導語：如何才能寫好一篇鋼結構建筑，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵字：鋼結構建筑表現(xiàn)

建筑自人類產(chǎn)生以來都是人們生活的重要組成部分，但在很長時間里運用的都是石材，木材等。隨著科技的發(fā)展新型材料的運用越來越廣泛，其中鋼材是其中普遍采用的一種。而以鋼結構為主體的建筑是現(xiàn)代空間結構發(fā)展的主流，鋼結構建筑和鋼筋混凝土，砌體，木結構建筑相比有一定的差別，鋼結構建筑通常由型鋼、鋼管、鋼板等制成的鋼梁、鋼柱、鋼桁架等構件組成，有的還用鋼鉸線、鋼絲繩（束）組成，其連接方式采用焊縫、螺栓或鉚釘連接，探索現(xiàn)代鋼結構建筑設計和表現(xiàn)具有重要的意義和價值。

一、鋼結構建筑的發(fā)展歷史

最早在建造房屋中使用鋼結構的國家可以追溯到十八世紀末的英國，一百年后法國工程師埃菲爾建造了聞名的鐵塔，人們也開始嘗試建造鋼結構的獨戶住宅，從此鋼結構建筑徹底改變了以往建筑造型的模式，建筑設計的理念和方法亦隨之嬗變。早期的鋼結構僅是部分構件、配件用鑄鐵、熟鐵制成，到了19世紀80年代結構型鋼的出現(xiàn)加快了鋼結構在建筑工程中的發(fā)展，使鋼結構建筑在20世紀60年代實現(xiàn)了其第二次理論和實踐的飛躍和創(chuàng)新的發(fā)展，德國包豪斯學派就是其理論的發(fā)源地。

我國自1949年全國解放后，鋼結構就在大跨重型工業(yè)廠房、大型公共建筑和高聳結構中得到了應用。尤其是近20年來，鋼結構更加廣泛應用于土木工程的公共建筑中，比如沈陽桃仙國際機場屋蓋，北京天文館新館工程等，我國目前不僅能生產(chǎn)各種類型的建筑鋼材，同時鋼材生產(chǎn)的新技術、新工藝、新產(chǎn)品日益也增多，如彩鋼壓型板、彩鋼復合板、彩鋼扣板、拱形廠房及彩鋼制品等的生產(chǎn)，使建筑結構布滿現(xiàn)代化時代氣息，實際證實鋼結構建筑在我國更具有廣闊的發(fā)展前景。

二、現(xiàn)代鋼結構的建筑特征

（一）預工程化程度高，建設成本降低，工期縮短

鋼結構建筑模數(shù)協(xié)調統(tǒng)一標準實現(xiàn)了建筑工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，提高了建筑預工程化，使不同材料、不同外形和不同制造方法的建筑構配件具有一定的通用性和互換性。同時鋼結構建筑的預工程化使材料加工和安裝一體化，大大降低了建設成本；并且加快了施工速度，使工期能夠縮短40％以上，從而加快了房地產(chǎn)開發(fā)商的資金周轉速度，使建筑能更早投入使用。

（二）建筑和結構的設計和功能一體化,使建筑更富有功能化

在鋼結構建筑中，結構成為形象構成的重要因素，結構的形體，構件，節(jié)點從很大程度上導致并制約著建筑的形象。建筑和結構的設計和功能只有做到一體化，才能使建筑更富有功能化以便隨后的各個設計環(huán)節(jié)進行下去，創(chuàng)造出技術和藝術融為一體的鋼結構建筑。北京2008年奧運會國家體育場投標方案中有許多方案都體現(xiàn)了鋼結構建筑的這一特征。例如清華大學建筑設計院設計的可開合式方案，在體育場大屋面的中心設置兩個半圓型的玻璃頂面，同時相對旋轉、平行滑動完成大屋面的開合；又如中國建筑設計探究院場館方案外觀即為建筑的結構，形象完美純凈，功能和結構達到了完美的統(tǒng)一；還有日本朱式會設建筑事務所設計的折疊式方案，屋頂由懸臂的鋼架結構支承，可在30分鐘內完成開閉的動作，確保全年比賽的及活動不受天氣影響。

（三）鋼結構建筑能夠滿足超高度和超跨度的要求

鋼材組織均勻，接近于各向同性勻質體，強度高，彈性模量亦高。其密度和強度的比值遠小于磚石，混凝土，木材，在同樣受力情況下鋼結構自重小，從而可以做成跨度較大和高度較高的結構以及靈活的結構形體。現(xiàn)在人類已具有建造跨度超過1000米的超大穹頂和高度超過1000米最高至4000米的超高層建筑的能力。并且鋼索和膜結構相結合形成索膜結構體系更能滿足建筑對跨度的要求，使這類型建筑成為標志性建筑，比如日本東京后樂園棒球場屋蓋是鋼索和氣承膜組成的索膜結構，面積達28000平方米，英國政府為迎接21世紀而興建的標志性建筑倫敦千年穹頂――大型綜合性展覽建筑也是索膜結構體系，其穹頂直徑達到320m。

（四）原材料可以循環(huán)使用，有助于環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展

發(fā)展鋼結構對于資源，能源都非常短缺的我國意義尤為重大，因為中國是世界上最大的磚砌體建筑和混凝土建筑大國。鋼材是一種高強度高效能的材料，具有很高的再循環(huán)價值，邊角料也有價值，不需要制模施工。目前國際上引人矚目的新型住宅產(chǎn)品已引入我國，其環(huán)保節(jié)能的特征主要體現(xiàn)在兩個方面摘要：

（1）該類型住宅采用全封閉式保溫隔熱防潮系統(tǒng)，溫度變化小，熱損失低。不論冬夏，都具有舒適當居住環(huán)境。室外0攝氏度時，室內仍可以保持17攝氏度以上；在室外溫度達到30攝氏度的情況下，室內溫度僅為21攝氏度左右。

（2）和磚混結構住宅相比，可節(jié)能60％以上，冬夏季空調設備可節(jié)約耗電30％以上，結構的廢舊利用為100％，和磚混結構比較，同樣樓層凈高條件下，鋼結構維護墻體面積小，節(jié)約空調所需能源，減小維護費用。

三、鋼結構建筑設計和技術表現(xiàn)

鋼結構建筑設計的構思成功關鍵所在是技術構思和表現(xiàn)，在方案設計的深化中，需要同結構工程師，設備工程師，甚至包括機械工程師密切配合。此時技術表現(xiàn)是自然而然的事情，無論是空間形式，形式體量還是構造節(jié)點對其建筑設計和表現(xiàn)影響都是很重要的，下面就分別從幾個方面來闡述這一點。

（1）鋼結構建筑設計的技術表現(xiàn)

建筑形象的構思是一個概念形象的創(chuàng)作過程，是建筑創(chuàng)作的難點之一，也是建筑設計中備受關注的核心新問題之一?；仡櫣I(yè)革命以來建筑和科學技術關系的發(fā)展，可以明顯地發(fā)現(xiàn)建筑對技術變革反應的遲滯性，這從一個側面反映了建筑學在社會文化當中的深層地位，以及建筑學和人的生活方式的密切聯(lián)系。另外現(xiàn)代方興未艾的信息革命正在廣泛地滲透并涉及社會活動的每個領域，使現(xiàn)代科學思維被融入到建筑設計中，新項目的規(guī)劃、建筑和景觀設計方法發(fā)生了巨大的變化。建筑設計的宗旨也從單純的追求美發(fā)展到追求新問題的合理解決，從根本上改變了人們以往對建筑的熟悉和設計方式，并最終影響了人類千百年來形成的傳統(tǒng)建筑觀，比如高技派建筑就是其主要代表，其以精致的節(jié)點和精細的加工來體現(xiàn)高超的技藝，以更高的工藝水平來設計和“制造”建筑。

（2）鋼結構建筑細部設計有較高要求

鋼結構建筑設計的復雜化和精致度要求越高，對細部設計的要求也越高。因為細部設計決定一個地方最終是否得到確認及其質量。在現(xiàn)代鋼結構建筑中，各種金屬結構桿件，連接金屬桿件的節(jié)點細部，經(jīng)常暴露在外，使建筑帶有強烈的科技感，比如建于1977年法國的巴黎蓬皮杜藝術和文化中心，它的鋼柱、鋼梁、桁架等結構構件都在外，從中不僅體現(xiàn)出技術美，而且體現(xiàn)出人的聰明和能力。因而，對鋼結構建筑來說細部質量保持較高的設計要求是非常重要的，在鋼結構建筑中應受到非凡重視。

（3）建筑策劃也是鋼結構建筑設計和表現(xiàn)的影響因素

因為鋼結構建筑設計具有建筑設計的一般屬性，建筑師不是隨心所欲在作設計，業(yè)主設計任務書對建筑師的平面和設計構思等發(fā)生的功能是重大的?？蛻粝ＭO計師有更好的業(yè)績，而且希望在其最終產(chǎn)品的確定過程中，設計師和市場專家都能更高效的參和決策。在這個階段，建設項目更強調整體設計、更強調

專業(yè)設計師、市場專家及開發(fā)商之間的協(xié)調，設計過程包括了持續(xù)的信息和知識的交流和整合。另外，鋼結構建筑的專業(yè)化不但能提供豐富的設計知識而且能有效的整合設計資源和市場專家共同對建筑負責，使設計和業(yè)主的經(jīng)營意圖有效的結合起來，使項目獲利和減少風險。

四、現(xiàn)代鋼結構中建筑設計所面臨的新問題

（一）鋼結構中建筑設計的防火新問題

火災是對鋼結構建筑的最大危害，鋼材雖為非燃燒材料，但鋼不耐火，溫度為400度時，鋼材的屈服強度將降至室溫下強度的一半，溫度達到600度時，鋼材基本損失全部強度和剛度，因此當建筑采用無防火保護辦法的鋼結構時，一旦發(fā)生火災，很輕易使建筑損壞，比如美國世貿(mào)中心大樓外墻是排列很密的鋼柱，外面包以銀色鋁板，在美國911事件中兩個塔樓分別受飛機撞擊后所產(chǎn)生的大火使鋼材軟化，最終導致大樓倒塌。從發(fā)生的鋼結構建筑火災案例可以發(fā)現(xiàn)兩類現(xiàn)象，一類為防火保護的鋼結構在火災中沒有達到規(guī)定的耐火時間而破壞，另一類防火保護的鋼結構在火災中超過了預期的耐火時間而并沒有破壞。建筑的構造防火新問題一般在鋼筋混凝土結構上較易解決，而在鋼結構建筑上則需考慮更多的因素，以下為兩種常用防火辦法摘要：.一是采用進口的新型防火板——保全板；二是根據(jù)鋼結構的部位不同分別采用厚型或薄型的防火涂料，并在露明部位加涂裝飾漆。

