建筑钢结构论文范文

导语：如何才能写好一篇建筑钢结构论文，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键词：钢结构国外建筑

1建筑用钢占总钢产量的比重

近数十年来，前苏联、美国、日本三个国家一直是世界上钢产量居前三位的国家，其钢产量轮流位居世界第一位。因此，这几个国家的建筑钢结构建设事业蓬勃发展。而在同一时期，我国在这方面的发展则比较缓慢，水平也相对落后。近几年来，随着我国改革开放政策的实行和推进，我国的经济建设工作取得了突飞猛进的进展。在此期间，我国的钢产量一跃成为世界第一位。1996年，我国钢产量首次突破亿吨大关；1998年我国钢产量已达11434万t，而且每年增产300万t.钢产量的增长为发展我国建筑钢结构建设事业创造了极好的时机。但目前，我国与发达国家相比在许多方面还存在着明显的差距，因此，为了推动我国建筑钢结构的进一步发展和应用，我们急需了解国外建筑钢结构的应用概况。

中国的建筑用钢总量约占全部钢产量的20%～25%，而工业发达的国家则占30%以上。如美国和日本，该项指标均已超过50%.在我国，钢在建筑中主要用于建筑用钢结构，钢筋混凝土用钢筋，钢绞线，钢丝，门窗等，而其中钢结构用钢只占10%左右，在我国一亿吨的钢产量中，真正用于钢结构上的也就200～300万吨。

根据1998年中期美国金属建筑行业分布的一些数据，美国金属建筑行业的发展和市场的基本情况是：在20世纪50、60、70、80和90年代，以百万美元计的年销售额/以万吨计的年加工量分别为150/30、300/65、1200/110、1500/125和2200/190，如以50年代为例相应的增长倍数分别达到1、2/22、8/37、10/57和15/6.3倍。从中可以看出，美国的建筑用金属年销售额增长很快，估计目前已经超过25亿美元，年加工量也已经达到200万吨以上。

2低层、多层建筑钢结构和轻钢结构

美国金属建筑的主要市场分布：工业（生产用厂房、仓库及辅助设施等）、商业（商场、旅馆、展览馆、医院、办公大楼等）、社区（私有及公有社区活动中心及建筑如学校、体育馆、图书馆、教堂等）、综合等方面，分别占到46%、31%、14%和9%的份额。

在美国，低层建筑中采用钢结构还是很普遍的。美国钢结构学会和金属房屋制造协会（AISC和MBMA）联合编制了低层建筑的设计指南。所谓低层建筑是指层高低于18m，层数不超过5层的工业厂房、仓库、办公室及其他的办公和社区建筑等，其中两层以下的非居住用楼房建筑占70%.

轻钢建筑在一些发达国家已被广泛应用于工厂、仓库、体育馆、展览馆、超市等建筑。所谓轻钢是指以彩钢板作为屋面和墙面，以薄壁型钢作檩条和圈梁，以焊接“H”型截面做主与梁，现场用螺栓或焊接拼接的门式刚架为主要结构的一种建筑，再配以零件、扣件、门窗等形成比较完善的建筑体系，即轻钢结构体系。这种体系由工厂制作，现场按要求拼装形成。具有自重轻，建设周期短，适应性强，外表美观，造价低，易维护等特点。由于自重轻，也降低了基础的造价。国外轻钢结构厂商如Butler、BHP、ABC等都已经进入了中国市场，我国企业应奋起直追，创造条件积极发展我国自己的轻钢结构体系，以适应今后我国建筑钢结构不断发展的要求。

3高层及超高层钢结构

由于人类文化生活不断提高，对高层、大跨度建筑的要求也就越来越高。而钢结构本身具备自重轻，强度高，施工快等独特优点，因此对高层、大跨度，尤其是超高层、超大跨度，采用钢结构更是非常理想。目前世界上最高，最大的结构采用的都是钢结构，而历届奥运会的场馆也多采用钢结构。世界上目前已经建成的几个纯钢结构建筑为目前世界上最高的超高层建筑，它们是：

1931年建成的102层、高381m的美国纽约帝国大厦（1969年以前一直是最高的）；

1969年建成的110层、高417m的美国纽约世界贸易中心（南北两座）；

1970年建成的110层、高443m的美国芝加哥西尔斯大厦；

1996年建成的高450m的马来西亚双塔石油大厦（KLCC，号称目前世界最高，但美国的西尔斯大厦有异议）；

我国于1997年建成的上海金茂大厦为95层，建筑高度421m，结构高度395m，也跻身于世界最高行列。如果上海浦东环球金融中心大厦（95层460m）建成，则堪称世界最高，实为我国一大光荣。深圳赛格广场大厦70层、高279m，为世界上最高的全部采用钢管混凝土的超高层建筑，这又是我国的一大光荣。

巨型钢结构为高层或超高层建筑的一种崭新体系，它是为了满足特殊功能或综合功能而产生的。它具有良好的建筑适应性和潜在的高效结构性能，是一种很有发展的结构。如日本千叶县43层、高180m的NEC大楼，该建筑内部布置大开口和大空间庭院，其巨型结构是由四根巨型结构柱和四个巨型的空间桁架梁组成的巨型空间桁架体系。经分析，这种体系具有极强的抗推刚度。另一例是德国法兰克福1997年建成的商业银行新大楼，63层、高298.74m，也是欧洲最高的一栋超高层建筑。该建筑平面为边长60m的等边三角形，其结构体系是以三角形顶点的三个独立框筒为“巨型柱”，通过八层楼高的钢框架为“巨型梁”连接而围成的巨型筒体系，具有极好的整体效应和抗推刚度，其中“巨响梁”产生了巨大的“螺旋箍”效应。第三例是日本拟建的动力智能大厦（DIB-200），高800m，地上200层，地下7层，总建筑面积150万m2，由12个巨型单元体组成。每个单元体是一个直径50m、高50层（200m）的框筒柱，1～100层设4个柱，101～150层设3个柱，151～200层设1个柱，每50层设置一道巨型梁。结构上设有主动控制系统，进一步削弱地震反应。香港汇丰银行也属于一巨型钢结构大厦，是诺尔曼。福尔特设计的。

4大跨度钢结构

大跨度或较大跨度大都采用钢结构，当然也有用“膜”完成的，但充气膜由于一些缺点近年来很少用，张力膜则也需要钢索和钢杆的支撑。

大跨度钢结构多用于多功能体育场馆，会议展览中心，博览馆，候机厅，飞机库等。最早跨度最大的平板网架是60年代美国洛衫矶加里福尼亚大学体育馆91m×122m（正放四角锥）。最大的双层网壳是70年代也是在美国建造的休斯敦宇宙穹顶（Astrodome，直径196m）及新奥尔良超级穹顶（Superdome，直径207m）。90年代在日本名古屋又兴建了当今世界上最大跨度的单层网壳，建筑直径229.6m，结构直径187.2m，采用三向网格，节点为能承受轴力和弯矩的刚性节点。世界上最大的室内体育馆是美国1996年奥运会的主体育馆棗亚特兰大体育馆（拟椭圆形平面，186m×235m），采用的是张拉整体体系的屋盖，主要由索、杆、膜组成，是当今最有发展前途的一种新型空间结构。1993年日本建成的福冈体育馆，直径222m，是当今最大的开合钢结构屋顶，而使1989年建成的加拿大多伦多天空穹顶（Skydome，直径203m），降为世界第二跨度最大的开合结构。超过300m的屋盖结构全部使用钢板和型钢组成，并不是最优方案，近年来研究较为成功的是杂交（混合）结构，即杆、索、膜混合使用。最为典型的例子就是千禧之年世纪之交的千年穹顶（TheMilleniumDome），1997年6月开始拟建，仅用一年时间施工，1998年6月举行升顶仪式，该馆位于英国伦敦泰晤士河南岸格林尼治，是当今世界跨度最大的屋盖，穹顶酷像飞碟，直径320m.穹顶由12根包括10m支座在内的高100m桅杆塔柱（柱本身90m）通过总长度70km的钢缆绳悬挂起来的，桅杆塔柱布置在直径200m圆周上。穹顶网格由72根成对径向索和7根环向索做成。穹顶高50m，中间设有中心索桁架和70m直径环，上覆盖144块双层巨幅白色涂以特福隆（Teflon）的玻璃纤维布。工程总面积8万m2，总预算7.58亿英镑。馆内将以“标新立异时代”为主题举行展览会以迎接21世纪的到来。馆内设有“人体探秘”、“时光课堂”、“金融之窗”、“地球奇迹”、“展望未来”等12个展区。当然，从理论角度讲，跨度再大的结构也是有可能实现的，为此，日本、美国学者和研究单位都在进行研究。如1959年富勒曾提出建造一个直径3.22km的短程线网壳，覆盖纽约市第23-59号街区，网壳重8万t.日本巴组铁工所曾提出跨度200m、500m及1000m网壳蓝图，其中500m为全天候多功能体育娱乐活动厅，1000m为创造理想未来城市，体现工作、居住、娱乐一体化的丰富日常生活环境。虽然这种设想在现实当中能否实现还有待于深入研究，但在桥梁方面，1000m左右跨度已经实现，世界上跨度最大的斜拉索桥为日本的多多罗大桥全长为890m；最大的悬索桥为日本的名石大桥（1991m），公路铁路两用最大跨度桥为香港的青马大桥（悬索桥1377m）。世界最早的双曲抛物面悬索屋盖是著名的美国雷里竞技馆。另外历届奥运会、博览会等都可以显示钢结构的发展水平。如1972年德国慕尼黑（覆盖7.48万m2体育场的索网建筑群），1976年加拿大蒙特利尔，1980年莫斯科，1984年美国洛杉矶，1988年韩国汉城（120m直径体操馆及93m直径击剑馆都是索穹顶），1992年西班牙巴塞罗那圣乔地体育馆（128m），1996年美国亚特兰大乔治亚穹顶（186m×235m索穹顶）。2000年澳大利亚悉尼主体育场（11万人，两个220m×70m的双曲抛物面网壳）。机场和机库都属于大跨度结构，在工程中基本上也都采用钢结构。如英国伦敦希思罗机库（一、二期）应是规模比较大的工程。而我国近年来建成的首都机库（2-153m×90m）采用三层斜放四角锥网格、焊接球节点平板网架，其跨度规模之大，在国际上是数一数二的，这是我国在钢结构方面的又一大殊荣。机场的钢结构屋盖由于建筑上的要求比较高，更是绚丽多彩。香港机场、马来西亚机场都采用大面积单体网壳形式。目前，国际上以及我国都在流行一种波浪形曲面，树状支承以及直接交汇的相贯节点的立体桁架体系。看起来雄壮而美观。我国深圳机场、首都机场、上海浦东机场就是典型的例子。

