鋼結構

　　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。 鋼結構又分輕鋼和重鋼。判定沒有一個統一的標準，很多有經驗的設計師或項目經理也常常不能完全說明白，可以以一些數據綜合考慮并加以判斷：

鋼結構設計常用規范如下：

　　《鋼結構設計規范》（GB50017-2003）

　　《冷彎薄壁型鋼結構技術規范》（GB50018-2002）

　　《鋼結構工程施工質量驗收規范》（GB50205-2001）

　　《建筑鋼結構焊接技術規程》（JGJ81-2002、J218-2002）

　　《高層民用建筑鋼結構技術規程》（JGJ99-98）

　　均為一級注冊結構工程師考試必考規范。

一、重鋼結構

　　1、廠房行車起吊重量：≥25噸。

　　2、每平米用鋼量：≥50KG/M2。如：石化廠房設施、電廠廠房、大跨度的體育場館、展覽中心，高層或超高層鋼結構。

二、輕鋼結構

　　主要構件鋼板厚度：≥10MM。輕鋼也是一個比較含糊的名詞，一般可以有兩種理解。一種是現行《鋼結構設計規范》（GBJ 17－88）中第十一章“圓鋼、小角鋼的輕型鋼結構”，是指用圓鋼和小于L45×4和L56×36×4的角鋼制作的輕型鋼結構，主要在鋼材缺乏年代時用于不宜用鋼筋混凝土結構制造的小型結構，現已基本上不大采用，所以這次鋼結構設計規范修訂中已基本上傾向去掉。另一種是《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》所規定的具有輕型屋蓋和輕型外墻（也可以有條件地采用砌體外墻）的單層實腹門式剛架結構，這里的輕型主要是指圍護是用輕質材料。既然前一種已經快取消，所以現在的輕鋼含義主要是指后一種。 另外，還有一些參考值：如每平米造價，最大構件重量，最大跨度，結構形式，檐高等，以上這些在判斷廠房是否為重鋼或輕鋼時可以提供經驗數據，當然現在很多建筑都是輕、重鋼都有。 國家規范和技術文件都并沒有重鋼一說，為區別輕型房屋鋼結構，也許稱一般鋼結構為“普鋼”更合適。因為普通鋼結構的范圍很廣，可以包含各種鋼結構，不管荷載大小，甚至包括輕型鋼結構的許多內容，輕型房屋鋼結構技術規程只是針對其“輕”的特點而規定了一些更具體的內容，而且范圍只局限在單層門式剛架。 由此可見，輕鋼與重鋼之分不在結構本身的輕重，而在所承受的圍護材料的輕重，而在結構設計概念上還是一致的 . 鋼結構是現代建筑工程中較普通的結構形式之一。我國是最早用鐵制造承重結構的國家，遠在秦始皇時代(公元前246-219年)，就已經用鐵做簡單的承重結構， 而西方國家在17世紀才開始使用金屬承重結構。公元3-6世紀， 聰明勤勞的我國人民就用鐵鏈修建鐵索懸橋，著名的四川瀘定大渡河鐵索橋，云南的元江橋和貴州的盤江橋等都是我國早期鐵體承重結構的例子。 我國雖然早期在鐵結構方面有卓越的成就，但由于2000多年的封建制度的束縛，科學不發達，因此，長期停留于鐵制建筑物的水平。直到19世紀末，我國才開始采用現代化鋼結構。新中國成立后，鋼結構的應用有了很大的發展，不論在數量上或質量上都遠遠超過了過去。在設計、制造和安裝等技術方面都達到了較高的水平，掌握了各種復雜建筑物的設計和施工技術，在全國各地已經建造了許多規模巨大而且結構復雜的鋼結構廠房、大跨度鋼結構民用建筑及鐵路橋梁等，我國的人民大會堂鋼屋架，北京和上海等地的體育館的鋼網架，陜西秦始皇兵馬傭陳列館的三鉸鋼拱架和北京的鳥巢等。