（二）鋼結構中建筑設計的防腐新問題

鋼材假如長時間暴露在室外受到風雨等自然力的侵蝕，必然會生銹老化，其自身承載力會下降，建筑的美觀也會受影響。因此防腐新問題也是鋼結構建筑設計需要解決常見新問題，目前的做法主要是采用新型防腐和構造材料。在實際建筑設計中設計人員在碰到鋼結構建筑中對所設計的建筑都做出非凡的要求，比如涂刷防銹涂料，防火涂料屬于油漆類。防火涂料一般做法為先刷紅丹防銹底漆兩度，再刷鋼結構面漆兩度（面漆顏色由甲方定）。另外對鋼結構建筑的鋼結構構件施工也有確定的要求，比如構件出廠前涂紅丹防銹底漆一道；鋼結構安裝調整后，將其清洗干凈，然后再刷一度底漆，兩度面漆。然而現(xiàn)在雖然有各種不同類型的防腐涂料但較為有效的防腐涂料還需外國進口，我想隨著中國綜合國力的增強，中國將會生產(chǎn)出更優(yōu)秀的新型防腐涂料。

（三）鋼結構中建筑物理新問題

（1）保溫。外部環(huán)境對建筑的熱輻射主要從兩個方面影響建筑的熱環(huán)境摘要：一是透過窗戶進入室內，并被室內表面所吸收，產(chǎn)生了加熱的效果；二是被建筑的護結構表面吸收，其中一部分熱量通過建筑圍護結構的熱傳導逐漸進入室內。由于玻璃可以讓陽光直接射入室內從而迅速升高室溫，非凡是隨著新型玻璃材料的不斷出現(xiàn)，玻璃的熱工性能逐步改進，建筑采光和建筑保溫之間的矛盾已日趨淡化，“遮蔽”和“阻隔”走向平衡。所以對建筑的保溫辦法主要集中在護結構上，而目前對此解決辦法有兩種較為有效摘要：

1）研制、優(yōu)化保溫材料的構造，提高建筑熱環(huán)境性能。例如在建筑物得內外表面或者外層結構的空氣層中，采用高效反射材料，可以將大部分的紅外射線反射回去，從而建筑物起到保暖和隔熱功能；此外還可運用高效節(jié)能玻璃，硅氣凝膠，新型節(jié)能墻體材料，達到節(jié)能的目的。

2）防止保溫材料凝聚水外保暖和中間保溫作法?？煞乐贡夭牧嫌捎谡羝臐B透積累而受潮。內保溫作法則保溫材料有可能在冬季受潮，外保溫可避免主要承重結構受到室外溫度的劇烈波動影響，從而提高其耐久性。外保溫作法對外表面的保護層要求較高內保暖和中間層保溫則由于外表面是由強度大的密實材料構成，飾面層的處理比較簡單。

（2）吸音。在一些建筑大廳中，尤其是在音樂廳中頂棚反射板增加的反射聲幾乎同時到達聽眾的雙耳，缺少側向反射帶來的圍繞感。在這類建筑的設計中，需要綜合考慮材料的使用，包括吸聲性能以及裝飾性、強度、防火、吸濕、加工等多方面。目前廣泛地應用于音質設計和噪聲控制中的解決途徑是吸聲材料和吸聲結構。

1）吸聲材料摘要：材料本身具有吸聲特性。如玻璃棉、巖棉等纖維或多孔材料具有良好的吸聲性能，由于空氣的粘滯阻力、空氣分子和孔隙壁的摩擦，使聲能轉化為摩擦熱能而吸聲。

2）吸聲結構摘要：材料本身可以不具有吸聲特性，但材料制成某種結構而產(chǎn)生吸聲。如穿孔石膏板吊頂。

（3）隔音。噪聲于建筑密不可分，噪聲污染的防治和治理已經(jīng)成為建筑聲學重要的組成部分。噪聲規(guī)劃、噪聲控制等理論也逐漸演化開來。人們可以聽到的聲音都屬于聲環(huán)境范疇。人們可以聽到談話、鳥鳴、音樂、泉水叮咚、歌聲等；但也能聽到吵鬧、機器轟鳴、車輛的轟鳴等噪聲。但主要是有恬靜要求的房間，如錄音室、演播室、旅館客房、居民住宅臥室等建筑對隔聲隔振要求非常高，需要專門的聲學設計。對于旅館、公用建筑、民用住宅人們對恬靜的要求也越來越重視。并盡量靠近聲源，會提高隔聲效果。一般隔聲間外墻使用隔聲性能較好的材料或結構，如磚、混凝土、紙面石膏板墻等，觀察部分使用隔聲窗，進出部分使用隔聲門或吸聲迷道等。

五結論

由本文以上討論可以得出下面三點看法和結論摘要：

（1）鋼結構建筑設計應根據(jù)不同具體條件的不同而有所側重，一個好的建筑設計，必須做到形象構思和結構構思的一體化。

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鋼結構建筑的施工技術

鋼結構施工的工序流程：

1.鋼柱安裝

鋼柱在運輸?shù)轿恢?，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?shù)恼{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(xié)助穩(wěn)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?shù)脑黾訅|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(jīng)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?shù)跹b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(qū)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(guī)定使用的經(jīng)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(chǎn)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(chǎn)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(jiān)督管理三個方面，這也是實現(xiàn)全面質量管理的具體體現(xiàn)：

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(jù)。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(xiàn)場必須對現(xiàn)場施工人員、機械設備及用電等進行嚴格管理，進入施工現(xiàn)場人員需戴安全帽，電工應穿絕緣鞋，高空作業(yè)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(jiān)督人員在現(xiàn)場對工程質量進行監(jiān)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(shù)量為同類構件的10%。(5)設計圖樣規(guī)定貼緊的節(jié)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(wǎng)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

為了確保鋼結構工程的整體質量，不僅需要前期的培訓、施工過程的質量控制，最后工序的驗收工作也是十分重要的。后期質量管理主要是施工驗收階段對所完成工程項目指標進行檢測，在鋼結構工程收尾階段，組織施工人員進行盤點，做到不遺漏，如果發(fā)現(xiàn)有任何質量問題都要做出及時調整；收尾以后，通知業(yè)主，等待驗收。后期質量管理要保證不符合質量要求的工程不能投入使用，其次要做好裝修維護的質量監(jiān)督，避免由于維護不達標造成的質量事故。

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鋼結構建筑的結構體系有框架結構體系、框架中心支撐結構和框架偏心支撐結構等?？蚣芙Y構體系具有良好的結構延性，使得該結構具有優(yōu)良的抗震性能，但是由于抗側剛度不足，不宜用于高層建筑中?？蚣苤行闹谓Y構體系具有極強的抗側剛度，適用于高層建筑中，但是支撐構件的滯回性能比較差，對于地震能量耗散能力有限，抗震能力明顯不如框架結構?？蚣芷慕Y構能夠利用偏心連梁的剪切屈服來耗散地震能量，還能夠確保支撐結構的整體穩(wěn)定，具有極強的抗震性能。

二、鋼結構的抗震設計

2.1合理選擇鋼結構建筑的場地和地基

選擇建筑場地之前，首先應該結合整個建筑的需求，掌握建筑所處場地的地震活動情況和工程地質資料，對建筑場地進行綜合評價，將建筑選擇對抗震有利的區(qū)域，盡量避開對抗震不理的地質結構，例如軟弱場地、邊坡邊緣等。為了避免鋼結構建筑出現(xiàn)不均勻沉降而導致結構產(chǎn)生裂縫、傾斜等，使建筑結構構件過早進入塑性區(qū)，同一結構單元的結構不能設置在不同的地基上，應該加強地基的整體性和剛性，不利場地和地基應該采取補救加固措施等。

2.2科學合理設計鋼結構建筑的結構

首先鋼結構建筑形狀力求規(guī)則和簡單，這樣鋼結構建筑的受力性能比較明確，地震作用力對建筑結構的破壞比較小，在抗震設計中盡量要求建筑形狀規(guī)則和對稱，來減少剛度中心和質量重心的偏移。其次是鋼結構建筑的強度、剛度和承載力應該連續(xù)變化，在樓層平面內均勻變化，并且沿著建筑結構豎向變化也要均勻和連續(xù)。

2.3鋼結構建筑的結構設計

首先建筑結構設計之前，綜合考慮建筑抗震設防等級、地質條件、地基、施工材料、地震活動情況等因素選擇合理結構體系，并且結構體系必須要有明確的計算簡圖和地震作用的傳遞途徑，可以考慮設置多道抗震防線。其次是要避免建筑構件破壞影響整個建筑結構的抗震能力或承載力，鋼結構比較具有良好的變形能力、承載力以及耗散地震能量的能力，對于抗震薄弱部位和環(huán)節(jié)應該采取有效措施提升抗震能力。最后是抗震結構設計盡量用一些延性較好的分體系做成，并且用延性較好的構件連接起來。

三、鋼結構建筑的設計建議

選擇建筑場地和地基必須選擇對抗震有利的場地和地基，這會在很大程度上影響鋼結構的地震反應，而鋼結構的地震反應將會直接體現(xiàn)在鋼結構的震害上，對于無法避開的場地和地基應該采取必要的補救措施。對于鋼結構建筑的抗震設計注意以下兩點：建筑結構形狀力求規(guī)則和對稱，這樣能夠減少剛度中心和質量重心的偏離；結構的剛度、強度和承載力要均勻連續(xù)變化。綜合考慮鋼結構建筑各種因素選擇合理的抗震結構體系，鋼結構應該設置多道抗震防線，保證建筑結構的必要剛度和強度，使得建筑結構在地震中具有良好的變形能力以及耗能能力。