5我国建筑钢结构的前景与差距

从美国、日本、欧洲一些发达国家的经验看，建筑业即将成为钢材应用的主要市场。而目前我国与之相比还有差距。因此我国的高层建筑钢材到目前为止还都从国外进口，特别是大于50mm的厚钢板，国产产品的Z向性能尚达不到要求。国外不仅钢板厚度较大，而且可以满足各种性能要求。如日本已经能够生产的100mm的厚钢板，具有以下类型：

①有高强度低预热型（以前预热75℃，现在预热50℃）的厚钢板590N/mm2级（HT590级）；

②抗地震的厚钢板，主要有低屈服比高强度钢材（HT590～HT780级）和低屈服点钢板，这种钢材日本重点生产，用于次要结构上，当地震时这种材料先屈服，保证主要结构减少地震损失；

③防火厚钢板。有400N/mm2及490N/mm2，当其在600℃时屈服强度还能达到常温下的2/3；

篇2

1做好梁柱连接、安装工作

梁柱的连接与安装是钢结构施工中一项重要的施工项目，现如今，建筑施工中采用多跨门式钢架时使用斜梁焊接的方式或者采用中柱的方式，这样的方法进行钢结构的施工工作，常常会偏离设计图，在实际中对使用造成不便，甚至还可能引发安全事故。为此，在钢结构梁柱连接、安装施工过程中，要严格按照施工图纸进行施工，施工过程中，发现连接板的厚度需要进行更改，加厚或者是加宽的情况时，需通过焊接的方式来加宽加厚，焊接过程中要注意，按照倾斜度进行焊接，梁柱的焊接工作，对焊接的厚度与宽度要求严格，因此，负责焊接工作的施工人员要有专业的焊接技术，按照要求进行焊接，保证焊接质量达到规定的要求。

2做好柱脚制作与安装工作

在钢结构建筑施工过程中，进行吊装施工要注意的是人为因素的控制，吊装施工中，常常因为人为因素，对钢结构质量造成影响，致使钢结构发生侧向外力现象。该现象在施工当中较为常见，要避免该现象的发生，在预埋螺栓施工中，就要注意钢柱侧边螺栓位置是否准确，是否出现过度靠边的现象。预埋螺栓工作中，施工人员常常忽视预留位置，而预留一定的位置，对提高工程施工质量具有重大的意义。在钢结构施工中，采用到混凝土短柱，在设计上，注意混凝土短柱的强度，保证其强度达到相关要求之后，开展钢结构的吊装工作。施工人员在施工过程中，发现存在抗剪槽等现象时，正确的处理方法是进行柱脚承载拉力的计算，计算承载拉力大小是，承载拉力是否可满足相关要求和良好的控制受力水平。若是没有进行抗剪件的处理工作，需要计算的是吊车水平荷载、水平地震荷载，这两项均要计算，掌握荷载情况，了解柱脚承受的荷载大小，从而保证柱脚的施工质量。

3做好檩条等构件的安装工作

钢结构技术在建筑当中已得到广泛施工，钢结构施工中，安装工作直接关乎着工程质量，钢结构施工重点就是在于安装工作，安装工作中，施工人员为了加快安装速度，常常把檩条、檩托板的螺栓孔径，私自将其扩大，或者是增加长度，这样虽然便于安装，但是对钢结构的稳定性却造成不良影响，因此，为了安全起见，该方式不可采用。檩条在钢结构施工中的作用是进行屋面板的支撑，对于悬挂墙面板而言，其作为一种挂件，并作为整个刚接梁柱隅撑设置。建筑施工中，若是设置了隅撑，就可将钢架平面外的长度适当减少，可提高钢架平面外的稳定性，但是不可忽视的是，檩条、檩托板这两者，只要一者的孔径长度超过规定长度，隅撑将失去本身的作用。此时，施工人员将隅撑角钢、钢梁腹板相焊接，当钢架受到侧向力的作用时，腹板就会受到水平力的作用，致使钢梁失去稳定性。

4做好钢结构建筑施工中高强螺栓安装及其他技术控制

工作在钢结构建筑施工工作中，高强螺栓安装是重要的一项工作，进行高强螺栓的安装，需要严格按照相关程序进行，安装时，根据高强螺栓型号进行安装，将高强螺栓顺利地安装进入孔中，若是扭剪型的高强螺栓，注意安装时需要将有垫圈的倒角与螺母对应。安装螺栓主要螺栓穿入的方向，并且一定要自由进入，不可采用气割的方式来增加孔径，增加孔径应该使用刀绞的方式，孔径增加之后，采用砂轮机将孔边缘的毛刺清除。另外，高强螺栓安装还需要注意，不可在下雨天气里进行安装，安装完毕之后，做好检查工作，查看高强螺栓是否安装到位，并做好相关的记录工作。为了保证工程的施工质量，务必要按照施工图纸进行施工，施工图纸在整项工程当中，起到了指导的作用，若是施工图纸出现问题，钢结构建筑工程在施工中必然存在质量问题。为此，施工前期，进行图纸的绘制工作时，对钢结构图纸给予高度重视，图纸绘制完成之后，技术人员与施工人员等，联合进行审核，确保图纸的实用性与准确性。为了保证图纸的准确性，可以将图纸由施工单位、设计单位进行负责，这两个单位负责图纸的绘制监督工作，图纸绘制时是否满足设计要求，是否达到质量要求等，都由这两个单位负责。而图纸的审查工作，需要具有专业技术的检查人员负责，检查人员认真查看图纸，而其他的工作人员对图纸的内容要了如指掌，当发现图纸存在问题时，立马召开会议进行研讨。另外，负责钢结构建筑施工的工作人员，必须要具有一定的建筑技术，钢结构建筑与混凝土结构建筑不同，对技术要求较高，只有具有专业施工技术的施工人员来完成施工工作，才可确保工程质量。

二结束语

篇3

关键词：钢结构；钢结构特点；发展趋势

钢结构工程同其他结构工程相比，具有材料强度高、抗震性能好、工业化生产程度高、密闭性能好、安全更可靠的特点，决定了过去在一些高度或跨度较大的结构，荷载或吊车起重量很大的结构、有较大振动的结构、高温车间的结构、密封要求很高的结构、要求能活动或经常装拆的结构、桥梁结构中应用比较广。随着改革开放和经济发展，钢结构工程正从跨度大、多层或高层、耐热性等要求高的工业建筑足见向民用建筑发展。

1从我国钢材生产上看，越来越给钢结构建筑发展创造了非常好的物质基础。随着我国经济的发展，随着老钢厂的不断更新，新钢厂不断崛起，越来越多的钢铁基地为了适应市场的需要，成品钢材的品种越来越齐全，热轧H型钢、彩色钢板、冷弯型钢的生产能力大大提高，为钢结构发展创造了重要的条件。其他钢结构中型钢、及涂镀层钢板都有明显增长，产品质量有较大提高。耐火、耐候钢、超薄热轧H型钢等一批新型钢已开始在工程中应用，为钢结构发展创造了条件。

2从设计、施工、钢结构工业化生产看，越来越多的标志性钢结构建筑，已经足够证明我国的钢结构建筑无论从设计到施工，还是从设计到钢结构构件的工业化生产加工，专业钢结构设计人员的素质在实践中得到不断提高，一批有特色有实力的专业研究所、设计院、建筑施工单位、施工监理单位都在日臻成熟，专业性、技术性、规模化更加完善。

随着钢结构建筑的遍地开花，我国各地分别建起了钢结构的标志性建筑，如：世界第三高度421米的上海金茂大厦，具有国际领先水平、高度279米的深圳赛格大厦，跨度1490米的润扬长江大桥，跨度550米的上海卢浦大桥，345米高的跨长江输电铁塔，以及首都国际机场，鸟巢国家体育中心，首钢钢结构厂房建筑群等等许多采用钢结构建筑体系的重要工程，标志着建筑钢结构正向高层重型和空间大跨度钢结构发展。

3从钢结构应用范围看，我国的钢结构建筑正从高层重型和空间大跨度工业和公共建筑钢结构向住在发展。近年来，随着城市建设的发展和高层建筑的增多，我国钢结构发展十分迅速，钢结构住宅作为一种绿色环保建筑，已被建设部列为重点推广项目。其实，我国钢结构住宅起步很晚，只是改革开放后，从国外引进了一些低层和多层钢结构住宅，才使我们有了学习与借鉴的机会。1986年意大利钢铁公司和冶金部建筑研究总院合作介绍一种低层钢结构住宅建筑体系——Bsis，并在冶金部建筑研究总院院内建造一栋二层钢结构住宅样板房；1988年日本积水株式会社赠送上海同济大学二栋钢结构住宅（二层），建在同济新村中；90年代个别国外公司为推广其产品在北京、上海等地建立多层钢结构办公、住宅楼。大规模研究开发、设计制造、施工安装钢结构住宅还是近几年才发展起来。这说明了钢结构住宅的发展势头良好。

4钢结构作为绿色环保产品，与传统的混凝土结构相比较，具有自重轻、强度高、抗震性能好等优点。适合于活荷载占总荷载比例较小的结构，更适合与大跨度空间结构、高耸构筑物并适合在软土地基上建造。也符合环境保护与节约、集约利用资源的国策，其综合经济效益越来越为各方投资者所认同，客观上将促使设计者和开发商们选择钢结构。也正是钢结构建筑的这些优点和实用性，引起了政府的高度重视和推广，并把钢结构住宅作为我国十五期间的重点推广项目。

5钢结构的发展趋势表明，我国发展钢结构存在着巨大的市场潜力和发展前景。这存在的巨大市场潜力和发展前景及趋势，主要来源于：

（1）我国自1996年开始钢产量超过一亿吨，居世界首位。1998年投产的轧制H型钢系列给钢结构发展创造了良好的物质基础。

（2）高效的焊接工艺和新的焊接、切割设备的应用以及焊接材料的开发应用，都为发展钢结构工程创造了良好的技术条件。

（3）1997年11月建设部的《中国建筑技术政策》中，明确提出发展建筑钢材、建筑钢结构和建筑钢结构施工工艺的具体要求，使我国长期以来实行的“合理用钢”政策转变为“鼓励用钢”政策。将为促进钢结构的推广应用起到积极的作用。

（4）钢结构行业将出现一批有特色有实力的专业设计院、研究所，年产量超过20万吨的大型钢结构制造厂，有几十家技术一流、设备先进的施工安装企业，上千家中小企业相互补充、协调发展，逐步形成较规范的竞争市场。

6发展钢结构住宅是我国住宅产业化的必由之路。住宅产业化是我国住宅业发展的必由之路，这将成为推动我国经济发展新的增长点。钢结构住宅体系易于实现工业化生产，标准化制作，与之相配套的墙体材料可以采用节能、环保的新型材料，它属绿色环保性建筑，可再生重复利用，符合可持续发展的战略，因此钢结构体系住宅成套技术的研究成果必将大大促进住宅产业化的快速发展，直接影响着我国住宅产业的发展水平和前途。