　　《鋼結構設計規范》GBJ17-88已經于2003年12月1日起廢除，現時實行的是《鋼結構設計規范》GB50017-2003

三、設備鋼結構

定義

　　設備鋼結構是指大型設備中的鋼結構部分，根據青冶工程(QYETC)技術人員的經驗，以下結構應可劃入設備鋼結構范疇：架橋機的塔架鋼結構、起重機的起重大梁、起重機車身、大型設備支架等，屬于對精密性、材質、連接等要求較高的精密鋼結構之一。對于成套設備來說，是最主要的受力部分，在功能上起到結構性作用。

制作

　　設備鋼結構的加工制作與精密鋼結構類似，介于普通結構件（對加工要求不高）與精密機械加工（要求加工較精細）之間，采用焊接或者栓接的連接方式。

要求

　　設備鋼結構通常會在以下方面提出特殊要求或者更高要求：

　　結構件：材質、表面粗糙度、公差、表面處理、直線度（或弧度）

　　連接：孔位偏差、螺栓等級；焊接方法、焊接標準、焊材；氣密性，要求進行無損檢測、液體滲透檢測等

　　整體結構：垂直度、水平度等

　　包裝：包裝材料、包裝方法

　　倉儲：環境溫度、環境濕度

　　運輸：裝卸、車內擺放、集裝箱內擺放，等等。

鋼構

　　是指用鋼板和熱扎、冷彎或焊接型材通過連接件連接而成的能承受和傳遞荷載的結構形式。鋼結構體系具有自重輕、工廠化制造、安裝快捷、施工周期短、抗震性能好、投資回收快、環境污染少等綜合優勢，與鋼筋混凝土結構相比，更具有在“高、大、輕”三個方面發展的獨特優勢，在全球范圍內，特別是發達國家和地區，鋼結構在建筑工程領域中得到合理、廣泛的應用。鋼結構行業通常分為輕型鋼結構、高層鋼結構、住宅鋼結構、空間鋼結構和橋梁鋼結構5大子類 。

　　鋼結構在各項工程建設中的應用極為廣泛，如鋼橋、鋼廠房、鋼閘門、各種大型管道容器、高層建筑和塔軌機構等。

鋼結構的特點

　　1、 鋼結構自重較輕

　　2、 鋼結構工作的可靠性較高

　　3、 鋼材的抗振（震）性、抗沖擊性好

　　4、 鋼結構制造的工業化程度較高

　　5、 鋼結構可以準確快速地裝配

　　6、 鋼結構室內空間大

　　7、 容易做成密封結構

　　8、 鋼結構易腐蝕

　　9、 鋼結構耐火性差

　　10、鋼結構可回收利用

　　11、鋼結構工期較短

常用鋼結構用鋼的牌號及性能

　　1、炭素結構鋼：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275等

　　2、低合金高強度結構鋼

　　3、優質碳素結構鋼及合金結構鋼

　　4、專門用途鋼

輕鋼和重鋼的質的區別

　　判定結構為重鋼與輕鋼結構確實沒有一個統一的標準，很多有經驗的設計師或項目經理也常常不能完全說明白，但我們可以以一些數據綜合考慮并加以判斷：

　　1、廠房行車起吊重量：大于等于25噸，可以認為為重鋼結構了。

　　2、每平米用鋼量：大于等于50KG/M2，可認為是重鋼結構。

　　3、主要構件鋼板厚度：大于等于10MM，輕鋼結構用的較少。

　　另外，還有一些參考值：如每平米造價，最大構件重量，最大跨度，結構形式，檐高等，以上這些在判斷廠房是否為重鋼或輕鋼時可以提供經驗數據，當然現在很多建筑都是輕、重鋼都有。但有一些我們可以較肯定的說是重鋼：如：石化廠房設施、電廠廠房、大跨度的體育場館、展覽中心，高層或超高層鋼結構。

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　　實際上國家規范和技術文件都并沒有重鋼一說，為區別輕型房屋鋼結構，也許稱一般鋼結構為“普鋼”更合適。因為普通鋼結構的范圍很廣，可以包含各種鋼結構，不管荷載大小，甚至包括輕型鋼結構的許多內容，輕型房屋鋼結構技術規程只是針對其“輕”的特點而規定了一些更具體的內容，而且范圍只局限在單層門式剛架。