四、結語

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關鍵詞：輕鋼結構；建筑體系；應用

前 言：改革開放以來，隨著我國鋼建技術的不斷成熟，質量的逐步穩(wěn)定。輕鋼結構在建筑中的應用越來越廣泛，它是以輕型高效鋼材和輕質高效隔熱維護材料組裝而成的，居住舒適，美觀潔凈、適用性能強的全裝配低層和多層鋼結構建筑。從輕鋼結構建筑的研究資料上分析，其建筑物的重量與其它類住宅通用體系相比可減輕30%，特別是在地質承載力低和地震烈度較高的地區(qū)，其綜合經(jīng)濟效益優(yōu)于一般住宅建筑體系。因此，在我國土地資源匱乏而鋼產(chǎn)量相對充裕的現(xiàn)實情況下，國家倡導輕鋼結構住宅的建設是十分適宜的，輕鋼結構建筑已成為繼大跨鋼結構建筑和高層鋼結構建筑之后在我國發(fā)展最迅速的新型鋼結構建筑體系。

一、輕鋼結構建筑的主要結構體系

（一）輕鋼龍骨結構體系

輕鋼龍骨結構體系主要適用于中低層住宅或別墅，大致可分為兩類：一類為以冷彎C型鋼組成的龍骨體系，另一類為以小型熱軋型鋼組成的龍骨結構體系。輕鋼龍骨體系一般由柱、梁、天龍骨、地龍骨及中間腰支撐通過配套扣件和加勁件用自攻螺釘連接而成。梁柱構件厚度在1～3mm，柱子間距為400～600mm。其主要受力機理為：柱子與上下龍骨及支撐或隔板組成受力墻壁，豎向力由樓面梁傳至墻壁的大龍骨，再通過柱子傳至基礎。水平力由作為隔板的樓板傳至受力墻壁再傳至基礎。由于在傳力過程中，墻面板承受了一定的剪力，并提供了必要的剛度，故墻面板應滿足一定的要求。樓板可采用樓面輕鋼龍骨體系，上覆刨花板及樓面面層，下部設置石膏板吊頂，既可便于管線的穿行，又滿足了隔聲要求。

（二）純框架體系

該體系在縱、橫兩個方向均為多層剛接框架，由輕鋼梁、柱組成，結構相對簡單，節(jié)點一般必須采用剛接連接。使用空間較大，但其抗側移剛度較弱。為滿足層間水平位移和總側移的要求，構件的截面尺寸會較大，造成用鋼量較大，不夠經(jīng)濟。梁采用H型鋼、箱形梁以及其它形式。

（三）框架支撐體系

針對純框架結構抗側移剛度差的缺點，框架支撐體系在縱、橫兩個方向適當部位沿柱高增設支撐體系。支撐常采用兩種形式，一種是采用截面剛度較大的H形或箱形截面；另一種是采用輕型的槽鋼、角鋼或鋼管截面。前者一般用于高度較高，抗側移要求特別是抗震要求較高的多高層建筑，后者用于高度不是很高的低層建筑，一般住宅建筑主要是輕型支撐形式?？蚣芰阂话悴捎脽彳埢蚋哳l焊接H型鋼，可選用高寬比較大的截面，其抗彎承載力及剛度均較大；亦有采用冷彎薄壁型鋼。柱子可以采用與純框架結構類似的截面，也可以根據(jù)其受力特點，選擇冷彎型鋼組合斷面等輕型構件。

（四）錯列桁架結構體系

錯列桁架結構體系由美國麻省理工學院于20世紀60年代首先提出，在建筑布置上具有一定優(yōu)越性，稱作間隔析架體系，國內也有譯為交錯桁架的，其成功用于多個公寓及旅館建筑中。該體系是由房屋外側的柱子和跨度等于房屋寬度的桁架組成，桁架高度等于層高，在相鄰柱上為上下層交錯布置，樓板一端擱置在桁架的上弦，另一端擱置在相鄰桁架的下弦。由于兩開間布置一榀桁架，且中間無柱子，所以非常適合住宅、旅館建筑各單元的靈活布置要求。

（五）框架一剪力墻體系

該體系是以樓梯間或其它適當部位（如分戶墻）采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻，作為結構主要抗側力體系，框架部分主要承擔豎向荷載。其優(yōu)點是，鋼筋混凝土剪力墻抗側移剛度較強，可以減小鋼柱的截面尺寸，降低用鋼量：剪力墻的布置較為靈活，房間布置所受的限制較小，但應避免采用鋼框架與單片混凝土剪力墻組成的混合結構。另外，也可采用預制混凝土剪力墻、薄壁鋼板剪力墻或組合剪力墻。

（六）框架一核心筒體系

該體系常常是以衛(wèi)生間（或樓、電梯間）組成四周封閉的現(xiàn)澆鋼筋混凝土核心筒，與鋼框架的混合結構受力體系。核心筒抗側移剛度極強，主要承擔水平荷載，鋼框架主要承擔豎向荷載，可以減小鋼構件的截面尺寸。

二、輕鋼結構及其應用范圍

一般來說，輕鋼結構主要有以下幾種：①冷彎薄壁型鋼結構；②熱軋輕型鋼結構；③焊接或高頻焊接輕型鋼結構；④輕型鋼管結構；⑤板壁較薄的焊接組合梁及焊接組合柱而構成的結構。

（一）應用范圍

輕鋼結構用度廣、優(yōu)勢明顯，在我國大量應用于單層工業(yè)廠房、多層工業(yè)廠房、辦公樓以及高層建筑中的非承重構件等。

（二）輕鋼結構建筑的優(yōu)點

輕鋼建筑一般指承受相對較小的外加荷載，采用較小的構件截面尺寸，結構自重較輕的鋼結構。輕鋼住宅結構是以經(jīng)濟型材構件，包括冷彎型鋼，熱軋或焊接H 型鋼、T 型鋼，焊接成無縫鋼管及其組合構件作為住宅承重骨架，以輕型墻體材料作為圍護結構所構成。輕型墻體材料有壓型鋼板及其組合板材、PC 板、蒸壓輕質加氣混凝土板（ALC 板）及稻草板等重量輕，保溫防火隔熱性能好、防火效果佳的輕質材料。與傳統(tǒng)的建筑結構相比，輕鋼結構建筑的優(yōu)點有：1.建筑空間布置靈活，能滿足不同住戶對住宅的多種功能要求；2.采用材料輕質高強、抗震性能好、安全性高；3.可以實現(xiàn)住宅建設的工業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化；4.施工方便快捷，建設周期短；5.符合國家環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的要求；6.綜合經(jīng)濟效益好。

正是由于輕鋼結構的諸多優(yōu)點，而且隨著近年來防火、防腐新產(chǎn)品的不斷出現(xiàn)，已較好地解決了輕鋼結構抗腐蝕性差的缺點，使得它在工業(yè)廠房以及民用設施中獲得了廣泛的應用。

三、輕鋼結構建筑的應用

在美國、日本、意大利、澳大利亞等國家和地區(qū)，早己把鋼結構用于住宅，輕鋼結構建筑則是一種常見的結構體系。在美國普通的低層民用住宅中，采用輕鋼結構，特別是采用鍍鋅輕鋼龍骨作為承重結構體系應用于住宅建造所占的比例，從20世紀90年代初的5%己發(fā)展到現(xiàn)在的25%左右，且技術己經(jīng)成熟完善，例如典型的北美輕鋼住宅。北美鋼結構低層住宅是一種輕型鋼骨結構體系，一般為4層以內，也可以建造6-7層的房屋。

我國輕鋼結構住宅的研究和應用試用于20世紀90年代末，目前還處于研究和試點工程階段。目前全國已進行了大量的試點項目，例如：上?，F(xiàn)代房產(chǎn)實業(yè)有限公司建造了幾萬，低層和高層輕鋼結構住宅試點工程；1999年新疆庫爾勒建造了一幢8層錯列桁架體系鋼框架住宅樓；馬鞍山鋼鐵公司建成了2層的輕鋼試點工程，全部采用馬鋼生產(chǎn)的熱軋H型鋼；北京西三旗水電工程宿舍為6層H型鋼-剪力墻結構體系，壓型鋼板組合樓面，自承重砌體外墻，鋼筋混凝土獨立基礎加連系梁，防火為防火涂料加砂漿覆面；北京某綜合辦公樓為5層，局部6層，為輕鋼結構，用鋼量約55kg/，按現(xiàn)行定額標準，其造價比鋼筋混凝土結構方案略低；山東萊蕪鋼鐵股份公司在萊蕪鋼城建造H型鋼住宅樣板小區(qū)等。

四、結束語

通過對輕鋼建筑結構體系的研究和應用表明，逐步開發(fā)輕鋼建筑，不但可以加快國家和城市的發(fā)展速度，還能提高建筑質量和人們的居住水準，同時還促進了社會的可持續(xù)性發(fā)展，給社會帶來了良好的經(jīng)濟效益，這也是發(fā)展輕鋼結構建筑的重要意義。

參考文獻：

[1]王元清.輕鋼房屋鋼結構的設計與應用[J].建筑結構，1999（6）.