随着钢结构建筑的发展，钢结构住宅建筑技术也必将不断的成熟，大量的适合钢结构住宅的新材料也将不断的涌现，同时，钢结构行业建筑规范、建筑标准也将随之逐渐完善。相信不久的将来，钢结构住宅必然会给住宅产业和建筑行业带来了一场深层次的革命。

篇4

高层建筑钢筋结构设计必须遵循相应的原则：安全可靠性，持久耐用性以及经济适用性。下面将从梁柱主筋受力处钢筋设计，墙梁节点钢筋设计和主梁节点和次梁节点的设计三个方面介绍高层建筑钢筋结构设计。

1、梁柱主筋受力处钢筋设计

高层建筑的钢筋结构中，由于框架柱和框架梁在主筋受力处会产生矛盾，因此在设计中必须考虑框架柱和框架梁的受力问题，坚持“强剪弱弯、强柱弱梁”的设计原则，也就是说，在设计过程中必须保证框架柱受力主筋的位置，避免框架梁截面宽度与框架柱的边长等长或者是框架梁一边与框架柱想重合。为保证上述过程，采取的对策主筋从框架柱内侧通过，框架梁靠近柱侧增加四根钢筋作为架立，用于保证框架梁截面宽度的长度。效果分析：通过以上方法设计梁柱主筋受力处钢筋设计，可以保证柱主筋受力位置的确定，并得到设计师的认可，并在施工中得到广泛应用。

2、墙梁节点钢筋设计

对于框架-剪力墙结构来说，由于主次框架梁都直接放在筒墙体暗梁或过梁的核心处，易出现：如果框架梁截面、暗梁以及过梁具有相同的截面高度，会使框架梁与核心筒的暗梁或过梁在主筋方面产生矛盾。为了避免此种情况的产生，一般采用的设计原则是：依据框架梁在固定端处的弯矩方式，框架梁在支座处应采用上拉动铁处，挤压下铁位置，同时在暗梁或过梁的位置扭动，但要保证暗梁与连梁在箍筋处的完整。如图所示为为固接框架梁弯矩的示意图，可以使大家更好的了解什么是弯矩结构。具体措施为：在过梁的下铁处设置两排少于六根主筋的布置，框架梁下铁则布置在两排少于六根主筋的位置中间，并依照接头全部处于支座周围，并以比例50％错开；框架梁上铁应直接放置在过梁上铁位置，用于保证锚固长度的设计要求；将过、暗梁截面减少5cm，框架梁的上铁直接放置在过梁位置，来保证钢筋保护层的深度。效果分析为：为预防过梁箍筋收到破坏，采取的调整框架梁下铁受力主筋位置的方法已经得到认可；在锚固长度的设计要求下，将过、暗梁截面减少5cm，框架梁的上铁直接放置在过梁位置，来保证钢筋保护层的深度，也得到很多的应用。

3、主梁节点和次梁节点的设计

高层建筑钢筋结构的框架剪力墙设计中，重点是主梁节点和次梁节点的设计，特别是主梁节点的设计已经成为当今剪力墙设计的焦点。传统的设计是：次梁上铁设置在主梁钢筋之上，而板筋却设置在次梁主筋上，这容易导致位置设置出错，便不能满足钢筋保护层厚度的需求，从而严重影响其抗震能力。因此设计的关键是：位于主梁上方的次梁应在延伸到悬挑梁处的主梁的上侧，因而在设计时应保证悬挑梁的尺寸，不能过小。框架梁与劲性柱在主筋上关于锚固长度关系。

二、高层建筑钢筋施工技术

在高层建筑钢筋施工中，首先要做的是统一测量的仪器以及钢尺的量具。我们知道建造高层大楼设计很多的测量仪器，包括：土建方面的测量仪器和钢尺、钢结结构方面的测量仪器和钢尺等，如果不统一这次仪器和钢尺，会严重影响建造的过程以及传递，因而必须采取国家统一的计量单位和标准。其次，应对轴线、标高和地脚螺栓进行定位。一般来说，轴线的定位是依据场地的宽度，在建筑物外部或内部进行确定的。设置控制桩，用于确定经纬仪和激光仪的位置，通常以满足通视、可视为基准。钢柱长度一般采用2-3层为一节，来满足起重量以及运输。每一节的定位柱子到下一节的定位轴线，应从地面引致高空。地螺栓则是用在第一节钢柱时，用于控制平面大小和标高所采用临时措施。再次是钢柱制作与安装。钢柱作为高层建筑中主要的竖向结构部件，在制作过程必须现行规范其验收的标准。钢柱柱脚的环板定位及附件安装为：首先做好防腐或除锈的工作，根据现场吊装要求及运输，确定钢筋长度（一般低于12cm），控制焊接尺寸以及防变形和保持对称，用于实现焊接后的平直，附件安装时应符合需求。最后是钢梁柱的制作与安装。钢梁柱在高层建筑中一般采用的是H型结构，这需要较好的任性和连通性。一般在制造过程中，在框架梁所设置悬臂梁，悬臂梁上下翼缘采用剖口熔透焊缝方式与钢柱相连。在安装时，应先焊接下翼缘，再焊上翼缘，腹板利用高强度螺栓进行连接。

三、结束语

篇5

【关键字】超高层建筑，钢结构，吊装施工，关键技术，安全管理

中图分类号：TU391文献标识码： A 文章编号：

一．前言

加强超高层建筑钢结构施工中吊装工程的安全管理工作，有助于提高工程的施工进度和建筑质量，在实际施工过程中建立安全施工的监督管理机制，能够提高施工质量，在超高层建筑施工过程中建立一套完善的安全管理体系是十分复杂和必要的，应该针对建筑物的实际情况，建立切实可行的系统的有效的科学的管理模式。

二．工程概况

深圳市某超高层工程由地下室、裙楼、二座呈镜像对称分布的塔楼组成。建设用地面积14788.29 m2，总建筑面积157425.87 m2，其中地下建筑面积约30158m2，裙房约20234 m2，住宅约100696 m2，幼儿园约1600 m2。建筑基底面积8750.65 m2，容积率8.55，建筑密度59.17％，建筑高度：149.95m。本工程为超高层高尚住宅楼，建筑设计使用年限为100年，建筑防火分类：一类，建筑耐火等级：一级，抗震设防烈度：7度，人防工程等级：六级。结构类型：核心筒－框支剪力墙结构；建筑层数：地上48层，地下4层，裙房2层，19～20层、35～36层设有避难间。其中：①地下室：共四层，结构层高为3.9m、3.9m、3.9m、5.85m，地下四层至地下二层主要用途为车库与各设备用房，人防地下室设在地下四层，人防面积2542 m2；地下一层为商业用房。②裙房（2层），建筑层高分别为6.0m、4.8m，主要用途为商业用房。③塔楼（50层），转换层在3层、建筑层高为3层8.1m；3层以上（4～50）为住宅，建筑层高为2.9m。

本工程钢结构构件的分布情况为：在主塔楼-2至3层顶框支柱KZZ1a、KZZ1～KZZ5，设计采用型钢混凝土柱，转换层采用劲钢梁。劲钢柱56根，劲钢梁31根；型式为两个焊接H型钢交叉而成，壁厚25mm；总用钢量1200吨，由此可见，本工程钢结构吊装工程量是相当大的。另外，由于本工程是旧村改造工程，拆迁面积有限，造成现场施工用地紧张，工期紧凑，因此，钢结构吊装施工是本工程的一大重点和难点。

三．超高层建筑钢结构吊装施工前准备

为了使吊装施工快速、安全的开展，在吊装之前必须做好以下几个方面的准备：

1．检查设计图纸并对图纸进行学习、审核和会审，对图纸中的不详、有疑问的地方及时地向甲方交谈，并对其交谈结果进行确认。

2．组织施工人员熟悉设计图纸与安装规范要求，掌握安装工程验收标准，并备齐相关施工质量检查、验收规范及质量表格。

3．钢构件的加工制作质量以及型号必须符合规范与设计的规定，并有出厂技术文件和合格证明。

4．施工现场必须满足其施工的要求，路面无障碍、地面结实、标高与轴线符合要求。

5．必要的工器具必须准备好，如吊索具、扳乎、垫木、装机械、扭矩扳乎、焊机、乎持电动砂轮、电钻、撬棍、焊钳等。

6．焊条、螺栓、涂料等连接材料必须有相关质量的证明，并符合有关国家标准的规定以及设计的要求。

7．对施工机械进行组装、调试，使其有良好性能。

四．超高层建筑钢结构吊装施工关键技术

1．吊装顺序

不同的建筑工程有着不同的吊装顺序，就本工程而言，其吊装顺序没有明确的规定，则按照实际情况决定。

2．钢梁吊装

本工程钢梁安装经调整后必须满足下列技术要求:钢梁水平偏差为L/1000,目不应大于10. 0mm;钢柱的垂直度偏差为H/1000,目不应大于10.0mm;钢柱间距偏差为士4mm。吊装梁的吊索夹角一般不得大于60度，钢梁的吊点设置在梁的二等分点处，在吊点处的吊耳设置在钢梁上翼缘上，待钢梁吊装就位完成之后割除。钢梁拼装:钢梁在吊装前以地面作为工作平台进行涂装、拼装，用螺栓按要求紧固。钢梁绑扎:钢梁按合理的绑扎点进行两点绑扎。钢梁起吊:在钢梁两端分别绑扎一根缆风绳随钢梁起吊，起吊时保持钢梁两端平衡，钢梁超过钢柱柱顶200mm以上才能徐徐下降，与柱了对位，起吊时要注意风力对起吊的影响。

3．钢柱吊装

在进行钢柱安装定位时，应该注意在每一节钢柱安装完工后对其进行测量调整，在本工程中，要求如下:十字中心线偏差毛小于等于1mm;柱顶标高偏差为3mm;垂直度偏差h/1000,且不应大于10. 0mm。钢柱安装过程中偏差控制要点:地下室钢柱主要包括Z1钢竹柱、Z2箱形柱、Z3日字巨柱。安装时全部采用100t履带吊吊装就位，其最大吊装分段为Z3-3(分段3)钢柱，重量为32. 8t 钢柱安装后，应对柱顶作一次标高实测，根据实测标高的偏差值来确定是否对后一节钢柱的高度进行调整。标高偏差值为3mm，只记录不调整，超过3mm需进行调整。

本工程钢柱安装过程中结构稳定控制措施：

（一）采用揽风绳临时固定。

（二）采用码板进行加强。

（三）采用临时支撑进行固定。钢柱安装过程中垂直度校正措施校正的方法是:大多采用螺旋千斤顶作微调来完成垂直度的校正，校正过程中应边调整边测量，每次调整幅度不宜过大。吊点设置在预先焊好的连接耳板处。为防止吊耳起吊时的变形，采用专用吊装卡具，采用单机回转法起吊。采用4根钢兹绳起吊，起吊时，不得使柱端在地面上有拖拉现象。

