進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來(lái)，我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展十分迅速，特別是一些代表城市標(biāo)志性高層建筑的建成，為鋼結(jié)構(gòu)在我國(guó)的發(fā)展揭開(kāi)了新的一頁(yè)。如世界第三高的上海88層、高420米的金茂大廈業(yè)已竣工，現(xiàn)已投入運(yùn)營(yíng)。據(jù)稱(chēng)世界第一高度的上海浦東環(huán)球金融中心，95層，高460米，建筑面積為31萬(wàn)平方米，現(xiàn)正在加緊建設(shè)中。由外商投資的大連總統(tǒng)大廈，正在加緊籌建之中，共95層。

      輕鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展則更是如火如荼，特別在工業(yè)廠房的建設(shè)中則更為迅猛。從鋼結(jié)構(gòu)制造加工、施工企業(yè)數(shù)量的大幅增長(zhǎng)就可窺見(jiàn)一斑，如上海市的鋼結(jié)構(gòu)制造和施工單位已由原來(lái)的幾十家一下子發(fā)展到現(xiàn)在的400多家，單上海的寶鋼地區(qū)就有近百家的鋼結(jié)構(gòu)制造廠。大好形勢(shì)下，如何因勢(shì)利導(dǎo)，抓好設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量，這是當(dāng)前一個(gè)十分迫切的問(wèn)題。

      輕鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)明顯

      所謂輕鋼結(jié)構(gòu)通常是指由下列鋼材所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)：冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu);熱軋輕型鋼結(jié)構(gòu);焊接或高頻焊接輕型鋼結(jié)構(gòu);輕型鋼管結(jié)構(gòu);板壁較薄的焊接組合梁及焊接組合柱而構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。

      根據(jù)我國(guó)目前情況來(lái)看，鋼結(jié)構(gòu)由于其用度廣、優(yōu)勢(shì)明顯，已大量應(yīng)用于單層工業(yè)廠房(鋼結(jié)構(gòu)廠房)、多層工業(yè)廠房、辦公樓以及高層建筑中的非承重構(gòu)件等。對(duì)單層工業(yè)廠房而言，通常以H型鋼，采用焊接連接作為梁柱，以C形或Z形輕鋼板作檁條，屋蓋系統(tǒng)或樓面系統(tǒng)用壓型彩色鋼板作面層，上面可澆混凝土，壓型鋼板既可作為鋼筋，必要時(shí)也可以再配鋼筋。墻面圍護(hù)也可采用單層或夾層壓型鋼板，夾層板內(nèi)部可充填各種保溫層。

      鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在于：施工周期短。輕鋼結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點(diǎn)是所有構(gòu)件均可以由工廠制作現(xiàn)場(chǎng)拼接安裝，對(duì)一般規(guī)模較小的工業(yè)廠房?jī)H需45天至2個(gè)月，而若采用鋼筋混凝土建筑則要8～12個(gè)月左右。

      綜合經(jīng)濟(jì)效益好：由于施工周期短，可以提前投入使用，提前獲取投資效益;更由于采用色彩鮮艷的彩色壓型鋼板，美觀華麗，改善了周邊環(huán)境的動(dòng)態(tài)感;因?yàn)榻ㄖ�物本身的自重輕，一般情況下不需要做樁基，可以節(jié)省投資;由于采用了聚苯已烯泡沫夾心板或單板加保溫棉等措施后，使保溫、隔熱和隔聲等效果良好。彩色鋼板以鍍鋅為基板又用硅酮作為表面，經(jīng)兩除兩烘加工而成，耐久性也較好。根據(jù)目前我國(guó)的市場(chǎng)價(jià)格，輕鋼結(jié)構(gòu)的造價(jià)已經(jīng)低于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，當(dāng)廠房的跨度越大時(shí)，其優(yōu)勢(shì)越為明顯，這也是它賴(lài)以競(jìng)爭(zhēng)的一大優(yōu)勢(shì)。