篇5

[關鍵詞]鋼結構建筑；煤礦建筑設計；結構形式；應注意的問題；應用分析；

中圖分類號：TU391 文獻標識碼：A 文章編號：

近些年以來，城鎮(zhèn)居民經(jīng)濟水平的快速提高，帶動了建筑行業(yè)迅速崛起，居民建筑、高層建筑、煤礦建筑以及超高層建筑不斷興起。并且隨著城鎮(zhèn)居民生活水平的提高，其精神、物質需求也不斷增多。因而，對于當前日益增多的建筑物而言，城鎮(zhèn)居民對建筑的要求不斷加大，同時迫切需要提高建筑的質量，來保障城鎮(zhèn)居民的生命以及財產(chǎn)安全。因此，鋼結構在當代建筑中廣泛應用。

當前的煤礦建筑設計往往會存在很多的問題，并且由于煤礦建筑的廣泛應用，需要采用結構穩(wěn)定、承壓能力大、抗震性能優(yōu)越的鋼結構來提高煤礦建筑設計的整體質量水平。因此，在鋼結構普遍適用于煤礦建筑的同時，鋼結構的質量也持續(xù)不斷地在提高，繼而逐漸成為現(xiàn)代建筑材料的主體。所以，鋼結構建筑在煤礦建筑設計中的應用，應該是當前煤礦建筑設計所要研究的主要方向之一。那么，到底什么是鋼結構建筑呢？

一、 對鋼結構建筑的闡述

所謂鋼結構建筑，主要指的是相對于傳統(tǒng)建筑的生態(tài)化建筑。鋼結構建筑一般是用鋼板與鋼管、型鋼等材料制成的鋼柱與H型鋼梁共同為承重骨架，在采用鉚釘、螺栓或焊縫作為連接方式的同時，配以輕質新型的高強、隔熱和保溫的墻體材料作為圍護結構，并輔之以部品優(yōu)化集成和功能配套的電氣、水暖設備的環(huán)保節(jié)能建筑。 對于鋼結構建筑而言，一般有以下三個特點：

（一）一方面，對于鋼結構建筑而言，鋼結構建筑安裝程序一般比較簡便，并且鋼結構建筑不受季節(jié)性的影響，因而能夠快速提高建筑的施工進度；另一方面，相對于傳統(tǒng)建筑而言，鋼結構建筑由于采用比較先進的加工工藝以及大規(guī)模的生產(chǎn)方式，其造價與傳統(tǒng)建筑相比大為降低，從而大大提高了開發(fā)商的經(jīng)濟效益。

（二）鋼結構建筑一般具有結構穩(wěn)定、強度高、承載能力大、以及抗震性能優(yōu)越等諸多優(yōu)點，這亦是現(xiàn)代建筑廣泛應用鋼結構進行建筑施工作業(yè)的一個重要原因。鋼材的強度高使得在同等受力的環(huán)境中，鋼結構自重比較??；同時在地震發(fā)生時，自重小的建筑受地震影響也比較小，并且當鋼材的結構遭到破壞時人們比較容易發(fā)覺、從而避免意外事故的發(fā)生，因而相較于傳統(tǒng)建筑來講，鋼結構建筑的結構更為地穩(wěn)定、強度更高、承載能力更大、抗震性能優(yōu)越。

（三）現(xiàn)代的鋼結構建筑的一個顯著特點就是其靈活性比較大，采用螺栓連接的鋼結構建筑一般易于拆卸、移動、以及組裝。并且從鋼結構建筑的外型來看，鋼結構建筑的外型比起傳統(tǒng)建筑更為地美觀。同時，在進行拆卸以及組裝工作的時候，往往由于設計者所出發(fā)的角度不同、往往由于設計者的審美角度以及想象能力不同，鋼結構建筑常?？梢砸远喾N形式表現(xiàn)出來，進而展示了其建筑自身的美感。因而，鋼結構建筑在當代社會建設過程中廣泛應用。

二、鋼結構建筑在煤礦建筑設計中應用時應注意的問題

鋼結構建筑在煤礦建筑設計中應用時，往往會產(chǎn)生各種各樣的問題，因而，如何有效避免這些可能出現(xiàn)的問題，是當前鋼結構建筑在煤礦建筑設計所要研究的具體方向。

（一）對于煤礦建筑的設計工作而言，首先要充分考慮腹板所承擔的剪應力與翼緣所承擔的彎矩，并且在鋼結構建筑應用于煤礦建筑中的設計過程中，應該以受彎以及壓彎構建的設計為主要依據(jù)，并且在資金投入最小化的程度上，適當允許腹板局部屈曲。從而在梁柱設計過程當中，達到適當減少資金花費與增加強度的目的。

（二）在進行煤礦建筑設計工作時，需要綜合考慮梁、柱、軸向變形、彎曲變形、以及剪切變形等多種因素對結構分析計算所造成的影響。同時，在依據(jù)三維空間結構進行結構分析計算時，充分利用彈性方法來進行結構作用效應的計算工作，可以提高結構分析計算結果的準確性以及精確性，進而保障了煤礦建筑設計工作的整體水平。

（三）從通常情況下來講，雖然鋼結構建筑的抗震性能比較優(yōu)越，但是往往在煤礦建筑設計工作中沒有對多層輕型鋼結構的工作性能、設計方法、基本構件以及結構體系進行多方面的考慮，進而導致在地震發(fā)生的時候鋼結構建筑嚴重受損，從而對人們的生命、財產(chǎn)安全造成難以估摸的影響。所以，在煤礦建筑設計工作當中，需要對鋼結構應用在煤礦建筑設計當中的抗震性能進行綜合考慮。

（四）在煤礦建筑設計工作當中，常常需要使用抗側力構件來控制側向位移。但是往往由于煤礦建筑中所使用的抗側力構件數(shù)量比較大，受到較為強烈地震的時候會出現(xiàn)結構性倒塌等情況，因而在當前煤礦建筑設計工作當中，一般采用易操作、用途廣、無污染的調頻液體阻尼器來削弱結構振蕩響應。

三、鋼結構建筑在煤礦建筑設計中的應用分析

（一）建造速度快、結構簡單、裝修快捷、管線安裝方便的多層多跨框架體系不僅能夠滿足煤礦建筑綠色發(fā)展的要求，同時其平面布置的靈活性、剛度均勻分布、自重輕、自振周期長的特點使得多層多跨框架體系具備了優(yōu)越的抗震性能。所以，一般用框架、剪力墻結構體系與抗剪桁架結構體系來進行煤礦建筑設計的施工作業(yè)。

（二）在綜合考慮柱支承體系、純框架體系、框架支承體系等各個前提下，構建多層多跨框架的基本結構體系。相對于多層多跨框架體系而言，其梁柱節(jié)點一般采用鉸接的形式，并且其扛側力承載力和空間剛度是由支承提供的，而且一般是在柱距比較小的建筑中設置；同時，直接由鋼接框架來提供空間剛度與承載能力的純框架體系一般無法設置支承且柱距較大的建筑物；而框架支承體系一般滿足了不同的建筑功能，因而在當前煤礦建筑設計中普遍使用。

（三）在煤礦建筑設計中，往往需要利用到增厚技術對鋼結構建筑進行增厚作業(yè)。那么，如何實現(xiàn)鋼結構建筑的增厚技術呢？一般通過加固舊房的抗震能力、解決地基承載力所存在的問題、結構增層后的地震動分析以及隔震減災技術來實現(xiàn)。

一方面，相對于當前的多層框架消能技術而言，一般是用來降低主體結構的地震反應，并且保護煤礦建筑的結構、以避免出現(xiàn)倒塌現(xiàn)象。因而對于其能夠有效減少抗震成本的優(yōu)點而言，一般采用多層框架消能技術來達到抗震的目的。另一方面，融匯了梁柱變截面技術、預應力技術、利用梁柱腹板屈曲后的強度、以及蒙皮效應的輕量化技術等，在當前的建筑作業(yè)中也是比較普及的。所以在進行煤礦建筑設計作業(yè)的時候，可以適量采用輕量化技術。

小結：

綜上所述，在應用鋼結構建筑進行煤礦建筑設計工作的時候，必須要結合腹板所承擔的剪應力與翼緣所承擔的彎矩、抗震性能、側向位移等多種因素進行全面、綜合的考慮。只有充分了解鋼結構建筑在煤礦建筑設計應用中可能產(chǎn)生的問題，才能夠更好地將鋼結構建筑應用到煤礦建筑設計工作當中來。

[參考文獻]

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篇6

關鍵詞：鋼結構建筑；抗震能力設計；建議

鋼結構建筑是目前建筑中最常見的一種類型，這種建筑結構不會受到地震的較大影響，這種建筑結構具有較好的延展性，雖然在地震下會出現(xiàn)大變形的情況，但是也不會出現(xiàn)倒塌的情況，從而保障了建筑居民的生命財產(chǎn)安全。而鋼結構建筑所具有的這種抗震性能也需要通過合理的設計才能夠實現(xiàn)，下面本文主要就針對鋼結構建筑的抗震能力設計及建議進行深入的分析。

1 鋼結構建筑的震害特點分析

1.1 節(jié)點連接破壞

節(jié)點連接破壞的類型主要有兩種，一種是框架梁柱節(jié)點破壞，另外一種就是支撐連接破壞。其中造成框架梁柱節(jié)點破壞出現(xiàn)的主要原因就是在節(jié)點的下翼緣處出現(xiàn)了嚴重的裂縫問題，而這種問題主要是因為鋼結構梁的上翼緣部位在進行焊接處理的過程中，由于沒有腹板的支持，所以使得焊接縫受到了影響，進而就產(chǎn)生了裂縫。同時，焊縫本身就存在一些質量上的問題，這樣也會造成框架梁柱節(jié)點破壞的出現(xiàn)。另外，焊縫在金屬的沖擊下，韌性逐漸下降，鋼結構性能的要求也逐漸的降低等情況下，也會使得框架梁柱節(jié)點出現(xiàn)嚴重的破壞現(xiàn)象。

采用螺栓支撐連接的鋼結構，支撐桿件螺孔之間的剪切滑移，節(jié)點板端的剪切滑移以及支撐面的斷裂都會降低鋼結構的穩(wěn)定性，鋼結構建筑的支撐結構中影響抗震性能的抗側力部分，一旦發(fā)生地震將會首先承受地震的水平作用，如果建筑的某一個樓層的支撐發(fā)生損壞，將會削弱整個樓層抗震性能，進而會影響到整個建筑的抗震性能。

1.2 構件破壞

框架支撐結構中，常常會出現(xiàn)支撐桿件失穩(wěn)的情況，也會出現(xiàn)桿件斷裂損壞的情況。但是只要采取合理的設計，那么地震就不會對支撐構建造成嚴重的影響，而且在多次的地震的沖擊下，即使桿件出現(xiàn)變形的情況，也會很快的恢復到原狀，從而確保桿件的穩(wěn)定性，但是在地震突發(fā)的地帶，支撐桿件由于突然受到巨大拉力的影響，這樣就會使得桿件在一定程度上出現(xiàn)失穩(wěn)的問題，鋼結構建筑也會逐漸的轉變?yōu)樗苄郧臓顩r，而在拉壓次數(shù)逐漸增加的情況下，鋼結構建筑的承載能力也會越來越弱，在拉壓力超過鋼結構建筑承載力的極限時，在桿件支撐的中心位置出，就會有塑性鉸的出現(xiàn)，而當桿件的塑性鉸為反向形成狀態(tài)時，則支撐桿件的抗拉剛度也就會慢慢的恢復到原位。

