钢结构在工业建筑的应用与发展探析

摘要：本文主要简述钢结构的特点以及在工业建筑方面的应用，介绍了工业建筑钢结构的发展前景以及制约发展的一些因素，并对这些问题进行了分析。

关键词：钢结构；工业建筑；应用与发展

1 引言

近几年我国钢结构市场前景报告指出：随着区域振兴计划的相继推出，带来了产业转移的机会，以及基础设施投资在未来几年的确定性增长，钢结构产品即将迎来一轮爆发式的需求和增长。作为国民经济支柱产业的建筑行业和建材行业，也将取得迅猛发展，钢结构用钢生产能力与技术水平已有了显著提高。其强度高，自重轻、抗震性能好、施工速度快等优势，在工业建筑行业中必然大量应用。

2 钢结构的主要特性

1）自重轻，抗震性能好：

钢结构比砖混结构轻近1/3左右，比钢筋砼剪力墙结构轻近1/5左右，因此在相同建筑面积的建筑楼层中钢结构自重相对较轻。据比较，六层钢结构住宅的自重相当于四层砖混结构住宅的自重；而轻钢结构单层工业厂房自重仅为传统结构的1/5～1/10。由于钢结构自重轻且具有很好的塑性和韧性，发生地震时能较好吸收地震波的能量，从而延长结构破坏的时间，减少结构破坏的程度，有利于人员逃生和财产保护。

2）施工简便、工期短：

钢结构大部分构件在工厂制作，很大程度上减少了现场工作量。各分项工程如基础、构件、屋面、维护结构可以同时施工，互不影响，大大缩短工期。据比较，钢结构的施工速度约为混凝土结构施工速度的1.5倍，工程项目可以早建成、早投产、早收益，投资资金的时间价值得以体现。

3）建材环保、可持续发展：

钢结构构件在工厂制作后，运至施工现场，采用焊接或螺栓连接，干法施工，这样可以有效减少施工过程中的噪声污染和环境污染。钢结构拆除后，各组件可回收重复使用，或经熔融冶炼后变为钢材用于别的地方，因此称其为满足绿色环保建材。

4）可塑性强、造型美观：

相对于其它结构形式而言，钢结构建筑可以极大地超越结构束缚，创造出多种形式空间。展现出灵巧、轻盈、通透等效果，其强大的造型潜力是其它结构形式所难以比拟的。

3 工业建筑钢结构的主要应用

1）工业建筑钢结构的传统应用

工业建筑钢结构的传统应用有钢屋架系统和吊车梁系统。一些工业建筑需要大空间和大跨度，传统的钢筋砼梁或屋架已不能满足空间和跨度上的需求，钢屋架系统应运而生，钢屋架系统由屋架、支撑和系杆组成。很多厂房中设置有吊车，吊车梁系统是工业厂房的重要组成部分，由吊车梁、制动结构、轨道、车档和连接件组成。

2）工业建筑钢结构的常规应用

当钢筋砼结构不能满足工业建筑物跨度或功能上的要求时，会采用钢结构，如大型仓库、材料堆场、飞机装配车间等，其结构体系多为网架、拱架、悬索、门式刚架等。当建筑物受动力荷载影响，会采用钢结构，如碳素厂高楼部，由于振动成型机的反复振动对结构强度和耐疲劳度都有很高的要求。当在高烈度区时，钢筋砼结构已经超出现行规范规定范围内时，会采用钢结构，如在9度区时，钢筋砼框架结构高度限高24m，而工艺流程又必需要求建筑物高度高于24m，因此只能采用钢框架结构。当原有厂房需要改建或扩建时，会采用钢结构，如一些厂房由于工艺流程的改变，厂房已不能满足现有设备的需要，则要将原厂房改扩建，钢结构受力清晰，构造简单，重量轻，施工快捷，通常为改扩建工程的首选。一些必须采用钢结构的特种结构，如变电站的空间钢塔架、输送皮带廊的钢桁架、钢支架、烟气净化厂房的钢烟囱、海上钻井平台、氧化铝厂的溶出区域管网管道支架、可拆卸或移动的钢构架等。

