一、鋼結(jié)構(gòu)背景概述

我國(guó)使用鋼鐵建筑結(jié)構(gòu)的歷史可以追溯到西漢時(shí)期的鐵索橋。建國(guó)前，我國(guó)建筑鋼行業(yè)一度落后，之道1909年詹天佑自主建造的京張鐵路橋開(kāi)辟了我國(guó)鐵路鋼橋的新紀(jì)元。 建國(guó)后國(guó)家重視與發(fā)展鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)和建筑，涌現(xiàn)了一大批自主設(shè)計(jì)、施工的鋼結(jié)構(gòu)建筑，建筑鋼施工技術(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。

改革開(kāi)放后，建筑業(yè)進(jìn)入飛速發(fā)展的新時(shí)期，建筑鋼的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，尤其是大跨度鋼結(jié)構(gòu)、輕型鋼結(jié)構(gòu)、高層鋼結(jié)構(gòu)、超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的興起，現(xiàn)如今鋼結(jié)構(gòu)在建筑業(yè)發(fā)揮著不可替代的作用。

二、鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

在工程建筑中，目前廣泛應(yīng)用的是鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)，特別是在我國(guó)的工業(yè)廠房建筑中，鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)用的更多。 在實(shí)際施工時(shí)候鋼結(jié)構(gòu)雖然成本比一般的工程成本要高，但是由于鋼材結(jié)構(gòu)勻稱(chēng)，在建筑中可以被作為很好的建筑材料，因此，在工程建設(shè)中鋼結(jié)構(gòu)也是最重要的一種結(jié)構(gòu)類(lèi)型，被普遍的應(yīng)用。 而實(shí)踐研究也證明，在受力方面，鋼結(jié)構(gòu)的理論計(jì)算與實(shí)際受力幾乎不存在差距。并且，鋼結(jié)構(gòu)還具有比較好的韌性和塑性，對(duì)沖擊和振動(dòng)有很好的承受效果。 運(yùn)用鋼結(jié)構(gòu)，還可以很好的實(shí)現(xiàn)工程制造和生產(chǎn)的流水線化，而且鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)勻稱(chēng)也適合安裝，在建筑工程中使用起來(lái)也比較方便。所以，應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)可以很好的促進(jìn)工程提高施工速度和施工效率，讓工程可以盡快的投入到使用當(dāng)中。

鋼結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)勢(shì)主要有以下三點(diǎn)：

1.與混凝土結(jié)構(gòu)相比較，鋼結(jié)構(gòu)具備較高的抗震能力，加上鋼結(jié)構(gòu)本身的重量比較輕，所以大幅降低了基底反力。

2.鋼結(jié)構(gòu)的安裝速度比較快，而且其組成零件和部件等已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)，其焊接、開(kāi)孔等作業(yè)的質(zhì)量控制措施和技術(shù)措施等已經(jīng)比較成熟，所以可在一定程度上縮短施工周期。 鋼3.結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度比較高，鋼材屬于強(qiáng)度比較高的材料，這就決定了鋼結(jié)構(gòu)的建設(shè)成本較低，而且可以重復(fù)利用，有效避免了材料的浪費(fèi)，屬于環(huán)保材料

三、建筑鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用現(xiàn)狀

由于鋼結(jié)構(gòu)不但污染輕，還具有強(qiáng)度高、自重輕、抗震性好、易安裝的優(yōu)勢(shì)。所以，傳統(tǒng)砌體與混凝土結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期占據(jù)建筑業(yè)主體的格局伴隨著建筑鋼的應(yīng)用正悄然改變。

3.1 高層鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 高層鋼結(jié)構(gòu)一般應(yīng)用于現(xiàn)代高層、超高層的建筑中。高層建筑鋼結(jié)構(gòu)在我國(guó)發(fā)展迅速，目前，全國(guó)100m 以上的公共建筑僅就上海就有160多座。鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)也日新月異，從薄殼結(jié)構(gòu)到網(wǎng)架、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)再到張拉結(jié)構(gòu)，這些采用建筑鋼結(jié)構(gòu)的房屋，外形美，空間大，工期短，性能好，為人們所青睞。

3.2 輕鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用 雖然輕鋼結(jié)構(gòu)建筑是新興發(fā)展起來(lái)的技術(shù)，但卻得到國(guó)家的大力扶持與推廣，將其開(kāi)發(fā)和應(yīng)用作為國(guó)家重點(diǎn)技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目。現(xiàn)在公共建筑、低層住宅等領(lǐng)域有較為廣泛的應(yīng)用。

3.3 空間鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用 空間鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)用于跨度較大的建筑，通常運(yùn)用于需要較大空間的場(chǎng)所，如停車(chē)場(chǎng)、會(huì)議廳、火車(chē)站等。目前采用的技術(shù)結(jié)構(gòu)形式主要有網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、門(mén)式剛架、拉索結(jié)構(gòu)及以上不同結(jié)構(gòu)的組合。