1.3 構件的倒塌破壞

就以20世紀80年代中期墨西哥出現(xiàn)的大地震作為實例進行分析，在這次地震中，有3棟采用鋼結構進行修建的綜合性大樓，其中一棟出現(xiàn)了倒塌的情況。而其他的兩棟則并沒有倒塌，只是出現(xiàn)了嚴重的損壞，這三種大樓都是在受到地震沖擊力的影響下，支撐結構體系出現(xiàn)了縱向或者是橫向的偏移，從而發(fā)生了倒塌或者是破壞的情況。

由于地震的影響，使得這三棟建筑的質量重心出現(xiàn)了偏差，剛度重心也距離較遠，在一定程度上扭轉效應相對較大，鋼柱在承載力上相較于地震沖擊力來說要小，由于地震的沖擊力過大，超過了建筑結構所承受的極限，從而就會出現(xiàn)嚴重的破壞或者是倒塌的情況。從這一點就可以充分的了解到，在對鋼結構建筑所具有的抗震性能進行提升的過程中，應該采用規(guī)則對稱的結構體系，從而使得鋼結構建筑具備更強的抗震性能，以此來保障人們的生命財產(chǎn)安全。

2 鋼結構的抗震體系

鋼結構建筑在目前大家建筑工程中較為常見，其結構體系主要包括了鋼架結構體系、框架中心支撐結構等多種體系形式。其中框架結構體系有著較強的延展性能，在這種結構體系中，抗震性能較為突出，然而，卻沒有較強的抗側剛度，在高層建筑中，并不適用，也無法起到良好的支撐作用。而框架支撐結構體系雖然具有較強的抗側剛度，能夠有效的對高層建筑起到支撐的作用，但是在支撐構件的滯回性能上，表現(xiàn)并不突出，無法對地震所產(chǎn)生的沖擊力進行有效的消散處理，這就使得這種結構體系的抗震能力無法發(fā)揮出其實際的效用，在抗震性能上相較于框架結構來說較弱。

通過分析可以看出這兩種鋼結構體系均就有一定的缺陷，在應用上也具有局限性，所以，相關的人員研究出一種新型的鋼結構建筑體系，給體系就是框架偏心結構，這一結構主要是利用偏心梁所具有的剪切屈服性能來對地震能量進行消散處理，使得地震的沖擊力可以降低，從而使得支撐結構能夠保持較好的穩(wěn)定性，這樣就能夠使得鋼結構建筑體系的抗震性能得到有效的提升。

3 鋼結構的抗震設計

3.1 合理選擇鋼結構建筑的場地和地基

選擇建筑場地之前，首先應該結合整個建筑的需求，掌握建筑所處場地的地震活動情況和工程地質資料，對建筑場地進行綜合評價，將建筑選擇對抗震有利的區(qū)域，盡量避開對抗震不理的地質結構，例如軟弱場地、邊坡邊緣等。為了避免鋼結構建筑出現(xiàn)不均勻沉降而導致結構產(chǎn)生裂縫、傾斜等，使建筑結構構件過早進入塑性區(qū)，同一結構單元的結構不能設置在不同的地基上，應該加強地基的整體性和剛性，不利場地和地基應該采取補救加固措施等。

3.2 科學合理設計鋼結構建筑的結構

首先鋼結構建筑形狀力求規(guī)則和簡單，這樣鋼結構建筑的受力性能比較明確，地震作用力對建筑結構的破壞比較小，在抗震設計中盡量要求建筑形狀規(guī)則和對稱，來減少剛度中心和質量重心的偏移。其次是鋼結構建筑的強度、剛度和承載力應該連續(xù)變化，在樓層平面內均勻變化，并且沿著建筑結構豎向變化也要均勻和連續(xù)。

4 鋼結構建筑的設計建議

選擇建筑場地和地基必須選擇對抗震有利的場地和地基，這會在很大程度上影響鋼結構的地震反應，而鋼結構的地震反應將會直接體現(xiàn)在鋼結構的震害上，對于無法避開的場地和地基應該采取必要的補救措施。

對于鋼結構建筑的抗震設計注意以下兩點：建筑結構形狀力求規(guī)則和對稱，這樣能夠減少剛度中心和質量重心的偏離；結構的剛度、強度和承載力要均勻連續(xù)變化。綜合考慮鋼結構建筑各種因素選擇合理的抗震結構體系，鋼結構應該設置多道抗震防線，保證建筑結構的必要剛度和強度，使得建筑結構在地震中具有良好的變形能力以及耗能能力。

結束語

通過本文的分析可以充分的了解到，鋼結構建筑在進行抗震設計的過程中，所涉及到的內容有很多，而本文則主要選取了其中最具有代表性的抗震設計內容進行了論述，總的來說，鋼結構建筑的抗震設計在建筑設計中所占有的地位不可取代，合理的遵照相應的抗震設計原則，并制定出具體的鋼結構抗震設計方案，依據(jù)抗震設計方案來對鋼結構建筑中出現(xiàn)的各種相關問題進行有效的解決，從而確保鋼結構建筑的穩(wěn)定性和安全性，進而更好的保障人們的生命財產(chǎn)安全。

參考文獻

[1]鄭玉峰.淺析鋼結構抗震設計[J].科技創(chuàng)新導報，2011（15）.

[2]陳曉光.鋼結構抗震設計淺談[J].工程建設與設計，2008（11）.

篇7

關鍵詞：鋼結構建筑；防腐；防火；維護技術

中圖分類號：TU391文獻標識碼： A

近幾年來，我國鋼產(chǎn)量不斷增長，為全球第一大粗鋼產(chǎn)量生產(chǎn)國，這已經(jīng)是中國連續(xù)十二年鋼產(chǎn)量居世界第一。隨著鋼鐵行業(yè)的快速發(fā)展，鋼結構建筑在全國各地發(fā)展起來，為了使鋼結構建筑的使用壽命有效提高，需要對鋼結構建筑做好維護工作。鋼結構在建筑的應用較遲，因此在實際工程管理、施工技術和維護技術等方面的經(jīng)驗還尚欠缺，需要不斷的積累，要向擁有先進技術及工藝的國家去學習與借鑒，以此來逐步完善我國鋼結構建筑施工技術與管理體系。由于鋼結構建筑使用壽命的長短直接受其維護力度和技術支持的影響，所以鋼結構建筑的維護對鋼結構建筑的使用壽命起著不可或缺的責任。

一、鋼結構建筑的優(yōu)缺點

1.優(yōu)點：（1）鋼結構建筑施工技術施工周期短，工廠流水線生產(chǎn)規(guī)模較大，現(xiàn)場只需要進行安裝，節(jié)省了大量的周期作業(yè)。（2）與混凝土結構相比較而言，鋼結構具有承載性能好、抗側彎等能力。（3）鋼結構建筑產(chǎn)品能夠實現(xiàn)回收再利用，避免了建筑垃圾大規(guī)模形成。（4）剛結構建筑比較環(huán)保節(jié)能，在施工過程中產(chǎn)生的粉塵較少，噪音較小。（5）經(jīng)濟效益高，不僅能大大節(jié)省成本，而且在環(huán)保節(jié)能適宜居住方面等等都有良好的表現(xiàn)。（6）建造鋼結構建筑很容易實現(xiàn)標準化和構件加工的全自動化，因此能大大提高施工效率，縮短工期。

2.缺點：（1）耐火性能較差，采用鋼結構技術的鋼材原料導熱系數(shù)要比一般鋼筋混凝土導熱系數(shù)高，從而使溫度一超出其極限熔點后就會使其逐漸喪失建筑剛度和強度。所以在設計過程中技術配套的防火設計也就成為了重點設計部分。（2）耐腐蝕性一般，鋼材本身就是含鐵成分居多，鋼結構出現(xiàn)銹蝕，必然會引起建筑應力分布不均，影響了建筑結構整體安全性，使其鋼結構的塑形變形破壞提前發(fā)生。因此，在設計階段，需要對鋼結構的防腐性能進行全面的考慮。

3.鋼結構建筑的特點：（1）鋼結構建筑的承載強度高，抗震性能好，安全性較高對地基處理要求低，節(jié)省了費用，在較大變形下不致于倒塌，安全性遠高于其他工程結構。（2）鋼結構建筑能合理的布置功能區(qū)間，使建筑平面能夠合理分隔，靈活方便，創(chuàng)造開放式建筑。（3）鋼結構可工廠化批量生產(chǎn)，現(xiàn)場安裝，不必支模拆模，節(jié)省支模材料，同時鋼材為綠色環(huán)保建材，施工過程可避免鋼筋混凝土濕式施工所造成的環(huán)境污染和噪聲污染。

二、鋼結構建筑受腐蝕的原因

鋼結構建筑受腐蝕主要是一些兩方面的原因：一是電化學腐蝕，電化學腐蝕的主要原理在于電解質的溶液與鋼結構表面形成腐蝕電流，最終作用于鋼結構，使得鋼材表面出現(xiàn)銹蝕，所以在各種合金元素與鐵元素標準電極位不相容的情況下，變化成腐蝕電池的兩極，再加上空氣中養(yǎng)分以及水分等元素侵入鋼材中時，使得接通了所有腐蝕電池的兩極，最終發(fā)生電化學反應的腐蝕。二是化學腐蝕，化學腐蝕是只非電解質溶液與干燥氣體互相作于在鋼結構的表面，從而形成銹蝕，總的來說，形成腐蝕的外部因素在于空氣中的濕潤度以及空氣中存在的有腐蝕性物質。一般情況下，空氣濕度處于在50%之下時，出現(xiàn)鋼結構腐蝕的幾率相對來說較小。

