浅谈对钢结构发展的认识
【摘要】：我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246-219），就已经用铁做简单的承重结构，而西方国家在17世纪才开始使用金属承重结构。公元3-6世纪，聪明勤劳的我国人民就用铁修建铁索悬桥。著名的四川泸定大渡河铁索桥，云南的元江桥和贵州的盘江桥等都是我国早期铁体承重结构的例子。钢结构在建筑行
业得到迅速发展，随着建筑造型和建筑功能要求日趋多样化，无论是工业建筑还是民用建筑，在结构设计中遇到的各种困难也日趋增多。因而作为一个结构设计者需要在遵循各种规范下大胆灵活的解决一些结构方案上的难点、重点。
【关键词】：钢结构
【正文】：一、钢结构的特点及应用
钢结构构件较小，质量较轻，便于运输和安装，便于装拆、扩建。适用于跨度大、高度高，承载重的结构。
1.钢材的材质均匀，质量稳定，可靠度高；钢与砖石和混凝土相比，虽然密度较大，但强度更高，故其密度与强度的比值较小，承受同样荷载时，钢结构要比其他结构轻。例如，当跨度和荷载均相同时，钢屋架的重量仅为钢筋混凝土屋架的1/3-1/4,冷弯薄壁型钢屋架甚至接近1/10。为运输和吊装提供了方便。由于钢构件常较柔细，因此稳定问题比较突出，应给予充分注意。
2.钢材的强度高，塑性和韧性好，抗冲击和抗振动能力强；钢与砖石和混凝土相比，钢材属于单一材料，由于生产过程质量控制严格，因此组织构造比较均匀，且接近各向同性，钢材的弹性模量比较高，在正常使用情况下具有良性的延性，可化为理性弹塑性，最符合一般工程力学的基本假定，计算结果比较可靠。
3.钢结构工业化程度高，工厂制造，工地安装，加工精度高，制造周期短，生产效率高，建造速度快；
4.钢结构抗震性能好；
5.耐腐蚀和耐火性差。
钢结构的应用范围除须根据钢结构的特点作出合理选择外，还须结合我国国情针对具体情况进行综合考虑。目前我国在工业与民用建筑中钢结构的应用，大致有如下几个范围：
（1）、重型厂房结构
吊车起重量较大或其工作较繁重的车间多采用钢骨架。如冶金厂房的平炉、转炉车间，混铁炉车间，初轧车间；重型机械厂的铸钢车间，水压机车间，锻压车间等。近年随着网架结构的大量应用，一般的工业车间也采用了钢结构。
（2）、大跨结构
如飞机装配车间、飞机库、干煤棚、大会堂、体育馆、展览馆等皆需大跨结构。其结构体系可为网架、悬索、拱架以及框架等。
（3）、塔桅结构
包括塔架的桅杆结构，如电视塔、微波塔、输电线塔、钻井塔、环境大气监测塔、无线电天线榄杆、广播发射桅杆等。
（4）、多层、高层及超高层建筑
多层和高层建筑的骨架可采用钢结构。工业建筑中的多层框架和旅馆、饭店等高层或超高层建筑，宜采用框架结构体系、框架支撑体系、框架剪力墙体系。近年来钢结构在此领域已逐步得到发展。
（5）、承受振动荷载影响及地震作用的结构
设有较大锻锤的车间，其骨架直接承受的动力尽管不大，但间接
的振动却极为强烈，可采用钢结构。对于抗地震要求高的结构也宜采用钢结构。
（6）、板壳结构
如大型油库、油罐、煤气库、高炉、热风炉、漏斗、烟囱、水塔以及各种管道等。
（7）、其他构筑物
如栈桥、管道支架、井架和海上采油平台等。
（8）、可拆卸或移动的结构
商业、旅游业和建筑工地用活动房屋，多采用轻型 钢结构，并用螺栓或扣件连接。
(9)、轻钢结构
已广泛应用于工农业厂房、商业大楼、服务性建筑、别墅、仓库、楼面加层、体育场馆、娱乐、旅游建筑和低、多层住宅建筑等领域，还可用于旧房增层、改造、加固和建材缺乏地区、交通不便地区、工期紧、拆迁建筑等，轻钢结构与其它建设相比具有以下优势。
二、 钢结构的优缺点
从书上和一些资料上查询可知钢结构有以下的优点：
1、耐久性：轻钢结构主要采用普通型钢及彩钢板组成，钢架采用国家指定热轧H型钢Q235B材质制造，有效避免结构在施工和使用过程中的锈蚀的影响，增强了轻钢结构的使用寿命。结构寿命可达100年、彩钢板寿命可达10年-15年。