3.4 鋼結(jié)構(gòu)住宅 鋼結(jié)構(gòu)住宅是以鋼結(jié)構(gòu)作為房屋承重的建筑結(jié)構(gòu)，其空間大、重量輕、可靠性好。 我國(guó)在鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)用于住宅方面因鋼材價(jià)格和技術(shù)短板等因素，范圍低于美國(guó)、瑞典等其他國(guó)家。但伴隨技術(shù)的不斷成熟、人工成本的大幅度上升和國(guó)家的大力推廣，目前，其運(yùn)用具有廣闊的前景和潛力。

四、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

從大范圍的角度看，國(guó)家在鼓勵(lì)鋼結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用，有從業(yè)人員也打出了“藏鋼于民”的口號(hào)，但是目前行業(yè)的從業(yè)人員也開(kāi)始慢慢飽和了。記得幾年前行業(yè)好的時(shí)候，上海很多學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)的都大量涌入鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)行業(yè)。但是需要承認(rèn)的是，即便是現(xiàn)在，西部和中部的設(shè)計(jì)院也很難找到大量很有經(jīng)驗(yàn)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人才。

4.1高端的設(shè)計(jì)人才還是缺乏 有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)師永遠(yuǎn)是值錢(qián)的。不僅國(guó)內(nèi)需要這樣的人才，一帶一路的相關(guān)項(xiàng)目也需要這樣的人才。目前，大量的設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)的作品仍然存在結(jié)構(gòu)概念不清晰，用鋼量過(guò)大，結(jié)構(gòu)布置不合理等問(wèn)題，甚至引發(fā)了災(zāi)難。

4.2鋼結(jié)構(gòu)中的防火設(shè)計(jì)考慮不足 鋼結(jié)構(gòu)建筑具有較差的防火能力。 在 100℃以上的受熱溫度針對(duì)于鋼材時(shí)，溫度若不斷升高，鋼材在抗拉的強(qiáng)度上就會(huì)逐漸降低，增大塑性的現(xiàn)象也會(huì)出現(xiàn)。 如果達(dá)到 250℃以上的溫度時(shí)，鋼材還會(huì)產(chǎn)生徐變的現(xiàn)象。如果達(dá)到 500℃以上的溫度時(shí)，會(huì)立刻變成最低的鋼材強(qiáng)度。 因此我們有必要按照相應(yīng)的建筑設(shè)計(jì)中的防火規(guī)范，將鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)性等級(jí)有效確定，以這樣的方式讓鋼結(jié)構(gòu)能夠符合耐火極限的相關(guān)要求。 并且，專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要把保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)放在首位。

4.3 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量下降進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所需的人力和物力資源比一般的建筑方案設(shè)計(jì)要大得多，而且其設(shè)計(jì)時(shí)間期限一般較短，所給予的設(shè)計(jì)經(jīng)費(fèi)較少，設(shè)計(jì)任務(wù)量又較大，因此，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)經(jīng)常出現(xiàn)無(wú)人接收問(wèn)題，就算設(shè)計(jì)任務(wù)被接受，其設(shè)計(jì)質(zhì)量也往往是差強(qiáng)人意。

五、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前景

由上面的分析可以看出，鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)目前來(lái)看在現(xiàn)代化的計(jì)算理念的深度應(yīng)用上還有很大的進(jìn)步空間，對(duì)于設(shè)計(jì)人員的基本知識(shí)及能力要求還是很高的。 目前我國(guó)和周邊國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展在不斷進(jìn)步，國(guó)內(nèi)外也需要更多的輕鋼廠房、鋼結(jié)構(gòu)建筑等。所以，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用前景也是十分光明的。 目前比較典型的輕鋼結(jié)構(gòu)以其 100%可回收的優(yōu)勢(shì)、簡(jiǎn)單快捷的安裝和輕便經(jīng)濟(jì)的用鋼量受到了行業(yè)的青睞。此外，輕型鋼結(jié)構(gòu)由于更好的經(jīng)濟(jì)性、設(shè)計(jì)施工的規(guī)范性、良好的美觀效果、環(huán)保節(jié)能，以較高的增長(zhǎng)率快速發(fā)展。 由于環(huán)境的不斷惡化，我們今天更加注重環(huán)保，提倡綠色建筑。綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源（節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材）、保護(hù)環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。鋼材作為一種可以回收加以重復(fù)利用的環(huán)保建筑材料，無(wú)論是與傳統(tǒng)的材料木材及磚石，還是現(xiàn)在應(yīng)用范圍最廣的鋼筋混凝土材料相比都有很大的優(yōu)勢(shì)，其能在全周期內(nèi)很好的滿足綠色建筑的要求。因此從各方面可以看出，鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)上即將會(huì)有一個(gè)全新的、更為廣闊的發(fā)展。

六、總結(jié)：

隨著我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，耗能低、效率高的新型環(huán)保材料將逐步取代耗能高、效率低、危害環(huán)境的建筑材料。所以，鋼結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用中越來(lái)越廣泛。 但是在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中仍存在很多問(wèn)題，如何根據(jù)實(shí)際需求，優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，提高鋼結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性，降低建設(shè)成本，是需要我們不斷學(xué)習(xí)的。