《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)教程》word版

1、目錄 HYPERLINK /kecheng/kcjj/chapter1/1_1.htm l _Toc229471753 學(xué)習(xí)情景1 鋼結(jié)構(gòu)基本知識1 HYPERLINK /kecheng/kcjj/chapter1/1_1.htm l _Toc229471754 一、本課程主要內(nèi)容1 HYPERLINK /kecheng/kcjj/chapter1/1_1.htm l _Toc229471755 二、鋼結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)形式及選型1 HYPERLINK /kecheng/kcjj/chapter1/1_1.htm l _Toc229471756 三、鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)9 HYPERLINK /kechen

2、g/kcjj/chapter1/1_1.htm l _Toc229471757 四、鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用10 HYPERLINK /kecheng/kcjj/chapter1/1_1.htm l _Toc229471758 五、鋼結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀與發(fā)展11學(xué)習(xí)情景1 鋼結(jié)構(gòu)基本知識由于使用功能及結(jié)構(gòu)組成方式不同，鋼結(jié)構(gòu)種類繁多、形式各異。例如房屋建筑中，有大量的鋼結(jié)構(gòu)廠房、高層鋼結(jié)構(gòu)建筑、大跨度鋼管桁架、鋼網(wǎng)架建筑、懸索結(jié)構(gòu)及索膜結(jié)構(gòu)建筑等。在公路和鐵路方面，有板梁橋、桁架橋、拱橋、懸索橋、斜張橋等各種形式的鋼橋。鋼塔及鋼桅桿則廣泛用作輸電線塔、電視廣播發(fā)射塔。此外，還有海上鋼結(jié)構(gòu)鉆井平臺、鋼衛(wèi)星發(fā)射塔架等

3、。這些鋼結(jié)構(gòu)建筑物和構(gòu)筑物盡管用途、形式各不相同，但它們都是由鋼板或型鋼經(jīng)過加工，制作各種基本構(gòu)件，再將這些基本構(gòu)件（如拉桿、鋼索、壓桿、梁、柱及桁架等）通過焊接和螺栓連接等組成結(jié)構(gòu)。一、本課程主要內(nèi)容1、鋼結(jié)構(gòu)材料的選擇；2、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加工與制作；2、鋼結(jié)構(gòu)施工安裝方法，編制鋼結(jié)構(gòu)工程施工方案和各種專項(xiàng)方案；3、鋼結(jié)構(gòu)工程制作和施工安裝過程中的資料管理和質(zhì)量控制；鋼結(jié)構(gòu)制作和施工安裝過程中常見的工程質(zhì)量事故；4、鋼結(jié)構(gòu)工程制作和施工安裝過程中使用到的機(jī)具、設(shè)備相關(guān)知識。二、鋼結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)形式及選型1、輕鋼門式剛架結(jié)構(gòu)單層鋼結(jié)構(gòu)廠房一般為輕鋼門式剛架結(jié)構(gòu)。剛架結(jié)構(gòu)通常是指由直線形桿件（梁和柱

4、）通過剛性節(jié)點(diǎn)連接起來的結(jié)構(gòu)。工程中習(xí)慣把梁與柱之間為鉸接的單層結(jié)構(gòu)稱為排架，多層多跨的剛架結(jié)構(gòu)則常稱為框架。我們討論的剛架是單層剛架，因單層單跨或多跨剛架“冂”字型的外形之故，習(xí)慣上稱為門式剛架。單層剛架結(jié)構(gòu)的桿件較少，一般為大跨度結(jié)構(gòu)，內(nèi)部空間較大，便于利用。且剛架一般由直桿組成，制作方便，因此，在實(shí)際工程特別是工業(yè)建筑中應(yīng)用非常廣泛。當(dāng)跨度與荷載一定時(shí)，門式剛架結(jié)構(gòu)比屋面大跨梁(或屋架)與立柱組成的排架結(jié)構(gòu)輕巧，可節(jié)省鋼材約10以上。斜梁為折線形的門式剛架類似于拱的受力特點(diǎn)，更具有受力性能良好、施工方便、造價(jià)較低和造型美觀等優(yōu)點(diǎn)。由于斜梁是折線形的，使室內(nèi)空間加大，適于雙坡屋頂?shù)膯螌又小?/p>