　　輕鋼也是一個比較含糊的名詞，一般可以有兩種理解。一種是現行《鋼結構設計規范》（GBJ 17－88）中第十一章“圓鋼、小角鋼的輕型鋼結構”，是指用圓鋼和小于L45＊4和L56＊36＊4的角鋼制作的輕型鋼結構，主要在鋼材缺乏年代時用于不宜用鋼筋混凝土結構制造的小型結構，現已基本上不大采用，所以這次鋼結構設計規范修訂中已基本上傾向去掉。另一種是《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》所規定的具有輕型屋蓋和輕型外墻（也可以有條件地采用砌體外墻）的單層實腹門式剛架結構，這里的輕型主要是指圍護是用輕質材料。既然前一種已經快取消，所以現在的輕鋼含義主要是指后一種。

　　由此可見，輕鋼與重鋼之分不在結構本身的輕重，而在所承受的圍護材料的輕重，而在結構設計概念上還是一致的 .

　　鋼結構安裝

　　鋼構件的預制

　　按著安裝順序和工藝要求在鋼平臺上進行鋼構件的預制和組裝，要保證焊接制作質量。

　　型鋼的拼接翼緣板拼接接縫和腹板拼接接縫的間距應大于200㎜。翼緣板拼接長度不應小于2倍板寬；腹板拼接寬度不應小于300㎜，長度不應小于600㎜。

　　為了焊接方便，保證焊接質量，盡量將立柱、橫梁上的加強筋板、連接板、墊板、挑梁（梁）等在地面鋼平臺上按施工圖尺寸進行組對焊接。

　　在鋼平臺上預制的鋼構件除按施工圖和規范要求制作組裝外，還應考慮現場安裝的工藝性和安裝尺寸的變化。

　　鋼結構主體結構的整體垂直度和整體平面彎曲的允許偏差應符合下表的規定。

　　柱子安裝的允許偏差應符合下表的規定。

　　整體垂直度和整體平面彎曲的允許偏差（mm）

　　項　目 允 許 偏 差 圖　例

　　主體結構的整體

　　垂直度

　　鋼結構發展前景

　　鋼結構是未來的發展趨勢。

　　以前我國的鋼結構發展緩慢主要是因為鋼結構造價高（畢竟我們是發展中國家）以及鋼材產量有限。

　　今非昔比，鋼結構施工速度快，施工污染小，重量輕，這些優勢讓它成為未來的發展趨勢。在今天，已經有很多建筑開始采用鋼結構了。

鋼結構優點

　　抗震性：低層別墅的屋面大都為坡屋面，因此屋面結構基本上采用的是由冷彎型鋼構件做成的三角型屋架體系，輕鋼構件在封完結構性板材及石膏板之后，形成了非常堅固的"板肋結構體系"，這種結構體系有著更強的抗震及抵抗水平荷載的能力，適用于抗震烈度為8度以上的地區。

　　抗風性：型鋼結構建筑重量輕、強度高、整體剛性好、變形能力強。建筑物自重僅是磚混結構的五分之一，可抵抗每秒70米的颶風，使生命財產能得到有效的保護。

　　耐久性：輕鋼結構住宅結構全部采用冷彎薄壁鋼構件體系組成，鋼骨采用超級防腐高強冷軋鍍鋅板制造，有效避免鋼板在施工和使用過程中的銹蝕的影響，增加了輕鋼構件的使用壽命。結構壽命可達100年。

　　保溫性：采用的保溫隔熱材料以玻纖棉為主，具有良好的保溫隔熱效果。用以外墻的保溫板，有效的避免墻體的“冷橋”現象，達到了更好的保溫效果。100mm左右厚的R15保溫棉熱阻值可相當于1m厚的磚墻。

　　隔音性：隔音效果是評估住宅的一個重要指標，輕鋼體系安裝的窗均采用中空玻璃，隔音效果好，隔音達40分貝以上；由輕鋼龍骨、保溫材料石膏板組成的墻體，其隔音效果可高達60分貝。

　　健康性：干作業施工，減少廢棄物對環境造成的污染，房屋鋼結構材料可100%回收，其他配套材料也可大部分回收，符合當前環保意識；所有材料為綠色建材，滿足生態環境要求，有利于健康。 ?