2、抗风性：钢结构建筑重量轻、强度高、整体刚性好、变形能力强。
建筑物自重仅是砖混结构的五分之一，可抵挡每秒70米的飓风，使生命财产能得到有效的保护
3、保温性：采用的保温隔热板材，彩钢夹芯板具有良好的保温隔热效果，真正做到冬暖夏凉。100mm左右厚的EPS彩钢夹芯板隔热效果可相当于5m厚的砖墙。
4、隔音性：隔音效果是评估建筑的一个重要指标，墙体采用彩钢夹芯板，隔音效果好，隔音达40分贝以上。
健康性：彩钢板材料为绿色建材，满足生态环境要求，有利于健康。
5、快捷：钢结构工厂化生产，现场安装，工序简单，工作面大，施工速度快，一栋一千平米的厂房只需5个工人30个工作日可以完成从地基到装修的全过程。
经济：合理分配有效的增大了使用面积，结构布置灵活，容易获得大空间，节约公司生产空间。
6、环保：所有均为金属材料，有效的达到100%回收及再生、真正做到绿色环保无污染。
但钢构也存在着缺点，也即工程施工时需要预防注意的地方。主要是：
1、需要维护。钢结构建材暴露在空气中，钢材易被氧化腐蚀，必须使用油漆保养，或使用不锈钢之类耐腐蚀钢材制作。而传统钢筋混凝土不需要养护。
2、需要涂防火表层。钢结构建材在高温时强度会减弱，必须涂防火表层，这样当火灾发生时，赢取逃生时间，而钢筋混凝土本身就是耐火耐燃材料没有此缺点，不需要涂覆防火层。
3、易产生扭曲。钢结构建材特别是Ｈ型钢，有强轴和弱轴断面，当应力超过容许应力值，弱轴断面会产生扭曲现象。所以建筑时必须考虑钢构建的形变量，依托结构解析和钢构技术；钢筋混凝土浇注完成，凝固后不会发生弯曲。
三、我国钢结构行业发展的趋势
改革开放之后，我国钢结构的发展是迅速的，所以在今后一段时间内，在下列几个领域内钢结构用量将会增加：
1.由于火力电厂建设速度还会不断加快，主厂房和锅炉钢架用钢量会增加。
2.交通工程中的桥梁会有所增加。铁路桥梁均采用钢结构，公路桥梁采用钢结构已也成为近几年来的一个发展趋势，因此，随着桥梁建设项目的增加，也会加大钢结构用量。
3.市政建设中采用钢结构的量会增加。地铁和轻轨工程、城市立交桥、高架桥、环保工程、城市公共设施及临时房屋等都越来越多的采用钢结构，尤其在北京、上海、天津、重庆和各大省会城市以及经济发达的中型城市，钢材消耗量会明显增加。北京奥运会、上海世博会、广州亚运会、深圳世青会的配套设施都采用大量钢结构建筑。
4.钢结构住宅将增加。国家提倡建设节能省地住宅，而有关钢结构
住宅的设计规范及配套技术、材料基本具备。如我国每年竣工6亿平方米的城镇住宅建设有5%采用钢结构，按多层、高层建筑平均每平方米用钢50公斤计算，用钢量将达到每年150万吨。
5.由于中国钢材价格、劳动力成本都比国际低，而且钢结构质量优良，因此，在国际工程市场上有较强的竞争力。这几年国外企业在中国采购钢结构量有所增加，许多钢构厂都承接了海外订单。
四、我国钢结构行业发展存在的主要问题
随着我国国民经济的不断发展和科学技术的发展，钢结构在我国的发展也是日趋增长的，但钢结构行业在我国迅速发展的同时也存在一些问题：
1.对钢结构产业是符合节能环保和可持续发展型的行业的认识还待于提高。最近几年，日、加、英等国的政府和研究机构发表了很多文章，专门论述发展钢结构房屋的优点和措施。
2.设计理念不能适应市场需要。如目前超高层和有特殊要求的建筑大都由国外建筑师设计的方案中标，虽然他们的设计理念确有独特之处，但连接节点却过于复杂，不仅耗材，而且也为制作和安装带来了诸多难题，使工程成本过大。
3.部分地区钢结构企业盲目上马，一哄而起，造成户产能过剩，浪费大量资源。加之钢材涨价，市场无序竞争，竞相压价造成加工和安装企业亏损。
4.钢结构科研开发资金不足，标准及规范修订周期太长；标准及应用规范、规程缺项、滞后；钢材标准与工程设计、施工规范规程衔接不
上。
5.钢结构加工厂和施工安装企业的装备、计算机管理水平、劳动生产率还需进一步改进和提高。
