钢结构建筑论文
钢结构建筑论文【1】
摘要：本文简要的阐述了钢结构的发展历程及建筑特点并讨论了目前钢结构设计主要面临的问题及解决措施。
关键词：钢结构;钢结构特点;钢结构设计;构造材料
钢结构是比较广泛的一种建筑结构，随着社会的进步，一些有着特殊要求的钢结构应运而生，如：跨度较大的结构、荷载较大的结构、在地震多发区的房屋结构等，更是推动了钢结构建筑的发展。
一、钢结构建筑的发展历史
钢结构的发展与国家的钢铁冶炼技术有着密切的关系。
早在公元前200多年(秦始皇时代)，我国就用铁建造桥墩，随之建造铁链悬桥，如400多年前(明代)云南的沅江桥等。
18世纪欧洲工业革命以后，由于钢铁工业的发展，钢结构在欧洲各国的应用逐渐增多，我国由于受封建主义的束缚，钢结构发展缓慢。
1949年新中国成立以后，钢结构得到了空前的发展，建造了大量的钢结构工程，如1961年建成的北京工人体育馆;1967年建成的我国第一座大跨度平板网架结构――北京首都体育馆屋盖结构。
近几年在一些大城市，也建造了不少超高层建筑，如高420.5m的上海浦东金茂大厦。
同时钢材生产的新技术、新产品也日益增多，如彩钢压型板、彩钢复合板、拱形厂房及彩钢制品等的生产，使建筑结构充满现代化时代气息，实际证明钢结构建筑在我国更具有广阔的发展前景。
二、现代钢结构的建筑优点
1、重量轻、强度高：
钢材的容重大，强度却很高。
建筑材料中钢材容重与屈服点的比值最小，例如，在相同的荷载条件下，钢屋架重量只有同等跨度钢筋混凝土屋架的1/3~1/4，如果采用薄壁型钢屋架则更轻，只有1/10。
因此，钢结构比钢筋混凝土结构能承受更大的荷载，跨越更大的跨度。
2、材质均匀，有良好的塑性和韧性：
与钢筋混凝土和木材相比，钢材的内部组织均匀，可视为各向同性材料，钢材的弹性模量大(E=2.06X105N/mm2)，具有良好的塑性和韧性。
这些物理力学性能，最符合目前所采用的计算方法和结构分析中的基本假定，所以钢结构的实际受力情况与结构分析结果最接近，在使用中最安全可靠。
3、钢结构工业化程度高、施工速度快：
钢结构由各种型材和钢板组成，制作简便，精确度高，能批量生产。
钢结构的工厂制作、工地安装的施工方法，可缩短施工周期，降低造价，提高经济效益。
钢结构的工地拼装常用螺栓连接，不仅施工快速，对已建成的钢结构也易于拆卸、加固或改建。
4、钢结构的密封性好：
钢材组织致密，采用焊接连接可做到完全密封，一些要求气密性和水密性好的高压容器、大型油库、煤气罐、输送管道等板壳结构，最适宜采用钢结构。
三、钢结构设计的思想和技术措施
钢结构的设计应该重视，贯彻钢结构的设计思想，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，因此钢结构设计应在以下设计思想的基础上进行：
1、钢结构在运输、安装和使用过程中必须有足够的强度、刚度和稳定性，保证结构安全可靠;
2、应该从工程实际情况出发，合理选用材料、结构方案和构造措施，应符合建筑物的使用要求，具有良好的耐久性;
3、尽可能节约钢材，减轻钢结构重量;
4、尽可能缩短制造、安装时间，节约劳动工日;
5、可能条件下，尽量注意美观，特别是外露结构，有一定建筑美学要求。
钢结构应因地制宜、量材使用，切忌生搬硬套。
上述措施应结合具体条件进行方案比较，采用技术经济指标都好的方案。
此外，还要总结、创造和推广先进的制造工艺和安装技术，注意施工的可行性。
四、现代钢结构中建筑设计所面临的问题
1、钢结构中建筑设计的防火问题：
钢材虽为非燃烧材料，但钢不耐火，当建筑采用无防火保护措施的钢结构时，一旦发生火灾，很容易使建筑损坏，比如美国世贸中心大楼外墙是排列很密的钢柱，外包银色铝板，在美国911事件中两个塔楼分别受飞机撞击后所产生的大火使钢材软化，最终导致大楼倒塌。
钢结构建筑需考虑更多的防火因素，以下为两种常用构造防火措施：一是采用进口的新型防火板―保全板;二是根据钢结构的部位不同分别采用厚型或薄型的防火涂料，并在露明部位加涂装饰漆。
2、钢结构中建筑设计的防腐问题：
钢材如果长时间暴露在室外，必然会生锈老化，其自身承载力会下降，建筑的美观也会受影响,因此防腐问题也是钢结构设计需要解决的常见问题。
目前的做法主要是采用新型防腐和构造材料。
在设计中设计师对钢结构建筑都做出特别的要求，比如涂刷防锈、防火涂料等。