　　舒適性：輕鋼墻體采用高效節能體系，具有呼吸功能，可調節室內空氣干濕度；屋頂具有通風功能，可以使屋內部上空形成流動的空氣間，保證屋頂內部的通風及散熱需求。

　　快捷：全部干作業施工，不受環境季節影響。一棟300平方米左右的建筑，只需5個工人30個工作日可以完成從地基到裝修的全過程。

　　環保：材料可100%回收，真正做到綠色無污染。

　　節能：全部采用高效節能墻體，保溫、隔熱、隔音效果好，可達到50%的節能標準。

鋼結構損壞的原因及加固技術措施

　　鋼結構也是有損壞的時候，我們要即時發現即時解決問題，鋼結構網介紹鋼結構損壞的主要因素有：1)由荷載變化，超期服役，規范和規程改變導致結構承載力不足；2)構件由于各種意外產生變形、扭曲、傷殘、凹陷等，致使構件截面削弱，桿件翹曲，連接開裂等；3)溫差作用下引起構件或連接變形、開裂和翹曲；4)由于化學物質的侵蝕而產生腐蝕以及電化學腐蝕致使鋼結構構件截面削弱；5)其它包括設計、生產、施工中的失誤及服役期中的違規使用和操作等。

　　鋼結構的加固技術措施主要有三種：1) 截面補強法：在局部或沿構件全長以鋼材補強，連成整體使之共同受力；2) 改變計算簡圖：增設附加支承，調整荷載分布情況，降低內力水平，對超靜定結構支座進行強迫位移，降低應力峰值；3) 預應力拉索法：利用高強拉索加固結構薄弱環節或提高結構整體承載力、剛度和穩度。

鋼結構的優勢

　　鋼結構與其它建設相比，在使用中、設計、施工及綜合經濟方面都具有優勢，造價低，可隨時移動。

　　一、鋼結構住宅比傳統建筑能更好的滿足建筑上大開間靈活分隔的要求，并可通過減少柱的截面面積和使用輕質墻板，提高面積使用率，戶內有效使用面積提高約6％。

　　二、節能效果好，墻體采用輕型節能標準化的C型鋼、方鋼、夾芯板，保溫性能好，抗震度好。節能50％，

　　三、將鋼結構體系用于住宅建筑可充分發揮鋼結構的延性好、塑性變形能力強，具有優良的抗震抗風性能，大大提高了住宅的安全可靠性。尤其在遭遇地震、臺風災害的情況下，鋼結構能夠避免建筑物的倒塌性破壞。

　　四、建筑總重輕，鋼結構住宅體系自重輕，約為混凝土結構的一半，可以大大減少基礎造價。

　　五、施工速度快，工期比傳統住宅體系至少縮短三分之一，一棟1000平米只需20天、五個工人方可完工。

　　六、環保效果好。鋼結構住宅施工時大大減少了砂、石、灰的用量，所用的材料主要是綠色，100%回收或降解的材料，在建筑物拆除時，大部分材料可以再用或降解，不會造成垃圾。

　　七、以靈活、豐實。大開間設計，戶內空間可多方案分割，可滿足用戶的不同需求。

　　八、符合住宅產業化和可持續發展的要求。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、施工一體化，提高建設產業的水平。

　　鋼結構與普通鋼筋混凝土結構相比，其勻質、高強、施工速度快、抗震性好和回收率高等優越性，鋼比磚石和砼的強度和彈性模量要高出很多倍，因此在荷載相同的條件下,鋼構件的質量輕。從被破壞方面看，鋼結構是在事先有較大變形預兆，屬于延性破壞結構，能夠預先發現危險，從而避免。

鋼結構廠房框架

鋼結構廠房具有總體輕、節省基礎、用料少、造價低、施工周期短，跨度大，安全可靠，造型美觀，結構穩定等優勢。鋼結構廠房廣泛應用于大跨度工業廠房、倉庫、冷庫、高層建筑、辦公大樓，多層停車車場及民宅等建筑行業。