5、小型建筑，在工業(yè)廠房、體育館、禮堂和食堂等民用建筑中得到廣泛應(yīng)用。但門式剛架剛度較差，受荷載后產(chǎn)生跨變，因此用于工業(yè)廠房時(shí)，吊車起重量一般不超過10t。圖1.1對比了門式剛架與外形相同的排架在垂直均布荷載作用下的彎矩圖。剛架由于橫梁與立柱整體剛性連接，節(jié)點(diǎn)B和C是剛性節(jié)點(diǎn)，能夠承受并傳遞彎矩，這樣就減少了橫梁中的跨中彎矩峰值。排架由于橫梁與立柱為鉸接，節(jié)點(diǎn)B、C為鉸接點(diǎn)，故在均布荷載作用下，橫梁的彎矩圖與簡支梁相同，跨中彎矩峰值比剛架大得多。但與拱結(jié)構(gòu)相比，剛架仍然屬于以受彎為主的結(jié)構(gòu)，材料強(qiáng)度不能充分發(fā)揮作用，這就造成了門式剛架結(jié)構(gòu)與拱相比自重大，用料多，適用跨度受到限制。 圖1.1 剛接剛

6、架與鉸接剛架的彎矩比較門式剛架按結(jié)構(gòu)組成和構(gòu)造的不同，可分為無鉸剛架、兩鉸剛架和三鉸剛架等三種(圖1.2)。在相同荷載作用下，這三種剛架的內(nèi)力分布和大小是有差別的，其經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果也不相同。門式剛架結(jié)構(gòu)的受力優(yōu)于排架結(jié)構(gòu)，因剛架梁柱節(jié)點(diǎn)處為剛接，梁柱互為約束。在豎向荷載作用下，由于柱對梁的約束作用而減小了梁跨中的彎矩和撓度。在水平荷載作用下，由于梁對柱的約束作用減少了柱內(nèi)的彎矩和側(cè)向變形，如圖1.3所示。因此，門式剛架結(jié)構(gòu)的承載力和剛度都大于排架結(jié)構(gòu)。(a)單跨梁 (b)連續(xù)梁(c) 排架 (d) 無鉸剛架 (e) 雙鉸剛架 (f) 三鉸剛架 (g) 雙鉸剛架 (h) 三鉸剛架圖1.2彎矩圖對比

7、 (a) 排架 （b) 剛架圖1.3在水平荷載作用下剛架與排架彎矩圖對比無鉸門式剛架(圖1.4(a)的柱腳與基礎(chǔ)固接，為三次超靜定結(jié)構(gòu)，剛度大，結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布比較均勻，但柱底彎矩比較大，對基礎(chǔ)和地基的要求較高。因柱腳存在彎矩、軸向壓力和水平剪力共同作用于基礎(chǔ)，基礎(chǔ)材料用量較大。無鉸門式剛架超靜定次數(shù)高，剛度較大，當(dāng)?shù)鼗l(fā)生不均勻沉降時(shí)，在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生附加內(nèi)力，所以在地基條件較差時(shí)需慎用。兩鉸門式剛架(圖1.4(b)應(yīng)用最為普遍，其柱腳與基礎(chǔ)鉸接，為一次超靜定結(jié)構(gòu)，在豎向荷載或水平荷載作用下，剛架內(nèi)彎矩比無鉸門式剛架大。其優(yōu)點(diǎn)是剛架柱腳鉸接，基礎(chǔ)無彎矩作用，計(jì)算和構(gòu)造簡單，省料省工；當(dāng)基礎(chǔ)有轉(zhuǎn)角時(shí)，