另外对钢构件施工也有明确的要求，比如构件出厂前涂红丹防锈底漆一道;钢结构安装调整后，将其清洗干净，然后再补刷一度底漆，两度面漆。
3、钢结构中建筑物理问题:
(1)保温。
建筑的保温措施主要集中在外围护结构上，而目前有效期解决办法有两种：1)研制、优化保温材料的构造，提高建筑热环境性能。
2)防止保温材料凝结水，采用外保温和中间保温作法。
(2)吸音。
在一些建筑大厅中，尤其是在音乐厅等要特别考虑声音这个因素的设计中，需要综合考虑材料的使用。
目前广泛地应用于音质设计和噪声控制的解决途径的非吸声材料制成某种吸声结构或使用本身具有吸声特性的材料。
(3)隔音。
噪声于建筑密不可分，噪声污染的防治与治理已经成为建筑声学重要的组成部分。
有安静要求的房间，如录音室、演播室、客房等对隔声、隔振要求非常高的建筑，需要专门的声学设计。
对于旅馆、公用建筑、民用住宅等，为满足人们对安静的要求，一般使用隔声性能较好的材料或结构，如砖、混凝土墙等，观察部分使用隔声窗，进出部分使用隔声门或吸声迷道等。
五、结论
钢结构的诸多优点使得钢结构产业有着广阔的发展前景，但钢结构的缺点也制约着钢结构产业的前进步伐，如何经济、有效的解决钢结构中的不足，将是钢结构发展的首要问题。
参考文献：
[1]王肇民. 建筑钢结构设计. 同济大学出版社，2001
[2]陈志华. 建筑钢结构设计. 天津大学出版社，2004
[3]黄呈伟 孙玉萍 于 江苏.钢结构基本原理. 重庆大学出版社，2002.
钢结构建筑设计【2】
【摘 要】钢结构住宅是当代住宅在21世纪里发展的必然趋势，以及在发展中存在的问题，提出钢结构住宅建筑设计中需在意的重点。
近20年来，中国钢结构事业取得了大发展，也为设计行业的黄金时期带来了更多的挑战和机遇。
【关键词】钢结构;建筑设计;黄金时期
发展我国钢结构住宅存在的问题
在我国绝大部分的住宅标准规范是在近几十年来不断使用的结构体系基础编制的，钢结构住宅体系此前在我国属于技术空虚人才缺乏，钢结构住宅技术完全不能满足我国现行强制性规范的某些条文也不足为奇。
譬如我国建国以后，绝大多数的建筑为砖石和钢筋混凝土等耐火性能较好的建筑材料，因此导致我国的《建筑设计防火规范》在材料选用方面貌似比国外苛刻，钢结构住宅难以满足其要求。
这种与国内规范不衔接的状况，使钢结构住宅项目不管在工程设计施工阶段还是工程验收阶段都会遇到不计其数的障碍和麻烦。
同济大学教授、钢结构资深专家沈祖炎对我国住宅钢结构发展战略提出建议：应由政府部门组织由建筑、结构、建材方面的科研、设计和生产单位的专家组成攻关小组，编制一个适合中国国情的钢结构住宅建筑的标准和体系，使钢结构住宅这一科技成果在我国尽快实现产业化和工厂化大生产。
此前在我国已建成的钢结构住宅所采用的材料是现有材料直接使用，严重缺乏技术创新和产品改造。
譬如：H+H骨架系统使用的是一种简单技术过渡方式，即用H型钢替代中国传统砖木住宅的木梁柱或现代住宅的钢筋混凝土梁柱，而围护体系和楼层体系维持不变。
这样一来技术跨度变化不大，并且非常有利于现有设计及施工人员的操作，但与世界住宅技术潮流却背道而驰，既不利于推广应用轻质墙体技术，又不利于住宅的工厂化大生产。
况且，与钢结构住宅主体建筑体系相匹配的配套部件尚待完善。
现有市场上的配套部件是少之又少，而且价格又匪夷所思的贵。
应发展和推广与结构体系配套的标准化和模数化的配套部件。
在我国，由于社会对钢结构住宅的接受问题长时间以来习惯了砖混或钢筋混凝土结构的住宅，从一开始的适应到之后逐步喜欢钢结构住宅，需要一个缓慢的适应阶段。
今天，在北京、上海等大城市中已出现了钢结构住宅，居民对此有了一定的接触了解，钢结构住宅也被人们所接受。
而对于中小城市居民来说，钢结构住宅还是一个陌生的住宅体系或者说是奢侈品。
所以，大部分消费者对钢结构住宅这一新事物缺乏认识。
在建筑工程技术人员方面，由于国内不管是中等或是高等专业学校的教学中均未涉及钢结构住宅体系，因此工程技术人员对这一体系也是知之甚少，因此也导致了缺乏熟练的技术工人，所以虽然这一体系单纯从技术层面上讲并没有多大难度，但真正推行起来还是需要一个缓慢的过渡期。
钢结构住宅的建筑构思更加着重于构思的技术可行性。
达到建筑构思与结构构思的结合是钢结构住宅设计中的目标。
钢结构住宅的构思一方面展现了常规意义上的建筑构思成果，另一方面也是对钢材这种材料灵活运用的表现。
