進入20世紀90年代以來，我國鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展十分迅速，特別是一些代表城市標志性高層建筑的建成，為鋼結(jié)構(gòu)在我國的發(fā)展揭開了新的一頁。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)已投入運營。據(jù)稱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31萬平方米，現(xiàn)正在加緊建設中。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)量的大幅增長就可窺見一斑，如上海市的鋼結(jié)構(gòu)制造和施工單位已由原來的幾十家一下子發(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。大好形勢下，如何因勢利導，抓好設計和施工質(zhì)量，這是當前一個十分迫切的問題。

      輕鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)勢明顯

      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)我國目前情況來看，鋼結(jié)構(gòu)由于其用度廣、優(yōu)勢明顯，已大量應用于單層工業(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，必要時也可以再配鋼筋。墻面圍護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)勢在于：施工周期短。輕鋼結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點是所有構(gòu)件均可以由工廠制作現(xiàn)場拼接安裝，對一般規(guī)模較小的工業(yè)廠房僅需45天至2個月，而若采用鋼筋混凝土建筑則要8～12個月左右。

      綜合經(jīng)濟效益好：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)境的動態(tài)感;因為建筑物本身的自重輕，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)目前我國的市場價格，輕鋼結(jié)構(gòu)的造價已經(jīng)低于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，當廠房的跨度越大時，其優(yōu)勢越為明顯，這也是它賴以競爭的一大優(yōu)勢。

      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及災害影響程度，極有利于抗震。我國是一個多地震區(qū)國家，在地震區(qū)建筑中應多多推廣應用鋼結(jié)構(gòu)，必可大大減少地震災害和人員傷亡。唐山地震的慘痛教訓應予記取。目前，天津市已正式啟動輕鋼結(jié)構(gòu)住宅。

      正是由于輕鋼結(jié)構(gòu)的諸多優(yōu)點，而且隨著近年來防火、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，使得它在工業(yè)廠房以及民用設施中獲得了廣泛的應用。

      輕鋼結(jié)構(gòu)允許采用塑性設計，但僅適用于不直接承受動力荷載的固端梁、連續(xù)梁以及由實腹構(gòu)件組成的單層和2層框架結(jié)構(gòu)。采用塑性設計的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，按承載能力極限狀態(tài)設計時，應采用荷載的設計值，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。按塑性設計時，鋼材和連接的強度設計值應按規(guī)程的有關(guān)條款規(guī)定的數(shù)值乘以折減系數(shù)0.9。塑性設計截面板件的寬厚比也應符合有關(guān)規(guī)定。

      門式框架上“工”字形截面構(gòu)件的腹板允許考慮屈曲后程度，我們可以通過單向受壓四邊簡支板回曲后的中面應力分布情況來說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，則載荷邊的壓應力分布為非均勻分布，兩邊應力較高，中間應力較低;非載荷邊產(chǎn)生垂直于邊線的應力，其中部為拉應力。由于拉應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度進行結(jié)構(gòu)設計最早見于飛機結(jié)構(gòu)中，因為飛機結(jié)構(gòu)設計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。在普通房屋建筑鋼結(jié)構(gòu)設計中一般不允許板件產(chǎn)生局部失穩(wěn)。

      輕鋼結(jié)構(gòu)門式剛架是主要的承重結(jié)構(gòu)，一般采用實腹型變截面的柱和梁組成。門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，如果厚度增之過大，則腹板耗鋼量太多，也是不經(jīng)濟的。因此，先進的設計方法是采用高而薄的腹板，還有相當可觀的屈曲后強度可以利用。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)天津大學所作的試驗證明，當荷載超過理論計算的屈曲臨界載限多時腹板才呈現(xiàn)凸曲變形，且凸曲變形都不大，故適當利用屈曲后強度是可行的。

      推廣應用住宅鋼結(jié)構(gòu)應提到重要位置

      目前，鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的競爭非常激烈。這種競爭，不僅來自于各行業(yè)、各企業(yè)之間，更重要的還來自于鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)這兩種建筑之間的競爭。日本等發(fā)達國家，鋼結(jié)構(gòu)建筑要占整個建筑的50%%以上，而我國只占5%%還不到。

      對于鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)的造價問題，應有一個全面、綜合的認識，不能籠統(tǒng)地認為鋼結(jié)構(gòu)造價比混凝土貴，從而排斥于比較方案之外，這一點對廣大設計人員尤為重要。事實上一個高層建筑的工程總投資，包括工程造價、動遷費、征地費等方面，工程造價只占工程總投資的50%%。而工程造價又包括結(jié)構(gòu)造價、裝飾費、設備費等，結(jié)構(gòu)造價只占工程造價的30%%左右。而結(jié)構(gòu)造價又分上部結(jié)構(gòu)和基礎造價，上部結(jié)構(gòu)造價僅占基礎造價的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、基礎造價低、強度高、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，那么鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢是不言而喻的。

      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。全國每年要建數(shù)千萬平方米的住宅建筑，但采用鋼結(jié)構(gòu)的幾乎沒有。當然這和我國傳統(tǒng)思想、觀念以及對鋼結(jié)構(gòu)的認識偏差有關(guān)。可喜的是，天津市政府已率先示范，啟動了輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑，建設10萬平方米的輕鋼住宅，其示范效應不可低估。希望各地有關(guān)職能部門及廣大設計人員應有超前意識，作出響應，對輕鋼住宅建筑的發(fā)展作出應有貢獻。

      應積極提高各鋼結(jié)構(gòu)制造、施工企業(yè)、設計院所等技術(shù)人員的業(yè)務水平。我國在較長的一段時間內(nèi)，由于鋼結(jié)構(gòu)使用很少，各設計院所、建筑企業(yè)大多從事單一的混凝土結(jié)構(gòu)工程的設計和施工。目前應大力加強和提高各級技術(shù)人員的鋼結(jié)構(gòu)業(yè)務水平。應充分發(fā)揮各高等院校、學術(shù)團體等舉辦鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)講座、規(guī)范培訓班等的積極性。

      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包括：在鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展上應將其納入國家建筑技術(shù)發(fā)展規(guī)劃并在科研項目、經(jīng)費等方面予以重點支持;對于鋼結(jié)構(gòu)的住宅建筑，在土地征用、稅收等方面予以優(yōu)惠，以降低建設成本，使其更具市場競爭力;大力推廣使用國產(chǎn)鋼材，以此和鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)形成良性循環(huán)。