      抗震性能好：由于鋼結(jié)構(gòu)屬于柔性結(jié)構(gòu)、自重輕，因而能有效地降低地震響應(yīng)及災(zāi)害影響程度，極有利于抗震。我國(guó)是一個(gè)多地震區(qū)國(guó)家，在地震區(qū)建筑中應(yīng)多多推廣應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)，必可大大減少地震災(zāi)害和人員傷亡。唐山地震的慘痛教訓(xùn)應(yīng)予記取。目前，天津市已正式啟動(dòng)輕鋼結(jié)構(gòu)住宅。

      正是由于輕鋼結(jié)構(gòu)的諸多優(yōu)點(diǎn)，而且隨著近年來(lái)防火、防腐新產(chǎn)品的不斷出現(xiàn)，已較好地解決了輕鋼結(jié)構(gòu)抗腐蝕性差的缺點(diǎn)，使得它在工業(yè)廠房以及民用設(shè)施中獲得了廣泛的應(yīng)用。

      輕鋼結(jié)構(gòu)允許采用塑性設(shè)計(jì)，但僅適用于不直接承受動(dòng)力荷載的固端梁、連續(xù)梁以及由實(shí)腹構(gòu)件組成的單層和2層框架結(jié)構(gòu)。采用塑性設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用荷載的設(shè)計(jì)值，考慮構(gòu)件截面內(nèi)塑性的發(fā)展及由此引起的內(nèi)力重分布。按塑性設(shè)計(jì)時(shí)，鋼材和連接的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)按規(guī)程的有關(guān)條款規(guī)定的數(shù)值乘以折減系數(shù)0.9。塑性設(shè)計(jì)截面板件的寬厚比也應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。

      門(mén)式框架上“工”字形截面構(gòu)件的腹板允許考慮屈曲后程度，我們可以通過(guò)單向受壓四邊簡(jiǎn)支板回曲后的中面應(yīng)力分布情況來(lái)說(shuō)明為什么板屈曲后仍能繼續(xù)承載，且承載力還能顯著提高。板屈曲后只要板的四邊保持直線，則載荷邊的壓應(yīng)力分布為非均勻分布，兩邊應(yīng)力較高，中間應(yīng)力較低;非載荷邊產(chǎn)生垂直于邊線的應(yīng)力，其中部為拉應(yīng)力。由于拉應(yīng)力的作用限制了板屈曲變形的發(fā)展，提高了板的剛度，因而板屈曲后仍能繼續(xù)承載。利用板面屈曲后的強(qiáng)度進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最早見(jiàn)于飛機(jī)結(jié)構(gòu)中，因?yàn)轱w機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在保證一定可靠度的前提下以減輕結(jié)構(gòu)重量為目標(biāo)。在普通房屋建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一般不允許板件產(chǎn)生局部失穩(wěn)。

      輕鋼結(jié)構(gòu)門(mén)式剛架是主要的承重結(jié)構(gòu)，一般采用實(shí)腹型變截面的柱和梁組成。門(mén)式剛架的形式可以單坡、雙坡和多坡，多跨建筑的中間柱多采用搖擺柱。門(mén)式剛架工字截面鋼構(gòu)件中腹板以受剪為主，抗彎作用不如翼緣有效，增大腹板的高度，可使翼緣抗彎能力發(fā)揮得更為充分。但是，在增大腹板高度的同時(shí)，如果厚度增之過(guò)大，則腹板耗鋼量太多，也是不經(jīng)濟(jì)的。因此，先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法是采用高而薄的腹板，還有相當(dāng)可觀的屈曲后強(qiáng)度可以利用。在主要為均布荷載起控制作用的結(jié)構(gòu)中，在疲勞、振動(dòng)等荷載的條件下，可充分利用結(jié)構(gòu)受力板件的屈曲有效截面來(lái)分析壓彎桿件腹板的穩(wěn)定性，從而使其腹極高厚比限值可以大幅度提高。根據(jù)天津大學(xué)所作的試驗(yàn)證明，當(dāng)荷載超過(guò)理論計(jì)算的屈曲臨界載限多時(shí)腹板才呈現(xiàn)凸曲變形，且凸曲變形都不大，故適當(dāng)利用屈曲后強(qiáng)度是可行的。