8、對結(jié)構(gòu)內(nèi)力沒有影響。但當(dāng)兩柱腳發(fā)生不均勻沉降時(shí)，則將在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生一定的附加內(nèi)力。三鉸門式剛架(圖1.4(c)在屋脊節(jié)點(diǎn)處設(shè)置永久性鉸，柱腳鉸接，為靜定結(jié)構(gòu)，溫差、地基的變形或基礎(chǔ)的不均勻沉降對結(jié)構(gòu)內(nèi)力沒有影響。三鉸和兩鉸門式剛架材料用量相近，但三鉸剛架的梁柱節(jié)點(diǎn)彎矩略大，剛度較差，不能用于有橋式吊車的廠房，僅用于無吊車或小噸位懸掛吊車的建筑。 (a)無鉸剛架 (b)兩鉸剛架；(c)三鉸剛架 圖1.4三種不同型式的剛架彎矩圖 圖1.5多跨剛架的形式實(shí)際工程中大多采用兩鉸剛架以及由它們組成的多跨結(jié)構(gòu)，如圖1.5所示。無鉸剛架很少使用。門式剛架的高跨比、梁柱線剛度比、支座位移、溫度變化等均是影響門式

9、剛架結(jié)構(gòu)內(nèi)力的因素，門式剛架結(jié)構(gòu)選型時(shí)應(yīng)予以考慮。2、鋼框架結(jié)構(gòu)（民用建筑）鋼框架結(jié)構(gòu)住宅可分為焊接箱形截面（常用）或H型鋼柱鋼梁鋼框架結(jié)構(gòu)和鋼框架加支撐結(jié)構(gòu)兩種類型。鋼框架結(jié)構(gòu)不超過6層住宅。其墻體可采用輕質(zhì)材料。結(jié)構(gòu)自重小，抗震性能良好，施工速度快。鋼框架加支撐結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)715層住宅。經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)略高于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。（1）框架結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)a.荷載作用框架結(jié)構(gòu)承受的作用包括豎向荷載和水平荷載。豎向荷載包括結(jié)構(gòu)自重及樓（屋）面活荷載，一般為分布荷載，有時(shí)也存在集中荷載。水平荷載有風(fēng)荷載和地震作用。框架結(jié)構(gòu)是一個(gè)空間結(jié)構(gòu)體系，沿房屋的長向和短向可分別視為縱向框架和橫向框架?？v、橫向框架分別承

10、受縱向和橫向水平荷載。b.豎向荷載傳遞路線現(xiàn)澆平板樓（屋）蓋荷載主要向距離較近的梁上傳遞，然后在傳遞給鋼柱。c.受力分析在多層框架結(jié)構(gòu)中，影響結(jié)構(gòu)內(nèi)力的主要是豎向荷載，而結(jié)構(gòu)變形則主要考慮梁在豎向荷載作用下的撓度，一般不考慮結(jié)構(gòu)側(cè)移對建筑物的使用功能和結(jié)構(gòu)可靠性的影響。隨著房屋高度增大，增加最快的是結(jié)構(gòu)位移，彎矩次之?？蚣芙Y(jié)構(gòu)在水平荷載作用下。其側(cè)移由兩部分組成：一部分側(cè)移由柱和梁的彎曲變形產(chǎn)生。柱和梁都有反彎點(diǎn)，形成側(cè)向變形?？蚣芟虏康牧骸⒅鶅?nèi)力大，層間變形也大，愈到上部層間變形愈??；另一部分側(cè)移由柱的軸向變形產(chǎn)生。在水平力作用下，柱的拉伸和壓縮使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)側(cè)移。這種側(cè)移在上部各層較大，愈到底

11、部層間變形愈小。在兩部分側(cè)移中第一部分側(cè)移是主要的，隨著建筑高度加大，第二部分變形所占比例逐漸加大。一般將框架結(jié)構(gòu)的梁、柱節(jié)點(diǎn)視為剛接節(jié)點(diǎn)，柱固結(jié)于基礎(chǔ)頂面，所以框架結(jié)構(gòu)為高次超靜定結(jié)構(gòu)。（2）框架結(jié)構(gòu)在豎向荷載和水平荷載作用下的內(nèi)力圖a 計(jì)算簡圖c梁剪力、柱軸力圖b 彎矩圖e風(fēng)荷載作用下剪力、軸力圖d風(fēng)荷載作用下彎矩圖 圖1.6框架結(jié)構(gòu)在豎向荷載和水平荷載作用下的內(nèi)力圖3、鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是由很多桿件通過節(jié)點(diǎn)，按照一定規(guī)律組成的空間桿系結(jié)構(gòu)。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)根據(jù)外形可分為平板網(wǎng)架和曲面網(wǎng)架。通常情況下，平板網(wǎng)架稱為網(wǎng)架；曲面網(wǎng)架稱為網(wǎng)殼，如圖1.7所示。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是曲面型的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，兼有桿系結(jié)構(gòu)和薄

