1、鋼結(jié)構(gòu)施工新技術(shù)1、鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展概況鋼是一種鐵碳合金，人類采用鋼結(jié)構(gòu)的歷史和煉鐵、煉鋼技術(shù)的發(fā)展是密不 可分的。最早在公元前2000年左右，在伊拉克兩河流域就出現(xiàn)了早期的煉鐵術(shù)。 我國也是較早發(fā)明煉鐵技術(shù)的國家之一，早在戰(zhàn)國時期，我國的煉鐵技術(shù)已很盛行 了。公元65年（漢明帝時代），已成功地用鍛鐵為環(huán)，相扣成鏈，建成了世界上 最早的鐵鏈懸橋一一蘭津橋。此后，為了便利交通，跨越深谷，曾陸續(xù)建造了數(shù)十 座鐵鏈橋。其中跨度最大的為1705年（清康熙）建成的四川瀘定大渡河橋，橋?qū)?2.8m，跨長100m。除鐵鏈懸橋外，我國古代還建有許多鐵建筑物，如鐵塔等，目 前依然存在。所有這些都表明，我們中華民族對鐵

2、結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，曾經(jīng)居于世界領(lǐng)先 地位。歐美等國家中最早將鐵做為建筑材料的當(dāng)屬英國，但直到1840年以前，還只 采用鑄鐵來建造拱橋。1840年以后，隨著鉚釘連接和鍛鐵技術(shù)的發(fā)展，鑄鐵結(jié)構(gòu) 逐漸被鍛鐵結(jié)構(gòu)取代，隨著1855年英國人發(fā)明貝氏轉(zhuǎn)爐煉鋼法和1865年法國人發(fā) 明平爐煉鋼法，以及1870年成功軋制出工字鋼之后，形成了工業(yè)化大批量生產(chǎn)鋼 材的能力，強度高且韌性好的鋼材才開始在建筑領(lǐng)域逐漸取代鍛鐵材料，自1890 年以后成為金屬結(jié)構(gòu)的主要材料。20世紀(jì)初焊接技術(shù)的出現(xiàn)，以及1934年高強度 螺栓連接的出現(xiàn)，極大地促進了鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展。除西歐、北美之外，鋼結(jié)構(gòu)在前蘇 聯(lián)和日本等國家也獲得了廣泛的應(yīng)用

3、，逐漸發(fā)展成為全世界所接受的重要結(jié)構(gòu)體 系。由于我國長期處于封建主義統(tǒng)治之下，束縛了生產(chǎn)力的發(fā)展，1840年鴉片戰(zhàn) 爭以后，更淪為半封建半殖民地國家，工業(yè)落后，古代在鐵結(jié)構(gòu)方面的技術(shù)優(yōu)勢早 已喪失殆盡。我國在1907年才建成了鋼鐵廠，年產(chǎn)鋼只有0.85萬噸。新中國成立 后，隨著經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)曾起過重要作用，如第一個五年計劃期間，建設(shè) 了一大批鋼結(jié)構(gòu)廠房、橋梁。但由于受到鋼產(chǎn)量的制約，在其后的很長一段時間 內(nèi)，鋼結(jié)構(gòu)被限制使用在其他結(jié)構(gòu)不能代替的重大工程項目中，在一定程度上，影 響了鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展。自1978年我國實行改革開放政策以來，經(jīng)濟建設(shè)獲得了飛速 的發(fā)展，鋼產(chǎn)量逐年增加。自1996

4、年超過1億噸以來，一直位列世界鋼產(chǎn)量的首 位，2003年更達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的2.2億噸，逐步改變著鋼材供不應(yīng)求的局面。我國的 鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)政策，也從“限制使用”改為積極合理地推廣應(yīng)用。所有這些，為鋼結(jié) 構(gòu)在我國的快速發(fā)展創(chuàng)造了條件。鋼結(jié)構(gòu)以其獨特的優(yōu)越性在建筑工程中得到廣泛應(yīng)用，特別是高層、超高 層、輕型鋼結(jié)構(gòu)，大跨度結(jié)構(gòu)等應(yīng)用的比較多。這是由于鋼結(jié)構(gòu)有許多優(yōu)點，如強 度高、塑性、韌性好、重量輕、材質(zhì)均勻、制作簡單、施工方便、工期短、節(jié)能環(huán) 保、綜合技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)優(yōu)、建筑造型美觀、抗震性能好等優(yōu)點。當(dāng)然它的缺點是耐 火度不夠，耐腐蝕性差，造價稍高等。但綜合來評定，鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)點多，缺點易克 服。它仍是結(jié)構(gòu)體

