保持在常溫下的67％以上，如SM400FR和SM490FR，應用非常廣泛，此鋼種在日本建筑行業的需求量日益增加，現在歐美、韓國、澳大利亞等發達國家也相繼開發了耐火鋼的研究和生產。我國自1993年開始研制，近十年取得了良好的成績，2001年武鋼研制出了WGJ510C2鋼，其各項力學性能比同期美國、日本的同等鋼材要強；鞍鋼研制成功了Cr-Mo-Nb-V系的490級高性能耐火鋼，馬鋼的建筑用耐火H型鋼、寶鋼、攀鋼的高性能耐火鋼相繼研制生產；

2．2耐候鋼的歷史

耐候鋼是指暴露在大氣條件下，表面可逐漸形成一層非常致密且附著力很強的穩定銹層阻止外界腐蝕介質的侵入，減緩了金屬繼續腐蝕的速度的鋼材。耐候鋼的研制起源于歐美，20世紀初歐美的科學家就發現Cu能夠改善鋼鐵在空氣中的耐腐蝕性能，1993年美國的U．S．Steel公司首先研制成功了抗腐蝕高抗拉性能的低合金鋼――Corten鋼，并于60年代不涂漆直接應用于建筑和橋梁，其中應用最普遍的是高P、Cu加Ni的CortenA系列和以Cr、Mn、Cu合金為主的Corten B兩種系列，這兩種鋼材在美國、日本和歐洲得到了廣泛的應用。我國從上個世紀60年代開始研制耐候鋼，并且發展了一些鋼種，如上海鋼鐵一廠研制的10PCuRE系列，鞍山鋼鐵廠研制的08CuPVRE系列和武鋼的09CuPTi系列。積極開發和研制新一代高性能的建筑用耐火耐候鋼，對于滿足市場的需求和培育我國鋼鐵工業新的經濟增長點具有十分重要的意義。

3 目前國內外鋼結構的主要防火方法

目前國內外鋼結構的主要防火方法有很多，這些方法從原理上來說主要有截流法和疏導法兩種。從防火的措施保護主要有外包層保護、冷卻―空心型鋼結構、屏蔽―鋼結構保護、膨脹材料保護、耐火鋼的應用[5]。

3．1鋼結構的防火方法從原理上分類簡介

3．1．1截流法

截流法的原理是截斷或阻滯火災產生的熱流量向構建的傳輸，從而使構件在規定的時間內升溫不超過其臨界溫度。具體做法是在鋼構建的表面設置一層保護材料來隔離火災的高溫，保護材料要選用導熱系數較小，而熱容較大的材料。截流法又可以細分為包封法、屏蔽法、水噴淋法、噴涂法等。其中噴涂法施工簡單、重量輕、耐火時間長、不受鋼結構幾何形狀的影響經濟實用等特點，應用得非常廣泛。防火涂料就是噴涂法最常用的防火材料，它不僅具有一般涂料的保護和裝飾作用，還具有防火的特殊功能。我國已經頒布了兩本規范《鋼結構防火涂料應用技術規范》(CECS24：90中國

建設標；隹化協會)和《鋼結構防火涂料通用技術條件》(GBl4907―94國家質量監督局)。我國自20世紀80年代以來，已經先后研制出厚涂型(H類)和薄涂型(B類)兩種鋼結構防火涂料，并得到了廣泛的應用。

3．1．2疏導法

疏導法與截流法不同，疏導法是把熱流量傳導到鋼構建上，然后設法把熱量導走或消耗掉，是構建溫度不會達到臨界的高溫，起到保護鋼構件的作用。目前疏導法只有一種方法，那就是充水冷卻保護法，具體的方法是在由高位水箱、供水管網或消防車提供冷卻水，使之充滿封閉的鋼構建中，火災中熱量傳遞給水依靠水的蒸發或通過水的循環帶走熱量，蒸汽由專用的排氣口排出，使鋼構件的溫度控制在100℃左右。但是這種方法還會增力口構件的自重，使鋼構建銹蝕或水結冰，因此要在水中摻加阻銹劑和防凍劑。

3．2鋼結構的防火方法從保護措施上分類簡介

3．2．1外包層保護

即用現澆混凝土外保或在鋼結構表面涂抹砂漿等形式形成護層的方法。現澆成型的實體混凝土外包層通常通過鋼絲網或鋼筋來加強，來限制收縮的裂縫，保證外殼的強度。砂漿可以是石灰水泥或是石膏砂漿。鋼管混凝土就是很好的應用。

