導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇建筑鋼結構論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

1建筑用鋼占總鋼產量的比重

近數十年來，前蘇聯、美國、日本三個國家一直是世界上鋼產量居前三位的國家，其鋼產量輪流位居世界第一位。因此，這幾個國家的建筑鋼結構建設事業蓬勃發展。而在同一時期，我國在這方面的發展則比較緩慢，水平也相對落后。近幾年來，隨著我國改革開放政策的實行和推進，我國的經濟建設工作取得了突飛猛進的進展。在此期間，我國的鋼產量一躍成為世界第一位。1996年，我國鋼產量首次突破億噸大關；1998年我國鋼產量已達11434萬t，而且每年增產300萬t.鋼產量的增長為發展我國建筑鋼結構建設事業創造了極好的時機。但目前，我國與發達國家相比在許多方面還存在著明顯的差距，因此，為了推動我國建筑鋼結構的進一步發展和應用，我們急需了解國外建筑鋼結構的應用概況。

中國的建筑用鋼總量約占全部鋼產量的20%～25%，而工業發達的國家則占30%以上。如美國和日本，該項指標均已超過50%.在我國，鋼在建筑中主要用于建筑用鋼結構，鋼筋混凝土用鋼筋，鋼絞線，鋼絲，門窗等，而其中鋼結構用鋼只占10%左右，在我國一億噸的鋼產量中，真正用于鋼結構上的也就200～300萬噸。

根據1998年中期美國金屬建筑行業分布的一些數據，美國金屬建筑行業的發展和市場的基本情況是：在20世紀50、60、70、80和90年代，以百萬美元計的年銷售額/以萬噸計的年加工量分別為150/30、300/65、1200/110、1500/125和2200/190，如以50年代為例相應的增長倍數分別達到1、2/22、8/37、10/57和15/6.3倍。從中可以看出，美國的建筑用金屬年銷售額增長很快，估計目前已經超過25億美元，年加工量也已經達到200萬噸以上。

2低層、多層建筑鋼結構和輕鋼結構

美國金屬建筑的主要市場分布：工業（生產用廠房、倉庫及輔助設施等）、商業（商場、旅館、展覽館、醫院、辦公大樓等）、社區（私有及公有社區活動中心及建筑如學校、體育館、圖書館、教堂等）、綜合等方面，分別占到46%、31%、14%和9%的份額。

在美國，低層建筑中采用鋼結構還是很普遍的。美國鋼結構學會和金屬房屋制造協會（AISC和MBMA）聯合編制了低層建筑的設計指南。所謂低層建筑是指層高低于18m，層數不超過5層的工業廠房、倉庫、辦公室及其他的辦公和社區建筑等，其中兩層以下的非居住用樓房建筑占70%.

輕鋼建筑在一些發達國家已被廣泛應用于工廠、倉庫、體育館、展覽館、超市等建筑。所謂輕鋼是指以彩鋼板作為屋面和墻面，以薄壁型鋼作檁條和圈梁，以焊接“H”型截面做主與梁，現場用螺栓或焊接拼接的門式剛架為主要結構的一種建筑，再配以零件、扣件、門窗等形成比較完善的建筑體系，即輕鋼結構體系。這種體系由工廠制作，現場按要求拼裝形成。具有自重輕，建設周期短，適應性強，外表美觀，造價低，易維護等特點。由于自重輕，也降低了基礎的造價。國外輕鋼結構廠商如Butler、BHP、ABC等都已經進入了中國市場，我國企業應奮起直追，創造條件積極發展我國自己的輕鋼結構體系，以適應今后我國建筑鋼結構不斷發展的要求。

3高層及超高層鋼結構

由于人類文化生活不斷提高，對高層、大跨度建筑的要求也就越來越高。而鋼結構本身具備自重輕，強度高，施工快等獨特優點，因此對高層、大跨度，尤其是超高層、超大跨度，采用鋼結構更是非常理想。目前世界上最高，最大的結構采用的都是鋼結構，而歷屆奧運會的場館也多采用鋼結構。世界上目前已經建成的幾個純鋼結構建筑為目前世界上最高的超高層建筑，它們是：

1931年建成的102層、高381m的美國紐約帝國大廈（1969年以前一直是最高的）；

1969年建成的110層、高417m的美國紐約世界貿易中心（南北兩座）；

1970年建成的110層、高443m的美國芝加哥西爾斯大廈；

1996年建成的高450m的馬來西亞雙塔石油大廈（KLCC，號稱目前世界最高，但美國的西爾斯大廈有異議）；

我國于1997年建成的上海金茂大廈為95層，建筑高度421m，結構高度395m，也躋身于世界最高行列。如果上海浦東環球金融中心大廈（95層460m）建成，則堪稱世界最高，實為我國一大光榮。深圳賽格廣場大廈70層、高279m，為世界上最高的全部采用鋼管混凝土的超高層建筑，這又是我國的一大光榮。

巨型鋼結構為高層或超高層建筑的一種嶄新體系，它是為了滿足特殊功能或綜合功能而產生的。它具有良好的建筑適應性和潛在的高效結構性能，是一種很有發展的結構。如日本千葉縣43層、高180m的NEC大樓，該建筑內部布置大開口和大空間庭院，其巨型結構是由四根巨型結構柱和四個巨型的空間桁架梁組成的巨型空間桁架體系。經分析，這種體系具有極強的抗推剛度。另一例是德國法蘭克福1997年建成的商業銀行新大樓，63層、高298.74m，也是歐洲最高的一棟超高層建筑。該建筑平面為邊長60m的等邊三角形，其結構體系是以三角形頂點的三個獨立框筒為“巨型柱”，通過八層樓高的鋼框架為“巨型梁”連接而圍成的巨型筒體系，具有極好的整體效應和抗推剛度，其中“巨響梁”產生了巨大的“螺旋箍”效應。第三例是日本擬建的動力智能大廈（DIB-200），高800m，地上200層，地下7層，總建筑面積150萬m2，由12個巨型單元體組成。每個單元體是一個直徑50m、高50層（200m）的框筒柱，1～100層設4個柱，101～150層設3個柱，151～200層設1個柱，每50層設置一道巨型梁。結構上設有主動控制系統，進一步削弱地震反應。香港匯豐銀行也屬于一巨型鋼結構大廈，是諾爾曼。福爾特設計的。

