浅谈钢结构在建筑工程中的使用

    钢结构与其它结构

――砖混结构、砼结构相比，在使用功能、设计、施工，以及综合经济方

面都具有优势，在建筑中应用钢结构的优势主要体现在以下几个方面：

1）能合理布置功能

区间；

2）自重轻、抗震性能好；3）施工方便、工期短；4）综合造价低；5）符合住宅产业

化和可持续发展的要求。因此，我国的钢结构建筑发展十分迅速。

 

　　

1.钢结构材料的选用 

　　钢结构有很多优点，但其缺点是导热系数大，耐火性差。随着冶金技术的提高，耐火钢
的研究成功并投入生产，为钢结构的进一步发展创造了条件。目前宝钢投入生产的有
B400RNQ 和 B490RNQ 两种型号的耐火钢，其物理力学指标、化学性能及抗冲击韧性和可
焊性，都能达到结构钢的要求。普通钢材当达到

600

℃的高温时已完全丧失承载能力，宝钢

生产的这两个品种钢材当达到

600

℃时其屈服强度还有 150～220Mpa。 

　　一般高层和超高层建筑当采用框

―剪、框―筒结构体系时的经济性统计为：钢结构造价

=钢材费用（约占 40%）+制作安装费用（约占 30%）+防火涂料费用（约占 30%），防火
涂料所占总造价的比重较大。如果使用高强度耐火钢虽价格略有上升，但防火涂料价格有较
大幅度下降，可望部分抵消由此带来的成本上升，而且可靠度及安全性有了一定的保障。

 

　　

2. 钢结构选型与结构布置 

　　在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是

“概念设计”，它在结构选型与布置阶段

尤其重要。对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题，可依据从整体结构体系与分
体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想，从全局的角
度来确定控制结构的布置及细部措施。运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较
与选择。所得结构方案往往易于手算、概念清晰、定性正确，并可避免结构分析阶段不必要的
繁琐运算。同时，它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。

 

　　钢结构通常有框架、平面（木行）架、网架（壳）、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。

 

　　结构选型时，应考虑它们不同的特点。在轻钢工业厂房中，当有较大悬挂荷载或移动荷
载，就可考虑放弃门式刚架而采用网架。基本雪压大的地区，屋面曲线应有利于积雪滑落
（切线

50 度内需考虑雪载）。总雪载释放近一半。降雨量大的地区相似考虑。建筑允许时，

在框架中布置支撑会比简单的节点刚接的框架有更好的经济性。而屋面覆盖跨度较大的建筑
中，可选择构件受拉为主的悬索或索膜结构体系。高层钢结构设计中，常采用钢混凝土组合
结构，在地震烈度高或很不规则的高层中，不应单纯为了经济去选择不利抗震的核心筒加
外框的形式。宜选择周边巨型

SRC 柱，核心为支撑框架的结构体系。我国半数以上的此类高

层为前者，对抗震不利。

 

　　结构的布置要根据体系特征，荷载分布情况及性质等综合考虑。一般的说要刚度均匀。
力学模型清晰。尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围，使其以最直接的线路传递到基础。
柱间抗侧支撑的分布应均匀。其形心要尽量靠近侧向力（风震）的作用线。否则应考虑结构
的扭转。结构的抗侧应有多道防线。比如有支撑框架结构，柱子至少应能单独承受

1/4 的总

水平力。

 

　　框架结构的楼层平面次梁的布置，有时可以调整其荷载传递方向以满足不同的要求。通
常为了减小截面沿短向布置次梁，但是这会使主梁截面加大，减少了楼层净高，顶层边柱
也有时会吃不消，此时把次梁支撑在较短的主梁上可以牺牲次梁保住主梁和柱子。

 

　　

3. 钢结构的节点设计 

　　连接节点的设计是钢结构设计中重要的内容之一。连接节点有等强设计和实际受力设计
两种常用的方法。具体设计主要包括以下内容：

1）焊接：对焊接焊缝的尺寸及形式等，规

范有强制规定，应严格遵守。焊条的选用应和被连接金属材质适应。

E43 对应 Q235，E50 对