5、系中最重要的一種結(jié)構(gòu)形式，將被越來越廣泛重視和使用。2、鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用情況鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用于高層、超高層建筑中在南方一些大中城市中，高層、超高層建 筑如雨后春筍般拔地而起，由于外資工程的興建，建筑用鋼材的發(fā)展，高層、超高 層建筑應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)越來越多。如在上海的浦東開發(fā)區(qū)建設(shè)中，高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā) 展尤其迅速?，F(xiàn)已建成的上海金茂大廈，為框-筒結(jié)構(gòu)，混合材料，高度420m， 地上88層，地下3層。在北京、深圳等地的高層、超高層建筑中，大都采用了鋼 結(jié)構(gòu)建筑。目前在高層、超高層建筑中應(yīng)用的體系大致有三種。一種是混凝土結(jié)構(gòu)，一 種是鋼結(jié)構(gòu)，另一種就是兩種體系組成的混合結(jié)構(gòu)。在這種混合結(jié)構(gòu)中因發(fā)揮了鋼 結(jié)構(gòu)的優(yōu)點

6、而克服了鋼結(jié)構(gòu)的缺點，應(yīng)用的比較多?，F(xiàn)在鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的形式主要有:作為鋼框架與混凝土核心筒組成受力結(jié)構(gòu)體系，這是高層混合結(jié)構(gòu)中常用的形 式。(2)作為勁性骨架與混凝土一起組成受力構(gòu)件，包括鋼管混凝土，這種混合結(jié) 構(gòu)兼有鋼與混凝土兩者的優(yōu)點，整體強度大，剛性好，抗震性能好。當(dāng)采用外包砼 結(jié)構(gòu)形式時更具有良好的耐火和耐腐蝕性能?；旌辖Y(jié)構(gòu)構(gòu)件一般可以降低鋼量15% 20 %，還可減少支模，施工方便、快速，因此混合結(jié)構(gòu)在高層，超高層建筑 中所占比重較多。應(yīng)用于大跨屋蓋體系中。一些工業(yè)廠房、倉儲庫、停車場、集市等建筑設(shè) 施，由于空間高，跨度大，其他體系難以滿足要求，故而選用鋼網(wǎng)架，懸索，殼 體，桁架，膜結(jié)

7、構(gòu)等形式作為這些大跨結(jié)構(gòu)的屋蓋系統(tǒng)。隨著國外鋼結(jié)構(gòu)的新技 術(shù)、新產(chǎn)品的不斷引進和應(yīng)用，采用輕鋼結(jié)構(gòu)體系使工程總造價低于鋼筋混凝土或 磚混結(jié)構(gòu)體系，且施工工期縮短50 %以上。目前，在經(jīng)濟發(fā)達(dá)地區(qū)新建的大跨設(shè) 施中基本采用了鋼結(jié)構(gòu)，在內(nèi)陸地區(qū)也有部分采用鋼結(jié)構(gòu)，隨著人們對鋼結(jié)構(gòu)的認(rèn) 識，將會越來越被重視和采用。3、鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀（1）鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，目前，我國鋼產(chǎn)量已超過1. 2億噸，成為世界上鋼產(chǎn)量 之大國，同時，鋼材的品牌、規(guī)格與質(zhì)量日益提高，國內(nèi)鋼材市場已從過去的賣 方市場轉(zhuǎn)變到買方市場，這為大力推廣利用鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)奠定了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)。（2）鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的技術(shù)政策我國建

8、筑技術(shù)政策中，特意提到“發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)（含預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)），對于超高 層建筑結(jié)構(gòu)、大跨空間結(jié)構(gòu)或大跨重載工業(yè)廠房等，可采用鋼結(jié)構(gòu)；對于大跨空間 屋蓋系統(tǒng)，可選用鋼網(wǎng)架、網(wǎng)殼、懸索、殼體、膜結(jié)構(gòu)等，加速推廣輕鋼結(jié)構(gòu)”。 又提到“研究推廣組合結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮不同結(jié)構(gòu)材料的性能。根據(jù)建筑 物各自的特點，可采用兩種以上結(jié)構(gòu)材料構(gòu)成的組合結(jié)構(gòu)，如由型鋼、鋼筋、混凝 土構(gòu)成的勁性鋼筋混凝土，由鋼管和混凝土構(gòu)成的鋼管混凝土等。且在一個建筑物 上可采用兩種及以上結(jié)構(gòu)形式構(gòu)成的混合結(jié)構(gòu)，如采用鋼筋混凝土作為高層建筑的 核心筒，采用鋼框架結(jié)構(gòu)作為外柱與其相連”。而且我國政府提出了從“節(jié)約鋼 材”轉(zhuǎn)變成合理使用鋼