4大跨度鋼結構

大跨度或較大跨度大都采用鋼結構，當然也有用“膜”完成的，但充氣膜由于一些缺點近年來很少用，張力膜則也需要鋼索和鋼桿的支撐。

大跨度鋼結構多用于多功能體育場館，會議展覽中心，博覽館，候機廳，飛機庫等。最早跨度最大的平板網架是60年代美國洛衫磯加里福尼亞大學體育館91m×122m（正放四角錐）。最大的雙層網殼是70年代也是在美國建造的休斯敦宇宙穹頂（Astrodome，直徑196m）及新奧爾良超級穹頂（Superdome，直徑207m）。90年代在日本名古屋又興建了當今世界上最大跨度的單層網殼，建筑直徑229.6m，結構直徑187.2m，采用三向網格，節點為能承受軸力和彎矩的剛性節點。世界上最大的室內體育館是美國1996年奧運會的主體育館棗亞特蘭大體育館（擬橢圓形平面，186m×235m），采用的是張拉整體體系的屋蓋，主要由索、桿、膜組成，是當今最有發展前途的一種新型空間結構。1993年日本建成的福岡體育館，直徑222m，是當今最大的開合鋼結構屋頂，而使1989年建成的加拿大多倫多天空穹頂（Skydome，直徑203m），降為世界第二跨度最大的開合結構。超過300m的屋蓋結構全部使用鋼板和型鋼組成，并不是最優方案，近年來研究較為成功的是雜交（混合）結構，即桿、索、膜混合使用。最為典型的例子就是千禧之年世紀之交的千年穹頂（TheMilleniumDome），1997年6月開始擬建，僅用一年時間施工，1998年6月舉行升頂儀式，該館位于英國倫敦泰晤士河南岸格林尼治，是當今世界跨度最大的屋蓋，穹頂酷像飛碟，直徑320m.穹頂由12根包括10m支座在內的高100m桅桿塔柱（柱本身90m）通過總長度70km的鋼纜繩懸掛起來的，桅桿塔柱布置在直徑200m圓周上。穹頂網格由72根成對徑向索和7根環向索做成。穹頂高50m，中間設有中心索桁架和70m直徑環，上覆蓋144塊雙層巨幅白色涂以特福隆（Teflon）的玻璃纖維布。工程總面積8萬m2，總預算7.58億英鎊。館內將以“標新立異時代”為主題舉行展覽會以迎接21世紀的到來。館內設有“人體探秘”、“時光課堂”、“金融之窗”、“地球奇跡”、“展望未來”等12個展區。當然，從理論角度講，跨度再大的結構也是有可能實現的，為此，日本、美國學者和研究單位都在進行研究。如1959年富勒曾提出建造一個直徑3.22km的短程線網殼，覆蓋紐約市第23-59號街區，網殼重8萬t.日本巴組鐵工所曾提出跨度200m、500m及1000m網殼藍圖，其中500m為全天候多功能體育娛樂活動廳，1000m為創造理想未來城市，體現工作、居住、娛樂一體化的豐富日常生活環境。雖然這種設想在現實當中能否實現還有待于深入研究，但在橋梁方面，1000m左右跨度已經實現，世界上跨度最大的斜拉索橋為日本的多多羅大橋全長為890m；最大的懸索橋為日本的名石大橋（1991m），公路鐵路兩用最大跨度橋為香港的青馬大橋（懸索橋1377m）。世界最早的雙曲拋物面懸索屋蓋是著名的美國雷里競技館。另外歷屆奧運會、博覽會等都可以顯示鋼結構的發展水平。如1972年德國慕尼黑（覆蓋7.48萬m2體育場的索網建筑群），1976年加拿大蒙特利爾，1980年莫斯科，1984年美國洛杉磯，1988年韓國漢城（120m直徑體操館及93m直徑擊劍館都是索穹頂），1992年西班牙巴塞羅那圣喬地體育館（128m），1996年美國亞特蘭大喬治亞穹頂（186m×235m索穹頂）。2000年澳大利亞悉尼主體育場（11萬人，兩個220m×70m的雙曲拋物面網殼）。機場和機庫都屬于大跨度結構，在工程中基本上也都采用鋼結構。如英國倫敦希思羅機庫（一、二期）應是規模比較大的工程。而我國近年來建成的首都機庫（2-153m×90m）采用三層斜放四角錐網格、焊接球節點平板網架，其跨度規模之大，在國際上是數一數二的，這是我國在鋼結構方面的又一大殊榮。機場的鋼結構屋蓋由于建筑上的要求比較高，更是絢麗多彩。香港機場、馬來西亞機場都采用大面積單體網殼形式。目前，國際上以及我國都在流行一種波浪形曲面，樹狀支承以及直接交匯的相貫節點的立體桁架體系。看起來雄壯而美觀。我國深圳機場、首都機場、上海浦東機場就是典型的例子。

5我國建筑鋼結構的前景與差距

從美國、日本、歐洲一些發達國家的經驗看，建筑業即將成為鋼材應用的主要市場。而目前我國與之相比還有差距。因此我國的高層建筑鋼材到目前為止還都從國外進口，特別是大于50mm的厚鋼板，國產產品的Z向性能尚達不到要求。國外不僅鋼板厚度較大，而且可以滿足各種性能要求。如日本已經能夠生產的100mm的厚鋼板，具有以下類型：

①有高強度低預熱型（以前預熱75℃，現在預熱50℃）的厚鋼板590N/mm2級（HT590級）；

②抗地震的厚鋼板，主要有低屈服比高強度鋼材（HT590～HT780級）和低屈服點鋼板，這種鋼材日本重點生產，用于次要結構上，當地震時這種材料先屈服，保證主要結構減少地震損失；

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論文摘要：本文簡要介紹了高層、超高層建筑的結構體系，通過對國內已建和在建的高層建筑鋼結構國產化問題的調研，分析了在鋼材、設計、施工和監理等方面國產化所面臨的主要問題，為高層建筑鋼結構的發展提出了一些建議。

高層鋼結構建筑在國外已有110多年的歷史，1883年最早一幢鋼結構高層建筑在美國芝加哥拔地而起，到了二次世界大戰后由于地價的上漲和人口的迅速增長，以及對高層及超高層建筑的結構體系的研究日趨完善、計算技術的發展和施工技術水平的不斷提高，使高層和超高層建筑迅猛發展。鋼筋混凝土結構在超高層建筑中由于自重大，柱子所占的建筑面積比率越來越大，在超高層建筑中采用鋼筋混凝土結構受到質疑；同時高強度鋼材應運而生，在超高層建筑中采用部分鋼結構或全鋼結構的理論研究與設計建造可說是同步前進。

超高層建筑的發展體現了發達國家的建筑科技水平、材料工業水平和綜合技術水平，也是建設部門財力雄厚的象征。來源于/

一、我國的高層與超高層鋼結構建筑的發展

我國的高層與超高層鋼結構建筑自改革開放以來已有20年的歷史，并在設計和施工中積累了不少經驗，已有我國自行編制的《高層民用建筑鋼結構技術規程》。

1、鋼材的國產化

國內鋼鐵企業根據我國高層建筑鋼結構設計標準的要求，制訂我國第一部高層建筑鋼結構的鋼材標準《高層建筑結構用鋼板》(YB4104-2000)，比目前仍在實施的《低合金高強度結構鋼》(GB/T1591-94)又前進了一步，其性能指標優于國外同類產品。

2、鋼結構設計國產化

截止2003年3月，我國已建和在建的高層建筑鋼結構有60余幢，按其結構類型劃分，鋼框架-RC核心筒占4314%，SRC框架-RC核心筒占1617%，二者合計6011%；鋼框架-支撐體系占1813%；巨型框架占813%；純鋼框架占617%，筒體和鋼管混凝土結構各占313%。統計表明，目前我國高層建筑鋼結構以混合結構為主。

鑒于我國對混合結構尚未進行系統的研究，所以《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001)暫不列入這種結構類型是合理的。

國家標準《高層民用建筑鋼結構技術規程》(JGJ99-98)和《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001)等有關高層建筑最大高度和最大高寬比的規定，在一般情況下，應遵守規范的規定，否則應進行專項論證或試驗研究。建設部第111號令《超限高層建筑工程抗震設防管理規定》和建質[2003]46號文《超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點》，對加強高層建筑鋼結構設計質量控制意義重大，具有可操作性。

鋼結構設計分兩個階段，即設計圖階段和施工詳圖階段。現在有的設計院完全采取國外設計模式，無構件圖、節點圖和鋼材表等，對工程招投標和施工詳圖設計帶來不便。因此，建議有關部門對此做出具體規定。關于節點設計問題，國內應多做一些理論和試驗研究工作，比如柱梁剛性節點塑性鉸外移和防止焊接節點的層狀撕裂等。由于鋼結構的阻尼比較低，在研發各種耗能支撐和節點的減震消能體系方面，國際上研究和應用較多，國內應加快進行此方面的研究。

二、高層及超高層結構體系

對于高層及超高層建筑的劃分，建筑設計規范、建筑抗震設計規范、建筑防火設計規范沒有一個統一規定，一般認為建筑總高度超過24m為高層建筑，建筑總高度超過60m為超高層建筑。

對于結構設計來講，按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及擬建場地的抗震設防烈度以經濟、合理、安全、可靠的設計原則，選擇相應的結構體系，一般分為六大類：框架結構體系、剪力墻結構體系、框架—剪力墻結構體系、框—筒結構體系、筒中筒結構體系、束筒結構體系。

三、鋼結構制作與安裝1、鋼柱的安裝

鋼柱是高層、超高層建筑決定層高和建筑總高度的主要豎向構件，在加工制造中必須滿足現行規范的驗收標準。

100m高的超高層鋼柱一般分為8～12節構件，鋼柱在翻樣下料制作過程中應考慮焊縫的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形，所以鋼柱的翻樣下料長度不等于設計長度，即使只有幾毫米也不能忽略不計。而且上下兩節鋼柱截面完全相等時也不允許互換，要求對每節鋼柱應編號予以區別，正確安裝就位。