钢结构住宅的建筑师需要跟结构工程师、设备工程师、甚至机械工程师进行密切配合，以保证建筑构思能够在特定的技术条件下得以实施。
建筑师想要有更广泛的构思能力，使自己的构思更具有独特性和创造性，而且使方案的可实施性更强，就必须在深入了解材料的特性、材料所能创造的结构形式及相应的技术措施。
钢结构建筑设计的复杂化与精致度要求越高，对细部设计的要求也越高。
因为细部设计决定一个地方最终是否得到确认及其质量。
在现代钢结构建筑中，各种金属结构杆件，连接金属杆件的节点细部，常常暴露在外，使建筑带有强烈的科技感，比如建于1977年法国的巴黎蓬皮杜艺术与文化中心，它的钢柱、钢梁、桁架等结构构件都裸露在外，从中不仅体现出技术美，而且体现出人的智慧和能力。
因而，对钢结构建筑来说细部质量保持较高的设计要求是非常重要的，在钢结构建筑中应受到特别重视。
钢结构住宅的节点设计节点设计是钢结构建筑区别于其它结构体系建筑的一大特色，在相当大程度上影响着建筑设计的结果。
钢结构建筑的绝大多数节点是露明的，露明的钢结构节与中国传统木结构建筑的榫卯结构惊人的相似。
复杂的节点处理显示出结构的合理性，具有基于建筑技术之上的特有的结构美感。
为了钢结构防火的需要，有些建筑师会在钢结构节点处辅以一定的防火措施，比如用防火涂料涂刷，或是将节点用防火板材完全封闭。
后者把钢结构特有的节点封闭了起来，难以体现钢构件节点的结构美;而前者既起到了防火的目的，又保持了钢格连接节点的原有特点，应当能得到众多工程师的认可及推广。
钢结构住宅中需要运用新技术、新材料、新的构造形式来满足使用者的各项生理和心理需求。
现行的建筑设计趋势即是要求住宅遵循“以人为本”的宗旨和根据使用者特征而细腻设计这一特点。
“以人为本”的设计理念运用钢结构这一新鲜的结构形式，住宅中将会倍感变化，而他们的认同，才是新的住宅建筑结构形式是否得到承认的关键所在。
相比于其他的建筑类别，住宅更应该体现“以人为本”的设计理念。
每一种住宅是为特定人群量身定做的建筑类别，其形式和建筑风格要贴切反映使用者使用方式、生活方式、审美取向。
钢结构住宅有进行模数化设计的需要。
模数化设计是现代建筑产业化和工业化生产的特殊要求，摒弃传统的手工作业的局面，提高建筑业从业人员的就业环境质量，降低劳动强度，为此在设计阶段就采用建筑模数化设计。
模数化设计带动了配套构件的工业化生产，改变了相关产品的生产模式，是促进建筑业及相关产业生产发展的动力。
技术、规范、人才已成气候 钢结构黄金机遇
在钢结构行业的发展过程中， 国家的政策不断调整，由限制在建筑业中使用钢材到目前的推广、引导使用，国家计委、原国家经贸委、建设部、铁道部、原冶金部等开展了大规模的钢铁产品市场调研、技术政策建议起草以及重大钢结构工程技术研究等工作。
钢结构协会配合国家及地方有关部门制定了大量有关的技术政策及规范，如 “关于节约使用钢材的若干规定”、“建筑技术政策纲要及发展规划”以及有关钢结构的设计规范、施工质量验收规范、焊接技术规程及有关产品标准等等。
在以上这些科技方面，已经实现我国高层钢结构建筑国产化;跨度达216m的九江长江大桥采用了我国自己生产的15锰钒氮钢材;北京2008年奥运会场馆建设中，也大量使用国产建筑用钢。
由于各方面条件允许，国家与社会的认可，以及钢结构在的应用在现实应用中也达到了预定的效应，我国的钢结构人才也逐渐的积攒起来，迎来了钢结构的黄金时期 。
中国钢结构协会副理事长刘军认为，我国钢结构产业已经到了一个黄金发展期。
1999年，建设部与国家冶金工业局联合成立了建筑用钢协调领导小组，专门成立了专家组开展了一系列调研及有关工作，编制了《钢结构住宅建筑产业化技术导则》，完善了相关标准规范。
我国钢产量充足、建设规模宏大。
钢铁企业目前对钢结构产品的开发非常重视，宝钢、武钢、马钢、莱钢、攀钢、天津钢管等企业在开发钢结构产品方面已经取得了很大进展，同时，一些重点的钢结构企业迅速发展，也为钢结构在建筑中的使用提供了一个良好平台。
建设部、中国钢铁工业协会等部门的领导在讲话中也表示，将继续大力推动中国钢结构事业的发展。
可以相信，在不久的将来，更大量的钢结构建筑将出现在中国这个迅速发展的舞台上。
参考文献：
[1]钢结构设计迎来黄金机遇期.
[2]浅谈现代钢结构建筑的设计.
[3]关于广泛开展钢结构建筑设计的建议.
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