钢结构建筑及其在我国的应用

　　近年来钢结构是被应用的越来越多了，现在锡蓉钢结构建设公司就带你一起来看看！

　　钢结构是国内外目前应用和发展速度最快的新型结构型式，广泛用于各类工业、公共和居住建筑，具有施工速度快、建筑造形美观、用钢量少、造价低廉等优势。本文对国内外钢结构的发展现状进行了回顾和总结，并对分析、设计和应用中存在的主要问题提出了建议。

　　另外，结构还可取代砖石或木结构，可回收，符合环保和可持续发展原则。但是作为一种科技含量高、技术新的应用，对设计和施工人员素质要求高，需要进行专门培训。加工和制作需建立专业生产线，先期投人大，结构的防腐、防火问题也需要专门处理。

　　国内常用的结构承重体系包括：焊接门式钢架结构体系、冷弯薄壁型钢结构体系、多层框架结构体系、薄壁折皱拱壳屋面体系。对于无吊车的工业和民用建筑，钢结构的钢材用量一般为20~50kg/m2，主要取决于结构形式、跨度、柱距和活荷载的大小。

　　预制装配式房屋建筑体系诞生于本世纪初，主要用于车库，采用钢波纹板屋面和墙面，20年代出现了定型化生产的厂房。二战期间房屋建筑迅速发展，多用于快速建设战地飞机库，战后重建对工业厂房的大量需求，进一步刺激了房屋的发展。40年代出现门式刚架结构，60年代开始大量应用彩色压型板，Z型檩条、保温墙板和屋面板。目前已成为发达国家的主要建筑结构型式，例如，英国新建的非居住类房屋建筑中，90%的单层和60%的多层房屋都采用结构。

　　美国低层非居住类房屋建筑也以房屋为主，1995年单体面积15000m2以下的单、双层建筑中金属房屋占65%，新建总面积达3500万m2，主要用于各类厂房、商业建筑、公共建筑、农业建筑等。美国钢结构体系的主要形式是门式刚架，在分析、设计理论和方法及制造工艺上已经非常完善，并开发了多种专利产品，其专用设计软件可在短时间内完成设计、绘图、工程量统计及工程报价，在制造上也实现了高度标准化、工厂化生产。

　　尽管欧州建筑市场衰退，但钢结构建筑工程量却呈现逐年增加的势态，年工程量已超过700万t.我国大面积应用钢结构从宝钢工程开始，引进了采用压型钢板围护结构、以热轧H型钢作为主要承重结构的新型工业厂房，80年代冶金建筑研究院等单位研究、开发了建筑成套技术，以及H型钢、檩条、墙梁、压型板、夹芯板、保温板等配套生产线。90年代国外的生产厂家将整套的结构体系推向国内市场，国内的钢生产厂家、设计单位也开始大面积推广应用钢结构。目前我国的钢产量已达1亿t，普通碳素钢质量可靠，价格平稳，供应充足，镀锌及彩色钢板性能优良，在钢结构的设计、制作和安装方面已积累了成功的经验，各类焊接、冷成型、压型板等钢生产线上100条，已经制定了门式刚架房屋钢结构技术规程（CECS102：98）和相应的设计手册26，并开发了部分钢结构设计专业软件。国内应用最为广泛的结构是门式刚架体系建筑和拱型波纹屋面，已建成的北京西郊机库和大连储备粮库单层门式刚架跨度已达72m，芜湖汽车零件公司的另一号厂房单体覆盖面积超过7.5万m2.此外钢住宅已成为钢应用的另一个热点，国内外都在研究和开发钢住宅体系的成套技术。

　　钢结构在国内的应用领域主要有：1、新技术开发区项目，特别是高新技术企业，为树立企业形象，多采用钢结构；2、仓储（粮棉库、车库、储备库），配送转运中心（工业、商业）；3、各类（小吨位吊车）型工业厂房；4、商场、展厅、体育馆、候车室、飞机库、摄影棚等大跨度公共建筑；5、多层住宅，多层工业厂房；6、学校、医院、办公、娱乐等多层公共建筑；7、超市、零售、百货等商业建筑；8、旧建筑物改扩建、翻修、加层。

　　二、钢结构体系及特点门式钢架房屋钢结构体系采用门式刚架为主承重结构，压型钢板围护结构，分析设计和制作安装技术成熟，应用广泛，已有多种定型成套体系。应用范围包括各类工业厂房，体育场馆、娱乐场所、公共建筑，仓库及储运设施，超市、零售和商业服务等，其合理跨度一般在18~36m之间。

　　门式刚架结构型式多样，可以是单脊、多脊，单跨、多跨、高低跨，或单坡、双坡、陡坡、缓坡、平坡、曲面屋面，跨内也可设单个或多个摇摆柱。构件多为工形截面，可采用等截面、变截面、加腋、实腹、空腹、格构梁柱构件。典型的结构体系主要由基础、主刚架、墙梁、檩条、屋面板、墙面板、抗风柱、屋面支撑、柱间支撑等组成。

　　门式刚架结构设计的主要依据为钢结构设计规范（GB17-88）、冷弯薄壁型钢结构技术规范（GB17-87）和门式刚架房屋钢结构技术规程（CECS102：98）。梁柱构件多采用焊接工形实腹截面，板厚一般在16mm以下，腹板高度较大，通过改变腹板高度实现变截面，可利用腹板的屈曲后强度，按有效截面特性计算构件的强度和稳定性。梁柱构件形状简单，便于采用工厂化加工技术。