矩形或方形鋼柱內的加勁板的焊接應按現行規范要求采用熔嘴電渣焊，不允許采用其他如在箱板上開孔、槽塞焊等形式。

鋼柱標高的控制一般有二種方式：

(1)按相對標高制作安裝。鋼柱的長度誤差不得超過3mm，不考慮焊縫收縮變形和豎向荷載引起的壓縮變形，建筑物的總高度只要達到各節柱子制作允許偏差總和及鋼柱壓縮變形總和就算合格，這種制作安裝一般在12層以下，層高控制不十分嚴格的建筑物。

(2)按設計標高制作安裝。一般在12層以上，精度要求較高的層高，應按土建的標高安裝第一節鋼柱底面標高，每節鋼柱的累加尺寸總和應符合設計要求的總尺寸。每一節柱子的接頭產生的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形應加到每節鋼柱加工長度中去。

2、框架梁的制作與安裝

高層、超高層框架梁一般采用H型鋼，框架梁與鋼柱宜采用剛性連接，鋼柱為貫通型，在框架梁的上下翼緣處在鋼柱內設置橫向加勁肋。

框架梁應按設計編號正確就位。

為保證框架梁與鋼柱連接處的節點域有較好的延性以及連接可靠性和樓層層高的精確性，在工廠制造時，在框架梁所在位置設置懸臂梁(短牛腿)，懸臂梁上下翼緣與鋼柱的連接采用剖口熔透焊縫，腹板采用貼角焊縫。框架梁與鋼柱的懸臂梁（短牛腿）連接，上下翼緣的連接采用襯板(兼引弧板)全熔透焊縫，腹板采用高強螺栓連接。

由于鋼筋混凝土施工允許偏差遠遠大于鋼結構的精度要求，當框架梁與鋼筋混凝土剪力墻或鋼筋混凝土筒壁連接時，腹板的連接板可開橢圓孔，橢圓孔的長向尺寸不得大于2d0（d0為螺栓孔徑），并應保證孔邊距的要求。

框架梁的翻樣下料長度同樣不等于設計長度，需考慮焊接收縮變形。焊接收縮變形可用經驗公式計算再按實際加工之后校核，確定其翻樣下料的精確長度。

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鋼結構施工的工序流程：

1.鋼柱安裝

鋼柱在運輸到位之后，它的擺放安裝過程需要注意以下五點要求：(1)定位軸線在鋼柱擺放的基礎混凝土平面上用水墨線標記出鋼柱所在位置的十字線，并且在鋼柱柱身上相應地標記出定線。(2)鋼柱吊裝進行鋼柱吊裝采用臨時吊裝耳板，在鋼柱吊裝就位后再做切割磨平的一些工作。然后考慮到鋼柱的長度，吊裝過程中應采用斜拉起吊，同時將柱腳用木板墊高。(3)柱就位軸線調整運用專用角尺檢查鋼柱就位的情況并進行適當的調整。調整工程中需要三個人同時操作，一個人移動鋼柱，另外一個人協助穩定，最后一個人進行檢測。那么鋼柱就位的標準就是：鋼柱柱身的定位線與基礎平面上標記好的定位線相一致，而且誤差必須必須小于2毫米。(4)柱頂標高調整鋼柱就位軸線調整完畢后，需要進行鋼柱標高的調整。其操作方法為：首先在柱身上標記標高基準點，然后利用水準儀測定其差值，適當的增加墊片(注意墊片最多不能超過2片)進行調整鋼柱的柱頂標高。(5)鋼柱垂直度校正1)初步校正：對鋼柱的垂直角度作出初步的調整和校正，還可以利用水平尺完成這一項工作。2)精確校正：同時利用兩臺經緯儀進而從鋼柱的兩個側面來觀測，利用纜風繩的擺動來進行精確的調整和校正，并且注意要在柱腳下墊鐵。等精確校正完畢之后，就緊固鋼柱的腳螺絲，并將其柱腳和墊鐵牢固焊接。

2.鋼梁安裝

(1)起吊準備對鋼梁吊裝之前，需要仔細的檢查它的編號、型號、幾何尺寸、承剪板的位置和方向以及螺栓連接面和焊縫質量。另外在起吊鋼梁之前，要提前對鋼梁身上的污物和浮銹進行清除摩擦，并且將梁和柱對接的定位線標記在梁身。(2)吊裝過程運用兩點綁匝吊裝法對鋼梁進行吊裝。當吊裝基本就位的時候，仔細的調整鋼梁的位置以使得梁身上的定位線和鋼柱身上的定位線基本上達到吻合，隨即進行點焊操作加固。(3)鋼梁的焊接(4)次梁的安裝一部分次梁的安裝可使用人工用棕繩吊到就位點實施焊接安裝。

3.焊接的操作標準

(1)待焊接的部位的表面及邊緣應該保持清潔、整齊，不能有裂紋、油污、毛刺、氧化皮等其他雜質。(2)焊縫區之外的母材上，應該避免電弧擊痕。如有電弧擊痕遺留下的裂紋或者傷斑，要打磨并做好檢查。(3)完工焊縫應要清除熔渣，焊縫和附近母材用鋼絲刷來清除干凈，焊接結束和驗收前，施焊的接頭不能油漆。(4)用角焊縫連的工件，要盡可能密貼，如果間隙超過了1.6mm，要增加焊縫焊角，增加的值等于它根部的間隙值。嚴禁用填充物填充間隙。(5)在正式焊接過程中，如果查出定位焊有裂紋必須將它鏟除以防止形成隱患。(6)制作使用的焊條要符合焊接工藝規定使用的經過設計批準的焊條。(7)從事焊接操作人員是選用合格的焊接人員。(8)機械、工具、焊接材料和其他輔助的材料必須有產品合格證，且按照技術的要求使用。(9)焊接之前必須檢查焊口的尺寸和清理情況，合格后才能施焊。

4.防火噴涂

(1)噴涂工藝的流程先利用攪拌機拌料，其次對拌料振動篩過濾，然后把過濾后的料倒進料斗，接著用噴涂工具把料噴涂在結構的表面，最后加覆防火涂料進行固化。需注意流程中，要重點重復最后兩道工序，以達到標準要求的厚度。(2)注意事項1)拌料過程配料時要嚴格按照涂料的配比。攪拌時間不能夠少于20分鐘，攪拌合格標準，涂料內沒有結塊、稠度均勻，還要求流動性達到施工要求，涂料以用手抓起掌心向下，涂料不落下。2)噴涂過程中，第一遍為防止涂料在固化過程中產生裂紋，厚度達到4到8mm之間。噴槍操作時，距工作墻面的距離必須小于0.3m。3)噴涂完成后，需檢查噴涂效果，尤其是角落和縫隙處。厚度不夠處進行補涂。

鋼結構建筑的質量管理

建筑鋼結構的質量管理分為施工前的前期質量管理、施工中的過程質量管理和完工后的質量監督管理三個方面，這也是實現全面質量管理的具體體現：

1.前期質量管理

前期質量管理，即施工準備階段，此項工作將貫穿整個施工過程，有計劃有步驟的實施工程，為工程質量管理提供了保障和依據。前期質量管理包括采購階段的質量把關和鋼結構工程的拼裝管理。不論是材料選購的質量還是焊工技術和焊接材料，都必須嚴格按照質量要求進行，對進場的構件、材料要及時報檢，保證其質量。施工現場必須對現場施工人員、機械設備及用電等進行嚴格管理，進入施工現場人員需戴安全帽，電工應穿絕緣鞋，高空作業必須系好安全帶等。

2.安裝過程質量管理

鋼結構安裝階段必須要有監督人員在現場對工程質量進行監督管理。具體實施過程如下：(1)熟悉圖紙與原設計的一致性、合理性和適用性。(2)檢查安裝運輸設備、起重、場地的安全性，工地焊接設備的適用性。(3)復查建筑物的定位軸線、標高、位置等。(4)抽查成品件的外形尺寸和表面質量，抽查的數量為同類構件的10%。(5)設計圖樣規定貼緊的節點接觸面不少于70%，且邊緣間隙不大于0.8mm，用0.3的塞尺抽查10%且不少于3件。(6)鋼網架結構安裝工程及金屬壓型板工程的控制和檢驗。