五．超高层建筑吊装施工安全管理分析

1．在对超高建筑物钢结构工程的安全管理过程中，应该对楼板混凝土建筑、栓钉熔焊、压型钢板铺设、焊接结构、测量校正、吊装、构件验收和构件制造等环节进行安全管理。在超高层建筑物之中的吊装工程之中，完善安全管理体系是一项具体而负责的工作，应该对在施工过程之中出现的矛盾进行及时的解决、如果没有对过程进行及时有效的控制，不仅会使工程的工期受到损害，同时会使建筑物的质量受到一定程度的影响。

2．对施工过程的管理可以分为安全文明施工、施工工期控制、材料质量控制、焊接质量控制、精度控制、构件安装、吊装前的准备、构件进场验收、构件制造等。在施工的过程中使用整体调整和单柱校正相结合的方式，使超高层建筑钢结构吊装施工的施工关键技术与安全管理水平得到有效的提高。

3．在对钢结构进行安全管理的过程中，应该将制造的规范、工艺和工程试验有效的结合起来，最终在实验的过程之中，覆盖所有的接头要求和接头形式，针对在超高层建筑物之中的形式要求和规范要求，进行灵活的选择。与此同时，对于那些富有经验的承包商，应该对其以往的焊接工艺进行评价，在制造钢柱的过程中，应该采取切实可行的工程措施和工艺措施，最终促进施工过程的顺利进行，并使其施工质量得到进一步的提高。

4．在进行吊装的过程之中，安全施工是十分重要的环节，在进行钢结构施工的过程中，因为其具有悬空作业和高空作业的特点，因此，十分容易产生在高空中坠下零件的现象，很容易造成严重的安全事故，为了减少这种安全隐患的产生，应该在施工的现场设立完善的监督安全小组，在每个安装过程中设置专门的人员进行管理，对员工进行在职培训，使员工的安全教育水平得到提高，不断完善员工的安全施工意识，在员工之中树立起“安全第一”的思想。

5．在管理的过程之中，将安全管理知识落实到生产之中。在建立完善的安全管理的基础之上，着重对薄弱部分加强保护，通过安全网的增设和树立安全护栏，使施工现场的文明程度和安全程度得到提高，最终提高超高层建筑之中的安全管理机制。

六．结束语

超高层建筑钢结构吊装施工关键技术对于钢结构吊装施工的质量具有重要的意义，同时加强钢结构吊装施工技术的安全管理对于确保工程安全具有重要的作用。

参考文献：

[1]李华钢 邓利辉 超高层建筑钢结构吊装施工技术研究 [期刊论文] 《价值工程》 ISTIC -2010年31期

[2]李宏生 超高层建筑钢结构吊装施工的施工关键技术与安全管理 [期刊论文] 《科技创新导报》 -2012年8期

[3]崔晓强 胡玉银 吴欣之 超高层建筑钢结构施工的关键技术和措施 (被引用 12 次) [期刊论文] 《建筑机械化》 -2009年6期

[4]刘司华 超高层建筑钢结构吊装工程的施工监理及安全管理 [期刊论文] 《城市建设理论研究（电子版）》 -2011年18期

[5]罗梦恬 国金中心高层钢结构施工过程中若干问题研究 [学位论文]， 2008 - 同济大学土木工程学院 同济大学：建筑与土木工程

[6]苏铁斌 宫健 卢俊嶙 超高层钢结构伸臂桁架安装技术 [期刊论文] 《城市建设理论研究（电子版）》 -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.

关键词： 钢结构住宅；结构形式；抗侧力性能；产业化发展

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

中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）34-0130-02

0 引言

钢结构住宅以其“环保、节能、工业化”和“绿色建筑”等特征成为了二十一世纪住宅建筑业的主导方向之一。我国对钢结构住宅技术的应用和发展也提出了更明确的要求，为此，建立系统的理论研究和发展规划对钢结构住宅体系产业化的迅猛发展起着至关重要的作用。

1 国内外钢结构住宅研究现状

现代钢结构房屋建筑体系诞生于20世纪初，在一些发达国家的发展己有上百年的历史，工业化生产和预制装配程度较高。世界各国逐步形成自己独特的钢结构住宅体系I1]。自1960年以来，美国就开始发展冷成型钢结构建筑[2]。20世纪80年代，1984年TarpyTS对螺栓连接的冷成型构件墙体的抗剪性能进行了研究[3]。1982年wolfeR.w对有石膏板填充的冷成型钢构件墙的极限承载力进行了研究[4]。1999年GadE.F研究了冷成型钢结构住宅中单片墙体以及整体结构在地震荷载下的性能[5]。而我国的钢结构住宅发展较晚，与发达国家相比，国内建筑钢结构行业仍是一个朝阳产业，新材料、新技术、新结构体系、新应用领域不断出现。要加快建设钢结构行业的发展，对现有建筑钢结构设计规范的更新、完善或补充，以及对新的结构体系和新的应用领域的建筑钢结构设计规范的编制工作显得非常紧急。

2 钢结构住宅的技术性分析

2.1 钢结构住宅主体结构体系比较 钢结构住宅技术体系并不是简单的用钢材替代混凝土和砌体作为支承结构，而是以钢结构为主体结构，另外还包括围护结构、钢结构防火、钢结构防腐及建筑设备的一个综合技术体系。钢结构住宅主体结构体系一般有以下形式：①纯钢框架体系；②冷弯C型钢龙骨体系及热轧型钢龙骨体系；③钢框架支撑体系；④钢框架-剪力墙系；⑤钢框架-混凝土组合结构体系；⑥错列桁架体系。上述各类结构形式综合比较如表1所示。

在这几种结构体系中，前两种结构体系主要用于低层钢结构住宅，其他可适用于多高层钢结构住宅。而且从表中可以看出钢结构住宅的共同缺点为抗侧力性能比较差。为进一步推进钢结构住宅结构体系在国内建筑的应用，对于该结构体系尚需进行深入的研究。

2.2 提高钢结构住宅的抗侧力性能方法 轻钢结构住宅的结构体系与传统砖混结构或混凝土结构住宅体系有很大的不同，它主要由轻钢结构体系、楼面结构体系和围护结构体系等组成。而轻钢龙骨体系是一种新型的结构形式相对于其它结构形式的轻钢结构住宅，轻钢龙骨体系的研究和应用更不成熟、不完善，更需要加强研究力度。关于低层轻钢龙骨住宅的试验和理论研究主要集中研究复合墙体的抗侧力性能的研究，2008年武汉理工大学高景辉对轻钢龙骨墙体的破坏模式做了分析，得出自攻螺栓连接破坏时一种主要因素，通过有限元参数分析发现，影响轻钢龙骨复合墙体抗剪性能的最关键因素是自攻螺栓的数量，其次是墙体的尺寸、支撑。2010年浙江工业大学郎晟颉在静力分析的基础上研究了复合墙体的滞回性能与抗震性能，得出了随着墙板厚度的增加，墙体抗侧承载力随着墙板材料不同有不同程度的提高，导轨与墙板的间距对墙体抗侧性能影响最大。同年武汉理工大学张翠萍对三种不同支撑的轻钢龙骨墙体：轻钢龙骨刚架体系、轻钢龙骨刚架支撑体系、轻钢龙骨刚架端支撑体系，进行了抗侧力性能分析，得出带支撑的墙体的抗侧极限承载力能满足带蒙皮的组合墙体的抗侧力性能的研究。

3 钢结构住宅的产业化发展

钢结构住宅有着重量轻、抗震性能好、施工周期短、工业化程度高、环保效果好等特点，作为未来住宅的发展方向，人们正在逐渐关注它、接受它。目前的问题是，我国建筑钢材消费严重偏低，且绝对量相差非常之大。如何加大建筑业中各类钢结构建筑的使用比例，大力推进建筑钢结构产业的快速发展，提高建筑用钢在国家总钢材产量中的份额，将是摆在在我们面前的重要课题。由于市场经济尚不完善，建筑钢结构产业的发展过于迅猛，长期以来自发形成的我国建筑钢结构产业链配置存在较严重的问题，而改变这种现状更加需要推进技术创新和成套技术集成体系的应用，使科技转化为实际生产力，促进住宅产业化的发展。如果我们能实现钢结构住宅的产业化生产，住宅建设及相关产业的劳动生产率将大大提高，其具有的广泛的社会、经济效益会更加明显地展现在社会经济的各领域，并被市场认可和接受。而进行产业化发展的关键是影响钢结构住宅经济性的主要因素，如施工技术及施工组织设计的选择；钢材的选用；结构体系设计，围护及其它配套体系的发展及产品更新；钢结构的防火、防腐处理；原材料价格，尤其是钢材价格的上下波动；部品部件的产业化、社会化水平、标准化生产；部品部件的设计、制造、安装等等。针对影响钢结构住宅成本的主要因素，从成本控制的角度对供应链管理、产业化、标准化、企业管理等理论，通过加强钢结构住宅领域的供应链管理，部品部件的生产社会化，住宅区的产业化运作，及公司管理理念的创新、提高管理水平，国家政策等一系列措施，寻求钢结构住宅的成本控制的对策，增强钢结构住宅与传统混凝土住宅的竞争优势，从而改善钢结构住宅面临的建造成本较高、市场份额小、

社会对钢结构住宅的认识程度不够等现状，吸引更多的社会主体参与到钢结构住宅建设领域中，来促进钢结构住宅的基本建设、应用与推广。

参考文献：

[1]周涛.钢结构住宅技术体系及其建筑设计研究以多层、小高层住宅为例[D].北京建筑工程学院，硕士论文，2004.