3．2．2冷卻―空心型鋼結構

即在鋼結構內采用充水循環冷卻的保護方法，它是抵抗火災的最有效的防護措施。就是前面所見的疏導法。

3．2．3屏蔽―鋼結構保護

即將鋼結構構件設置在耐火材料組成 的墻體或頂棚內的保護方法，這種方法很經 濟，應用中只要增加少量的耐火材料即能達 到防火的目的。

3．2．4膨脹材料的應用

采用鋼結構膨脹型防火涂料涂刷在構件外面保護構件，受熱時這些材料膨脹在鋼結構表面形成保護層。

4 目前國內外鋼結構的主要的結構防腐處理

鋼結構在空氣中使用，大氣產生腐蝕是很自然的現象，鋼結構的防腐處理主要的方法有四種：①長效法，采用熱鍍鋅、熱度鋅(鋁)復合涂層進行結構表面處理，防腐年限為20―30a；②涂層法，即在結構表面涂(噴)油漆或其他防腐涂料，耐久年限一般為5―10a；③對水下或地下的鋼結構采用陰極保護即電化學保護，陰極保護是一種延長陽極壽命的保證鋼材料不受氯化物等污染環境侵蝕的保護方法，陽極是向鋼材料分布抗腐蝕保護電流的硬件，如鈦條網根據美國的防腐蝕學會所作的試驗，一條活性鈦條網陽極的壽命很容易超過75a，陰極保護安裝簡單、維修費低，被國內外很多水下和地下工程采用，取得了良好的防腐蝕效果；④采用本身具有防腐蝕能力的的耐候鋼6)。

5　耐火耐候鋼的發展

隨著建筑業的發展，鋼結構的建筑日益增加，國際上關于鋼結構的防火規范和防火工藝設計也日益受到人們的重視，鋼結構的腐蝕對于結構造成的減薄、穿透而造成的安全隱患問題，它已經成為保證建筑結構安全的必要保證措施之一，世界各國都有相應的防火要求規范和防腐蝕的要求，為了提高普通建筑用的鋼結構抵抗火災和防腐蝕的能力，必須進行擬定的保護措施，傳統的噴涂、復合涂層、外保法等防護措施不僅延長工期、提高建筑成本、增加建筑重量，而且施工也不很方便，因此能夠耐高溫、耐惡劣氣候、耐腐蝕強度性能的耐火耐候鋼的研制與應用能夠很好的解決這一問題。

根據鋼材的合金化原理，并且借鑒國外耐火耐候鋼的成分分析研究，我國的寶鋼、武鋼、馬鋼、攀鋼、鞍鋼等鋼廠積極開發新一代高性能的耐火耐候建筑用鋼，以滿足日益增加的市場需求。

5．1武鋼鋼鐵集團于2001年開始自主開發研制成功了具有國際領先水平的高耐火性、高耐候性、高Z向性的建筑耐火耐候鋼材，鋼材的耐候性能于美國的Cor-ten鋼相當，是普通鋼材的2～8倍；耐火性能相當于日本的FR鋼，能保證在600％高溫下的屈服強度不低于標準鋼材屈服強度的2／3，武鋼耐火耐候鋼材的力學性能與冷彎性能技術要求見表1、2。

普通的Q235鋼、Q345鋼的屈服強度在300～400℃溫度下就已經急劇下降，鋼材已經軟化，達不到正常的承載力要求。厚度為10mm和50mm的WGJ510C2鋼板取橫向拉伸試驗，試件在100KN電子拉伸試驗機上進行高溫拉伸試驗，隨著溫度的升高度為10mm和50mm的WGJ10C2鋼的屈服強度下降平緩，在600℃下屈服強度的平均值為265Mpa和250Mpa，均高于常溫下鋼材屈服強度的2／3，滿足國家標；隹建筑鋼板的耐火要求，在700℃的高溫下仍然有212Mpa左右，1080℃條件下可以保持215h不屈服。這一鋼種集高耐火性、高耐候性、高Z向性能和能承受大線能量焊接于一體，填補了國內空白，屬技術首創，其技術性能指標達到國際領先水平。目前該鋼種已經成功的應用到上海中國殘疾人體育藝術培訓基地和中國國家大劇院的建設得到了各方的高度贊揚。