3.后期質量管理

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梁柱的連接與安裝是鋼結構施工中一項重要的施工項目，現如今，建筑施工中采用多跨門式鋼架時使用斜梁焊接的方式或者采用中柱的方式，這樣的方法進行鋼結構的施工工作，常常會偏離設計圖，在實際中對使用造成不便，甚至還可能引發安全事故。為此，在鋼結構梁柱連接、安裝施工過程中，要嚴格按照施工圖紙進行施工，施工過程中，發現連接板的厚度需要進行更改，加厚或者是加寬的情況時，需通過焊接的方式來加寬加厚，焊接過程中要注意，按照傾斜度進行焊接，梁柱的焊接工作，對焊接的厚度與寬度要求嚴格，因此，負責焊接工作的施工人員要有專業的焊接技術，按照要求進行焊接，保證焊接質量達到規定的要求。

2做好柱腳制作與安裝工作

在鋼結構建筑施工過程中，進行吊裝施工要注意的是人為因素的控制，吊裝施工中，常常因為人為因素，對鋼結構質量造成影響，致使鋼結構發生側向外力現象。該現象在施工當中較為常見，要避免該現象的發生，在預埋螺栓施工中，就要注意鋼柱側邊螺栓位置是否準確，是否出現過度靠邊的現象。預埋螺栓工作中，施工人員常常忽視預留位置，而預留一定的位置，對提高工程施工質量具有重大的意義。在鋼結構施工中，采用到混凝土短柱，在設計上，注意混凝土短柱的強度，保證其強度達到相關要求之后，開展鋼結構的吊裝工作。施工人員在施工過程中，發現存在抗剪槽等現象時，正確的處理方法是進行柱腳承載拉力的計算，計算承載拉力大小是，承載拉力是否可滿足相關要求和良好的控制受力水平。若是沒有進行抗剪件的處理工作，需要計算的是吊車水平荷載、水平地震荷載，這兩項均要計算，掌握荷載情況，了解柱腳承受的荷載大小，從而保證柱腳的施工質量。

3做好檁條等構件的安裝工作

鋼結構技術在建筑當中已得到廣泛施工，鋼結構施工中，安裝工作直接關乎著工程質量，鋼結構施工重點就是在于安裝工作，安裝工作中，施工人員為了加快安裝速度，常常把檁條、檁托板的螺栓孔徑，私自將其擴大，或者是增加長度，這樣雖然便于安裝，但是對鋼結構的穩定性卻造成不良影響，因此，為了安全起見，該方式不可采用。檁條在鋼結構施工中的作用是進行屋面板的支撐，對于懸掛墻面板而言，其作為一種掛件，并作為整個剛接梁柱隅撐設置。建筑施工中，若是設置了隅撐，就可將鋼架平面外的長度適當減少，可提高鋼架平面外的穩定性，但是不可忽視的是，檁條、檁托板這兩者，只要一者的孔徑長度超過規定長度，隅撐將失去本身的作用。此時，施工人員將隅撐角鋼、鋼梁腹板相焊接，當鋼架受到側向力的作用時，腹板就會受到水平力的作用，致使鋼梁失去穩定性。

4做好鋼結構建筑施工中高強螺栓安裝及其他技術控制

工作在鋼結構建筑施工工作中，高強螺栓安裝是重要的一項工作，進行高強螺栓的安裝，需要嚴格按照相關程序進行，安裝時，根據高強螺栓型號進行安裝，將高強螺栓順利地安裝進入孔中，若是扭剪型的高強螺栓，注意安裝時需要將有墊圈的倒角與螺母對應。安裝螺栓主要螺栓穿入的方向，并且一定要自由進入，不可采用氣割的方式來增加孔徑，增加孔徑應該使用刀絞的方式，孔徑增加之后，采用砂輪機將孔邊緣的毛刺清除。另外，高強螺栓安裝還需要注意，不可在下雨天氣里進行安裝，安裝完畢之后，做好檢查工作，查看高強螺栓是否安裝到位，并做好相關的記錄工作。為了保證工程的施工質量，務必要按照施工圖紙進行施工，施工圖紙在整項工程當中，起到了指導的作用，若是施工圖紙出現問題，鋼結構建筑工程在施工中必然存在質量問題。為此，施工前期，進行圖紙的繪制工作時，對鋼結構圖紙給予高度重視，圖紙繪制完成之后，技術人員與施工人員等，聯合進行審核，確保圖紙的實用性與準確性。為了保證圖紙的準確性，可以將圖紙由施工單位、設計單位進行負責，這兩個單位負責圖紙的繪制監督工作，圖紙繪制時是否滿足設計要求，是否達到質量要求等，都由這兩個單位負責。而圖紙的審查工作，需要具有專業技術的檢查人員負責，檢查人員認真查看圖紙，而其他的工作人員對圖紙的內容要了如指掌，當發現圖紙存在問題時，立馬召開會議進行研討。另外，負責鋼結構建筑施工的工作人員，必須要具有一定的建筑技術，鋼結構建筑與混凝土結構建筑不同，對技術要求較高，只有具有專業施工技術的施工人員來完成施工工作，才可確保工程質量。

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提起鋼結構用鋼大家并不陌生,像Q235和Q345這樣的鋼材是最常用的,也是生活中接觸最多的。的確,從材性、材質方面看,現在市場充分供應的Q235及Q345號鋼的各類鋼材,可以保證建筑鋼結構的基本需求。鋼結構是以鋼材制作為主的結構,是主要的建筑結構類型之一。它的基本特點是強度高、自重輕、剛度大、材料勻質性和各向同性好。

因此,用什么類型的鋼材對鋼結構的影響很大。下面就從鋼結構用鋼的鋼種鋼號及版帶鋼中的鋼結構用鋼這兩方面對鋼結構的選用做一介紹。

一、鋼結構用鋼的鋼種鋼號

1.普通碳素結構鋼

普通碳素結構鋼,按用途可以分為:一般用途普通的普通碳素和專用普通碳素鋼。

按含碳量及屈服強度高低分為5種牌號:Q195,Q215,Q235,Q255,Q275.QISH其中鋼結構主要用Q235號鋼。Q215和Q255也可作結構用,但是產量和用量相對較少。

使用該標準鋼號要注意一下幾點:

(1)該標準鋼號主要用作工程用和一般結構用鋼。

(2)該標準鋼在在使用品種方面主要有鋼板,鋼帶和型鋼。

(3)該標準鋼號可用作焊接和栓接結構用鋼。但焊接結構不宜選用A級鋼,除非有含碳量<0.0022的保證,以保證良好的可焊性。

(4)該標準鋼號一般在熱軋狀態下交貨和使用。

2.焊接結構耐候鋼

在鋼中加入少量合金元素,其耐候性較焊接結構耐候鋼更好。其牌號為Q295GNH,Q295NHL,Q345GNHL。

3.低合金鋼

低合金鋼,按用途可以分為:低合金結構鋼:耐腐蝕用鋼:低溫鋼:鋼筋鋼:耐磨鋼:特殊用途的專用鋼。按屈服強度高低分為5種牌號,每牌號鋼中分別包含了若干鋼種,其中鋼結構用為Q345,Q390,Q420三個牌號。

二、板帶鋼中的鋼結構用鋼

結構用的板帶鋼主要有:熱軋鋼板和鋼帶,冷軋鋼板和鋼帶,花紋鋼板以及高層建筑結構用鋼板。

三、鋼材選用的標準

1.用于承重的冷彎薄壁型鋼、輕型熱軋型鋼和鋼板,應采用先行國家標準《碳素結構鋼》GB/T700規定的Q235鋼和《低合金高強度結構鋼》GB/T1591規定的Q345鋼。

2.門式剛架、吊車梁、和焊接的檁條、墻梁等構件宜采用Q235B或Q345A及以上等級的鋼。非焊接的檁條和墻梁等構件可采用Q235A鋼。當有根據時,門式剛架、檁條和墻梁可采用其他牌號的鋼制作。

《鋼結構設計規范》GB50017-2003中3.3.1規定,承重結構的鋼材宜采用Q235鋼、Q345鋼、Q390鋼和Q420鋼,其質量應分別符合現行國家標準碳素結構鋼》GB/T700和《低合金高強度結構鋼》GB/T1591的規定。當采用其他牌號的鋼材時,尚應符合相應有關標準的規定和要求。

這些都是鋼結構的一些用鋼,當然還有其他的。以鋼材制作為主的結構,是主要的建筑結構類型之一。鋼材的特點是強度高、自重輕、剛度大,故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特別適宜;材料勻質性和各向同性好,屬理想彈性體,最符合一般工程力學的基本假定;材料塑性、韌性好,可有較大變形,能很好地承受動力荷載;建筑工期短;其工業化程度高,可進行機械化程度高的專業化生產;加工精度高、效率高、密閉性好,故可用于建造氣罐、油罐和變壓器等。其缺點是耐火性和耐腐性較差。主要用于重型車間的承重骨架、受動力荷載作用的廠房結構、板殼結構、高聳電視塔和桅桿結構、橋梁和庫等大跨結構、高層和超高層建筑等。鋼結構今后應研究高強度鋼材,大大提高其屈服點強度;此外要軋制新品種的型鋼,例如H型鋼(又稱寬翼緣型鋼)和T形鋼以及壓型鋼板等以適應大跨度結構和超高層建筑的需要。由于鋼結構的這些特點,它將會在建筑方面占有很重要的地位。

參考文獻:

[1]中華人民共和國建設部和中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.鋼結構設計規范.