[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

关键词：钢结构住宅，发展概况，优越性，问题，前景

 

1、引言

随着科技的发展、社会的进步、人民生活水平的提高、生活观念和生活方式的改变、要求建造住房的快速性、住房的个性以及住房绿色环保性都被提到了议事日程。论文参考。堪称“绿色结构”的钢结构住宅就是其主流产品。钢结构住宅的建造如同装配一台机床、组装一辆汽车，这样的速度确实令人难以想象。但从目前形势来看，这种从工厂流水线上走下来的钢结构住宅将是中国住宅发展的方向。本文简要论述了钢结构住宅在国内外的发展概况及其优越性，并就我国今后发展钢结构住宅所面临的问题和发展前景提出了一些看法。

2、钢结构住宅的发展概况

钢结构住宅在欧美已经有百年历史,由于具备其他结构无法比拟的优点,钢结构住宅已给住宅建筑产业带来了一场深层次的革命,从设计!施工!到一系列新材料的使用都出现了革命性的变化,因而在国际范围内代表了未来的住宅发展方向。在美国普通的低层民用住宅中,采用轻钢结构,特别是采用镀锌轻钢龙骨作为承重结构体系应用于住宅建造所占的比例,从90年代初的5%已发展到现在的25%左右。日本、澳大利亚、英国、意大利等国也早已把钢结构用于住宅,并研究开发出完整的节能环保型的轻钢住宅结构体系。

我国钢结构住宅起步很晚,20世纪80年代中期,随着改革开放的不断深入,工业化的轻钢别墅也进入我国,如上海龙柏饭店!大连桃园山庄!北京光明公寓等,这些别墅大都供外国人居住。近几年,苏州!广州又从美国!澳洲引进2~3层别墅,其房屋的承重骨架!围护结构的设备等全套从国外引进,中方只负责基础、地坪及房屋构件的组装。我国的钢结构住宅的研究和应用始于20世纪90年代末,大规模研究开发!设计制造!施工安装钢结构住宅建筑还是近二三年才发展起来的。目前,在北京、天津、广州、深圳等地开展低层、多层和高层钢结构住宅试点工程,已经建成30多万平方米,但还处于研究和试点工程阶段。

虽然，钢结构住宅在我国起步较晚，但这种新型建筑体系有可能使房地产业、建筑业、冶金业等行业集合成为一个新的产业体系。基于这一点，为了推进住宅的产业化，国务院于1999年在第72号文件中明确提出:发展钢结构住宅，扩大钢结构住宅的市场占有率，将会加速住宅产业化过程，对我国建筑、冶金及相关产业的发展具有重大意义。由此可见，钢结构住宅，是我国生产力发展到一定阶段的必然产物，必将成为住宅产业的一支新生力量。

3、钢结构住宅的优越性

钢结构住宅建筑是以工厂化生产的钢梁、钢柱为骨架，同时配以新型轻质、保温、隔热、高强的墙体材料作为围护结构建造而成，其中主要承重骨架是由钢构件或钢管(圆管或矩形管)混凝土构件所组成。在住宅建筑中应用钢结构的优势主要体现在以下几个方面:

3.1强度高、自重轻、抗震性能好

钢结构体系轻质高强,可减轻建筑结构自重的30%,大大降低基础的造价；钢结构是柔性结构,有很好的抗震，同时结构安全度高，受损轻，而且由于钢材便于加工，灾后容易修复。

3.2功能区分割灵活

传统的砖混、钢筋混凝土的结构自重大，进深和开间相对较小，梁、柱粗大，空间利用率较低，而且拆除不便。随着社会的进步，人们审美观的改变，使用功能要求的需要，因而开发坚固耐久、多功能、大开间、易于改建，便子拆除的新型钢结构住宅，则是住宅建筑和结构发展的重要趋势。钢结构住宅户内有效使用面积可提高6%一8%，寿命可达90年以上，成本可降低5%，建筑风格更灵活丰富，户内空间可多方案分割，满足不同用户的需求。

3.3 工业化程度高，施工方便、工期短

由于钢结构构件可以实行工广化生产、尺寸精度高，现场安装方便，所以现场作业量小，工业化程度高，施工方便。同时，由于施工机械化程度高，加快了施工速度。另外，钢结构除基础外，构件全部由专业工厂标准化生产，建筑质量容易保证，各构件运抵现场组装，施工现场文明 ,噪声少;施工作业受天气及季节影响较小，并且可以工厂制作与现场安装平行进行，甚至一些标准的住宅体系，可以随订货，随建造，大大缩短建造周期和有时间。

3.4便于住宅产业化、可持续发展化

钢结构构件适宜工厂大批量生产，并且能将防水、保温、节能、门窗等先进成品集合于一体，成套应用，同时还能将设计、生产、施工一体化，提高住宅产业化的水平。论文参考。另外钢材可以回收，再生利用率

高。建造和拆除时对环境污染较少且改建和拆迁容易，节能指标可达50%以上，属于绿色环保建筑体系，符合我国可持续发展的要求。

4、钢结构住宅面临的问题

钢结构住宅具有以上的综合优势，因而受到各方的重视。但目前，中国的钢结构住宅还只是处于起步阶段，研究力度还不够，实际设计和施工还存在不少争议和问题需要解决。论文参考。

4.1钢结构住宅技术问题

首先，全国已兴建了部分钢结构住宅，基本上是等效采用外国标准，缺乏有针对性的适合中国国情的钢结构住宅规范，所以应该有计划地建造一批试验工程，逐步使该技术在国内成熟起来，同时中国已加人WI'0，编制规范考虑与国际接轨问题也是必不可少的。第二，钢结构住宅建筑要以建筑设计为主导，其他专业紧密配合。不但要遵循住宅建筑设计一般原则，还要特别注重如何发挥钢结构的优势。一方面考虑钢梁跨度可增大、结构开间更灵活、尽量为住户创造更大的空间;另一方面，还要考虑如何避免钢结构带来的平、立面单调呆板的问题。这两方面都要处理好。第三，为了更好地推广钢结构住宅，设计和制规范时，要保证构件制造实现工厂化生产，便于运输，还要保证现场安装连接方便，施工迅速。第四，关于施工资质问题，上级主管部门要加大审核力度，实现资质审核规范化、程序化。

4.2设备配套、原材料供应问题

建筑设备应与钢结构住宅配套，是住户首先关心的问题。要选用和开发适合钢结构住宅的各项配套设备，如:室内装修、高档厨卫设备、室内生活配套设备以及室外管线、绿化环境等。目前，大部分钢结构住宅需用原材料都可以在国内配套，但仍有一些高档材料需要进口。因此尚需加大材料研发力度。

4.3降低成本问题

从原材料角度看，现阶段红砖的价格肯定比钢材和其它新型墙体材料便宜，造成钢结构住宅的主体结构造价和内墙造价略高于砖混结构，即使这样，如前所述，考虑到多方面因素，钢结构住宅的综合造价仍然是有优势的。另外，使用红砖，意味着要丧失大面积优质的田。因此，国家已明确限制使用红砖。所以关于钢结构住宅的造价问题，应结合中国国情，从设计、制造、运输、安装、维修和管理等环节着手，加强管理和协调，以降低成本，提高其综合经济效益。

4.4钢结构防火、防腐蚀、抗冲击问题

建筑用钢是否耐腐蚀、耐火，直接决定了钢结构住宅的质量。有资料显示，无任何防护措施的普通钢材一旦遭遇腐蚀或火烧，15~20分钟便会软化，丧失其承载能力。因此，研究新型的防火、防腐蚀材料是当务之急。除此之外，虽然钢结构具有较好的延性，但去年的“9·11”事件使人们更加关注高层钢结构住宅的抗冲击性能。

4.5实用性人才缺乏问题

目前，具有钢结构住宅设计经验的技术人员和施工技术工人较缺乏，致使一些开发商不敢轻易采用钢结构形式。这不能不说是一种缺憾。

4.6钢结构住宅的宣传和国际交流问题

钢结构住宅在我国属于一支新生力量，大部分用户对其缺乏了解。因此要广泛宣传开发钢结构住宅的益处，完善不同类型结构设计规范和施工技术标准，建立一个能与传统建材相竞争的钢材供应网，研制新型的轻质保温墙体材料以及与之配套的辅助材料，做好示范工程，加强信息交流，行业动态，寻求国际间的广泛合作。另外，中国的钢结构住宅产业不能完全局限于“自力更生，自主开发”一条路，应该打开大门，面向世界，吸收和借鉴国外成熟的先进经验。只有这样才能加快其产业化进程，满足中国住宅市场对住宅产品的数量和质量不断增长的需求，从而促进我国钢结构住宅的发展。

5、钢结构住宅前景和方向

5.1钢结构住宅前景

从以上分析来看，钢结构住宅以独特的优势必将成为我国建筑行业一个重要的组成部分。根据发展趋势来判断，我国钢结构住宅存在巨大的市场潜力和发展前景。主要原因表现在以下几个方面:

物质基础上，我国的钢产量早已跃居世界第一位，从1996年开始，我国钢产量已经连续几年突破1亿吨，2001年高达1.5745亿吨，钢材产量和质量持续提高，钢结构的造价也相应有较大幅度的降低。钢材供过于求的新形势，为我国发展钢结构住宅创造了良好的局面。更何况，随着中国进人W'I'0，我国建筑钢材品种将更加丰富多样，价格也将更加合理。这为我国发展钢结构住宅打下坚实的物质基础。这必将促使钢结构住宅得到快速发展。

技术条件上，随着我国高科技的发展，针对钢结构的高新技术也得到了迅速发展。比如高效的焊接工艺和新的焊接、切割设备的应用以及焊接新材料的开发应用，都为钢结构住宅的高效制作和生产创造了良好条件。

政策方面上，建设部于2001年底了《钢结构住宅建筑产业化技术导则》，该文件为规范和促进我国钢结构住宅建筑的发展，探索适合中国国情的钢结构住宅产业化发展道路，提供了有力的政策指导。并且于今年年初，建设部、国家冶金工业局联合组织建筑用钢技术协调组制定《国家建筑钢结构产业“十五”计划和2015年发展规划纲要》。此外，淘汰粘土砖等强制性政策、措施的推行，也将为促进钢结构住宅的推广起到积极作用。

5.2发展方向

由于钢结构设计的灵活性,使得住宅体系除了高层建筑外,低、多层住宅也有良好的适应性,同时发展别墅在低、多层住宅中,可采用轻型钢结构如冷弯C型钢或者小型热轧型钢组成龙骨结构体系;高层建筑则可采用热轧H型、焊接H型、焊接箱型、冷弯薄壁方钢管内灌混凝土、圆钢管内灌混凝土等组成钢框架体、钢支撑框架体系、钢框架混凝土剪力墙体系等；而建造别墅和农村建筑则可采用墙柱体系。

6、结论

住宅产业化是我国住宅业发展的必由之路，随着当今世界科技的飞速发展和信息时代的到来,房屋产业化生产已不再是遥远的梦想,而钢结构体系住宅正适合于产业化生产。钢结构住宅建筑技术的不断提升和创新,为住宅的标准化!多样化!个性化,特别是产业化奠定了坚实的基础。建设部科技研究攻关计划中也把钢结构住宅建筑技术纳入其中,开展全方位的系统开发研究和试点示范,又了钢结构住宅产业化技术导则，在国家的有力推助下,我国的钢结构住宅建筑呈现出蓬勃发展的势态,其研究和发展具有很大的空间和潜力,随着建筑技术!工艺和材料的不断进步,钢结构住宅将成为住宅建筑的主要结构设计选择类型。

参考文献

[1]姜学诗.钢结构房屋设计中常见问题分析[J].建筑结构,2003,33(6):3-5

[2]张庆风.钢结构住宅设计与施工技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2003（12）

[3]雷宏刚.21世纪建筑钢结构的应月及展望.山西建筑，2002(2)

[4]肖亚明.我国钢结构建筑的发展现状及前景.合肥工业大学学报(自然科学版),2003(1)

[5]童悦仲.中国钢结构住宅的发展2002

篇8

关键词：建筑行业；钢材结构；技术材料；应用综述

新技随着时代的发展，建筑行业也得到了空前的发展机会，目前，在各类建筑的建设过程中，钢结构的应用也变得越来越广泛。由于我国在建筑行业中使用钢结构的时间相对较晚，因此，，在对工程建筑进行建设时，钢结构新技术以及各类新型材料的应用还有待完善。

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.