12、殼結(jié)構(gòu)的特性，受力合理，覆蓋跨度大，是一種頗受國內(nèi)外關(guān)注、半個(gè)世紀(jì)以來發(fā)展最快、有著廣闊發(fā)展前景的空間結(jié)構(gòu)。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)具有優(yōu)美的建筑造型，無論是建筑平面、外形和形體都能給設(shè)計(jì)師以充分的創(chuàng)作自由。建筑平面上，可以適應(yīng)多種形狀，如圓形、矩形、多邊形、三角形、扇形以及各種不規(guī)則的平面；建筑外觀方面，可以形成多種曲面，如球面、橢圓面、旋轉(zhuǎn)拋物面屋面，建筑的各種形體可通過曲面的切割和組合得到；結(jié)構(gòu)上，網(wǎng)殼受力合理，可以實(shí)現(xiàn)較大的跨度，由于網(wǎng)殼曲面的多樣化，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員可以通過精心的曲面設(shè)計(jì)使網(wǎng)殼受力均勻；施工上采用較小的構(gòu)件在工廠預(yù)制，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，現(xiàn)場安裝簡便快速，不需要大型設(shè)備，綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好

13、。本部分僅介紹平板網(wǎng)架和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。 (a)平板型網(wǎng)架(雙層) (b)網(wǎng)殼(單層、雙曲) (c)網(wǎng)殼(單層、單曲)圖1.7網(wǎng)架、網(wǎng)殼型式網(wǎng)架、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)為一種空間桿系結(jié)構(gòu)，具有三維受力特點(diǎn)，能承受各方向的作用，并且網(wǎng)架結(jié)構(gòu)一般為高次超靜定結(jié)構(gòu)，倘若一桿局部失效，超靜定次數(shù)僅減少一次，內(nèi)力可重新調(diào)整和分布，整個(gè)結(jié)構(gòu)一般并不失效，具有較高的安全儲備。網(wǎng)架、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中的桿件，既為受力桿件，又互為支撐桿件，協(xié)同工作，整體性和穩(wěn)定性好，空間剛度大，能有效承受非對稱荷載、集中荷載和動(dòng)荷載的作用，具有較好的抗震性能。在節(jié)點(diǎn)荷載作用下，各桿件主要承受軸向的拉力和壓力，能充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度，節(jié)省鋼材。平板網(wǎng)架與網(wǎng)殼

14、相比，它是一種無水平推力或拉力的空間結(jié)構(gòu)，支座構(gòu)造較為簡單，一般簡支支座即可，便于下部支承結(jié)構(gòu)處理，而網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)由于其結(jié)構(gòu)型式，受力更趨于合理，且可以實(shí)現(xiàn)更美觀的建筑外形。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)在于：桿件和節(jié)點(diǎn)幾何尺寸的偏差以及曲面的偏離對網(wǎng)殼的內(nèi)力、整體穩(wěn)定性和施工精度影響較大，給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工帶來了一定的困難。為減小網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)初始缺陷，對于桿件和節(jié)點(diǎn)的加工精度要求較高，加工難度大。此外，網(wǎng)殼的矢高很大時(shí)，增加了屋面面積和不必要的建筑內(nèi)部空間，增加建筑材料和能源的消耗。這些問題在大跨度網(wǎng)殼中顯得更加突出。由于網(wǎng)架、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)組合有規(guī)律，大量桿件和節(jié)點(diǎn)的形狀、尺寸相同，并且桿件和節(jié)點(diǎn)規(guī)格少，便于工廠成批