6.钢结构专业技术人员缺乏，尤其在中小企业更缺少。企业产品质量和管理工作不能适应市场的需要。
7.行业协会的作用和功能远未到位。特别在规范和引导市场秩序、服务企业、开拓钢结构市场、标准规范的编制修订和专业人才的培养等方面仍有大量工作要做。
五、对钢结构发展的目标
（1）积极扩展建筑钢结构用钢材的品种，提高产品性能。研究和开发高性能建筑专用钢材系列产品，包括优质焊接结构钢、高强度优质厚板、优质可焊铸钢等；扩大冷弯型钢和热轧H型钢的品种和规格，包括大截面冷弯管材、大截面H型钢和轻型H型钢等；合理推广采用耐候钢、耐火钢、Z向钢和药芯焊条等。2010年，将基本实现建筑钢结构用钢国产化的目标。
（2）大力推动建筑钢结构的发展，进一步提高应用技术水平。高层和超高层建筑优先采用合理的钢结构或钢-混凝土结构体系；大跨度建筑积极采用空间网格结构、立体桁架结构、索膜结构以及施加预应力的结构体系；低层建筑大力推广采用经济适用的轻型钢结构体系。2010年，建筑钢结构用钢量争取达到国家总产钢量的6%，同时，建筑钢结构的综合技术水平接近或达到国际先进水平，并逐步实现产业化。
【结束语】：由以上我们对钢结构的了解可知，钢结构建筑是一种新型的节能环保的建筑体系，被誉为21世纪的“绿色建筑”之一，是一种节能环保型、能循环使用的建筑结构，符合发展省地节能建筑和经济持续健康发展的要求，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其自身优势。所以钢结构对我国建筑行业的发展是一种新的力量，为我国的发展创造了条件。
【参考文献】：1、《钢结构设计原理》张耀春主编——北京：高等教育出版社，2011.1
2、《钢结构》钟善桐——北京：中国建筑工业出版社，1988.
3、《钢结构原理与设计》王国周——北京：清华大学出版社，1993.
4、《钢结构》魏明钟——武汉：武汉理工大学出版社，2002.
浅谈对钢结构发展的认识
【摘要】：我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246-219），就已经用铁做简单的承重结构，而西方国家在17世纪才开始使用金属承重结构。公元3-6世纪，聪明勤劳的我国人民就用铁修建铁索悬桥。著名的四川泸定大渡河铁索桥，云南的元江桥和贵州的盘江桥等都是我国早期铁体承重结构的例子。钢结构在建筑行
业得到迅速发展，随着建筑造型和建筑功能要求日趋多样化，无论是工业建筑还是民用建筑，在结构设计中遇到的各种困难也日趋增多。因而作为一个结构设计者需要在遵循各种规范下大胆灵活的解决一些结构方案上的难点、重点。
【关键词】：钢结构
【正文】：一、钢结构的特点及应用
钢结构构件较小，质量较轻，便于运输和安装，便于装拆、扩建。适用于跨度大、高度高，承载重的结构。
1.钢材的材质均匀，质量稳定，可靠度高；钢与砖石和混凝土相比，虽然密度较大，但强度更高，故其密度与强度的比值较小，承受同样荷载时，钢结构要比其他结构轻。例如，当跨度和荷载均相同时，钢屋架的重量仅为钢筋混凝土屋架的1/3-1/4,冷弯薄壁型钢屋架甚至接近1/10。为运输和吊装提供了方便。由于钢构件常较柔细，因此稳定问题比较突出，应给予充分注意。
2.钢材的强度高，塑性和韧性好，抗冲击和抗振动能力强；钢与砖石和混凝土相比，钢材属于单一材料，由于生产过程质量控制严格，因此组织构造比较均匀，且接近各向同性，钢材的弹性模量比较高，在正常使用情况下具有良性的延性，可化为理性弹塑性，最符合一般工程力学的基本假定，计算结果比较可靠。
3.钢结构工业化程度高，工厂制造，工地安装，加工精度高，制造周期短，生产效率高，建造速度快；
4.钢结构抗震性能好；
5.耐腐蚀和耐火性差。
钢结构的应用范围除须根据钢结构的特点作出合理选择外，还须结合我国国情针对具体情况进行综合考虑。目前我国在工业与民用建筑中钢结构的应用，大致有如下几个范围：