三、鋼結構建筑的防腐

由于曝露在空氣中的鋼結構抗腐蝕性較弱，極易出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。這不僅會對鋼結構的安全造成影響，造成一定的經(jīng)濟損失，嚴重時還會危害人民群眾的生命財產(chǎn)安全，因而對鋼結構建筑進行維護工作時，在防腐方面要多加關注。

（1）涂抹具有物理屏蔽功能的防銹漆。利用涂抹具有物理屏蔽功能的防銹漆，使金屬制品與周圍腐蝕介質隔離，從而緩解鋼材的電化學反應，增強鋼材的抗腐蝕功能。在鋼材表面使用金屬涂層，比如電鍍、熱鍍、噴鍍等，或者在鋼材制品的表面涂上一些抗腐蝕的非金屬材料，如：機油、瀝青或者塑料等，通常采用比較普遍的非金屬涂層就是涂刷油漆，比如醇酸樹脂涂料、環(huán)氧樹脂涂料等。（2）改變金屬結構組織，改造成介于普通鋼和不銹鋼之間的低合金鋼系列，耐候鋼，即耐大氣腐蝕鋼。（3）處理腐蝕介質，具體情況是保持金屬干凈，間隔一段時間就清洗一次，另外還可以增加一些緩蝕劑，以降低侵蝕速度。（4）在鋼結構上涂抹陰極保護型防銹顏料。這一類防銹顏料的作用在于防止鋼材表面上防銹漆的電極電位更小于鐵元素時，其鐵元素電極電位變成陰極，從而保護鋼材中的電化學不受腐蝕。（5）采用最常用的金屬保護方法：鍍鋅法，通過鍍鋅而形成的保護膜來增強鋼結構的抗腐蝕性。

四、鋼結構建筑的防火

鋼材料的耐火性較差，在空氣中溫度達到450℃以上時，其屈服強度下降至正常情況的一半以上，而當溫度高于500℃時，鋼結構可以說是已經(jīng)不存在所有的剛度以及強度，因此對于處于高溫環(huán)境下的建筑鋼結構，只需幾分鐘就會到達其臨界點，屆時則會完全喪失其支撐能力，嚴重時出現(xiàn)建筑物坍塌現(xiàn)象。所以，提高在維護工作中的防火技術是十分必要的。

（1）在鋼結構空心且封閉的構件中填充水，在發(fā)生火災時，結構構件能夠吸收熱能，并且運用封閉空間中的水汽的蒸發(fā)來消耗熱能，或是通過構件內的自動循環(huán)將熱能完全消耗，將鋼結構的溫度控制在90℃~100℃之間。在理論上，沖水冷卻法是保護鋼結構最好的方法，但其要求鋼材中設有空心封閉空間，但這一類鋼材的應用相對較少，所以此法不適用與普通的鋼結構建筑。（2）對于鋼結構建筑中安裝一個能夠阻隔火源的屏障，充分屏蔽火浪的沖擊，從而起到保護鋼結構的作用。在重點部位安裝隔火屏障的設計也是相對來說較為經(jīng)濟有效的鋼結構保護方法。（3）對鋼結構進行防火顏料的涂抹，而且防火顏料在目前所有建筑的鋼結構中被廣泛應用，防火顏料主要分為膨脹類和非膨脹類兩類，膨脹類防火顏料即薄型防火顏料，而非膨脹類防火顏料可以稱為隔熱防火顏料，隔熱性能良好，耐火時間也比膨脹類防火顏料耐火的時間長。

五、鋼結構建筑的維護技術

1.采用噴砂結合電動鋼刷除銹工藝，徹底除去以前的鐵銹和噴皮。2.在加固的鋼構件上進行涂層清理，涂層必須全部打磨干凈，后在鋼板表面均勻的涂刷芳綸纖維膠，按照設計好的尺寸剪裁好芳綸纖維布貼平。3.采用電動鋼刷進行人工除銹，要保證做到徹底除銹，對腐蝕較嚴重的鋼結構建筑，采用原子灰加固，干燥后再采用兩遍環(huán)氧富鋅防銹底漆。

六、在鋼結構維護中應該注意的問題

1.提高鋼結構建筑維護的技術水平，鋼結構建筑的維護技術是十分必要的，只有對建筑的缺陷和鋼結構建筑可能出現(xiàn)的問題有針對性的進行檢測，才能從根本上解決鋼結構建筑壽命短容易被腐蝕和不耐高溫等的缺點。每個技術人員都必須具備這種維護技能，合理預測鋼結構建筑的缺陷。

2.對鋼結構建筑的維護需要較高的技術水平，因此對技術人員要求較高，在鋼結構建筑維護過程中要注重加強對員工的技能培訓，爭取做到理論與實踐相結合，使員工能夠掌握好理論知識的同時掌握專業(yè)技能，并在培訓期間制定一定的激勵制度，使員工能夠有很高的積極性對待培訓，實現(xiàn)提高員工自身的專業(yè)能力和素質。

結語

鋼結構建筑的使用壽命和鋼結構建筑的維護技術有著直接的關系，鋼結構建筑能否為社會提供安全穩(wěn)定的建筑有著不可或缺的責任。因而要加強對鋼結構建筑的維護工作，使鋼結構建筑更好地為社會和大眾服務。

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關鍵詞：鋼結構

建筑比較

輕鋼結構建筑的主要材料是鋼結構框架輔以彩色金屬壓型鋼板，由于其框架結構以門式剛架為主，因此，其建筑表現(xiàn)是以門式剛架為基礎進行衍化。從總體上說，輕鋼結構建筑以簡捷明快的特點得到各界認可。按的情況，國內外企業(yè)所承建的建筑在建筑表現(xiàn)上其差距主要有以下三個方面：

（一）建筑設計理念上的差距

從本質上講，輕鋼結構的建筑設計仍然執(zhí)行現(xiàn)行的各種建筑規(guī)范，與混凝土建筑沒有本質的區(qū)別。但其建筑理念由于使用材料的特殊性，確有與混凝土不同的地方，進而使其建筑表現(xiàn)出多種差別。

1、建筑結構設計一體化

混凝土建筑的設計都是按著先建筑設計后結構設計的理念進行設計，而輕鋼結構建筑由于其特殊的材料和先進的設計軟件，得以使設計程序實現(xiàn)建筑結構一體化設計，即建筑設計完成與結構設計同時完成。目前，國外輕鋼結構企業(yè)都是遵循這樣一條理念，而國內的大多數(shù)企業(yè)仍執(zhí)行混凝土建設設計的原則。建筑設計按混凝土建筑的設計方式進行設計，在結構設計的時候一方面很難完整地表現(xiàn)其建筑風格，另一方面也破壞了輕鋼結構建筑特有的建筑特色。比如，輕鋼結構可以實現(xiàn)大跨度，而混凝土結構很難實現(xiàn)。由于建筑設計工程師不了解這一情況，因此，其設計的建筑可能都是小跨度的建筑，這就有可能失去建設具有恢弘氣勢的大跨度建筑的機會。這主要由于目前國內眾多設計院沒有先進的設計軟件的原因造成的。今后隨著各種先進的鋼結構設計軟件的普及，這一會得到圓滿的解決。

2、圍護系統(tǒng)與主體結構設計一體化

在這方面我國企業(yè)的基本做法是，主體結構的設計、維護系統(tǒng)的設計分開來進行，而國外普遍的做法是統(tǒng)一進行設計，甚至有些企業(yè)仍然執(zhí)行建筑模數(shù)制以保證建筑整體安裝的精確度。比如，在兩個立柱之間安裝內墻板，按前者的做法，內墻板從左柱開始排板是高肋，到右柱都是高肋。實際上這表明按前者的做法不能保證安裝的精確度，而后者能保證安裝的精確度。

3、配件系統(tǒng)與整體建筑系統(tǒng)設計一體化

國外企業(yè)設計的建筑在安裝時，基本保證安裝結束的時候，地面上沒有多余的配件，建筑上也沒有缺少的配件。而國內多數(shù)企業(yè)的情況卻是或者少配件，或者多配件。這是因為配件系統(tǒng)的設計與整個建筑系統(tǒng)的設計不統(tǒng)一的結果。而建筑表現(xiàn)也因此受到。當然，這里也有一個配件標準化的問題。

（二）建筑表現(xiàn)形式的差距

輕鋼結構建筑的建筑表現(xiàn)主要有以下四個方面的特征，即規(guī)模、線條、色彩和變化。在這四個方面，我們都不同程度的存在差距。

1、建筑規(guī)模：國外企業(yè)設計的輕鋼結構建筑在建筑規(guī)模的表現(xiàn)上，表現(xiàn)得相當出色，特別是一脊雙?；驇畠簤Φ拇罂缍容p鋼結構建筑，具有恢弘的建筑氣勢。這種用建筑規(guī)模表現(xiàn)建筑風格的作品，出自國內企業(yè)之手的，目前還不多見。

2、金屬壓型鋼板的線條：線條是表現(xiàn)輕鋼結構建筑的風格最獨特的特征，這種勻稱的線條，或橫或縱，使得輕鋼結構建筑富有流暢的金屬質感，與傳統(tǒng)的混凝土建筑相比較形成極大的反差，體現(xiàn)了強烈的的氣息。但國內企業(yè)建筑往往在不經(jīng)意間破壞了這種線條，而使得建筑物整體形象呆板、呆滯。

墻面采光窗的不合理設置，是破壞這種線條的主要原因。如前所述，國內設計多是采用先建筑設計結構設計的方式。建筑設計時，為了考慮建筑采光，在墻面設置了大量的采光窗。這種采光窗雖然滿足了采光的需要，但在建筑上卻破壞了墻面的線條造型。其實，輕鋼結構建筑，由于可以大量使用屋面采光板采光，從而減少墻面開窗的數(shù)量，這樣就可以非常有效地既保證建筑采光又不破壞墻板的線條。