15、生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量高，現(xiàn)場進(jìn)行拼裝較容易，施工速度快。網(wǎng)架、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)不僅實(shí)現(xiàn)了利用較小規(guī)格的桿件建造大跨度結(jié)構(gòu)，而且結(jié)構(gòu)占用空間較小，更能有效利用空間，如在網(wǎng)架和多層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)上下弦之間的空間布置各種設(shè)備及管道等。網(wǎng)架、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)平面布置靈活，適用于矩形、圓形、橢圓形、多邊形、扇形等多種建筑平面，建筑造型新穎、輕巧、壯觀，極富表現(xiàn)力，深受建筑師和業(yè)主的青睞。由于網(wǎng)架、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)具有以上諸多的特點(diǎn)，我國從1964年以來已建成為數(shù)眾多的不同類型、不同平面形式的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。目前我國已經(jīng)成為網(wǎng)架生產(chǎn)大國，其年生產(chǎn)規(guī)模、建筑面積已為世界之最。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在我國的發(fā)展和應(yīng)用歷史不長，但發(fā)展速度很快，應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大，在

16、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)選型、計(jì)算理論、穩(wěn)定性分析、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造、加工制作和施工安裝等方面已做了大量的工作，取得了較多的成果。由于網(wǎng)架、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)能適應(yīng)不同跨度、不同平面形狀、不同支承條件、不同功能需要的建筑物，不僅中小跨度的工業(yè)與民用建筑有應(yīng)用，而且被大量應(yīng)用于中大跨度的體育館、展覽館、大會(huì)堂、影劇院、車站、飛機(jī)庫、廠房、倉庫等建筑中。網(wǎng)架、網(wǎng)殼多采用鋼結(jié)構(gòu)，也有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)網(wǎng)架和鋼混凝土組合網(wǎng)架結(jié)構(gòu)（網(wǎng)架上弦采用預(yù)制或現(xiàn)澆混凝土平板代替上弦鋼桿件），但目前很少應(yīng)用，因此不作介紹。4、索膜結(jié)構(gòu)索膜結(jié)構(gòu)的連接必須要滿足結(jié)構(gòu)受力要求和耐久要求，具體連接構(gòu)造見圖1.8。 （a） （b） （c） （d） （e） （f）

17、 （g） （h） （i） （j） （k） （l）圖1.8索膜連接構(gòu)造5、管桁架結(jié)構(gòu)桁架結(jié)構(gòu)是指由桿件在端部相互連接而組成的格子式結(jié)構(gòu)，管桁架即是指結(jié)構(gòu)中的桿件均為圓管桿件。管桁架中的桿件大部分情況下只受軸線拉力或壓力，應(yīng)力在截面上均勻分布，因而容易發(fā)揮材料的作用，這些特點(diǎn)使得桁架結(jié)構(gòu)用料經(jīng)濟(jì)，結(jié)構(gòu)自重小。易于構(gòu)成各種外形以適應(yīng)不同的用途，譬如可以做成簡支桁架、拱、框架及塔架等，因而桁架結(jié)構(gòu)在現(xiàn)今的許多大跨度的場館建筑，如會(huì)展中心、體育場館或其他一些大型公共建筑中得到了廣泛運(yùn)用。管桁架結(jié)構(gòu)中的桿件均在節(jié)點(diǎn)處采用焊接連接，而在焊接之前，需預(yù)先按將要焊接的各桿件焊縫形狀進(jìn)行腹桿及弦桿的下料切割，這就