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1輕鋼結構建筑及輕鋼結構住宅發展現狀

1.1輕鋼結構建筑的發展現狀

改革開放以來，中國的鋼產量有了很大的提高，特別是從1997年以后，中國的鋼產量突破1億t，但中國的鋼結構用鋼量占總鋼產量的比例僅為3％左右，而在鋼結構用鋼量中，建筑鋼結構用鋼量又僅占10％，(大部分為工業車間、汽車展廳等)這與中國作為產鋼大國的地位是很不相稱的，為此，國家外經貿委會同冶金部制定了在建筑工程中推廣使用鋼結構的一系列政策措施，鼓勵建筑工程采用鋼結構形式，爭取在2010年建筑鋼結構的用量達到總鋼產量的6％。

1.2輕鋼結構住宅的發展現狀

中國輕鋼結構住宅起步很晚，只是改革開放后，從國外引進了一些低層和多層鋼結構住宅，才使我們有了學習與借鑒的機會。1986年意大利鋼鐵公司和冶金部建筑研究總院合作，介紹了一種低層輕鋼結構住宅建筑體系－Bsis，并在冶金部建筑研究總院院內建造一棟二層輕鋼結構住宅樣板房；1988年日本積水株式會社贈送上海同濟大學兩棟輕鋼結構住宅(二層)，建在同濟新村中；20世紀90年代個別國外公司為推廣其產品在北京、上海等地建立多層輕鋼結構辦公、住宅樓。

大規模研究開發、設計制造、施工安裝鋼結構住宅還是近幾年才發展起來。目前，在北京、天津、山東萊蕪、安徽馬鞍山、上海、廣州和深圳等地開展低層、多層和高層鋼結構住宅試點工程，目前已經建成幾十萬平方米，這說明了鋼結構住宅的發展勢頭良好。

近年來，隨著城市建設的發展和高層建筑的增多，中國鋼結構發展十分迅速，輕鋼結構住宅作為一種綠色環保建筑，已被建設部列為重點推廣項目。特別是在中國大中城市中，人多、土地資源少，而人們對住宅密度、環境綠地等要求越來越高的情況下，較大范圍應用鋼結構住宅，這是中國生產力發展到一定階段的必然產物，它是符合國家產業政策的推廣項目。

2輕鋼結構住宅相比傳統結構形式住宅的優勢分析

2.1鋼結構住宅結構上的優勢

2.1.1能合理布置功能區間

利用鋼材強度高的特點，設計可采用大開間布置，使建筑平面能夠合理分隔、靈活方便，創造開放式住宅。而傳統結構(磚混結構、砼結構)由于材料性質限制了空間布置的自由，如果開間過大，就會造成板厚、梁高、柱大，出現“肥梁胖柱”現象，不但影響美觀，而且自重增大，增加造價，購房者在二次裝飾時，經常由于自行改變墻置，增加隱患。

2.1.2輕鋼結構住宅空間利用率高

在空間使用率上。鋼結構的斷面小，與鋼筋混凝土結構相比可增加建筑有效面積8％左右。在建筑風格上，鋼結構建筑也更顯靈活豐富，戶內空間可多方案分割，可以滿足不同用戶的需求。

2.1.3自重輕、抗震性能好

相同建筑面積的建筑樓層，輕鋼結構自重輕，根據比較，6層輕鋼結構住宅的重量，僅相當于4層磚混結構住宅的重量。而且鋼材具有延性，能比較好地消耗地震帶來的能量，所以抗震性能好，結構安全度高。

2.2鋼結構住宅經濟性占優勢

2.2.1施工方便、工期短

鋼結構構件，可以實行工廣化生產，現場安裝。由于現場作業量小，對周圍環境污染少，同時，施工機械化程度高，加快了施工速度。根據統計，同樣面積建筑物，鋼結構比砼結構工期可縮短1/3，而且可節省支模材料。

2.2.2綜合造價低

由于自重輕，基礎費用降低，總體用料減少，直接成本降低，建設工期短，間接費又可減少，所以綜合造價低。

2.2.3符合住宅產業化和可持續發展的要求

輕鋼結構適宜工廠大批量生產，工業化程度高，并且能將節能、防水、隔熱、門窗等先進成品集合于一體，成套應用，將設計、生產、施工—體化，提高住宅產業化的水平。

另外，鋼材報廢后可實現100％廢品再回收利用，所以稱“鋼結構建筑”為“綠色建筑”毫不為過，它是適應我們人類可持續發展戰略的新型建筑形式。

3輕鋼結構住宅發展阻力(頸瓶)分析

3.1社會認可度

輕鋼結構住宅的發展面臨的首要問題是整個社會對這種新住宅體系的接受需要一個過程。輕鋼結構住宅體系是在國外尤其是北美地區木結構住宅的基礎上發展起來的，這兩種體系雖然在國外已經十分成熟和完善，但是對于中國來說卻完全是新東西。，因而各種困難幾乎無處不在。中國的消費者由于長期以來住慣了磚混或鋼筋混凝土結構的住宅，從慢慢開始接受到逐步喜歡輕鋼結構住宅，也需要—個漸進的過程。

3.2發展輕鋼結構住宅技術上還不夠成熟

鋼結構體系住宅成套技術，由于過去缺乏技術引導，市場需求沒有達到產業化程度，因此，中國的相關產品功能性單一。工業化程度不高，產品質量還不能滿足住宅產業化標準的要求。目前，該技術零散而不系統，技術水平及標準參差不齊，不配套，需進一步研究創新并進行整合。

此外，在建材和部品方面，目前建造輕鋼結構試驗工程所需材料許多要從國外運來，甚至有些由外商在中國大陸委托加工的部件，往往也只能到國外去采購，在國內市場上一時還找不到。這也制約了鋼結構住宅的發展和推廣。

3.3專業技術人才缺乏

在人員方面，由于國內無論中等或是高等專業學校的教學內容中均少涉及輕鋼結構住宅體系，因此中國建筑類專業的工程技術人員對這一體系知之甚少，而更加缺乏的是熟練技術工人，所以雖然這一體系單純從技術層面上講并無多少難度，但真正推行起來卻往往缺乏得力的骨干。

3.4工程造價問題

目前，輕鋼結構住宅在中國大陸的報價大約是同條件傳統混凝土結構住宅的1.5倍左右，國內消費者近期還難以接受。然而這種價格在國外比起其他結構形式住宅的造價來說，卻具有很強的競爭力，這也就是為什么輕鋼結構住宅體系在國外能夠蓬勃發展的原因。任何新技術的產生與發展都是與所處社會的技術經濟背景相聯系、相適應的，目前，美、日、歐等發達國家和地區，人均GDP約為中國的40～50倍，勞動力價格約為中國的20～30倍，因此，符合產業化生產方式的輕鋼結構住宅在發達國家遠比中國更易被市場接受。而中國由于科技和生產力發展水平較低，勞動力價格便宜，盡管輕鋼結構住宅的性能和舒適度較高，但其對下傳統建筑形式住宅的競爭優勢反倒不夠明娃，因而市場接受起來比較緩慢。

3.5缺乏有針對性的鋼結構住宅規范及相應標準

中國的標準規范是針對兒十年來大量使用的結構體系編制的，輕鋼結構住宅體系此前在中國屬于技術空白，所以不能滿足

中國現行強制性規范的某些條文。例如中國建國以后建造的建筑物，多采用磚石和鋼筋混凝土等耐火性能好的建筑材料，由此導致中國的《建筑設汁防火規范》在材料選用方面似乎較國外苛刻，輕鋼結構住宅難以滿足其要求。這種與國內規范不銜接的狀況，使輕鋼結構住宅項目無論在工程報建階段還是在工程驗收階段，都會遇到數不盡的障礙與麻煩。

3.6鋼結構住宅本身缺陷

鋼結構防火能力差。經過防火處理的鋼結構的耐火時間也只有2h～3h，遠遠遜色于磚石和鋼筋混凝土等耐火性能好的建筑材料。

3.7缺乏相適應的建筑管理模式

在建筑管理方面，中國現行的建筑管理模式與輕鋼結構住宅這種工業化生產方式也不適應，中國加入WTO以后，國外許多住宅生產企業希望進入中國大陸市場，但是他們搞不清自己來到中國后應當申領什么資質，屬于什么身份——設計單位?施工單位?集成商?還是制造商?