另外，墻板的線條在板型方面，我們也有差距，這也是線條造型的又一個重要因素。

3、建筑色彩：多種色彩的金屬壓型鋼板使得輕鋼結構建筑表現(xiàn)得豐富多彩，特別是大膽使用跳躍性色彩和冷色調，可以給人一種明顯區(qū)別于傳統(tǒng)建筑的耳目一新的感覺。色彩的表現(xiàn)包括兩個部分，一部分是屋面、墻面板的色彩表現(xiàn)，另一部分是收邊泛水等飾件的色彩表現(xiàn)。國內多選擇白色、蘭色、紅色，很少選擇褐色黑色、以及多種色彩組合。這既有群體審美意識的趨向，也有國內自己生產(chǎn)的板材色彩單調的問題，還有設計工程師建筑審美問題，更有業(yè)主主觀武斷的問題。

4、建筑變化：國外企業(yè)設計的規(guī)模較小的建筑在追求建筑風格方面，多借鑒小規(guī)?；炷两ㄖ慕ㄖL格，包括混凝土建筑的裝修裝飾表現(xiàn)。雖然規(guī)模小，但多富變化，使得小規(guī)模建筑表現(xiàn)出靈動的建筑風格。而國內企業(yè)，基本是方形建筑，確實缺少變化。

（三）建筑裝飾表現(xiàn)的差距

輕鋼結構建筑由于使用材料的原因，其裝飾效果遠比混凝土建筑豐富，這也是輕鋼結構建筑更具表現(xiàn)力的主要原因之一輕鋼結構建筑的裝飾物一般具有雙重功能的特點，既有使用功能，又有裝飾功能。比如外天溝，它既是天溝有組織排水的功能，又是建筑屋檐重要的裝飾物。其他如雨蓬、落水管、收邊、泛水等，都是如此。

1、外天溝：國外的外天溝由于裝飾功能的要求都設計有多種形式，而國內設計的基本就是一種直角形。

2、山墻檐口收邊：因檐口收邊必須與天溝一致，所以情況與外天溝相同。

3、落水管（含落水斗）：國外企業(yè)設計的落水管都是用較薄的彩板壓型而成，表面有2－5毫米高的肋，斷面呈方橢圓形，這種肋條既提高落水管的強度，又起到裝飾效果的作用。多種色彩選擇的細小肋條與墻板比相映成趣，尤其是雨蓬處的兩個轉彎的落水管優(yōu)美的弧形變化，堪稱輕鋼結構建筑一道亮麗的風景線。而國內的落水管多數(shù)是PVC落水管，也有一部分采用方形彩板落水管，裝飾效果不強。

4、門窗洞口收邊：這是表現(xiàn)輕鋼結構建筑裝飾效果非常重要的因素，也是建筑表現(xiàn)差距較大之一。許多國內企業(yè)已經(jīng)看到這一問題存在，正在不斷地改進。這種差距表現(xiàn)在兩個方面，一是加工工藝方面，一是收邊造型方面。加工工藝方面，國外企業(yè)在收邊的外側，都做約5毫米的130度回轉卷邊，既提高收邊的強度，使得收邊安裝后平挺，又使收邊外側彩板斷口得以掩飾。而國內企業(yè)基本沒有這道工序，所以，收邊安裝后既不平挺（收邊起波浪），也不美觀。在收邊造型方面，國外各大企業(yè)都有各具特色的漂亮的收邊造型，比如ABC（上海美建）、（巴特勒）METALLIC（馬泰力克）、ZAMIL（科威特匝米爾）等，都有與別人不同的美觀的收邊造型，而國內企業(yè)基本是一種簡單的槽形邊，顯得很單調。當然，收邊的選擇也有色彩的問題。

5、門窗：門窗既有重要的功能，也是重要裝飾物。國外企業(yè)門窗是統(tǒng)一設計、標準樣式、專業(yè)配套因此，門窗與整體建筑是統(tǒng)一的，不會出現(xiàn)因安裝門窗而破壞建筑收邊、結構的情況。而我們的情況卻存在大量問題。門的問題：輕鋼結構建筑門的方式主要有卷簾門、推拉門和平開門。國內企業(yè)門都是由門的制造商提供，由于沒有統(tǒng)一設計、標準樣式和專業(yè)配套，所以，往往在安裝門的過程中，較大地破壞原建筑門洞口收邊或結構，損壞整體建筑效果。窗的問題：目前國內設計的窗多為推拉窗。在窗的方面有三個問題：

一個是窗過大破壞了墻面的線條：

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【關鍵字】鋼結構；防火設計

1　鋼結構與傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結構的特點

鋼結構與傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結構相比具有以下特點：（1）鋼材材質均勻，可認為為理想的彈性材料，受力狀態(tài)簡單明了。（2）鋼材的塑性和韌性好，有利用提高結構的抗震性能。（3）鋼結構強度高，自重輕，降低結構的自振周期，減小結構設計內力，降低基礎造價。（4）鋼結構制作周期短、施工速度快等。

鋼結構的優(yōu)點很多，但卻有一個致命的缺陷，耐火性能差。首先我們來分析一下鋼結構建筑的火災特點。鋼結構建筑的梁、柱、屋架是建筑的骨架，它的安全性直接關系到整幢建筑的安全，它們大都采用鋼材，鋼材雖然是不燃燒材料，但在火災的高溫作用下，其力學性能會發(fā)生很大的改變，屈服強度、彈性模量等隨溫度升高而大幅度下降。鋼結構在溫度達到350℃、500℃、600℃時，其強度分別下降1／3、1／2、2／3，在高溫條件下其內部應力也會發(fā)生改變，使鋼結構承重體系出現(xiàn)問題，按理論計算，在全負荷下，鋼結構失去平衡穩(wěn)定性的臨界溫度為500℃，一般火場溫度都在800℃－1000℃左右，在這樣的高溫條件下，無任何保護的鋼結構很快就會出現(xiàn)塑性變形，大約15分鐘內就會倒塌。2002年9月11日，美國紐約的世界貿(mào)易大廈在恐怖襲擊中倒塌，導致300多名消防隊員無辜喪生。飛機滿載燃油撞擊大樓后，造成大樓承重的鋼結構筒體的保護層被破壞，在強烈的高溫作用下，鋼結構筒體承載強度迅速下降。事實上，世貿(mào)大樓不是撞塌的，而是燒塌的。因為高溫導致鋼結構變形，承受不了上面的重量，短短20分鐘后這個世界上最著名建筑就消失在我們面前。2003年青島的正大食品廠鋼結構廠房發(fā)生特大火災，造成廠房大面積倒塌，很多工人葬生火海。這些眾多的火災案例都暴露出了鋼結構建筑存在的一個致命弱點就是耐火性極差，這就給我們廣大建筑設計人員提出了一個新的課題，怎樣才能做好鋼結構建筑的防火設計，使鋼結構建筑更好地服務于我們的經(jīng)濟建設。

2　如何才能做好鋼結構建筑的防火設計

（1）根據(jù)建筑物的火災危險性和重要性，合理確定建筑的耐火等級和防火設計方法耐火等級的選定各種建筑由于其使用性質、重要程度、規(guī)模大小的不同，火災危險性存在差異，我們設計時要根據(jù)建筑物的使用功能，根據(jù)《建筑設計防火規(guī)范》和《高層民用建筑設計防火規(guī)范》，確定建筑物的火災危險性，再根據(jù)火災危險性，確定建筑的耐火等級。比如一個60米高的綜合樓，根據(jù)《高規(guī)》其屬于一類高層建筑，它的耐火等級應為一級，其梁、柱、屋頂承重構件的耐火極限應分別不低于2小時、3小時、1.5小時，如果我們在設計時沒有正確核定耐火等級，確定的耐火等級過高或過低，都會造成我們設計失誤，過高造成浪費，過低則造成不安全。

（2）抗火的設計方法　鋼結構抗火設計的實質是：選定保護材料及所需厚度，從而使結構在火災中的溫升不超過其臨界溫度而確保耐火穩(wěn)定性，滿足承載能力的規(guī)定。　基于試驗的構件抗火設計是一種簡單、直觀的方法。即規(guī)范要求某一類型建筑物具有一定的耐火時間，然后對結構的主要構件進行正常設計荷載下的標準試驗，測定其抗火時間。設計目標為：結構（構件）的抗火時間不小于規(guī)范規(guī)定的耐火時間。我國《現(xiàn)行建筑設計防火規(guī)范》（GBJ50016—2006）中關于鋼梁和鋼柱的防火措施的要求正是基于此法。該試驗方法存在很多缺陷。首先，耐火時間、耐火等級不易確定。由于目前大多建筑物功能復雜，體量大。同一建筑物的各個組成部分功能相差非常大。其次，構件在結構中受力很難模擬，而受力的大小對構件耐火時間的影響很大。最后，構件受火在結構中產(chǎn)生溫度應力，而這一影響在構件試驗中也難以準確反映?？梢娫缙诘目够鹪O計方法有時失之經(jīng)濟，有時又失之安全。鑒于試驗的上述缺陷，結構抗火設計方法已開始從基于試驗的傳統(tǒng)方法，轉為基于計算的現(xiàn)代方法，特別是英國、瑞典、美國、日本等從20世紀70年代就大量開展了考慮上述諸因素的結構抗火計算與設計方法的研究。

基于計算的現(xiàn)代方法即用計算的方法代替標準試驗的方法，可以免除傳統(tǒng)方法中所存在的問題，是鋼結構抗火設計發(fā)展的方向。目前計算方法有幾種：直接按耐火等級選擇構件的耐火極限t，求出構件臨界溫度后Ts，用t、Ts為控制條件求保護層厚度的Ts-t耐火設計方法；用構件的臨界溫度Ts和當量升溫時間Te來確定防火保護層厚度的Ts-Te耐火設計方法?！≡O計時要選用恰當?shù)匿摻Y構耐火保護方法。目前世界各國對鋼結構采用多種方法進行保護。從原理上說分為兩種：截留法和疏導法。

1）截留法又分為：噴涂法、包封法、水噴淋法、屏蔽法。它們都是通過一定的技術手段來提高鋼結構的耐火極限。具體而言，噴涂法就是將防火涂料直接噴涂在構件表面，形成保護層，從而提高建筑構件的耐火極限，它有厚型和薄型之分，不同厚度的涂層其耐火極限不同；包封法是用耐火材料把構件包裹起來。包封材料有防火板材，磚或混凝土，鋼絲網(wǎng)抹耐火砂漿等。耐火材料將鋼結構包裹，從而形成保護層，提高構件耐火極限；水噴淋法是在鋼結構頂部設噴淋供水管網(wǎng)，火災時自動啟動（或手動）開始噴水，在構件表面形成一層連續(xù)流動的水膜，達到保護作用；屏蔽法是把鋼構件包藏在耐火材料組成的墻體或吊頂內，主要適用于屋蓋系統(tǒng)的保護。

