中國建筑金屬結構協(xié)會(huì )
建筑鋼結構分會(huì )主辦
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鋼結構工程的實(shí)施，離不開(kāi)社會(huì )群體的共同參與、眾多門(mén)類(lèi)科學(xué)技術(shù)的綜合應用、建筑及鋼結構設計、施工者的辛勤努力。因此，鋼結構除具有一般工程結構的建造社會(huì )性、科技綜合性、應用依附性等屬性外，在品質(zhì)上還有其自身的一些技術(shù)特征：自重輕、建造快、適應性強、耐火差、需防銹等。把握好鋼結構這些屬性和特征，揚長(cháng)避短是建設好鋼結構工程的必要條件。
目前，不少鋼結構的建造是具有足夠的可靠性、良好的社會(huì )效應和經(jīng)濟效益的，但也有一些可以被稱(chēng)之為亞健康或不健康的鋼結構工程。這些工程的建造不能不引起人們的關(guān)注。
一、什么是鋼結構
鋼結構是用鋼材經(jīng)過(guò)加工、連接、安裝組成的需要承受各種潛在的自然和人為破壞，并具有足夠的可靠性、良好的社會(huì )效應和經(jīng)濟效益的工程構筑物。這樣來(lái)定義鋼結構，就可以進(jìn)一步指明和把握鋼結構的基本屬性、技術(shù)特征，為建造健康鋼結構工程提出一些必要的理念。
各種工程構筑物所處的環(huán)境和用途不同，其需要承受的自然和人為環(huán)境的作用也各有差異，所應滿(mǎn)足各種預定功能的要求雖說(shuō)不一致，但一般都應具有足夠的可靠性（安全性、適用性、耐久性）、良好的社會(huì )效應和經(jīng)濟效益，這些應該是對工程結構物最基本、最重要的預定功能要求。這里所說(shuō)的適用性，應該是最大限度地適應社會(huì )需求的廣義適用性。
二、鋼結構的應用及其類(lèi)別
第一，鋼結構按應用領(lǐng)域可分為建筑工程、橋梁工程、水利工程、海洋工程、特種工程等。不同領(lǐng)域應用的鋼結構常稱(chēng)為該領(lǐng)域的鋼結構，如：建筑鋼結構，橋梁鋼結構等。
第二，鋼結構按所用鋼材規格的分類(lèi)。一是輕型鋼結構，1.5毫米~6毫米厚度的鋼板和小圓鋼、型鋼組成的鋼結構；二是普通鋼結構：8毫米~40毫米厚度鋼板和普通型號型鋼組成的鋼結構；三是重型鋼結構：大于40毫米厚度鋼板和特殊型號鋼材組成的鋼結構。用小于1.5毫米厚度鋼板制成的鋼結構也可稱(chēng)為超輕型鋼結構。
不同規格鋼材組成的鋼結構的加工、制造、安裝和受力工作性能以及破壞特征有所不同。輕型鋼結構的穩定性和缺陷敏感性問(wèn)題較為突出；重型鋼結構的焊接、安裝殘余應力對鋼板層狀撕裂以及疲勞和脆性斷裂等的影響不能忽視。
第三，鋼結構按結構體系工作特點(diǎn)的分類(lèi)。
⑴梁格結構，受彎曲工作的梁組成的結構；⑵剛架結構，受壓（拉）、彎曲工作的直梁和直柱組成的框形結構；⑶拱架結構，單向彎曲形構件組成的平面結構；其截面受壓、彎和剪；⑷桁架結構，主要受拉或壓的桿件組成的結構；⑸網(wǎng)架結構，主要受拉或壓的桿件組成的平面型網(wǎng)狀結構；⑹網(wǎng)殼結構，主要受拉或壓的桿件組成的曲面型網(wǎng)狀結構；⑺索桿結構，張力索（或鏈桿）和受壓桿件組成的結構；⑻拉索結構，張拉索為主組成的結構；⑼混合結構，⑴~⑺中兩種及其以上結構組成的結構；⑽雜交結構，⑴~⑺中兩種及其以上結構構件組成的新型結構；⑾預應力結構，對⑴~⑽施加有預應力的結構。
上述結構體系一般在相同空間和環(huán)境條件作用下其結構自重依次較輕，特別是對于大空間、復雜環(huán)境條件作用下的建筑物的支承鋼結構，其自重的減輕程度更是這樣。這是因為，受彎或壓彎的構件的截面應力不均勻，不能充分利用其材料強度性能；軸心受壓構件的截面應力均勻，可較充分利用其材料強度性能，但長(cháng)細比大時(shí)，需考慮穩定性問(wèn)題；軸心受拉構件不僅截面應力均勻，而且不會(huì )失穩，可最充分利用其材料強度性能。
三、建筑鋼結構的基本屬性和品質(zhì)技術(shù)特征
正如以上提到的，鋼結構是可以在許多工程建設領(lǐng)域應用的一種工程構筑物，因此，它的建設立項、設計、施工、使用、維修等是相互關(guān)聯(lián)的系統工程。從總體上看，鋼結構與其它工程結構類(lèi)似，其不同之處在于，鋼結構是用鋼材經(jīng)加工、連接、安裝組成的工程結構，因此它具有與其它工程結構相類(lèi)似的以下幾方面基本屬性，同時(shí)有著(zhù)不同的品質(zhì)技術(shù)特征。