3）工业建筑钢结构的应用趋势

工业建筑的宗旨是一切为工艺服务，根据其生产流程，对材料、空间和结构形式都有特定要求，且建筑体量较大，对尺度把握以及新材料、新技术的应用都有较高要求，因此表现出有别于一般建筑的形式。简单的建材和落后的施工工艺将被取代，品种繁多的型材、钢缆、构件连接件等丰富着工业钢结构的用材；高性能和现场化施工的涂料解决了工业钢结构的防腐、防火、防水、隔热、防污染等问题；低能耗、高效率、高性能的焊接设备和焊接材料，以及数控钢材二次加工设备的研制成功，带给工业钢结构加工全新概念，打破了传统加工模式；国外建筑商的涌入，带来了新理念、新材料、新施工方法等。因此钢结构工业建筑将表现出高强、轻盈、简洁、观感好、色彩鲜明、现代化程度高等典型的特征。

4 工业建筑钢结构的发展前景

随着信息社会发展，新工艺、新材料、新设备等新的东西，对工业建筑设计提出新的要求，灵活车间、通用厂房、高层工业大厦、工业科技园区、智能建筑日益增多，原来老一套工业建筑体系也随之更新换代。这就要求我们不得不更新观念和设计手段以适应新的技术发展。我国工业钢结构建筑发展相对滞后，目前我国已经开始重视工业钢结构建筑的发展。

我国钢产量多年居世界第一位，而建筑用钢量仅占总产量的三分之一左右，其中钢结构用钢量不足5%，这样来讲我国工业建筑用钢的发展空间非常大。而我国目前却在大量采用砖砌体和钢筋砼结构的工业建筑，这些建筑每年大量销毁农田耕地和排放CO2，不仅污染环境，还生产出大量的建筑垃圾。而大力发展工业钢结构建筑能在一定程度上解决上述问题。原因如下：1）钢材是一种高强度高效能材料，具有很高再循环利用价值；2）钢结构抗震性能好，使用灵活，施工能耗低，不产生强噪声和空气污染；3）钢结构发展能带动一系列轻质高强墙体材料发展，减少普通墙体材料的使用量，同时为绿色建材发展创造条件。在日趋严峻的环境问题面前，发展工业钢结构建筑，替代砖砌体和钢筋砼结构是明智的选择。

5 制约工业建筑钢结构发展的因素

1）对工业钢结构认识片面：长期受混凝土结构影响，人们对钢结构建筑还存在着片面认识，观念没有彻底转变。存在着建设单位担心工程造价高，设计单位担心技术不成熟，施工单位缺乏安装施工经验等问题，严重阻碍了工业钢结构建筑的发展。

2）工业钢结构配套材料不完善：工业钢结构体系是一个综合且复杂的技术体系，涉及到屋面材料、墙体材料、保温材料、防腐、隔热材料、管线系统等一系列配套体系。

3）资金和技术水平问题：与发达国家工业钢结构技术相比较，在设计理念、钢材品种质量、新产品研究开发、制作安装设备、计算机应用、科学管理、专业人才培养等方面都存在着较大差距。国内一些钢结构科研机构研发资金不足，标准及规范修订周期过长，使得一些刚刚出台，颁布实施的新标准和规范，就已经不能适应当前钢结构建筑的发展的最新需求。

4）从事工业钢结构行业的设计、制作、安装、监理等从业人员对新材料、新理念、新施工方法等新知识掌握不够。

6 结语

钢结构具有强度高、生产制作工业化程度高、施工速度快的特点，目前在工业建筑中较为广泛的得到应用。虽然钢结构在工业建筑中的发展有一些制约因素，但是随着人们对钢结构及其技术认识的不断提高，配套材料的不断完善，它在工业建筑中必将取得飞速的发展。

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