18、需要對腹桿端頭進(jìn)行相貫線切割及弦桿的開槽切割。由于桁架結(jié)構(gòu)中各桿件與桿件之間是以相貫線型式相交，桿件端頭斷面形狀比較復(fù)雜，因此在實(shí)際切割加工中一般采用機(jī)械自動(dòng)切割加工和人工手工切割加工兩種方法進(jìn)行加工。管桁架同網(wǎng)架比，桿件較少，節(jié)點(diǎn)美觀，不會(huì)出現(xiàn)較大的球節(jié)點(diǎn)，利用大跨度空間管桁架結(jié)構(gòu)，可以建造出各種體態(tài)輕盈的大跨度結(jié)構(gòu)，在公共民用建筑中，尤其是在大型會(huì)展和體育場館建設(shè)中，有著廣泛推廣應(yīng)用的發(fā)展前景。三、鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)1、鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)（1）材質(zhì)均勻 可靠性高鋼材組織均勻，接近于各向同性勻質(zhì)體，鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作性能比較符合目前采用的理論計(jì)算結(jié)果，故可靠性較高。（2）強(qiáng)度高 重量輕鋼材強(qiáng)度較高，彈性模

19、量也高，因而鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件小而輕，在同樣的受力情況下鋼材自重較小，可以作成跨度較大的結(jié)構(gòu)，由于桿件小，也便于安裝和運(yùn)輸。（3）塑性和韌性好鋼結(jié)構(gòu)的塑性和韌性好，適于承受沖擊和動(dòng)力荷載，有較好的抗震性能。（4）具有可焊性可焊性是指鋼材在焊接過程中和焊接后，都能保持焊接部分不開裂的完整性的性質(zhì)。由于焊接技術(shù)的發(fā)展，焊接結(jié)構(gòu)的采用，使鋼結(jié)構(gòu)的連接大為簡化。（5）便于機(jī)械化制造鋼結(jié)構(gòu)由扎制型材和鋼板在工廠中制成，便于機(jī)械化制造，生產(chǎn)效率高，速度快，成品精度較高，質(zhì)量易于保證。（6）安裝方便 施工周期短 鋼結(jié)構(gòu)安裝方便和施工期限短可以盡快的發(fā)揮投資的經(jīng)濟(jì)效益。（7）密封性好鋼結(jié)構(gòu)的水密性和氣密性都較好可作成

20、常壓和高壓容器結(jié)構(gòu)和大直徑的管道。（8）耐熱性好實(shí)驗(yàn)證明鋼材在常溫到150時(shí)性能變化不大，因而鋼結(jié)構(gòu)可適用于熱工車間。2、鋼結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)（1）耐火性差鋼材表面溫度達(dá)到300-400以后，強(qiáng)度和彈性模量顯著下降，600時(shí)基本降為零，所以鋼結(jié)構(gòu)的的耐火性較差。（2）耐腐蝕性較差在潮濕和腐蝕介質(zhì)的環(huán)境中容易發(fā)生銹蝕，需要定期維護(hù)。四、鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用目前中國鋼結(jié)構(gòu)市場的主角是工業(yè)項(xiàng)目，建筑用鋼結(jié)構(gòu)市場仍未得到充分發(fā)展，這是國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)和鋼材生產(chǎn)企業(yè)的潛在發(fā)展機(jī)遇。從全球高層鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程看，在高層和超高層建筑中大量使用鋼結(jié)構(gòu)是必然趨勢。從鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性和綜合效益考慮，預(yù)計(jì)將來在50層以上的建筑中各種形

21、式的鋼結(jié)構(gòu)將成主導(dǎo)。從建筑輕鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展?fàn)顩r看來，我國政府倡導(dǎo)的鋼結(jié)構(gòu)住宅及其產(chǎn)業(yè)化需求將是量大面廣的鋼結(jié)構(gòu)市場之一，潛力巨大。今后幾年，我國在下列幾個(gè)領(lǐng)域內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)量會(huì)增加：電廠的主廠房和鍋爐鋼架用鋼、包括核電廠廠房用鋼、風(fēng)力發(fā)電用鋼等、交通工程中的橋梁、市政建設(shè)用鋼結(jié)構(gòu)、地鐵和輕軌工程、城市立交橋、高架橋、環(huán)保工程、城市公共設(shè)施及臨時(shí)房屋等、管桁架結(jié)構(gòu)大跨體育建筑、鋼結(jié)構(gòu)住宅。由于鋼材和鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用于各種工程結(jié)構(gòu)中，合理的應(yīng)用范圍大體如下：（1）重工業(yè)廠房的承重骨架和吊車梁冶金企業(yè)的煉鋼和軋鋼車間、重型機(jī)械廠的水壓機(jī)、裝配車間等，這些車間一般高度和跨度都較大，有重級工作的大噸位吊車