9、材，從“限制使用鋼結(jié)構(gòu)”到“大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)”的政策轉(zhuǎn) 變。建設(shè)部在修訂我國“建筑業(yè)推廣應(yīng)用10項新技術(shù)”中，首次列入了鋼結(jié)構(gòu)新 技術(shù)，充分說明我國鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展已經(jīng)具備了非常好的政策大環(huán)境。鋼結(jié)構(gòu)是一項綠色環(huán)保建筑產(chǎn)業(yè)。鋼結(jié)構(gòu)材料可再生利用，減少大氣污染 物。鋼結(jié)構(gòu)的廢棄料可回爐、再生利用。對同樣規(guī)模的建筑物，鋼結(jié)構(gòu)建造過程中 有害氣體(CO2)排放量只相當(dāng)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的65 %。工業(yè)化生產(chǎn)，現(xiàn)場施工周期短，最大限度的減少了施工工地對環(huán)境的影響。 鋼結(jié)構(gòu)工程一半以上的工期是工廠加工制作，現(xiàn)場工期可縮短50 %以上，同時工 地因很少使用砂、石、土和水泥等散料，而從根本上避免了塵土飛揚，污染環(huán)境的

10、 問題。鋼結(jié)構(gòu)體系可以帶動其他“節(jié)能環(huán)?！毙徒ㄖ牧系耐茝V應(yīng)用，鋼結(jié)構(gòu)體系 由于連接的靈活性，各種“節(jié)能環(huán)保型”的圍護材料都可以采用。鋼結(jié)構(gòu)新技術(shù)的主要內(nèi)容高層鋼結(jié)構(gòu)新技術(shù)根據(jù)建筑高度和設(shè)計要求采用框架、框架一支撐、筒體和巨型框架結(jié)構(gòu)，其 構(gòu)件可采用鋼、勁性鋼筋混凝土或鋼管混凝土。鋼構(gòu)件質(zhì)輕、延性好，可采用焊接 型鋼或軋制型鋼，適用于超高層建筑。勁性鋼筋混凝土構(gòu)件剛度大，防火性能好， 適用于高層建筑或底部結(jié)構(gòu)。鋼管混凝土施工簡便，僅用于柱結(jié)構(gòu)?？臻g鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)空間鋼結(jié)構(gòu)自重輕、鋼度大、造型美觀、施工速度快。以鋼管為桿件的球節(jié) 點平板網(wǎng)架、多層變截面網(wǎng)架及網(wǎng)殼等是我國空間鋼結(jié)構(gòu)用量最多的結(jié)構(gòu)形式，

11、在 設(shè)計、施工方面均達(dá)到國際先進水平，有專門的設(shè)計、施工和檢驗規(guī)程，并可提供 完整的CAD軟件，除網(wǎng)架結(jié)構(gòu)外，空間結(jié)構(gòu)尚有大跨懸索結(jié)構(gòu)、索一膜結(jié)構(gòu)、大跨 空間鋼管桁架結(jié)構(gòu)等。輕鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)伴隨著輕型彩色鋼板制成墻體和屋面圍護結(jié)構(gòu)組成的新結(jié)構(gòu)形式，由厚4mm 以上鋼板焊接成軋制的大斷面薄壁H型鋼墻梁和屋面檁條，園鋼制成柔性支撐系統(tǒng) 和高強螺栓連接構(gòu)成的輕鋼結(jié)構(gòu)體系，柱距6 -9 m，跨度可達(dá)到30 m或更大， 高度可多達(dá)10 m，并可設(shè)輕型吊車。用鋼量20 -30 kg/ m2。現(xiàn)已有標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè) 計程序和專業(yè)化生產(chǎn)企業(yè)，產(chǎn)品質(zhì)量好、安裝速度快、重量輕、投資少，施工不受 季節(jié)限制。適用于各種輕型工業(yè)