中图分类号：TU391文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

一、关于钢结构的概述

(一)钢结构的主要优点

1、施工周期短

一般情况下，建筑所用的钢结构都是在工厂就生产好了的，在施工的过程中，可以对其进行现场安装，这就在一定程度上大大缩短了工程的施工工期。

2、空间大

由于钢材的抗侧弯强度以及抗压强度是砼的1.5倍左右，所以，在同等强度条件下，钢结构施工具有增大有效的施工空间、缩小截面的优点。

3、可循环利用

在对钢结构的建筑物进行施工时，其施工材料可以回收再利用，这与其它的建筑物结构相比，建筑垃圾相对较少也是其主要优点之一。

（二）钢结构的主要缺点

1、耐火性差

由于钢材的导热系数明显大于钢筋砼导热系数，此外，它的耐火性也远低于混凝土的耐火性。一般情况下，当温度达到600℃时，钢结构的强度以及刚度就基本消失。因此，在对钢结构建筑进行设计时，一定要注意抗火环节的设计。

2、耐腐蚀性相对较差

在一定条件下，钢材表面的铁原子在与空气中的氧气接触时，会发生氧化反应而生成铁锈。当钢结构出现锈蚀时，钢结构的应力就会集中在一起，对结构的安全使用造成一定的隐患。钢结构建筑一旦出现此种情况，就会减少建筑结构的使用寿命，由此可见，为了确保钢结构建筑的实际寿命能够达到设计的使用年限，就必须对其进行相应的处理。

二、隔热、保温材料

在建筑行业飞速发展的今天，人们对于各类建筑的节能要求也变得越来越高，从相关的资料可以看出，保温并不是困扰建筑行业的的主要问题，不过人们对于保温建筑仍然存在各种各样的争议。目前，解决建筑物保温问题的首要条件就是保温材料的选择。一般情况下，保温建筑是通过保温介质来对空气进行截流的，以此来达到减缓热传递的目的。不同种类的保温材料其最大的差别就是怎样达到保温的作用。保温材料的类型以及厚度对保温建筑的保温功能有着至关重要的影响。

在此，不得不提到保温建筑的泠凝现象，所谓的泠凝现象就是指当热空气遇到冷表面或冷却时，空气中原有的水汽就会减少，从而形成泠凝的现象。当保温建筑出现泠凝现象时，金属结构表面就会出现霉斑或腐蚀的情况，最终使得建筑物的面层被损坏，并让保温建筑丧失其相应的保温性能。当前解决此类问题的主要方法就是在保温建筑的保暖面安装一层防水汽的贴面，以此来达到缓解水汽运动速度的目的，尤其是对于那些潮气散发以及潮湿地区的房屋，这种处理方式有着十分重要的作用。

三、钢结构的焊接技术以及应用前景

（一）钢结构焊接过程中的基本要求

在对建筑钢结构进行焊接之前，一定要对相关的焊接设备进行严格的检查，确保焊接过程中所需的工具仪表齐全，所有设备均能正常工作。对于那些外观要求相对较严的钢结构，务必要确保焊接缝外观的质量达到相关的要求，在焊接的过程中，如有必要还必须对焊接缝进行及时的修磨处理。特别是对于圆管Y、K、T形节点、螺栓球节点处的网架焊缝以及普通焊接球处的网架焊缝，此类焊接缝的探伤方式以及内部缺陷的分级都必须要符合我国的相关焊缝标准。

在对钢结构建筑进行焊接的过程中，不同钢材料所对应的焊条也不同，因此，对于焊接所需的材料必须要进行严格的筛选。例如，对于Q235的钢材，其焊条最好选用E4303，而对于Q345的钢材，其焊条最好选用E5015。在对钢结构的坡口尺寸、板厚、材质，其轧制方向必须与它所代表杆件必须一致，同时还必须在与首件一同焊接。如果遇到不能在杆件进行焊接时，就必须根据母材料的抗拉强度等级来选择相应的焊条。在对强度较高的钢材料进行焊接的过程中，由于母材料的融入关系，焊缝所需金属的实际抗拉强度通常要比焊条的名义强度高出许多倍，因此，在对此类结构进行焊接的过程中，最好选用抗拉强度相对较低的焊条来对其进行焊接，以此来确保焊缝金属的实际强度与母材料的强度一致。

在对钢结构的焊接次序进行考虑时，由于不同焊接部位的间隙不同，因此，在对其进行焊接的过程中，最好遵循由小到大的焊接原则，只有如此才能确保钢结构在完成焊接工作后不会出现变形等情况。对于需要进行多层焊接的钢结构，在完成每层的焊接工序后还必须对焊接部位的缺陷以及熔渣清理干净，当处理好该层的缺陷以及裂纹后方可进行下一层的焊接。

（二）钢结构焊接过程中的施工质量标准

对于钢结构的建筑而言，其建成后的受力情况与焊接缝的焊接质量有着密不可分的内在联系，因此，在完成钢结构的相关焊接工作后，务必要对其质量进行严格的判定。在对钢结构建筑的施工质量进行判定的过程中，主要包含了以下几个方面的内容。

1、施工单位在对钢结构工程进行判定的过程中，最好是从工程的焊接方法、焊接材料以及初次使用的钢材等方面来对其焊接工艺进行评定，并根据相应的评定结果来对结构的最终焊接工艺进行确定。

2、在完成钢结构的焊接后，在其焊接表面不能出现焊瘤、裂纹等缺陷，一、二级焊缝处不能有弧坑裂纹、夹渣以及表面气孔等缺陷出现，特别是对于焊接缝，一定不能出现未焊满以及咬边等缺陷。大量的实践经验表明，在对钢结构进行焊接的过程中，其焊接缝的外观必须要均匀、平缓，对于焊接缝处的焊渣一定要清理干净。

3、在完成焊接缝的相关焊接工作后，可以使用钢尺、放大镜以及观察检查的方式来对二、三级焊接缝进行检查，以此来确保焊接完成后的钢结构外观能够符合相关的要求。

（三）钢结构在不同情况下的焊接技术

1、定位焊

由于钢结构建筑的一个节点通常包含了多个构件，因此，在对钢结构进行焊接的过程中，一般都会采用定位焊接的方式。在实际的焊接施工过程中，定位焊接所需的焊接原材料必须要与钢结构原材料的材质相匹配，焊接缝最终的焊接质量必须达到相应的要求。此外，从事焊接工作的技术人员还必须持有相应的焊工施焊合格证。

2、返修焊与磨修

在对钢结构建筑进行焊接的过程中，当结构的余高、焊坡以及焊角尺寸等低于或小于1毫米，且咬边出现超差时，就必须将其修磨均匀。在焊接施工的过程中，可以使用碳弧气刨等一系列的方法来对焊接处的缺陷进行清除，并用砂轮将焊接坡口表面的氧化层磨掉，使其露出金属的光泽。

（四）钢结构的应用前景

在对钢结构进行焊接的过程中，由于钢材的热处理方式的不同以及强度级别均存在较大的差异，它主要体现在焊接工艺、焊接过程中的热影响区性能、预热温度等方面。目前，常见的钢结构建筑主要有专业化的建筑用钢以及强度较高的建筑钢结构，不过在一些开发配套的钢结构建筑中，就必须要用到相应的焊接材料。为了对建筑钢结构的焊接技术进行有效地提升，最好是在钢结构的生产线中引进一些先进的生产设备，以此来开发出质量更优的钢结构产品。

四、防腐蚀以及防锈材料

(一)使用防腐蚀以及防锈材料时的相关要求

上文已经讲到，钢结构的主要缺点就是耐腐蚀性相对较差。通常情况下，新建的钢结构建筑在一段时间之后必须要重新涂刷涂料，这就使得钢结构建筑的维修费用普遍较高。当前，解决钢结构建筑腐蚀问题的主要方法有以下两种，一种是选用不易腐蚀的钢材来作为钢结构的原材料；另一种是在钢结构表面喷洒一层防锈涂料。对于钢结构表面所用的防腐蚀材料以及防锈材料的选择，应以我国的相关的法律法规以及建筑行业的相关规定为标准。

（二）使用防腐蚀以及防锈材料时的注意事项

在对保温建筑进行设计时，一定要将预期耐蚀寿命、使用情况、涂装方法、涂层厚度、涂层结构、表面除锈等级、基材种类等方面的因素均在设计方案中体现出来，并提出相应的涂装要求以及除锈方法。对于轻型钢结构，在其出现锈斑以及图层分化时，就必须对其做出相应的维护，而不是等到钢结构出现大量的涂层脱落时才对其进行维护。这样做不仅可以减少处理钢结构表面时的工作量，而且还可以在节约维修成本的前提下，确保钢结构建筑的维修质量。此外，在对钢结构建筑进行维修时，选用的涂层材料必须与钢结构表面原有的涂料品种相同，确保涂料的相互配套。

（三）处理钢结构表面时的方法

在对保温建筑的钢结构表面进行处理时，其主要的方法有激光除锈、控制射流真空除锈、表面合金、电镀、热浸镀、化学转化膜、喷砂(丸)除锈、酸洗除锈、滚动钢丝轮除锈以及手工工具除锈等。由于钢结构的腐蚀问题较为严重，因此，在保温建筑行业的发展过程中，急需研发出一种价廉、质轻、高效的耐腐蚀、耐锈的新型材料或涂料来满足建筑行业的快速发展对于钢结构所提出的各类新型要求。

五、防火材料的应用

由于钢结构的防火性相对较差，因此在各类火灾事故中，没有进行过防护处理的钢结构通常只能维持20分钟左右。在震惊世界的“9.11”事件中，世贸大厦的倒塌就充分说明了钢结构建筑的耐火性较差的这一特性。

目前，对于钢结构建筑的防火方法主要有以下两种，一种是在钢结构的外层涂上一层混凝土或其它的一些防火材料，另一种方法就是在钢结构表面涂上一层防火涂料。这也是钢结构建筑的造价相对较高的主要原因之一，同时，这种情况的出现还在一定程度上阻碍了钢结构建筑行业的发展。对于钢结构的防火处理一定要严格执行我国《建筑设计防火》中的相关要求，对于钢结构表面的防火涂层的设计一定要遵循建筑物的防火等级以及各种构件的耐火极限来对其防火处理进行科学合理的设计。用于钢结构建筑防火处理的涂料，其质量要求、涂层厚度以及涂料的性能都必须达到我国《钢结构防火涂料应用技术规范》以及《钢结构防火涂料通用技术条件》中的相关要求。

六、结束语

随着钢结构在各类建筑建设过程中的广泛应用，近年来各地纷纷出现了一些专门负责钢结构研究以及设计的研究所，它们的主要工作就是对钢结构建筑进行咨询以及设计。这些研究所在发展的过程中，出现了一大批优秀的钢结构建筑的设计方案，它们在建筑行业的发展过程中留下了光辉的一笔。例如各类文化公共建筑、体育场馆、火车站、候机楼、高层办公楼等建筑物，它们不仅具有较高的安全性，同时还具有较强的现代感，同时还在一定程度上反映出了古老的中国文化。我国在加入WTO之后，钢结构建筑得到了更为广阔的发展空间，在此过程中，它对于新型材料也提出了更高的要求，为了满足钢结构建筑的发展需求，就必须根据钢结构建筑的特点，制定出相应的材料使用以及设计方案。

参考文献：

[1]周鉴.无锡博物院建筑新技术应用综述[J].江苏建筑,2009,(5):7-9.

