钢结构在建筑工程中的应用与发展

宣磊

摘 要：随着我国经济的不断高速发展，人民的住房环境也在不断改善。从最初的茅草结构转变为砖瓦结构，最后变成如今的钢筋混凝土结构，住房无论是舒适度还是安全性能都有着极大程度的提高。本文则将对钢结构在建筑工程中的应用进行分析，并对未来钢结构在建筑工程中的发展前景进行预测，希望能够为建筑工程事业提出一些意见与建议。

关键词：钢结构；建筑工程；发展前景

1 建筑钢结构在建筑工程中的应用

1.1 建筑钢结构的优点

建筑钢结构相较于传统的砖瓦建筑结构而言，其优势显而易见。当前建筑物的高度逐渐增加，如果仍然使用传统的砖瓦结构进行建设施工，很容易在施工过程中就发生倾塌，并且无法保证建筑物的稳定性。而钢材则可以很好的克服这些问题。因为钢材相较于砖瓦土石，具有更高的强度，承载能力大大提高，不会因为建筑物高度增加而被压垮。同时，钢材也具有非常优秀的韧性与可塑性，这使得其可以按照建筑施工的需求加工成所需要的各种形状。在建筑物投入使用的过程中，其所承载的不仅仅是静载荷，同时还有动力载荷。针对于动力载荷，如果材料的韧性不够往往会发生崩断，从而使整个建筑结构垮塌。而钢材则可以通过自身形变来吸收并缓冲外力作用，并进行适应，即使出现突然增加的动力载荷，也不会出现断裂的情况。也正是因此，建筑钢结构对于地震也有着极好的缓冲作用。

传统的砖瓦结构建筑方式如果想要加大建筑规模，往往需要对承重梁柱进行加粗，致使用料增加，而且不一定能够取得较好的效果。而钢材的强度较高，材料较为轻便，通过焊接技术或者是冷成型技术可以制作出各种复杂的幾何结构，如图1。在几何结构中，三角形稳定性最高，大范围使用三角形可以极大程度上提高建筑的承载能力，对于开放式建筑的建设以及气候环境不适宜长时间施工的地区有着适应能力。

1.2 建筑钢结构在建筑工程中的应用

随着我国经济实力的不断增强，尤其是自改革开放以来，我国钢材产量较之前有着翻天覆地的变化。虽然我国钢材产量与发达国家相比不相上下，但是在住房建筑建设中，钢材的使用量与我国钢材产量极不相称，大约只有不足百分之十的钢材产量应用到了建筑领域中，这无疑极大程度上遏制了我国建筑钢结构的发展。

我国的钢结构建筑模式与西方各国相比出现时间相对较晚，在改革开放之后，国内高层建筑建设工作全面开展，加上钢结构在建筑工程中所具有的种种优点，使得其受到了越来越广泛的重视。不仅如此，国外冶金建筑公司在我国建筑钢结构发展初期赠送了很多钢结构建筑样板房，除了体现我国良好的外交关系之外，也为我国钢结构建筑发展提供了学习与借鉴的机会。直到近些年来，我国各大城市都已经开始使用钢结构建筑模式进行民用住宅建筑以及商业建筑的施工。城市的住宅密度大幅增加，从一定程度上也解决了城市住宅紧张的难题，并且能够提供更多的土地用于城市绿化以及交通建设，为我国城市化建设奠定基础。

2 建筑钢结构的发展前景

建筑钢结构相比传统建筑结构有着极大的优势。在住宅结构上，由于钢材自身密度大、强度高，其可以较为灵活地划分建筑内部的功能区，并且可以最大程度上利用建筑空间，建筑风格也有着更多的选择。在建筑施工经济性方面，钢结构建筑施工受到环境、地形、气候等非人为因素的影响较小，大大缩短了工期；同时也减少了建筑垃圾的产生，降低了建筑施工成本，为我国可持续发展战略的开展做出了重要贡献。然而，其也有着自身的缺陷，只有将这些缺点弥补，才能够使之更加良好快速的发展。

2.1 建筑钢结构的缺点

虽然钢材的强度较高，但是相较于传统的建筑材料而言，其耐火性能以及耐腐蚀性能都不尽如人意。尤其是高层建筑在火灾发生时，由于高温使得钢材熔融，大大降低其承载能力，从而导致整个建筑力学稳定性遭到破坏，发生垮塌。一般来说，在外界温度达到150℃时，其稳定性能就已经开始下滑。其次，钢材的耐腐蚀性较差，除非处于干燥的空气之中，如果周围存在相应的腐蚀介质，则极易发生锈蚀。在钢材发生锈蚀之后，其内部结构变得疏松，自身的密度变小，强度、硬度、韧性、承载能力等在建筑领域中极为重要的性质都很难保留。如果建筑在建成之后内部钢材结构发生锈蚀，整个建筑几近于不能够使用，并且存在着较大安全隐患。

2.2 建筑钢结构的发展趋势

虽然存在着一定的问题，但是我们不能否认建筑钢结构在未来的应用将会越来越广泛。我们应该考虑的不是放弃建筑钢结构这种建筑模式，而是如何才能够克服这些缺点，让建筑钢结构更加安全、稳定。

钢材在150℃时便需要进行防护降温，而当稳定升高至500℃时，其便已不能够起到正常的建筑承载作用。而为了保障钢结构建筑能够拥有较强的耐火性，现在一般采取添加防火涂层或者是增加围护结构等。当前最常使用的防火涂层根据涂层的厚度分为厚型、薄型和超薄型3种。但是无论是哪一种厚度的防火涂层，都需要保证耐火时间达到0.5～2h。也就是说，防火涂层的厚度会根据涂料的隔温性能发生变化。在未来的一段时间里，钢结构建筑必然会针对其自身弱点进行不断改进，增强其耐火、耐腐蚀性能，才能够让建筑钢结构得到持续稳定的发展。

3 结语

虽然钢结构建筑有着种种优点，但是我们也应该清楚地认识到，其并不是适用所有建筑施工情况。传统的钢筋混凝土结构建筑与钢结构建筑相比有着明显的不足，可就现在的建筑实际情况而言，我们还不能完全放弃混凝土结构的建筑方式。但相信，在不久的将来，钢结构建筑将会克服一切缺点，成为最为主要的建筑结构模式。

参考文献

[1]廖芳芳，王伟，陈以一.往复荷载下钢结构节点的超低周疲劳断裂预测[J].同济大学学报：自然科学版，2014，42（4）：539-546.