钢结构建筑技术的经济技术发展研究

朱有刃

摘要：钢结构具有强度高、自重轻、抗震性能好、施工速度快、地基费用省、占用面积小、工业化程度高、外形美观等一系列优点，与混凝土结构相比它是环保型的和可再次利用的，也是易于产业化的建筑结构类型。

关键词：钢结构；混凝土；综合经济效益

1 引言

近年来随着城市化进程的发展，高层建筑的建设量越来越多，且大部分位于城市的中心位置，对项目的结构形式，施工操作有较高的要求；同时，在我国已有超过 400 亿平方米的既有建筑，建筑能耗越来越高。钢结构施工时间短，湿作业少，减少能源排放，绿色环保的特点，大大的减少了上述问题的发生。由于建筑钢结构行业本身存在前期投资大、施工管理和技术要求及成本在国内而言相对较高、设计人员对钢结构设计理论的掌握整体相对较弱、大多数业主对钢结构建筑成本特性上的误解等瓶颈存在，在我国建筑业目前发展水平上，整个社会对钢结构建筑适用性的疑问是一个相当关键的问题。

2 我国钢结构的发展历程

随着我国钢产量的增加，为了鼓励建筑用钢，建设部成立了“用钢协调小组”，制定了国家建筑钢结构产业“十五”计划和 2015 年发展规划纲要，提出了钢结构住宅的概念。20 世纪 80 年代中期，我国钢结构才开始大规模研究开发、设计制造、施工安装。尤其是钢结构住宅还是近六、七年才发展起来的。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，钢结构建筑以其强度高、自重轻、抗震性能好、施工速度快、工业化程度高、绿色环保等一系列优点，以及易于产业化，容易实现设计的标准化、构配件生产的工厂化、施工机械装配化，已受到越来越多的关注。目前我国的钢结构发展突飞猛进，以金茂大厦及在建的环球金融大厦为代表的“高技派”超高层建筑，如雨后春笋般在大城市纷纷矗立。另一方面以“鸟巢”和“水立方”代表的空间结构也发展迅速。该结构的特点是受力合理、刚度大、重量轻、杆件单一、制作安装方便，可满足跨度大、空间高、建筑形式多样的要求。不仅用于一般民用建筑，而且用于工业厂房、机库、候机楼、体育场馆、展览中心等。此外，轻型钢结构建筑也发展较快，主要用于轻型的工业厂房、体育场馆、展览厅、建筑改建等。同时，与轻钢结构相配套的保温、隔热材料、防火、防腐涂料、采光构件、门窗及细部构造连接等也得到了快速发展，产品的数量和质量都得到了不断的提高。

3 钢结构建筑的特点

3.1结构性能

在结构性能上，钢结构与混凝土结构对比，最显著的就是抗震性能了。我国处于环太平洋地震带与欧亚地震带两大地震带中间，属于多地震国家，因此抗震性能是影响一个结构体系发展的重要因素。钢结构的抗震能力比混凝土结构具有显著的优势，尤其是钢框架—核心筒的结构形式，既具有混凝土结构抗侧刚度大，抵抗水平荷载能力强的特点，又有钢结构自重轻，延性好的特点，更加满足了抗震的需要。

3.2基础设计

钢结构整体质量轻，约为混凝土结构的 2/3，因此可以节约基础投资，为基础的设计提供方便。尤其我国地下淤泥较深的沿海一带或者南方的很多软土地区，地质条件较差，地基处理耗费多，就更可以充分发挥钢结构的优势，由需要做地基处理到可以利用天然地基来进行设计，也会大大减少工程总投资额。钢结构的基础部分的成本比混凝土结构节省了高达 33%，若再考虑节省地基处理的费用，将会带来更高的经济效益。另外钢结构可以很好的与现有的轻质加气混凝土墙板结合，从而使得整个结构更加轻巧，节省更多的成本。

3.3施工条件

钢结构大部分构件都在工厂里制作加工，构件精度相对高一些，质量容易保证。钢结构构件大部分都是在工厂加工，现场安装的特点，使得其工业化程度和结构现场施工的装配化程度高，施工机械化程度高，鋼柱一般都是取 3 层为一个施工段，在现场一次性吊装，钢梁的安装、混凝土核心筒的浇筑和楼盖的施工，可以实现现场交叉作业，因此施工工期可比混凝土结构节省 1/2～1/3。钢结构的时间效益明显，时间成本少，考虑到工程的综合投资，可以缩短贷款时间，减少借贷利息，使工程的投资回收期提前，加快了资金流动，减少了财务压力，真正的体现出了“时间就是金钱”的价值观，为开发商增加了收益。

3.4 功能使用

由于钢结构竖向构件截面小，占用的总面积小，所以钢结构建筑的使用面积比混凝土结构的多。高层钢结构比混凝土结构增加有效使用面积 3%～6%左右，是开发商在销售上可宣传的亮点，从而获得更高的经济收益。同时这个优点，也使业主大大的收益，同样的价格可以获得更多的使用空间。钢结构梁高比混凝土的小，使我们可以获得较大的净空，同时由于钢结构可承担的跨度大，我们可以获得更加大的开间，使得房价更合理的布置，满足个人的不同需要。这些主要体现在，建筑总高度确定的条件下，采用钢结构可以比混凝土多建层数，从而增加建筑面积；另外，在不增加建筑面积的情况下，保持房间净高相同，可以降低建筑总高度，从而使得结构水平受力变小，如风荷载和地震荷载效应减小，节省结构造价。

3.5钢结构符合可持续发展要求

今后随着城市建设的发展，城市改造需要拆除大量的旧建筑，钢结构比传统结构的拆除更容易实施。而且钢材属于生态环保的绿色材料，回收和再利用率高，拆除成本低，拆除后的钢构件可以直接利用，或经加工冶炼处理后，形成新的产品被重新使用，与传统的水泥砖瓦相比较，污染较小并可以节省资源。这种可回收循环使用的方式，符合经济循环的要求，是钢结构的一大优点。另外可持续发展还包括土地的合理利用，特别是在我国大中城市中，人多、土地资源少，而人们对住宅密度、环境绿地等要求越来越高，较大范围应用钢结构住宅，是我国生产力发展到一定阶段的必然产物。

4 结语

钢结构在我国的发展目前已经具备了很好的物质技术基础，但是在目前还是没有得到显著的推广和发展，这与大家平时的一些不正确的观念有着很大的关系。提起钢结构，人们普遍认为用钢量大，造价高，不经济，这是仅从工程造价方面分析得出的结论，具有很大的片面性。真正的判断一个结构体系的优越性，应该全面的进行的考虑，考虑综合的效益。除了工程造价外，还应该从结构性能、基础设计、施工条件、环境收益、功能使用和建筑的可持续发展等方面做系统、全面的分析，评判其综合经济效益。

参考文献：

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