[2]王志强.浅谈建筑节能新型墙体及建筑防水钢结构应用技术[J].建材发展导向（下）,2011,09(1):99.

[3]章金旭.新型墙板材料应用与研究[C].//第七届全国省际钢结构行业组织经济技术协作会暨2011年江苏省钢结构年会 江苏省钢结构新技术研讨会论文集.2011:86-88.

[4]戴为志,黄明鑫,芦广平等.国家体育场(鸟巢)钢结构安装工程焊接技术[J].电焊机,2008,38(4):51-76.

篇9

不懈钻研，在寂寞和艰难中坚守

300多篇论文，近20部著作，11本钢结构有关的规范、规程，40多项重要科研项目和20多项重大工程项目的关键问题研究，25项科技进步奖等等，这一串串令人叹服的数字，与沈祖炎教授漫漫50年的钢结构人生紧紧连在一起.

与钢结构结缘是在上世纪50年代，王达时、李国豪等博学之师为同济51级工业与民用建筑结构专业讲授钢结构、钢桥设计课，有一位同学听得尤为专注，他就是班上年龄最小、成绩最优异的学生沈祖炎.两位名师的引领激发了他对钢结构的无限兴趣，并由此影响他一生.

1955年，沈祖炎毕业留校任教.那是钢结构“十分沉闷”的年代，由于国内钢材紧缺，钢结构实际应用非常有限，既申请不到科研课题，也难于遇上工程建设项目，钟情钢结构的沈祖炎在这样的环境里起步，艰难重重.

参编国家钢结构规范是一个契机.1962年，沈祖炎受邀参与编写我国第一本《钢结构设计规范》，主要负责计算.在一天天埋头试验、理论分析过程中，他逐步提炼出一些计算公式，慢慢加深了对构件稳定理论的诸多认识.不久，他又参编《冷弯薄壁型钢结构技术规范》，后又主编《轻钢结构设计规程》、《高层建筑钢结构设计规范》……随着一个个规范相继问世，积累愈多，他对钢结构的思考也就愈宽愈深.

80年代，钢结构开始兴起，从前的一切积淀就有了广阔的用武之地.“如果你认定这个研究方向有发展前途，坚持走下去是最好的选择！”这是他给予年轻人珍贵的学术经验.

在钢结构蓬勃发展的春天里，沈祖炎教授不仅学术之花盛开，他还在多项国家及地方重大工程建设中担纲重任，创下了一个又一个光荣记录.

深厚的理论功底对接工程实践，炼就了沈教授一双睿智的眼睛.学生赵宪忠从1994年起跟随沈教授硕博连读，学习伊始，亲眼所见的一件事令他惊叹折服.那是1994年秋，上海八万人体育场钢屋盖模型试验前夕，就在结构工程所的实验室，绕着由几千根杆件组成的庞大结构模型，沈教授走上两圈，一眼就指出哪块部位、甚至具体到哪几根杆件需要着重观察.一经试验，他的判断完全正确！

正是这双慧眼，为多个国家及地方重大工程建设项目重点把关.1995年初夏，上海大剧院6075吨的钢屋盖实施整体吊装，时任顶部钢结构整体提升副总指挥的沈教授头戴安全帽，在工程现场坐镇指挥，20小时协同作业，钢屋盖成功吊装.还有国家大剧院、浦东国际机场、东方明珠电视塔、上海环球金融中心……有了他在结构上的护航保驾，人们对这些大型建筑的安全更加放心.

培植梯队，为学科发展注入活力

“沈教授不仅个人在钢结构领域成就卓著，而且还亲手带出了一支高水平的学术梯队，对同济钢结构学科的持续发展贡献很大.”同济大学周家伦书记说.

留日多年的吴明儿老师2004年底在决意回国时，他的目光就锁定了同济，因为“沈祖炎”这个名字在日本钢结构学界享有很高知名度，让他心动的还有“沈教授领衔的那支响当当的中青年学术骨干梯队”.

此言不虚.李国强教授，国家杰出青年基金获得者，多高层钢结构及钢结构抗火是他的主研方向；陈以一教授，致力于钢结构抗震与轻型钢结构体系研究；张其林教授，主攻新型结构技术研究；丁洁民教授，同济建筑设计院的带头人……他们都是沈教授的优秀弟子，如今都已成为钢结构几大重要研究领域有影响的专家.这一支支优良团队的崛起，让同济钢结构学科广受瞩目，成了学子们竞相投奔的热门.

篇10

中图分类号：TU511．3+8

文献标识码：B

文章编号：1008-0422(2006)04-0183-04

收稿日期：2006-03-09

作者简介：欧蔓丽，女(7973-)，湖南株洲人，湖南工业大学土木系工程师，湖南大学工程硕士，主要从事结构工程研究。

1 概述

近年来随着钢材产量的稳步增加，钢结构的使用越来越多。钢结构建筑较钢筋混凝土建筑具有施工便捷、抗震性能好、对环境污染少、环保可回收等诸多方面的优点，它适合各种工程结构，随着钢产量的增加和应用技术的深入，钢结构的应用越来越广泛，已经成为国际上的发展趋势。

钢结构建筑的抗火灾能力和防腐蚀能力较混凝土建筑较差，虽然钢材本身不会燃烧，但是并不耐火，耐火极限仅为15min，由于在发生火灾时高温的影响将使钢材的强度迅速降低不能保持建筑结构所要求的强度。当这些材质的钢结构本身温度超过了550℃，钢材的屈服强度会降低很多，甚至超过50％以上；当温度在600℃以上是，钢材将完全丧失承载能力。据统计2001年美国和日本的火灾伤亡于已经占到国民经济总值的0．8％和0．78％[1]。1993年我国共发生火灾38094起，死亡2476人，伤5977人，直接经济损失11．2亿元(不含军队、森林火灾)；1994年我国共发生火灾39337余起，死亡2765人，伤4249人，直接经济损失12．44亿元[2]；1996年我国共发生火灾36856起，死亡2225人，伤3428人，造成直接经济损失10．3亿元[3]。

钢材的腐蚀是一种不均匀的破坏，腐蚀的发展很快，一旦在钢结构的表面发生，腐蚀的蚀坑会由坑底向纵深迅速的发展，使钢结构产生应力集中，而应力集中现象又会加快钢材的腐蚀，这是一种钢材腐蚀的恶性循环，腐蚀使钢材的抗冷脆性能下降、疲劳强度降低。钢结构建筑在自然环境下，受腐蚀会有一定的减薄现象，特别是南方空气潮湿或人为恶劣环境的情况下，减薄现象更为严重，我国南方110mm厚公交车板在涂装的情况下有的部位半年内就可腐蚀穿透。在美国由于腐蚀造成的不安全事故约占整个不安全事故的31．8％，我国约为25％～30％。腐蚀不仅造成安全隐患，而且也给经济发展带来巨大的损失。日本腐蚀工程学会(Japan Soc~etyOfCorroslon Enqi-neermg)和日本腐蚀控制协会(JapanAssociat 40nOfCorroslonContr01)共同进行调查表明：?997年全日本腐蚀损失为39380亿日元，占当年国民生产总值(GNP)的0，77％；2001年我国因腐蚀问题造成的损失多达4000亿元，损失钢材1000多万t[4]。钢材的防腐一直是科学界研究的重点，目前虽然有控制腐蚀的措施，但是每年世界钢铁总量的30％左右仍变为无用的废铁。据统计，全世界因腐蚀所造成的损失比火山地震等自然灾害造成损失的总和还大。

面对由于火灾和腐蚀对结构造成的经济损失，国内外在发展钢结构的同时，也在不断完善钢结构防火保护技术的开发和防腐蚀性能的改进。

2　耐火耐候钢的历史

2．1耐火钢的历史

耐火耐候钢是指钢材具有耐高温、耐恶劣气候、耐腐蚀强度的性能。耐火钢是指其常温力学性能、焊接性能与现有普通钢一致，并且要求在高温600℃以下1―3h其屈服强度不低于常温的2眉的钢材；耐候钢是指暴露在大气条件下，表面可逐渐形成一层非常致密且附着力很强的稳定锈层阻止外界腐蚀介质的侵入，减缓了金属继续腐蚀的速度的钢材。耐火钢是日本最早开始研究，20世纪80年代日本研究者通过在钢中添加微量的Cr、Mo、Nb等合金元素开发出了耐火温度为600％的建筑用耐火钢，该钢在600℃的高温下屈服强度能保持在常温下的67％以上，如SM400FR和SM490FR，应用非常广泛，此钢种在日本建筑行业的需求量日益增加，现在欧美、韩国、澳大利亚等发达国家也相继开发了耐火钢的研究和生产。我国自1993年开始研制，近十年取得了良好的成绩，2001年武钢研制出了WGJ510C2钢，其各项力学性能比同期美国、日本的同等钢材要强；鞍钢研制成功了Cr-Mo-Nb-V系的490级高性能耐火钢，马钢的建筑用耐火H型钢、宝钢、攀钢的高性能耐火钢相继研制生产；

2．2耐候钢的历史

耐候钢是指暴露在大气条件下，表面可逐渐形成一层非常致密且附着力很强的稳定锈层阻止外界腐蚀介质的侵入，减缓了金属继续腐蚀的速度的钢材。耐候钢的研制起源于欧美，20世纪初欧美的科学家就发现Cu能够改善钢铁在空气中的耐腐蚀性能，1993年美国的U．S．Steel公司首先研制成功了抗腐蚀高抗拉性能的低合金钢――Corten钢，并于60年代不涂漆直接应用于建筑和桥梁，其中应用最普遍的是高P、Cu加Ni的CortenA系列和以Cr、Mn、Cu合金为主的Corten B两种系列，这两种钢材在美国、日本和欧洲得到了广泛的应用。我国从上个世纪60年代开始研制耐候钢，并且发展了一些钢种，如上海钢铁一厂研制的10PCuRE系列，鞍山钢铁厂研制的08CuPVRE系列和武钢的09CuPTi系列。积极开发和研制新一代高性能的建筑用耐火耐候钢，对于满足市场的需求和培育我国钢铁工业新的经济增长点具有十分重要的意义。