2）疏導法：與截留法不同，疏導法允許熱量傳到構件上，然后設法把熱量導走或消耗掉，同樣可是構件溫度不至升高到臨界溫度，從而起到保護作用。目前疏導法僅有充水冷卻保護這一種方法。我們在設計時，要根據(jù)不同建筑對構件耐火極限的要求，通過科學比較，選出最恰當?shù)姆阑鸨Ｗo方法，達到經(jīng)濟和安全要求。

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關鍵詞：鋼結構建筑；現(xiàn)狀危機；建筑防火；防火措施

中圖分類號：TU391文獻標識碼： A

引言

近年來，鋼結構在建筑行業(yè)中發(fā)展迅速，鋼結構建筑也被建設部列為重點推廣的項目。但是，隨著鋼結構應用越來越廣泛，鋼結構耐火性能差的缺陷也日趨明顯。鋼材不耐火，隨著溫度的升高，其強度和彈性模量均會降低，再加上鋼結構具有較好的導熱性，高溫會在很短的時間內傳播到整個結構。一般來說，當溫度超過了260oC以上，鋼材料的極限強度與屈服點就會顯著的下降，如果溫度達到了650oC以上時，鋼材自身的強度近似等于零，這樣就使鋼材喪失了承載能力，導致鋼材出現(xiàn)過大變形不能再繼續(xù)工作。因此當使用鋼材成為鋼結構建筑最主要的構件時，一定要根據(jù)它的熱力學特點，加強對鋼結構防火采取有效的保護措施。

一、我國鋼結構建筑的現(xiàn)狀及面臨的危機

1、我國鋼結構建筑的現(xiàn)狀

當前，世界范圍內，工業(yè)發(fā)達國家的建筑用材大多為鋼結構，其建設用鋼量基本占到全國鋼產(chǎn)量的1/3以上。我國鋼結構建筑從整體上看處于快速增長的趨勢，但比起發(fā)達國家來說還是有一定的滯后。究其原因，可以認為有兩點：其一是經(jīng)濟的原因，其二是傳統(tǒng)建筑的影響。而對于建筑而言，我們不僅僅要考慮各個建筑結構形式的造價問題，也要考慮各個結構的優(yōu)勢所在，最終得到一個綜合的經(jīng)濟效益觀。鋼結構的建筑與混凝土結構的建筑相比，其綜合造價差價比例很小，一般只是整個工程投資的3%-5%。而考慮到鋼結構工程的施工速度快、工期短以及抗震性好的原因，鋼結構與混凝土相比要略勝一籌，更具有綜合經(jīng)濟效益。我國國內的鋼結構建筑的主體地位已經(jīng)越來越明確。

2、我國鋼結構建筑面臨的危機

盡管我國鋼結構產(chǎn)業(yè)已經(jīng)取得了可喜的進步，但是其發(fā)展的力度遠遠不夠。而與發(fā)展接踵而至的則是突出的安全問題。正如前邊所述，鋼結構建筑最主要的缺點就是耐火性能較差。如果沒有對它進行防火處理，即使鋼材的本身不會遇火而燃燒，可是遇到了高溫之后它的強度就會迅速的下降。鋼結構建筑在發(fā)生火災之后，滅火救援的難度大，如果沒有做防火保護的鋼結構建筑，遇火耐火最多只有15min，不利于初期的滅火，加之鋼結構建筑發(fā)生火災時容易產(chǎn)生出大量熱量與煙霧，消防人員根本不容易深入到建筑的內部去堵截，就只能采用的水槍噴灑降溫。鋼結構建筑一旦遇到火災就易發(fā)生變形，隨之而來的可能是整體的結構遭受破壞甚至發(fā)生坍塌，給人們生命財產(chǎn)帶來重大災難。我國鋼結構建筑面臨的這種危機已經(jīng)迫在眉睫，如何才能有效的保護鋼結構建筑，使之免受火災之痛，是非常值得探討的大問題。為此要做好建筑的防火設計。

二、鋼結構建筑防火的措施分析

1、設隔離層

在發(fā)生火災時設法讓鋼材與火源隔開，這樣在發(fā)生火災時鋼材的溫度上升就會比較慢，為我們爭取寶貴的逃生時間。具體做法是將主體的鋼材設置在由耐火材料組成的墻體內，或設置在兩片墻體之間的空隙中，把鋼結構隔離出來，這樣發(fā)生火災時可以使結構的升溫速度大為延緩，大幅度降低高溫對結構的影響，從而達到提高鋼結構耐火能力的目的。這種防火做法比較經(jīng)濟，但是還有一些細節(jié)需要注意，比如吊頂?shù)慕涌p及空洞處應做到結合緊密，防止竄火導致隔離構件喪失其隔離功能。當然，此防火措施有一定的局限性，目前在輕型鋼結構廠房及大跨度鋼結構建筑中應用不多。

2、包敷法防火

包敷法主要是用固體耐火的材料將鋼結構整體徹底包起來。固體的耐火材料不但有不燃性，還有較大熱容量，將它用作耐火的保護層就能讓構件升溫減緩。目前，工程當中一般多采用無機防火板，用這個材料對鋼結構包裹，比如使用硅酸鈣板、石膏板、蛭石板等，這方法具有損耗較小，成本較低，施工比較方便，而且施工周期短等優(yōu)點。

3、截流法防火

截流法主要包括以下三種具體方法：

3.1 噴涂法，即是利用噴涂機直接將防火涂料噴在構件表面，以形成保護層來隔斷火源。這種方法的適用范圍相當廣泛，可以適用于任何構件。

3.2 包封法，即是用耐火材料把構件包裹起來。包封材料有防火板材、混凝土、鋼絲網(wǎng)抹耐火砂漿等。當采用石膏板、蟲至石板、硅酸鈣板、珍珠巖板等硬質防火板材包封時版材可用膠粘劑或鋼件固定。當包封層數(shù)最少兩層時洛層板應分別固定,板縫應相互錯開,其距離不宜小于400mm。當用巖棉、礦棉等軟質板材包封時應用薄金屬板或其他不燃性板材包裹。

3.3 屏蔽法，即把鋼結構包藏在耐火材料組成的墻體或者吊頂內，火災時同樣延緩了升溫時間，并且這種方法能夠增加室內的美觀。需要注意的是，在做吊頂和墻體時一定要注意接縫和空洞。一旦出現(xiàn)要及時封閉，以免發(fā)生火災時火苗竄入，引起鋼構件受損。

4、疏導法防火

截流法的目的是設法將鋼構件與外界火源隔離。而疏導法的原理截然不同，其允許熱量傳到構件上，然后設法將熱量從其他地方傳遞出去或者消耗掉。這樣也可以達到使構件溫度不高于臨界溫度的目的，從而保護鋼結構。疏導法目前主要是冷卻水保護這一方法。具體操作是：在建筑的空心封閉截面中注水，發(fā)生火災時能夠使得鋼構件把吸收火場里的溫度可以及時傳遞給水，同時依靠水的蒸發(fā)和水的循環(huán)將熱量導出去。這樣構件的溫度則會最多維持在100oC左右。其實，從理論上來講，這是保護鋼結構最為有效的辦法。在發(fā)生火災時，系統(tǒng)相當于盛滿了水的加熱容器，像開水爐一樣工作。根據(jù)水的比熱和汽化熱比較大，發(fā)生火災時構件吸收的熱量會源源不斷的被消耗和排出去。需要注意的是，要保障有充足的水源和足夠的水位。當然，冷卻水的供給可以由高位水箱或者地下水，甚至是消防車來補給，水蒸氣則由排氣口排出。當水柱的位置過高時，可以將冷卻水系統(tǒng)分為多個循環(huán)系統(tǒng)來冷卻，以防止柱底的溫度過高。同時，為了防止管柱的銹蝕和水的結冰，還可以向其中定期加入阻銹劑和防凍劑等。

5、水噴淋法防火

所謂的水噴淋法，就是在鋼結構的建筑結構上部設置了水噴淋管網(wǎng)與噴頭。當鋼結構的建筑發(fā)生了火災的時候，水噴頭受熱之后就會自動的打開向建筑構件噴水了，這樣就使建筑構件的表面形成了連續(xù)流動水膜，就可以帶走大量熱量，讓鋼結構的構件溫度不會過高，這樣就可以提高結構耐火極限。

6、涂防火涂料法

實際上，涂防火涂料的方法與截流法類似，都是以隔斷鋼結構和火源為目的的。只不過覆蓋法是利用混凝土或者耐火磚作為隔絕物，而此種方法則是用防火涂料作為隔絕物。當然，業(yè)界公認涂防火涂料法是最為有效的措施之一。鋼結構的涂料一般可按照所作用的基料不同分為有機防火涂料和無機防火涂料兩種。而按照涂層的不同又可以分為超薄型、薄涂型和厚涂型三種。例如：上海希爾頓賓館中采用的防火涂料為蜓石板。其最高使用溫度約為850oC，石膏板的最高使用溫度600oC，纖維增強普通硅酸鈣板的使用溫度為650oC～950oC。北京的國際貿(mào)易中心大廈使用的防火涂料則是一種膨脹型涂料，這種涂料在高溫下能夠膨脹至50倍，有的甚至能達到200倍，從而有效的阻隔了熱量的傳導。這也值得許多高層建筑防火單位借鑒。

結束語

總而言之，當前鋼結構的防火方法眾多，各種方法均存在其各自的優(yōu)點和缺陷，在理論研究及實際工程中仍需不斷探索和總結，從而得到更多方便可行的實用方法，更好地為鋼結構的防火設計服務，提高鋼結構的高溫性能，減少火災造成的損失，也為鋼結構進一步更廣闊的發(fā)展提供條件。

參考文獻:

[1]GB50016-2006，建筑設計防火規(guī)范[S],2006.