4鋼結構住宅發展前景展望

按發達國家的最低水平推算，中國鋼結構用鋼量至少有3600萬t的發展空間。在近期內，國家將大力發展鋼結構建筑，力爭每年建筑鋼結構用鋼將占全國鋼材總產量的3％以上，年均鋼材消費量為350萬t～400萬t；到2015年，將再翻一番，全國建筑鋼結構用鋼材占鋼材總產量的6％以上，由此可見，鋼結構住宅市場前景十分廣闊。

4.1適合建筑用的特種鋼將不斷涌現

隨著中國鋼鐵企業冶煉技術的提高，為適應市場的需求，適合建筑用的特種鋼必將不斷地涌現，例如寶鋼、武鋼等鋼鐵企業成功開發的耐火耐候鋼，它是通過合適的技術，使鋼材含有特定的成分(如加鉬等)，使鋼材的表觀結構及金相組織發生變化，從而使鋼材本身生成所需的耐火性和耐候性，多種新型建筑用鋼的出現將大力推動鋼結構住宅的發展。

4.2國家將重點支持輕鋼結構住宅的建設

輕鋼結構住宅建設在中國才剛剛涉入，中國現在是一個產鋼大國，年產量3億多t，發展鋼結構住宅有很大的潛力。20世紀90年代，國家建設部和國家經貿委一致通過，將“輕型鋼結構住宅建筑通用體系的開發和應用”作為中國建筑業用鋼的突破點，并正式列入國家重點技術創新項目。這一舉措為中國的鋼結構發展奠定了基礎。如今，由于國家的宏觀調控作用，房市出現了前所未有的低迷，在這個時機推出鋼結構住宅，利用鋼結構住宅的優勢來吸引市民目光，刺激消費，增加市場的購買力，起著事半功倍的作用。

4.3鋼結構住宅建筑技術將不斷發展

隨著鋼結構建筑的發展，鋼結構住宅建筑技術也必將不斷的成熟，大量的適合輕鋼結構住宅的新材料也將不斷的涌現，同時，鋼結構行業建筑規范、建筑標準也將隨之逐漸完善。相信不久的將來，輕鋼結構住宅必然會給住宅產業和建筑行業帶來一場深層次的革命。

4.4發展輕鋼結構住宅是中國住宅產業化的必由之路

住宅產業化是中國住宅業發展的必由之路，因為這將成為推動中國經濟發展新的增長點。輕鋼結構住宅體系易于實現工業化生產，標準化制作，而與之相配套的墻體材料可以采用節能、環保的新型材料，它屬綠色環保性建筑，可再生重復利用，符合可持續發展的戰略，因此輕鋼結構體系住宅成套技術的研究成果必將大大促進住宅產業化的快速發展，直接影響著中國住宅產業的發展水平和前途。

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2當前工業建筑鋼結構改造的客觀局限性

鋼結構建筑屬于較為綠色環保的一類建筑，其迎合了可持續的建筑發展需要，已被廣泛應用于工業廠房改造建設中。同時，在應力幅度內的鋼結構具有良好彈性、韌性，具有較好的抗震性能。綜合而言，其發展前景樂觀，但由于材料、結構以及施工、設備特性，其長足發展受到一些客觀條件的限制。1）工業建筑改造成本高。由于工業建筑改造帶來建筑使用功能的變異，設計建造時的設計理論方法與改造后的功能有所不符，結構要求、空間使用要求、規范強制性條文要求也存在較大差異。所以，相對于新建建筑，工業建筑改造在設計初期必須對建造時的設計方案以及工業建筑現狀進行全面了解，延續地域文脈，如圖1所示。同時所需鋼材量大價高，導致整個改造工程需要耗費大量人力物力，成本相對較高。2）施工精確度要求高。工業建筑由于其使用功能要求，空間較為開敞，結構跨度相對較大，但外表皮圍護結構不太受重視且較為脆弱。因此，在進行鋼結構改造過程中普遍要對原有工業建筑外表皮進行處理，必需對保留的工業遺產進行創新性的改造設計，賦予其全新的功能，使其融入現代城市生活，實現復興與再生[4]。施工精確度必須較高才能達到預期改造效果，稍有不慎就會破壞原本希望保持的工業建筑風貌。3）鋼結構設計難度較大。結構造型設計相較于傳統梁板柱建筑較為復雜且成本較高。設計者必須對各種鋼結構構架形式，材料受力性能，以及結構荷載進行合理分析計算以獲取最優方案，其設計、施工以及維護難度相對較大。

3應用計算機模擬“BIM”技術進行工業建筑鋼結構改造項目優勢

通過“甩圖板”，我國建筑設計行業進行了第一次技術革命，計算機技術開始全面應用于原本依靠手繪的建筑設計領域，然而傳統設計軟件是針對于傳統設計的計算機信息平臺，其功能也大多只是為了支撐傳統設計流程，如圖2所示，容易形成信息孤島和斷層。而應用計算機模擬“BIM”技術的第二次技術革命將二維平臺轉化為三維、四維、乃至五維應用，在工業建筑鋼結構改造項目中具有傳統技術無可比擬的優勢。

3.1高效性——協調最優改造方案，顯著提升工程改造效率在工業建筑改造的鋼結構設計前期方案和初步設計階段，運用BIM技術可以協調建筑師、結構以及設備等各專業工程師，并在BIM模型中進行各專業沖突以及碰撞檢驗，靈活提供可實現的備選方案[5]。同時向工程甲方以及施工方提供3D模型，以便直觀對比得出最優化方案，進而可大幅度加快改造進度。

3.2經濟性——控制工程造價，擴展鋼結構工業建筑改造工程應用前景“BIM”平臺建立了與成本相關數據的時間、空間、工序的5D維度關系，優化人力資源配比，可將工作分解后利用項目調度系統優化鋼結構安裝方案，統籌完善工業建筑改造的成本控制，如圖3所示進行協作。在清晰表達造價關系的同時提供精確的成本信息，使實際成本數據得到高效處理分析，從而有效地控制鋼結構工業建筑改造成本較高這一實踐短板，擴展應用前景。

3.3便捷性——同步更改二維圖紙，降低結構二次設計難度利用BIM模型,三維建筑構件及方案的更改都可以在二維設計圖紙中進行同步更新。模型可自動生成同步的各層平面結構圖與剖面圖，快速完善導出2D結構條件圖，制作鋼結構的裝配節點詳圖[6]。各視圖下的修改內容（構件大小、位置）在關聯的配筋、大樣圖中自動更新，大大降低了設計變更以及細節更改帶來的結構二次設計難度。

3.4直觀性——參數化搭建裝配，可視化模擬四維模型BIM依托三維參數化軟件CATIA及相關二次開發技術,可以模擬建立與工程相應的節點系統，自動批量地進行鋼結構節點模型的創建，進而將鋼結構構件與節點模型結合，搭建完整鋼結構BIM模型，實現四維立體可視化，如圖4所示。

3.5安全性——全生命周期監控，增加工業廠房改造工程安全性能基于“BIM”平臺的建筑工程模擬，可以借助計算機整合各項工程數據，預測監控整個工業建筑鋼結構改造項目全生命周期的建筑具體情況[7]，并在早期設計階段發現后期真正施工階段以及實際使用時所會出現的各種問題，提前整合并處理后期隱患，減少不必要的能源損失和資源耗費，提高施工、實際使用以及后期維護的工程安全。