22、或設(shè)備震動(dòng)大，或熱加工車間等。（2）大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)公共建筑中的體育館、大會(huì)堂、影劇院等，工業(yè)建筑中的飛機(jī)裝配車間，飛機(jī)檢修庫等。（3）大跨度橋梁跨度較大的公路和鐵路橋梁等多用鋼結(jié)構(gòu)。（4）多層和高層建筑工業(yè)建筑中的多層框架，民用建筑中跨度較大的多層和高層框架。（5）塔桅等高聳結(jié)構(gòu)輸電線路塔架、無線電廣播發(fā)射桅桿、電視播映發(fā)射塔、環(huán)境氣象塔、衛(wèi)星或火箭發(fā)射塔等高聳結(jié)構(gòu)多采用鋼結(jié)構(gòu)。（6）容器、管道等殼體結(jié)構(gòu)儲液罐、儲氣罐、大直徑輸油（氣）管道、水工壓力管道以及爐體結(jié)構(gòu)。（7）移動(dòng)式結(jié)構(gòu)水工閥門、射電望遠(yuǎn)鏡、移動(dòng)式采油平臺等。（8）可拆卸、搬移的結(jié)構(gòu)裝配式活動(dòng)的房屋、流動(dòng)式展覽館、軍用橋梁等采用鋼

23、結(jié)構(gòu)特別合適。（9）輕型結(jié)構(gòu)跨度不大屋面輕的工業(yè)和商業(yè)房屋常采用冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)或由角鋼等組成的輕型鋼結(jié)構(gòu)。（10）抗震要求較高的工程結(jié)構(gòu)中五、鋼結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀與發(fā)展1、鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢分析建筑業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中重要產(chǎn)業(yè)之一，近年來，我國建筑業(yè)發(fā)展十分迅速，每年的房屋施工面積在15億平方米以上，農(nóng)村及其他個(gè)人建房約30億平方米。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)和第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，人民生活水平的提高和國家安居工程的實(shí)施，預(yù)計(jì)今后幾年我國城鎮(zhèn)住宅建設(shè)每年在1.6億平方米以上，農(nóng)村及其他個(gè)人住宅建設(shè)每年在6.0億平方米以上，賓館、飯店、寫字樓、商店及其他公用建設(shè)等每年約2億平方米左右，工業(yè)廠房及其他建筑約6億

24、平方米左右。與此同時(shí)，新建筑物裝修的工程量急劇增加，老建筑物翻新周期明顯縮短，裝修材料也向豪華、實(shí)用方向發(fā)展。我國建筑裝飾投資占建筑工程總投資的比例，已從20世紀(jì)80年代的20%左右提高到現(xiàn)在的40%-50%，增長勢頭相當(dāng)強(qiáng)勁。 a、我國建筑業(yè)用鋼現(xiàn)狀 我國建筑用鋼主要用戶是民用建筑施工單位、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)單位和工業(yè)廠房。民用房地產(chǎn)施工單位是建筑用鋼的最大用戶，其用鋼量約占建筑鋼材總消費(fèi)量的60%以上，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)單位一般為國有大型企業(yè)，其用鋼量占總消費(fèi)量的20%，工業(yè)廠房也是建筑用鋼重要消費(fèi)客戶，其消費(fèi)量占總消費(fèi)量的15%左右。從建筑用鋼的發(fā)展歷史來看，上世紀(jì)80年代前，我國采取限制用鋼政策，