（1）、重型厂房结构
吊车起重量较大或其工作较繁重的车间多采用钢骨架。如冶金厂房的平炉、转炉车间，混铁炉车间，初轧车间；重型机械厂的铸钢车间，水压机车间，锻压车间等。近年随着网架结构的大量应用，一般的工业车间也采用了钢结构。
（2）、大跨结构
如飞机装配车间、飞机库、干煤棚、大会堂、体育馆、展览馆等皆需大跨结构。其结构体系可为网架、悬索、拱架以及框架等。
（3）、塔桅结构
包括塔架的桅杆结构，如电视塔、微波塔、输电线塔、钻井塔、环境大气监测塔、无线电天线榄杆、广播发射桅杆等。
（4）、多层、高层及超高层建筑
多层和高层建筑的骨架可采用钢结构。工业建筑中的多层框架和旅馆、饭店等高层或超高层建筑，宜采用框架结构体系、框架支撑体系、框架剪力墙体系。近年来钢结构在此领域已逐步得到发展。
（5）、承受振动荷载影响及地震作用的结构
设有较大锻锤的车间，其骨架直接承受的动力尽管不大，但间接
的振动却极为强烈，可采用钢结构。对于抗地震要求高的结构也宜采用钢结构。
（6）、板壳结构
如大型油库、油罐、煤气库、高炉、热风炉、漏斗、烟囱、水塔以及各种管道等。
（7）、其他构筑物
如栈桥、管道支架、井架和海上采油平台等。
（8）、可拆卸或移动的结构
商业、旅游业和建筑工地用活动房屋，多采用轻型 钢结构，并用螺栓或扣件连接。
(9)、轻钢结构
已广泛应用于工农业厂房、商业大楼、服务性建筑、别墅、仓库、楼面加层、体育场馆、娱乐、旅游建筑和低、多层住宅建筑等领域，还可用于旧房增层、改造、加固和建材缺乏地区、交通不便地区、工期紧、拆迁建筑等，轻钢结构与其它建设相比具有以下优势。
二、 钢结构的优缺点
从书上和一些资料上查询可知钢结构有以下的优点：
1、耐久性：轻钢结构主要采用普通型钢及彩钢板组成，钢架采用国家指定热轧H型钢Q235B材质制造，有效避免结构在施工和使用过程中的锈蚀的影响，增强了轻钢结构的使用寿命。结构寿命可达100年、彩钢板寿命可达10年-15年。
2、抗风性：钢结构建筑重量轻、强度高、整体刚性好、变形能力强。
建筑物自重仅是砖混结构的五分之一，可抵挡每秒70米的飓风，使生命财产能得到有效的保护
3、保温性：采用的保温隔热板材，彩钢夹芯板具有良好的保温隔热效果，真正做到冬暖夏凉。100mm左右厚的EPS彩钢夹芯板隔热效果可相当于5m厚的砖墙。
4、隔音性：隔音效果是评估建筑的一个重要指标，墙体采用彩钢夹芯板，隔音效果好，隔音达40分贝以上。
健康性：彩钢板材料为绿色建材，满足生态环境要求，有利于健康。
5、快捷：钢结构工厂化生产，现场安装，工序简单，工作面大，施工速度快，一栋一千平米的厂房只需5个工人30个工作日可以完成从地基到装修的全过程。
经济：合理分配有效的增大了使用面积，结构布置灵活，容易获得大空间，节约公司生产空间。
6、环保：所有均为金属材料，有效的达到100%回收及再生、真正做到绿色环保无污染。
但钢构也存在着缺点，也即工程施工时需要预防注意的地方。主要是：
1、需要维护。钢结构建材暴露在空气中，钢材易被氧化腐蚀，必须使用油漆保养，或使用不锈钢之类耐腐蚀钢材制作。而传统钢筋混凝土不需要养护。
2、需要涂防火表层。钢结构建材在高温时强度会减弱，必须涂防火表层，这样当火灾发生时，赢取逃生时间，而钢筋混凝土本身就是耐火耐燃材料没有此缺点，不需要涂覆防火层。
3、易产生扭曲。钢结构建材特别是Ｈ型钢，有强轴和弱轴断面，当应力超过容许应力值，弱轴断面会产生扭曲现象。所以建筑时必须考虑钢构建的形变量，依托结构解析和钢构技术；钢筋混凝土浇注完成，凝固后不会发生弯曲。
三、我国钢结构行业发展的趋势
改革开放之后，我国钢结构的发展是迅速的，所以在今后一段时间内，在下列几个领域内钢结构用量将会增加：
1.由于火力电厂建设速度还会不断加快，主厂房和锅炉钢架用钢量会增加。
2.交通工程中的桥梁会有所增加。铁路桥梁均采用钢结构，公路桥梁采用钢结构已也成为近几年来的一个发展趋势，因此，随着桥梁建设项目的增加，也会加大钢结构用量。