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不斷擴大的城市化進程將會越來越多的利用到國家的土地，這些土地將會轉變為工業用地，而之前工業生產對自然資源的爭奪，使得我國的工業在生產過程當中出現了很多高消耗、重污染的工業疾病，這將會對我國的環境造成不可估量的傷害和破壞。面對這樣的情況，我們的工業決策者們正在逐漸調整自身的工業發展模式，正在向節約資源的生產模式進行轉化。

1.2研究意義

本文研究的意義是為了讓更多的人去接受輕型鋼結構，讓人們能夠真實的感受到輕型鋼結構建筑在工業建筑設計領域中的廣闊發展前景，改變工業建筑在大眾記憶里的傳統形象，為我國工業的現代化以及工業領域的可持續發展路線貫徹落實貢獻力量。

2輕型鋼結構在工業建筑中應用的特點

建筑鋼結構材料大多數采用的是薄壁型鋼、圓鋼、角鋼等，拼接成多種輕型的承重結構形式，比如輕型的門式鋼架、多層建筑鋼結構、網殼等。此外，輕型鋼結構和其他傳統鋼結構相比，其用鋼量指標相對比較低，而輕型鋼結構最大的一個特點就是輕，它主要是由輕型的建筑材料和輕型的鋼構件組成的，它的出現可以滿足人們對工業生產以及日常生活建筑空間的不同需求。

3輕型鋼結構在工業建筑中應用的建筑優勢

3.1建筑空間實體輕巧

輕型鋼結構的截面比較小，而且自重很輕，其承重結構截面可根據實際的受力狀況進行相應的設計，它要比普通的鋼結構所使用的工字鋼截面受力更加合理。因為輕型鋼結構自重只有普通鋼結構建筑的一半左右，這樣就可以節約建筑的成本。此外，輕型鋼結構體系所采用的空間體系分析方法優化了結構設計，已經形成了自身獨特的設計理論，它能夠滿足工業生產對大型無柱空間的需求，與此同時，輕型鋼結構的支撐結構截面很小，不會占用室內的建筑面積，這也為工業建筑室內留出了生產、儲藏的空間。

3.2輕型鋼結構主體穩定

輕型鋼結構建筑的建筑材料重量輕，而且材質分布很均勻，材料本身就具有非常好的抗震功能。輕型鋼結構主要的承重構件是鋼結構的，所采用的鋼材塑性、韌性都非常好，而且鋼結構自身還可以承受很大的動力荷載，輕型鋼結構的桿件基本上都是在工廠經過精密的計算之后加工出來的，這也在一定程度上保證了鋼材的質量。在一些地震比較頻繁的地區，輕型鋼結構體系始終是廠房建設的首選鋼材結構，同時還被用做地震后的救災安置房鋼材。用于地震救災安置房主要是因為輕型鋼結構體積輕，因為地震區在震后還會出現很多的余震，這些余震雖然震感不是特別強烈，但是對于一個剛剛經過大地震的地區來講則是致命的，所以運用輕型鋼結構材料作為安置房的鋼材，可以很好保護人們免受第二次的傷害。

3.3施工建筑方式簡單方便

輕型鋼建筑是采用最為先進的自動化制造設備批量生產出來的，建筑的大體可以進行現場組裝，在現場安裝的時候不會受到氣候等外界因素的影響，施工的速度非常快，一般比較普通的廠房在三個月之內就能夠完全安裝完畢。

4輕型鋼結構工業建筑空間設計

4.1整體式輕型鋼結構體系

門式鋼架建筑體系的結構工業化生產程度會更高一些，在建筑使用后，進行拆除時對資源的重復利用率也是最高的，這種建筑體系非常適用于工業廠房和倉庫的建設，也正是因為如此，這種建筑體系逐漸成為了現階段工業建筑設計中使用最廣的一類輕型鋼結構建筑體系。

4.2輕型鋼結構屋蓋體系

4.2.1網架結構

網架結構最早是在20世紀40年代興起的，一經興起就取代了當時普遍使用的鋼筋混凝土殼體結構，之后又建造了一些非常經典的公共建筑，比如英國的哈羅文娛中心、美國的芝加哥國會大廳、我國的首都體育館等建筑都是網架結構的。

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1、引言

由于國家政策、鋼材生產、構件制作、設計研發、標準規范修訂等方面的有利因素，近幾年我國的建筑鋼結構進入了一個全新的發展時期。新材料、新部品、新結構體系不斷出現，鋼結構設計研發、制作安裝能力日益強大，建筑鋼結構向多樣性、適用性、經濟性方向發展。

建筑鋼結構的經濟性能一直是大家最為關注的一個問題。如何控制工程造價，充分發揮鋼結構建筑技術經濟上的綜合優勢，工程設計階段是關鍵階段。據權威資料統計分析，在初步設計階段，影響工程造價的可能性為75%-95%；在技術設計階段，影響工程造價的可能性為35%-75%；在施工圖設計階段，影響工程造價的可能性為5%-35%。因此設計質量的好壞、設計是否優化對工程造價將產生直接的影響。下面以門式剛架輕鋼結構廠房和多、高層鋼結構建筑的設計為例，在材料選用、結構體系等方面進行簡要分析，探討在設計階段控制工程造價，提高建筑經濟性能的可行性。

2、材料選用方面工程造價控制

由于我國鋼產量已經突破兩億噸，鋼材品種更趨于多樣化。各種新型建材，如輕質保溫墻板、彩涂壓型鋼板、樓承板等不斷開發出來并推廣應用。建筑鋼結構在設計階段材料的選擇上有了更大的空間。材料選擇不同，工程直接費不同，總造價不同。設計階段合理選擇建筑材料，控制材料單價或工程量，是控制工程造價的有效途徑。試舉例如下：

（1）彩涂鋼板：彩涂鋼板一般用于輕鋼廠房屋面板和墻面板，有不同板型、不同基板厚度和鋼號、不同鍍鋅板類別和鍍鋅層厚度以及不同的彩涂層類別，在形式上又可選用單板、保溫復合板、單板加內保溫層等，其中保溫層又有超細玻璃絲棉、硬質巖棉、聚苯乙烯等類別及厚度的不同，這些不同都造成單方材料價格的差異，從而影響廠房工程總造價。所以設計時要根據廠房性質、大氣環境等因素綜合考慮，合理選用板材，控制工程造價。

（2）多、高層住宅鋼結構體系的墻體材料：墻體材料造價一般占土建工程造價的15%-25%。對于多、高層住宅鋼結構體系來說，選用配套、經濟、節能的墻體材料至關重要。目前，設計選用的外墻材料主要有水泥保溫外墻板、輕質加氣混凝土砌塊、NALC板等；內墻材料主要有改性石膏板、GRC內墻板、水泥保溫復合板等。萊鋼集團自主研發的LCC-A系列、LCC-B系列和LCC-C系列輕質保溫復合墻板也已應用于在建鋼結構節能住宅工程中，逐步使鋼結構住宅體系走向標準化、定型化和工業化，為降低綜合造價創造了基礎條件。

（3）多、高層鋼結構建筑樓（屋）面的樓承板：設計時，根據在樓（屋）蓋結構體系中的作用，樓承板可采用兩種形式，即①樓承板只作為永久性模板，一般采用普通鍍鋅壓型鋼板即可，對最小鍍鋅量和耐火時間要求較低，價格較便宜；②施工時作為模板，在使用階段則替代受拉鋼筋，即組合樓板。由于在設計中考慮樓承板作為受拉筋，其使用壽命必須與主鋼結構的使用壽命保持一致，所以對其最小鍍鋅量和耐火時間要求較高，單方價格相對較高。

（4）鋼材規格及材質：由于鋼材品種的增多，結構設計時可選擇的構件形式也多了。比如框架柱，可采用熱軋H型鋼、焊接H型鋼、螺旋焊接圓鋼管、焊接方鋼管以及組合截面等形式，鋼梁可采用等截面、變截面等形式。材質可采用Q235普碳鋼，也可采用Q345低合金鋼。設計時應盡可能采用高強度等級的材料，比如采用Q345鋼比采用Q235鋼就可節約鋼材15%-25%，用于受拉或受彎構件節約比例較大。設計時要選用經濟截面型材，比如熱軋H型鋼、T型鋼等。在某些情況下，采用熱軋H型鋼柱、梁可能比采用焊接H型鋼用鋼量稍多，但從加工成本、施工進度等方面綜合考慮，其造價可能更有優勢。