第一，鋼結構的基本屬性。
一是建造社會(huì )性。鋼結構的建造是多行業(yè)群策群力的群體活動(dòng)，離不開(kāi)社會(huì )的需要和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，并反映著(zhù)社會(huì )發(fā)展的歷史進(jìn)程。因此，鋼結構的建造具有極大的社會(huì )性。二是技術(shù)綜合性。建筑鋼結構的建造涉及建筑藝術(shù)、物理、力學(xué)、金屬學(xué)、結構工程、機械加工等多類(lèi)學(xué)科和技術(shù)的綜合應用。三是應用依附性。建筑鋼結構是為各建筑工程的建設需要而建造的，必須適應各項目的建設需求，離開(kāi)其需求，鋼結構便失去其建設和存在的先決條件，因此鋼結構需要依附于各個(gè)建設項目的要求。四是品質(zhì)獨立性。鋼結構的存在是實(shí)現建設項目需求的根本保證，而且一旦建成，它的品質(zhì)即被確定，是優(yōu)？是劣？能否安全？能否適用并耐久地工作等等，卻相對獨立于各個(gè)建設項目的需求而存在，并且能直接影響甚至決定著(zhù)建設項目的成敗。一些鋼結構工程建成后的慘痛事故教訓，不斷地表明了鋼結構品質(zhì)的這一獨特性。
第二，鋼結構的品質(zhì)技術(shù)特征。
正常設計、施工和使用的鋼結構，一般有以下優(yōu)良的品質(zhì)技術(shù)特征。一是自重輕：鋼的容重強度比小，在相同工程情況下，結構的自重輕；二是塑性大：調整結構、構件、截面的局部超額受力的能力強；三是韌性好：抵抗撞擊、振動(dòng)、疲勞破壞的性能好；四是質(zhì)量?jì)?yōu)：在工廠(chǎng)加工，質(zhì)量穩定、可靠；五是建造快：在工廠(chǎng)加工、制造，在工地安裝，可縮短建設周期；六是拆遷易：結構安裝單元常采用可拆卸的螺栓連接；七是適應性強：可適用于建造各種建筑結構;八是鋼材回收利用率高。
除具有以上優(yōu)良的品質(zhì)技術(shù)特征外，裸露的鋼結構有以下不良的品質(zhì)技術(shù)特征。一是耐火差：鋼材熱容量小、導熱性強、溫升快、高溫強度低。當溫度達到400攝氏度時(shí)，普通鋼材的強度極大地降低；當溫度達到600攝氏度時(shí)，普通鋼材即失去承載力。二是易銹蝕：在濕度大、侵蝕性介質(zhì)的環(huán)境中易銹蝕。
需要強調的是，如果在非正常條件下設計、施工和使用時(shí)，鋼結構的上述優(yōu)良品質(zhì)技術(shù)特征將退化，甚至于向其反面發(fā)展；如果能采取恰當技術(shù)措施，上述不良品質(zhì)技術(shù)特性征可以得到改善，進(jìn)而可滿(mǎn)足工程需要。因此，把握鋼結構的基本屬性和品質(zhì)技術(shù)特征，揚長(cháng)避短，是建造健康、優(yōu)質(zhì)鋼結構工程的關(guān)鍵。
四、建造健康鋼結構工程需要有的設計理念
第一，健康的鋼結構。健康的鋼結構是指能正常、持久工作并能產(chǎn)生良好效益的一種鋼結構，也就是能承受各種潛在的自然和人為破壞，并具有足夠的可靠性（安全性、適用性、耐久性）和良好社會(huì )效應、經(jīng)濟效益的鋼結構。不顧其可靠性，而片面追求經(jīng)濟效益指標的建筑鋼結構，必然是缺陷的、短命的甚至是危險的鋼結構；不顧經(jīng)濟效益，片面追求虛幻意念、怪異形象的“適用”而建成的建筑鋼結構，必然是臃腫浪費的鋼結構。此外，不顧一切地追求速度，而因在設計、施工方面不當、埋下嚴重影響可靠性的缺陷、隱患和代價(jià)高昂的鋼結構等都不能算是健康鋼結構，僅可稱(chēng)其為亞健康、不健康或病態(tài)鋼結構；只有其可靠性與社會(huì )效益取得較好平衡的鋼結構才能算得上是健康的鋼結構；取得最佳平衡的，可稱(chēng)得上是精品鋼結構。建造健康鋼結構不容易，打造精品鋼結構更難，必須把握其基本屬性和品質(zhì)技術(shù)特征并具有相應的理念，才有可能實(shí)現。（中國建設報）
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