5．2馬鋼的耐火鋼以低碳為成分設計原則，先后開展了Mn-Mo-Nb、Mo-Nb-Cr、Mo-V-Ti、TiMo-Cr-Ti等合金系列，以及Nb-V-Ti-Re微合金化鋼。經過馬鋼公司的不斷探索研究，最終確定了耐火鋼的成分，Q345級耐火鋼的成分以及性能見表3。

馬鋼的建筑用耐火H型鋼的性能指標如下：

耐火性能：os(600℃)≥2／3as室溫，即Os(600℃)≥217Mpa

室溫力學性能即其他質量指標滿足普通建筑用鋼標準的要求

抗震性：室溫O√as

焊接性能：良好或優于普通建筑用鋼

5．3攀枝花鋼廠的攀鋼鋼研究院研制生產出了具有自主知識產權的高強熱軋耐火耐候鋼，此鋼材具有低屈強比、抗層狀撕裂和良好的焊接性能等特點，又具有耐火性、耐候性等功能特點，600℃的高溫時屈服強度不低于常溫的2眉，能夠不用或者少用防火涂料。

5．4寶鋼集團從鋼材的特定金屬成分、表觀結構和微觀組織出發，開發研制了”綠色環保”型耐火耐候鋼，其耐火性能與美國的FR鋼材相當，能夠保證鋼材在600℃的高溫時屈服強度不低于常溫的2／3。其耐候性能于美國的Cor2ten鋼相當，是普通鋼材的2～8倍，可以在一般的氣候條件下使用。并且可以提高涂裝的性能幾倍到幾十倍，耐候鋼上涂層的失效年限遠遠高于普通鋼材。

5．5鞍鋼自從2000年開始研制，已具備400級、490級系列耐火鋼的生產技術考慮到生產的需求和建筑鋼材的低成本、高性能和場地焊接的要求，采用鋼水預脫硫轉爐冶煉爐精練連鑄成品廠控制軋制+控制冷卻檢驗(探傷)入庫的生產工藝路線，鞍鋼大量投入生產了Cr-Mo-Nb-V系列的490級高性能耐火鋼表4。

鞍鋼的耐火鋼完全達到了鋼結構防火的要求，在600℃的高溫狀態下，試件經歷2．5min的保溫后進行拉伸，鋼材的屈服強度仍然滿足規定的要求。

目前國內許多鋼廠都在積極進行新一代高性能的耐火耐候建筑用鋼的研制和生產，這能夠滿足國內鋼結構日益增加的發展。

6　耐火耐候鋼與普通涂層鋼材的經濟對比

耐火耐候鋼主要是采用Cu、Ni、Cr、Si、P、Nb等多種合金元素，以提高鋼材的耐火、耐候的性能。但是合金元素的應用必然提高鋼材的生產成本表5。

雖然耐火耐候鋼的生產采用了多種合金元素，提高了鋼材的成本，但是房屋骨架中的普通鋼材在抵抗火災和防腐蝕時，必須進行擬定的保護措施，傳統的噴涂、復合涂層、外保法等防護措施不僅延長工期、提高建筑成本、增加建筑重量，而且施工也不很方便表6。

因此耐火耐候鋼不僅經濟節約，而且施工簡單、節約工期，并且具有良好的力學和化學性能，是鋼結構建筑首選的高耐火性、高耐候性、環保型的新一代鋼材。

7　結束語

隨著建筑業的發展，鋼結構在各類結構中應用得越來越廣泛。隨著合金化技術的研究改進，加入一定Cu、N1、Cr、Si、P、Nb等多種合金元素的鋼材可以達到高耐火性、高耐候性能。耐火耐候鋼在施工時，可以不用或者采用薄涂型涂料，這樣不僅可以大大的節約維護的成本、縮短施工周期，而且還可以減少結構的自重，增加了建筑在火災情況下的安全性、在腐蝕壞境下的耐腐蝕性能。耐火耐候鋼對降低建筑總成本，增加建筑的安全性能，具有非常明顯的經濟和社會效益。隨著耐火耐候鋼的不斷改善和研發，它的優勢會越來越明顯，在建筑業會得到更加廣泛的應用。

參考文獻：

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