3、結構體系方面工程造價控制

不同的結構體系和平、立面布置對工程造價的影響較明顯。在設計階段只有根據建筑物的使用功能要求，確定合理的平、立面布置和結構體系，才能有效控制工程造價，做到經濟適用。列舉如下：

（1）根據有關資料測算分析，對于多層建筑，不同層數對土建工程造價的影響為10%-25%；不同層高對土建工程造價的影響為1.5%-12%。

（2）門式剛架輕鋼結構廠房設計，同樣存在經濟跨度和剛架最優間距。在工藝要求允許的情況下，盡量選擇小跨度的門式剛架較為經濟。一般情況下，門式剛架的最優間距為6m-9m，當設有大噸位吊車時，經濟柱距一般為7m-9m,不宜超過9m，超過9m時，屋面檁條、吊車梁與墻架體系的用鋼量也會相應增加，造價并不經濟。下表（表3.3）是按《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》（CECS102:98）進行設計的廠房主鋼用鋼量，通過橫向、縱向比較，可以看出各影響因素在設計階段合理確定的意義。設計荷載取值：恒載0.3KN/m2、活載0.5KN/m2、基本風壓0.55KN/m2、不考慮吊車及懸掛荷載。

柱距7.5m

檐高6.0m

用鋼量

（kg/m2）

柱距7.5m

檐高6.0m

用鋼量

（kg/m2）

柱距7.5m

檐高6.0m

用鋼量

（kg/m2）

跨度

Q345

Q235

跨度

Q345

Q235

跨度

Q345

Q235

1×18.0m

7.20

8.72

2×18.0m

7.16

8.92

3×18.0m

7.38

8.95

1×21.0m

8.41

9.90

2×21.0m

8.45

10.28

3×21.0m

8.43

10.12

1×24.0m

9.22

11.43

2×24.0m

9.68

11.75

3×24.0m

9.29

11.36

1×27.0m

10.54

12.72

2×27.0m

10.86

13.12

3×27.0m

10.35

12.96

1×30.0m

11.57

13.95

2×30.0m

11.92

14.53

3×30.0m

11.35

13.54

1×33.0m

12.86

15.10

2×33.0m

13.21

16.58

3×33.0m

12.46

15.61

（3）在多、高層鋼結構中，樓板結構體系的工程量占有較大比重，對結構的工作性能、造價都有重要影響。在確定樓板結構方案時，主要考慮要保證樓板有足夠的平面整體剛度，能減輕結構的自重及減小結構層的高度，有利于現場安裝方便及快速施工，還要有較好的防火、隔音性能，并便于管線的敷設。常用樓板做法有：壓型鋼板組合樓板、預制樓板、疊合樓板和普通現澆鋼筋混凝土樓板等。目前最常用的做法為壓型鋼板組合樓板和普通現澆鋼筋混凝土板。當采用這兩種做法時，考慮現澆板與鋼梁組合成為共同受力的組合梁，能有效降低鋼梁高度，較多地節約鋼材。

（4）在高層鋼結構中，框架柱采用圓形鋼管混凝土柱，梁、板采用鋼-砼組合結構，總用鋼量比普通鋼結構用鋼量有大幅度減小，能有效降低工程造價。

4、結束語

鋼結構建筑所具有的優點決定其必將具有強大的生命力。設計階段技術創新、選材配套、設計優化是控制造價、促進建筑鋼結構走向產業化的關鍵階段。為此，強調以下幾點：

篇10

1、梁柱主筋受力處鋼筋設計

高層建筑的鋼筋結構中，由于框架柱和框架梁在主筋受力處會產生矛盾，因此在設計中必須考慮框架柱和框架梁的受力問題，堅持“強剪弱彎、強柱弱梁”的設計原則，也就是說，在設計過程中必須保證框架柱受力主筋的位置，避免框架梁截面寬度與框架柱的邊長等長或者是框架梁一邊與框架柱想重合。為保證上述過程，采取的對策主筋從框架柱內側通過，框架梁靠近柱側增加四根鋼筋作為架立，用于保證框架梁截面寬度的長度。效果分析：通過以上方法設計梁柱主筋受力處鋼筋設計，可以保證柱主筋受力位置的確定，并得到設計師的認可，并在施工中得到廣泛應用。

2、墻梁節點鋼筋設計

對于框架-剪力墻結構來說，由于主次框架梁都直接放在筒墻體暗梁或過梁的核心處，易出現：如果框架梁截面、暗梁以及過梁具有相同的截面高度，會使框架梁與核心筒的暗梁或過梁在主筋方面產生矛盾。為了避免此種情況的產生，一般采用的設計原則是：依據框架梁在固定端處的彎矩方式，框架梁在支座處應采用上拉動鐵處，擠壓下鐵位置，同時在暗梁或過梁的位置扭動，但要保證暗梁與連梁在箍筋處的完整。如圖所示為為固接框架梁彎矩的示意圖，可以使大家更好的了解什么是彎矩結構。具體措施為：在過梁的下鐵處設置兩排少于六根主筋的布置，框架梁下鐵則布置在兩排少于六根主筋的位置中間，并依照接頭全部處于支座周圍，并以比例50％錯開；框架梁上鐵應直接放置在過梁上鐵位置，用于保證錨固長度的設計要求；將過、暗梁截面減少5cm，框架梁的上鐵直接放置在過梁位置，來保證鋼筋保護層的深度。效果分析為：為預防過梁箍筋收到破壞，采取的調整框架梁下鐵受力主筋位置的方法已經得到認可；在錨固長度的設計要求下，將過、暗梁截面減少5cm，框架梁的上鐵直接放置在過梁位置，來保證鋼筋保護層的深度，也得到很多的應用。

3、主梁節點和次梁節點的設計

高層建筑鋼筋結構的框架剪力墻設計中，重點是主梁節點和次梁節點的設計，特別是主梁節點的設計已經成為當今剪力墻設計的焦點。傳統的設計是：次梁上鐵設置在主梁鋼筋之上，而板筋卻設置在次梁主筋上，這容易導致位置設置出錯，便不能滿足鋼筋保護層厚度的需求，從而嚴重影響其抗震能力。因此設計的關鍵是：位于主梁上方的次梁應在延伸到懸挑梁處的主梁的上側，因而在設計時應保證懸挑梁的尺寸，不能過小。框架梁與勁性柱在主筋上關于錨固長度關系。

二、高層建筑鋼筋施工技術

在高層建筑鋼筋施工中，首先要做的是統一測量的儀器以及鋼尺的量具。我們知道建造高層大樓設計很多的測量儀器，包括：土建方面的測量儀器和鋼尺、鋼結結構方面的測量儀器和鋼尺等，如果不統一這次儀器和鋼尺，會嚴重影響建造的過程以及傳遞，因而必須采取國家統一的計量單位和標準。其次，應對軸線、標高和地腳螺栓進行定位。一般來說，軸線的定位是依據場地的寬度，在建筑物外部或內部進行確定的。設置控制樁，用于確定經緯儀和激光儀的位置，通常以滿足通視、可視為基準。鋼柱長度一般采用2-3層為一節，來滿足起重量以及運輸。每一節的定位柱子到下一節的定位軸線，應從地面引致高空。地螺栓則是用在第一節鋼柱時，用于控制平面大小和標高所采用臨時措施。再次是鋼柱制作與安裝。鋼柱作為高層建筑中主要的豎向結構部件，在制作過程必須現行規范其驗收的標準。鋼柱柱腳的環板定位及附件安裝為：首先做好防腐或除銹的工作，根據現場吊裝要求及運輸，確定鋼筋長度（一般低于12cm），控制焊接尺寸以及防變形和保持對稱，用于實現焊接后的平直，附件安裝時應符合需求。最后是鋼梁柱的制作與安裝。鋼梁柱在高層建筑中一般采用的是H型結構，這需要較好的任性和連通性。一般在制造過程中，在框架梁所設置懸臂梁，懸臂梁上下翼緣采用剖口熔透焊縫方式與鋼柱相連。在安裝時，應先焊接下翼緣，再焊上翼緣，腹板利用高強度螺栓進行連接。