3.市政建设中采用钢结构的量会增加。地铁和轻轨工程、城市立交桥、高架桥、环保工程、城市公共设施及临时房屋等都越来越多的采用钢结构，尤其在北京、上海、天津、重庆和各大省会城市以及经济发达的中型城市，钢材消耗量会明显增加。北京奥运会、上海世博会、广州亚运会、深圳世青会的配套设施都采用大量钢结构建筑。
4.钢结构住宅将增加。国家提倡建设节能省地住宅，而有关钢结构
住宅的设计规范及配套技术、材料基本具备。如我国每年竣工6亿平方米的城镇住宅建设有5%采用钢结构，按多层、高层建筑平均每平方米用钢50公斤计算，用钢量将达到每年150万吨。
5.由于中国钢材价格、劳动力成本都比国际低，而且钢结构质量优良，因此，在国际工程市场上有较强的竞争力。这几年国外企业在中国采购钢结构量有所增加，许多钢构厂都承接了海外订单。
四、我国钢结构行业发展存在的主要问题
随着我国国民经济的不断发展和科学技术的发展，钢结构在我国的发展也是日趋增长的，但钢结构行业在我国迅速发展的同时也存在一些问题：
1.对钢结构产业是符合节能环保和可持续发展型的行业的认识还待于提高。最近几年，日、加、英等国的政府和研究机构发表了很多文章，专门论述发展钢结构房屋的优点和措施。
2.设计理念不能适应市场需要。如目前超高层和有特殊要求的建筑大都由国外建筑师设计的方案中标，虽然他们的设计理念确有独特之处，但连接节点却过于复杂，不仅耗材，而且也为制作和安装带来了诸多难题，使工程成本过大。
3.部分地区钢结构企业盲目上马，一哄而起，造成户产能过剩，浪费大量资源。加之钢材涨价，市场无序竞争，竞相压价造成加工和安装企业亏损。
4.钢结构科研开发资金不足，标准及规范修订周期太长；标准及应用规范、规程缺项、滞后；钢材标准与工程设计、施工规范规程衔接不
上。
5.钢结构加工厂和施工安装企业的装备、计算机管理水平、劳动生产率还需进一步改进和提高。
6.钢结构专业技术人员缺乏，尤其在中小企业更缺少。企业产品质量和管理工作不能适应市场的需要。
7.行业协会的作用和功能远未到位。特别在规范和引导市场秩序、服务企业、开拓钢结构市场、标准规范的编制修订和专业人才的培养等方面仍有大量工作要做。
五、对钢结构发展的目标
（1）积极扩展建筑钢结构用钢材的品种，提高产品性能。研究和开发高性能建筑专用钢材系列产品，包括优质焊接结构钢、高强度优质厚板、优质可焊铸钢等；扩大冷弯型钢和热轧H型钢的品种和规格，包括大截面冷弯管材、大截面H型钢和轻型H型钢等；合理推广采用耐候钢、耐火钢、Z向钢和药芯焊条等。2010年，将基本实现建筑钢结构用钢国产化的目标。
（2）大力推动建筑钢结构的发展，进一步提高应用技术水平。高层和超高层建筑优先采用合理的钢结构或钢-混凝土结构体系；大跨度建筑积极采用空间网格结构、立体桁架结构、索膜结构以及施加预应力的结构体系；低层建筑大力推广采用经济适用的轻型钢结构体系。2010年，建筑钢结构用钢量争取达到国家总产钢量的6%，同时，建筑钢结构的综合技术水平接近或达到国际先进水平，并逐步实现产业化。
【结束语】：由以上我们对钢结构的了解可知，钢结构建筑是一种新型的节能环保的建筑体系，被誉为21世纪的“绿色建筑”之一，是一种节能环保型、能循环使用的建筑结构，符合发展省地节能建筑和经济持续健康发展的要求，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其自身优势。所以钢结构对我国建筑行业的发展是一种新的力量，为我国的发展创造了条件。
【参考文献】：1、《钢结构设计原理》张耀春主编——北京：高等教育出版社，2011.1
2、《钢结构》钟善桐——北京：中国建筑工业出版社，1988.
3、《钢结构原理与设计》王国周——北京：清华大学出版社，1993.
4、《钢结构》魏明钟——武汉：武汉理工大学出版社，2002.