3 目前国内外钢结构的主要防火方法

目前国内外钢结构的主要防火方法有很多，这些方法从原理上来说主要有截流法和疏导法两种。从防火的措施保护主要有外包层保护、冷却―空心型钢结构、屏蔽―钢结构保护、膨胀材料保护、耐火钢的应用[5]。

3．1钢结构的防火方法从原理上分类简介

3．1．1截流法

截流法的原理是截断或阻滞火灾产生的热流量向构建的传输，从而使构件在规定的时间内升温不超过其临界温度。具体做法是在钢构建的表面设置一层保护材料来隔离火灾的高温，保护材料要选用导热系数较小，而热容较大的材料。截流法又可以细分为包封法、屏蔽法、水喷淋法、喷涂法等。其中喷涂法施工简单、重量轻、耐火时间长、不受钢结构几何形状的影响经济实用等特点，应用得非常广泛。防火涂料就是喷涂法最常用的防火材料，它不仅具有一般涂料的保护和装饰作用，还具有防火的特殊功能。我国已经颁布了两本规范《钢结构防火涂料应用技术规范》(CECS24：90中国

建设标；隹化协会)和《钢结构防火涂料通用技术条件》(GBl4907―94国家质量监督局)。我国自20世纪80年代以来，已经先后研制出厚涂型(H类)和薄涂型(B类)两种钢结构防火涂料，并得到了广泛的应用。

3．1．2疏导法

疏导法与截流法不同，疏导法是把热流量传导到钢构建上，然后设法把热量导走或消耗掉，是构建温度不会达到临界的高温，起到保护钢构件的作用。目前疏导法只有一种方法，那就是充水冷却保护法，具体的方法是在由高位水箱、供水管网或消防车提供冷却水，使之充满封闭的钢构建中，火灾中热量传递给水依靠水的蒸发或通过水的循环带走热量，蒸汽由专用的排气口排出，使钢构件的温度控制在100℃左右。但是这种方法还会增力口构件的自重，使钢构建锈蚀或水结冰，因此要在水中掺加阻锈剂和防冻剂。

3．2钢结构的防火方法从保护措施上分类简介

3．2．1外包层保护

即用现浇混凝土外保或在钢结构表面涂抹砂浆等形式形成护层的方法。现浇成型的实体混凝土外包层通常通过钢丝网或钢筋来加强，来限制收缩的裂缝，保证外壳的强度。砂浆可以是石灰水泥或是石膏砂浆。钢管混凝土就是很好的应用。

3．2．2冷却―空心型钢结构

即在钢结构内采用充水循环冷却的保护方法，它是抵抗火灾的最有效的防护措施。就是前面所见的疏导法。

3．2．3屏蔽―钢结构保护

即将钢结构构件设置在耐火材料组成 的墙体或顶棚内的保护方法，这种方法很经 济，应用中只要增加少量的耐火材料即能达 到防火的目的。

3．2．4膨胀材料的应用

采用钢结构膨胀型防火涂料涂刷在构件外面保护构件，受热时这些材料膨胀在钢结构表面形成保护层。

4 目前国内外钢结构的主要的结构防腐处理

钢结构在空气中使用，大气产生腐蚀是很自然的现象，钢结构的防腐处理主要的方法有四种：①长效法，采用热镀锌、热度锌(铝)复合涂层进行结构表面处理，防腐年限为20―30a；②涂层法，即在结构表面涂(喷)油漆或其他防腐涂料，耐久年限一般为5―10a；③对水下或地下的钢结构采用阴极保护即电化学保护，阴极保护是一种延长阳极寿命的保证钢材料不受氯化物等污染环境侵蚀的保护方法，阳极是向钢材料分布抗腐蚀保护电流的硬件，如钛条网根据美国的防腐蚀学会所作的试验，一条活性钛条网阳极的寿命很容易超过75a，阴极保护安装简单、维修费低，被国内外很多水下和地下工程采用，取得了良好的防腐蚀效果；④采用本身具有防腐蚀能力的的耐候钢6)。

5　耐火耐候钢的发展

随着建筑业的发展，钢结构的建筑日益增加，国际上关于钢结构的防火规范和防火工艺设计也日益受到人们的重视，钢结构的腐蚀对于结构造成的减薄、穿透而造成的安全隐患问题，它已经成为保证建筑结构安全的必要保证措施之一，世界各国都有相应的防火要求规范和防腐蚀的要求，为了提高普通建筑用的钢结构抵抗火灾和防腐蚀的能力，必须进行拟定的保护措施，传统的喷涂、复合涂层、外保法等防护措施不仅延长工期、提高建筑成本、增加建筑重量，而且施工也不很方便，因此能够耐高温、耐恶劣气候、耐腐蚀强度性能的耐火耐候钢的研制与应用能够很好的解决这一问题。

根据钢材的合金化原理，并且借鉴国外耐火耐候钢的成分分析研究，我国的宝钢、武钢、马钢、攀钢、鞍钢等钢厂积极开发新一代高性能的耐火耐候建筑用钢，以满足日益增加的市场需求。

5．1武钢钢铁集团于2001年开始自主开发研制成功了具有国际领先水平的高耐火性、高耐候性、高Z向性的建筑耐火耐候钢材，钢材的耐候性能于美国的Cor-ten钢相当，是普通钢材的2～8倍；耐火性能相当于日本的FR钢，能保证在600％高温下的屈服强度不低于标准钢材屈服强度的2／3，武钢耐火耐候钢材的力学性能与冷弯性能技术要求见表1、2。

普通的Q235钢、Q345钢的屈服强度在300～400℃温度下就已经急剧下降，钢材已经软化，达不到正常的承载力要求。厚度为10mm和50mm的WGJ510C2钢板取横向拉伸试验，试件在100KN电子拉伸试验机上进行高温拉伸试验，随着温度的升高度为10mm和50mm的WGJ10C2钢的屈服强度下降平缓，在600℃下屈服强度的平均值为265Mpa和250Mpa，均高于常温下钢材屈服强度的2／3，满足国家标；隹建筑钢板的耐火要求，在700℃的高温下仍然有212Mpa左右，1080℃条件下可以保持215h不屈服。这一钢种集高耐火性、高耐候性、高Z向性能和能承受大线能量焊接于一体，填补了国内空白，属技术首创，其技术性能指标达到国际领先水平。目前该钢种已经成功的应用到上海中国残疾人体育艺术培训基地和中国国家大剧院的建设得到了各方的高度赞扬。

5．2马钢的耐火钢以低碳为成分设计原则，先后开展了Mn-Mo-Nb、Mo-Nb-Cr、Mo-V-Ti、TiMo-Cr-Ti等合金系列，以及Nb-V-Ti-Re微合金化钢。经过马钢公司的不断探索研究，最终确定了耐火钢的成分，Q345级耐火钢的成分以及性能见表3。

马钢的建筑用耐火H型钢的性能指标如下：

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

室温力学性能即其他质量指标满足普通建筑用钢标准的要求

抗震性：室温O√as

焊接性能：良好或优于普通建筑用钢

5．3攀枝花钢厂的攀钢钢研究院研制生产出了具有自主知识产权的高强热轧耐火耐候钢，此钢材具有低屈强比、抗层状撕裂和良好的焊接性能等特点，又具有耐火性、耐候性等功能特点，600℃的高温时屈服强度不低于常温的2眉，能够不用或者少用防火涂料。

5．4宝钢集团从钢材的特定金属成分、表观结构和微观组织出发，开发研制了”绿色环保”型耐火耐候钢，其耐火性能与美国的FR钢材相当，能够保证钢材在600℃的高温时屈服强度不低于常温的2／3。其耐候性能于美国的Cor2ten钢相当，是普通钢材的2～8倍，可以在一般的气候条件下使用。并且可以提高涂装的性能几倍到几十倍，耐候钢上涂层的失效年限远远高于普通钢材。

5．5鞍钢自从2000年开始研制，已具备400级、490级系列耐火钢的生产技术考虑到生产的需求和建筑钢材的低成本、高性能和场地焊接的要求，采用钢水预脱硫转炉冶炼炉精练连铸成品厂控制轧制+控制冷却检验(探伤)入库的生产工艺路线，鞍钢大量投入生产了Cr-Mo-Nb-V系列的490级高性能耐火钢表4。

鞍钢的耐火钢完全达到了钢结构防火的要求，在600℃的高温状态下，试件经历2．5min的保温后进行拉伸，钢材的屈服强度仍然满足规定的要求。

目前国内许多钢厂都在积极进行新一代高性能的耐火耐候建筑用钢的研制和生产，这能够满足国内钢结构日益增加的发展。

6　耐火耐候钢与普通涂层钢材的经济对比

耐火耐候钢主要是采用Cu、Ni、Cr、Si、P、Nb等多种合金元素，以提高钢材的耐火、耐候的性能。但是合金元素的应用必然提高钢材的生产成本表5。

虽然耐火耐候钢的生产采用了多种合金元素，提高了钢材的成本，但是房屋骨架中的普通钢材在抵抗火灾和防腐蚀时，必须进行拟定的保护措施，传统的喷涂、复合涂层、外保法等防护措施不仅延长工期、提高建筑成本、增加建筑重量，而且施工也不很方便表6。

因此耐火耐候钢不仅经济节约，而且施工简单、节约工期，并且具有良好的力学和化学性能，是钢结构建筑首选的高耐火性、高耐候性、环保型的新一代钢材。

7　结束语

随着建筑业的发展，钢结构在各类结构中应用得越来越广泛。随着合金化技术的研究改进，加入一定Cu、N1、Cr、Si、P、Nb等多种合金元素的钢材可以达到高耐火性、高耐候性能。耐火耐候钢在施工时，可以不用或者采用薄涂型涂料，这样不仅可以大大的节约维护的成本、缩短施工周期，而且还可以减少结构的自重，增加了建筑在火灾情况下的安全性、在腐蚀坏境下的耐腐蚀性能。耐火耐候钢对降低建筑总成本，增加建筑的安全性能，具有非常明显的经济和社会效益。随着耐火耐候钢的不断改善和研发，它的优势会越来越明显，在建筑业会得到更加广泛的应用。

参考文献：

[1] Asif Usmani，Fire resistance design Ofsteel and composite steel structures inthe UK and EUROPE，Proceeding Of theTianjin Workshop On Structural Engi-neenngforFireResistance，Tianjin,2002

[2]么达．钢结构抗火设计研究．硕士学位论文。天津大学．2003．

[3]李国强，蒋首超，林桂祥．钢结构抗火设计与计算[M]．中国建筑工业出版社，2000．

[4]甄毅．钢结构防腐及耐候钢在建筑工程中的应用[儿工业设计与建设，2005(1)41―44．

[5]李国强．多高层建筑钢结构设计IMl．中国建筑工业出版社，2004．