      推廣應(yīng)用住宅鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)提到重要位置

      目前，鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)非常激烈。這種競(jìng)爭(zhēng)，不僅來(lái)自于各行業(yè)、各企業(yè)之間，更重要的還來(lái)自于鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)這兩種建筑之間的競(jìng)爭(zhēng)。日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，鋼結(jié)構(gòu)建筑要占整個(gè)建筑的50%%以上，而我國(guó)只占5%%還不到。

      對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)的造價(jià)問(wèn)題，應(yīng)有一個(gè)全面、綜合的認(rèn)識(shí)，不能籠統(tǒng)地認(rèn)為鋼結(jié)構(gòu)造價(jià)比混凝土貴，從而排斥于比較方案之外，這一點(diǎn)對(duì)廣大設(shè)計(jì)人員尤為重要。事實(shí)上一個(gè)高層建筑的工程總投資，包括工程造價(jià)、動(dòng)遷費(fèi)、征地費(fèi)等方面，工程造價(jià)只占工程總投資的50%%。而工程造價(jià)又包括結(jié)構(gòu)造價(jià)、裝飾費(fèi)、設(shè)備費(fèi)等，結(jié)構(gòu)造價(jià)只占工程造價(jià)的30%%左右。而結(jié)構(gòu)造價(jià)又分上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)造價(jià)，上部結(jié)構(gòu)造價(jià)僅占基礎(chǔ)造價(jià)的50%%～70%%。而鋼結(jié)構(gòu)只是指工程的上部結(jié)構(gòu)，在工程總投資中僅占10%%還不到。

      因此，高層建筑采用鋼結(jié)構(gòu)與采用混凝土結(jié)構(gòu)間的差價(jià)所占工程總投資的比例將更小，一般不到工程總投資的4%%。如果再考慮到采用鋼結(jié)構(gòu)而擁有的“自重輕、基礎(chǔ)造價(jià)低、強(qiáng)度高、建筑有效使用面積大、施工速度快及抗震性能好”等諸多優(yōu)點(diǎn)，那么鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)是不言而喻的。

      建筑鋼結(jié)構(gòu)雖然發(fā)展很快，但在住宅領(lǐng)域還是空白。全國(guó)每年要建數(shù)千萬(wàn)平方米的住宅建筑，但采用鋼結(jié)構(gòu)的幾乎沒(méi)有。當(dāng)然這和我國(guó)傳統(tǒng)思想、觀念以及對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)偏差有關(guān)。可喜的是，天津市政府已率先示范，啟動(dòng)了輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑，建設(shè)10萬(wàn)平方米的輕鋼住宅，其示范效應(yīng)不可低估。希望各地有關(guān)職能部門(mén)及廣大設(shè)計(jì)人員應(yīng)有超前意識(shí)，作出響應(yīng)，對(duì)輕鋼住宅建筑的發(fā)展作出應(yīng)有貢獻(xiàn)。

      應(yīng)積極提高各鋼結(jié)構(gòu)制造、施工企業(yè)、設(shè)計(jì)院所等技術(shù)人員的業(yè)務(wù)水平。我國(guó)在較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，由于鋼結(jié)構(gòu)使用很少，各設(shè)計(jì)院所、建筑企業(yè)大多從事單一的混凝土結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)和施工。目前應(yīng)大力加強(qiáng)和提高各級(jí)技術(shù)人員的鋼結(jié)構(gòu)業(yè)務(wù)水平。應(yīng)充分發(fā)揮各高等院校、學(xué)術(shù)團(tuán)體等舉辦鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)講座、規(guī)范培訓(xùn)班等的積極性。

      發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)要在政策上給予支持和傾斜。這種政策性的扶植應(yīng)包括：在鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展上應(yīng)將其納入國(guó)家建筑技術(shù)發(fā)展規(guī)劃并在科研項(xiàng)目、經(jīng)費(fèi)等方面予以重點(diǎn)支持;對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的住宅建筑，在土地征用、稅收等方面予以?xún)?yōu)惠，以降低建設(shè)成本，使其更具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力;大力推廣使用國(guó)產(chǎn)鋼材，以此和鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)形成良性循環(huán)。