12、廠房。鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)以輕鋼或鋼管與混凝土構(gòu)件組成的梁、柱承重結(jié)構(gòu)為鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)， 近年來應(yīng)用范圍日益擴大，適用于承受較大荷載的多層或高層建筑的框架梁、柱及 樓蓋，工業(yè)建筑柱及樓蓋等。高強螺栓連接與焊接技術(shù)高強螺栓通過摩擦力來傳遞應(yīng)力，由螺栓、螺母和墊圈3部分組成。高強螺 栓連接具有施工簡便、拆除靈活、承載力高、抗疲勞性能和自鎖性好、安全性高等 優(yōu)點，工程中已取代了鉚接和部分焊接，成為鋼結(jié)構(gòu)制作及安裝中的主要連接手 段。在車間內(nèi)制作的鋼構(gòu)件，厚板應(yīng)采用自動多絲埋弧焊、箱型柱隔板應(yīng)采用熔嘴 電渣焊等技術(shù)?，F(xiàn)場安裝施工中應(yīng)采用半自動焊技術(shù)和氣體保護焊藥芯焊絲及自保 護藥芯焊絲技術(shù)。鋼結(jié)

13、構(gòu)防護技術(shù)鋼結(jié)構(gòu)防護包括防火、防腐、防銹，一般在防火涂料處理后無需再做防銹處 理，但在有腐蝕氣體的建筑中尚需做防腐處理。國內(nèi)防火涂料種類較多，如TN系列、MC 10等，其中MC10防火涂料具 有防火、防腐功能。防腐防銹涂料有醇酸磁漆、氯化橡膠漆、氯橡膠涂料及氯磺化 涂料等。在施工中應(yīng)根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)形式、耐火等級要求及環(huán)境要求選用合適的涂料及 涂層厚度。隨著經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)日新月異，一些新型結(jié)構(gòu)體系 如住宅鋼結(jié)構(gòu)體系、預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系、張弦頂結(jié)構(gòu)、膜結(jié)構(gòu)等處于研究開發(fā)和推廣 應(yīng)用階段；一些新型高效材料如軋制H型鋼、冷彎型鋼、壓型鋼板、耐火鋼、不 銹鋼正在積極推廣。（4）目前存在的問

14、題及對策鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計力量薄弱從全國范圍來看，制約我國鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展和推廣應(yīng)用的最大問題是設(shè)計力量薄 弱。目前我國絕大部分設(shè)計院沒有專業(yè)化的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計人員，絕大多數(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)計工 程師對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計不熟悉，主觀上不接受鋼結(jié)構(gòu)方案，進行一些鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計，也由 于設(shè)計水平不高，體現(xiàn)不出鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性，客觀上也阻礙了鋼結(jié)構(gòu)的推廣應(yīng)用。 鑒于這種不利情況，政府主管部門、行業(yè)協(xié)會、設(shè)計院、科研院所及高等院校應(yīng)加 強鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)人才的培養(yǎng)，一方面對現(xiàn)有的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的技術(shù)培訓(xùn)，提高整體素 質(zhì)，逐步在設(shè)計院（所）配備一定數(shù)量的鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計人員；另一方面對在校鋼 結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計的學(xué)生強化鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)學(xué)習(xí)和培養(yǎng)，造就一批高級工程技術(shù)專門人 才。鋼材的品種、規(guī)格和質(zhì)量有待于提高目前，我國普通鋼材的生產(chǎn)能力大于市場需求，但具有競爭力的真正能夠滿 足市場各種需求的生產(chǎn)能力不足一半。鋼結(jié)構(gòu)用鋼的品種選擇面小，常用品種 （Q235）與國外大多數(shù)國家的常用品種相比，設(shè)計參數(shù)相差很大，無法接軌；高 效、經(jīng)濟斷面鋼材，如H型鋼、冷彎型鋼、鋼管等規(guī)格不齊全，不配套，使用率 較低；一些特效鋼材，如耐大氣腐蝕鋼、不銹鋼、耐火鋼及低合金高強度鋼還沒有 進入實質(zhì)應(yīng)用階段；超厚鋼板還存在著嚴(yán)重的質(zhì)量問題?？傊覈ㄖ摬脑谄?種、規(guī)格和質(zhì)量方面還存在不足，在一定程度上制約了鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展和推廣。一定 要積極