李 刚
(山西省机电设计研究院，山西 太原 030009)
摘 要：介绍了钢结构的种类，分析了钢结构应用于房建工程中的优势，并总结了房建工程中应用钢结构需注意的事项，以确保钢结构建筑设计的科学性以及使用的安全性。
关键词：钢结构，房建工程，防火设计，可持续发展
在房建工程之中，钢结构形式的建筑工程是非常重要的组成部分，钢结构具有自身独特的优势。通过在房建工程中应用钢结构，促使了建筑业在更深层次得以极大改革，无论是设计、施工以及新型原材的应用等均得以改革与创新。而现阶段，钢结构技术与工艺的进一步发展与应用，使得钢结构在房建工程中所发挥的作用越来越大。
1.1 钢结构强度高具有优良的塑性与韧性
钢结构要较混凝土的强度高，更是比砖材、木材等材料的强度要高。在房建工程中，一些具有相对大跨度或者需承载较大载荷的结构，更加的适宜使用钢结构。同时，钢结构也具备优良的塑性以及韧性，即使是受到了较大的外界载荷作用，钢结构由于具备优良的韧性，通常也不会产生裂缝。在结构遭受一定的动力载荷作用之下，运用钢结构同样具有显著的适应能力。由于钢材拥有极为优良的延展性，所以，当遭遇地震灾害时，钢结构同样也表现出了较强的抗震害性能。
1.2 钢结构使用的材料材质更加的均匀
我们在对材料的力学性能计算过程中，均要假定材料内部的组成是均匀、一致的。而钢材正好符合这一特性，在钢材内部各组成成分是均匀分布的，具有各向同性。同时，在钢结构所遭受的应力处于钢材的屈服强度之内，钢材发生的是弹性形变。所以，在钢结构遭受外界应力作用时，受力情况依据弹性材料来计算所得出的结果相对准确。另外，进行钢材的冶炼以及轧制时，同样可以通过提升各工序的质量，来进一步的确保钢材质量出现较小的波动，从而可以更好的确保钢结构的质量。
1.3 钢结构安装便捷，施工时间短
在钢结构制造的过程中，成材工序简单，易于加工成型，同时也能够通过机械来完成钢材的制作。所以，钢结构的制作通常是由具有较强专业能力的金属构件企业来完成的，具有相对高的精度。然后，将制作完成的构件运送至现场再进行组装。在构件组装的过程中，不仅能够应用便于操作的螺栓连接方式完成拼接，同时也能够进行现场的焊接，使钢材组合成相对大的结构单元，然后完成吊装作业，从而可以显著的降低施工所用时长。对于一些已经建设完成的钢结构，同样能够更加充分的加以改造以及加固处理。采用螺栓的形式进行安装的钢结构，也能够依照不同的需求而进行拆迁与改造。若是业主对于钢结构建筑工程的选址有变化时，或者是由于外部的环境条件出现较大的改变，均能够对钢结构进行整体的迁移，所消耗的时间也相对短，由此而带来的经济损失相对小，这是混凝土结构无法比拟的。
1.4 钢结构更加的符合可持续发展要求
钢结构建筑属于绿色环保型建筑，和混凝土结构建筑以及砖混结构建筑相比来说，钢结构建筑可以更加科学与合理的对资源以及能源进行充分的利用，而且在建设施工时不会对周围环境带来太大的影响，可以更加有效的解决工程建设过程中的环境问题。钢材拥有较高的强度以及优良的性能，拥有非常高的循环利用价值，同时钢材的边角材料能够被再次的回收利用。和采用其他种类的材料相比而言，对于同样规模的建筑工程，采用钢结构时所排放的有害气体可以减少35%左右。另外，钢结构更易实现工业化、大批量的生产，所需的施工时长短，可以尽可能的降低工程建设对于环境所造成的破坏。并且，在钢结构建筑的施工过程中，应用砂石以及水泥等材料的数量极少，可以较为明显的防止施工扬尘以及噪声等污染。钢结构属于新型建筑的体系，通过对钢结构的应用，能够进一步的促进其他的环保材料应用与推广。钢结构在进行施工中具有非常强的灵活性，不同种类的墙体材料均能够在钢结构体系之中应用，可以促进墙体材料实现成套工业的发展与应用。