　　门式刚架结构的梁柱节点和斜梁的现场拼接节点常采用篼强度螺栓端板连接，可以是外伸式或平齐式，考虑到平齐式端板连接刚度较小，鉴于半刚性连接在我国还没有合适的计算方法，建议采用外伸式端板连接，而且应有足够的端板厚度（20mm以上），以保证节点的刚度21，22门式刚架可以是刚接或铰接柱脚，有吊车厂房宜采用刚接柱脚。

　　檩条或墙梁采用C或Z形冷弯薄壁型钢镀锌檩条或黑檩条，檩（梁）距1.5~2.5m，多采用普通螺栓与主刚架连接，可采用简支或连续体系，檩条（墙梁）端部可加隅撑，既可提高檩条（墙梁）的承载力，加大檩条（墙梁）的跨度，也可加强横梁（立柱）的侧向稳定性。对风荷载较大地区的开敞（半开敞）式建筑，也可加强横梁（立柱）的侧向稳定性。对风荷载较大地区的开敞（半开敞）式建筑，应考虑檩条及墙梁的负风压（反弯曲）工况计算=支撑的布置原则与普钢厂房（屋架）类似，屋面和柱间支撑常采用圆钢拉杆，有吊车厂房的下柱支撑应按压杆设计。墙板、屋面板可采用单层或双层夹心板，复合或单层板加保温层，采用自攻螺栓或扣件连接。

　　多层房屋钢结构体系多层房屋钢结构体系采用焊接或热轧H型钢为主要承重框架结构、压型钢板组合楼盖、围护结构和内隔断，必要时应设置支撑提高侧向稳定性。欧美日等国二至八层办公、公共或居住建筑的主要结构形式为钢框架、压型钢板组合楼盖体系，用钢量在40~50kg/m2左右，主要采用热轧或焊接H型钢梁柱或方、圆管构件M.钢结构框架具有比钢筋混凝土施工速度快的优越性，而且采用组合楼盖可保证钢梁的整体稳定性，提篼梁的刚度和承载力，但施工和安装技术要求高，支撑可能会对使用有一定影响。

　　多层房屋钢结构主要应用于住宅，多层工业厂房，学校'、医院、办公、娱乐等公共建筑，以及超市、零售、百货等商业建筑，旧建筑加层、改扩建等。柱距在6~12m之间，典型的多层房屋钢结构体系由基础、框架梁柱、墙梁、檩条、屋面板、墙面板、屋面支撑、柱间支撑、楼层次梁、压型钢板楼盖等组成。承重结构按平面框架或空间框架设计，必要时布置柱间支撑保证整体稳定性，减小侧向位移，楼层采用主次梁体系，压型钢板组合楼盖或预制板加现浇板叠合楼盖，不上人屋面可采用檩条和压型钢板，内墙为隔断，外墙采用压型钢板或其它墙体结构。目前国内的一些多层厂房开始采用上述结构，而多层住宅体系的发展为多层房屋钢结构应用提供了巨大潜在市场。采用组合梁可实现提篼结构刚度，减小结构尺寸，增加建筑使用空间。腹板开洞梁可为设备管道提供通行空间，但在孔洞周围要设加劲肋，提高抗剪能力。楼屋盖次梁采用圆形或六边形蜂窝梁，在不增加用钢量的前提下可使梁高增加70%，组合桁架可使跨度进一步加大。

　　多层房屋钢结构设计的依据为钢结构设计规范（GB17-88），中国工程建筑标准化协会组织编制的房屋钢结构设计规程正在报批中，按空间刚架分析设计，无柱间支撑按有侧移框架设计，柱截面采用H形或箱形，梁为工形实腹梁，主梁和柱间刚接或铰接，主次梁间宜铰接；组合楼盖可采用压型钢板或预制板叠合楼盖。楼层梁宜按组合梁设计，栓钉等抗剪件的数量和大小应按受力要求布置，如不考虑组合作用，可按构造要求由置栓钉等抗剪件。采用蜂窝梁既能提篼截面利用率，也为设备管道提供通过空间，关于蜂窝梁的设计和计算，国内尚无明确规定，但有国内外试验研究资料可供设计。柱间支撑、墙面支撑和屋面支撑传递吊车纵向力及应按抗风、抗震和构造要求设计。新型压型钢板肋组合楼盖支承在梁的加宽下翼缘（Slimdek），梁肋之间可布置设备管道，梁板总体结构高度仅300mm，也改善了梁的防火性能，但需要解决梁的抗扭设计问题。

　　随着结构应用的日益广泛，计算机辅助设计技术发挥了越来越重的作用，国内许多单位和设计部门都开发了专用和通用的钢结构设计软件。这些软件具有三维建模、结构静动力分析、非线性稳定分析、构件的优化设计、典型节点构造等功能，有些还可自动生成结构平立面图和构件施工图、零件大样和材料表等。国外的软件公司也看好中国工程设计的潜在市场，大举推销各种汉化版的分析和设计软件，各种软件都配有型钢截面库、节点构造库，能与AutoCad自动连接对施工图进行修改。

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