25、房屋建筑以磚混結(jié)構(gòu)為主，輔以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，提倡以其他材料代替鋼材，盡量節(jié)約用鋼；上世紀(jì)80年代后期到90年代初期，采取合理用鋼政策，大量建筑、尤其是大量公共建筑，采用現(xiàn)澆混凝土樓板，提高了建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能和工程的整體質(zhì)量；90年代后期到現(xiàn)在，建筑用鋼的品種和數(shù)量均有較大提高，采取鼓勵(lì)合理用鋼的政策，限制建造磚混結(jié)構(gòu)建筑，鋼筋混凝土建筑在這一時(shí)期得到了快速發(fā)展。從建筑用鋼的供需情況來看，由于建筑用鋼技術(shù)含量低、準(zhǔn)入門檻低、見效快等特點(diǎn)，因此建筑用鋼已成為近年國有中小型鋼鐵企業(yè)和民營企業(yè)的主要建設(shè)項(xiàng)目。同時(shí)，由于近兩年來國內(nèi)建筑用鋼需求量增長迅速，導(dǎo)致建筑用鋼的需求量增長較快，許多民間資本紛紛

26、進(jìn)入建筑鋼材領(lǐng)域，國內(nèi)建筑用鋼生產(chǎn)能力增長迅速，現(xiàn)在國內(nèi)的建筑用鋼材已經(jīng)處于供過于求的局面，鋼材價(jià)格已從2007年的平均約5900元/噸降至現(xiàn)在的約3500元/噸，降價(jià)幅度較大，多數(shù)企業(yè)已處于微利狀態(tài)；建筑用中厚板、熱軋薄板產(chǎn)品近期國內(nèi)生產(chǎn)量較大，價(jià)格跌幅較大，中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)近期已召開關(guān)于降產(chǎn)、保價(jià)、穩(wěn)定市場的座談會(huì)。另外，由于建筑用鋼屬于低附加值、高能耗、高污染產(chǎn)品，銷售范圍較小，產(chǎn)品基本不考慮進(jìn)出口，立足于國內(nèi)生產(chǎn)，國內(nèi)消費(fèi)。b、建筑業(yè)用鋼發(fā)展趨勢從國內(nèi)生產(chǎn)消費(fèi)平衡看，我國鋼材生產(chǎn)規(guī)模已完全可以滿足國內(nèi)市場需要。另外，國內(nèi)一些鋼鐵企業(yè)與一些鋼鐵系統(tǒng)外企業(yè)還在繼續(xù)激烈的市場競爭，競爭的焦點(diǎn)

27、為品種、質(zhì)量、成本及價(jià)格，在品種上重點(diǎn)開發(fā)使用高強(qiáng)度鋼、耐候鋼等品種。目前，國家大力發(fā)展節(jié)能省地型住宅和建筑，并強(qiáng)調(diào)緩解我國能源與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的矛盾，必須立足國內(nèi)，提高能源利用效率。建筑節(jié)能舉足輕重，刻不容緩。同樣，建筑節(jié)能在鋼鐵業(yè)和鋼材流通業(yè)引起高度重視。國家發(fā)改委新公布的產(chǎn)業(yè)政策，要求鋼鐵工業(yè)加快產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整、提高鋼材使用效率、樹立節(jié)約使用鋼材意識，把提高鋼材強(qiáng)度、減少鋼材使用量、鋼材資源綜合利用放在重要位置。目前，在國內(nèi)鋼材的生產(chǎn)消費(fèi)中，高強(qiáng)度鋼正處于大力推廣應(yīng)用階段，已從大量使用低強(qiáng)度鋼逐步向高強(qiáng)度鋼方向發(fā)展。盡管近年高強(qiáng)度鋼在國內(nèi)的推廣應(yīng)用有了長足進(jìn)步，但與國外發(fā)達(dá)國家相比，還存在很大差距。耐火耐侯鋼具有與普通建筑用鋼相當(dāng)?shù)氖覝亓W(xué)性能、焊接性能以及其他性能，在一般氣候條件下可裸露使用，也可提高涂裝性，涂在耐火耐候鋼上的涂層的失效年限遠(yuǎn)長于普通鋼。耐火性要求在600攝氏度時(shí)，屈服強(qiáng)度下降不大于規(guī)定的室溫屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)的1/3，這是火災(zāi)時(shí)保證建筑安全性的一個(gè)重要指標(biāo)，而普通鋼則相差較遠(yuǎn)。使用耐火耐候鋼可比可以減少防火涂料和防火包覆的使用，從而減少污染、縮短工