1.5 钢结构自重较轻，具有较高抗震害性能
同样规模的建筑，钢结构建筑的自重相对小很多。例如，拥有6层钢结构的建筑物其自重和4层砖混结构的建筑物自重几乎相同。所以，建筑采用钢结构形式，使其自重较轻，相对的地震力作用也会变小，再加上钢结构拥有优良的延性，可以更好的抵抗震害的作用。
2.1 主钢结构
在主钢结构体系之中，有轻钢结构以及重钢结构。其中，轻钢结构大多数情况是应用在单层而且拥有相对较大跨度的建筑物之中。而重钢结构则主要是应用在多层建筑物之中。在现阶段，一些相对大型的场馆、工业厂房等，多是应用的主钢结构。在主钢结构之中，又包含有主体以及梁结构。通常是将腹钢板和翼钢板共同的焊接成为H型的柱体以及梁结构。依照不同的跨度值以及载荷值，所选用的腹钢厚度值通常在5 mm～8 mm之间，而所选用的翼钢厚度值通常在9 mm～15 mm之间。
2.2 次钢结构
在钢结构体系之中，次钢结构指的是围梁结构、支撑结构以及连接结构等。通常将支撑结构采用圆钢形状的钢材进行制作。而一些较为特殊的支撑结构，是采用H型结构。
2.3 围护结构
在围护结构中，包含有屋面的内板与外板、墙面的内板与外板和一些外层的保温层。通常对屋面以及墙面的内板与外板是使用0.47 mm～0.6 mm之间的镀铝锌材料经过压制成型而制作的，其拥有的屈服应力值应当不小于550 MPa。
2.4 固定螺栓以及密封胶圈
一般钢结构的建筑工程所涉及的跨度相对大，要承受较大的负荷作用。所以，一些连接用的螺栓和密封胶圈应当具有非常好的质量。要求所使用的固定螺栓使用期限应当至少是普通的螺栓使用期限的6倍，所使用的密封胶圈同样应当拥有较强的耐腐蚀性以及抗老化性能，如此才可以更好的确保钢结构建筑的可靠性与安全性。
钢结构体系之中，应用较广的为钢框架结构体系。此种结构和混凝土的框架结构较为相似，其区别在于把混凝土材料的梁结构以及柱体变成钢质的梁结构以及柱体。因为采用钢柱时其截面大小通常要比采用混凝土结构时小很多，同时大多数钢柱是H型的截面形状，因此，钢柱所具有的抗侧移刚度值较小。钢框架结构体系属于具有较强代表性的一种柔性结构，这种结构所具有的抗侧移刚度值一般是由框架结构来提供。通常如果钢结构在刚度值上可以达到建筑物的抗侧移要求，那么，钢构件强度便可以达到相应的承载力要求。不过，此种结构体系一般多是应用在低烈度的区域。而若是在高烈度的区域之中应用，因为地震震害的影响较大，大多数会由于结构的刚度值较低这一单一的影响因素，而不得不增加钢柱的截面大小，这时便会使工程建设的成本投入有所增加。不过，因为此种结构体系所采用的构件全部为钢质构件，相对来说施工所需的周期非常的短。钢结构在布置过程中，更加的灵活，而且不同部位的刚度也更为均匀，在安装过程中操作便捷，具有较快的施工速率。钢结构具有相对轻的自重，而且自身的延性较好，在使用过程中不易发生应力集中问题，更有利于和其他类型的一些建筑结构很好的结合。
钢结构应用于房建工程之中具有相对大的优势，不过，钢材同样也存在一定的缺点。比如，钢材的防火性较差，而且极易被一些侵蚀性介质所腐蚀。所以，进行钢结构的设计以及施工时，应当对影响钢结构质量以及使用功能的各种因素加以分析，以更好的确保钢结构的质量。
3.1 钢结构应用于房间中的防火设计
钢结构由于具有较差的防火性能，若是当温度达到100 ℃时，若温度继续增加，钢材所具有的抗拉强度值将持续的减少，所拥有的塑性也会不断的增加。当温度达到250 ℃时，钢材所拥有的抗拉强度值将稍有提升，不过，钢材的塑性却显著的减弱，发生蓝脆现象。而若是温度大于250 ℃，钢材将会发生一定的徐变问题，这对于钢材的抗拉性能是极为不利的。在温度升高至500 ℃时，钢材的强度会非常的小，此时钢结构将会发生塌落问题。所以，进行钢结构建筑设计过程中，一定要考虑到钢结构的防火与隔热。
3.2 钢结构应用于房建中的防腐设计
一般情况下，钢结构所使用的材料均会直接的和大气接触，若是外部的环境之中存在一定的侵蚀性介质，或者是钢材所处环境相对潮湿，极易导致钢材发生锈蚀问题。当钢结构发生锈蚀之后，除了会使钢结构的横截面有所减少，对于钢结构，性能产生严重不利影响之外，同时，也将导致钢结构的表层形成较多的锈坑，当钢结构遭受外力载荷作用时，在锈坑处极易发生应力集中问题，使钢结构的破坏速度有所增加。所以，钢结构应用于房建工程之中，在设计时应当全面的考虑钢结构的防腐问题，同时依照建筑物内部以及外部环境所存在的一些侵蚀性介质，采用科学、合理的防护手段，以最大限度的保证建筑工程的安全性。而在进行钢结构的防腐保护设计时，通常会应用防腐涂料来对钢结构进行保护。在选用防腐涂料时，应当关注防腐涂料的致密性、疏水性以及附着性等性能，以对环境之中的水蒸气、氯离子以及氧气等有效的隔离，避免钢结构遭到侵蚀，从而确保房建工程的质量。
3.3 钢结构应用于房建中要综合考虑各种影响因素
要想保证钢结构建筑的设计科学性以及运行的可靠性，应当对各种影响因素全面的考虑。首先，房建项目工程应当具备足够的强度、稳定性以及刚度，以保证在建筑工程使用过程中的安全性。钢结构要达到建筑工程的使用要求，要拥有优良的耐久性。其次，要重视房建工程的经济性。在进行钢结构的设计过程中，应当满足各方面要求的前提下，减少钢材的使用量，以降低钢结构的自重，并节约房建工程的建设成本。最后，在钢结构的设计与施工中，还应当关注钢材的运输与钢结构的维护，要使所设计的方案更加具有可行性，使钢结构的安装周期有所缩减，从而进一步的降低钢结构建筑工程的造价。
钢结构对于房建工程发挥着极大的作用，具有极大的发展潜力以及应用空间。同时，也要求在房建工程应用钢结构时，应当不断的创新设计理念，改进钢结构的施工工艺，以为建筑业稳定与健康发展提供可靠的保障。
参考文献：
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Li Gang
(Shanxi Academy of Electro-Mechanical Design, Taiyuan 030009, China)
Abstract：The paper introduces steel structure categories, analyzes advantages of applying steel structure in house-building engineering, and summarizes matters needing attention in applying steel structure in house-building engineering, with a view to guarantee steel-structure building design science and utilization safety.
Key words：steel structural, house-building engineering, fire-preventing design, sustainable development
文章编号：1009-6825(2017)13-0040-02
收稿日期：2017-02-26
作者简介：李 刚(1982- )，男，工程师
中图分类号：TU391
文献标识码：A
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