【摘要】近年来，在可持续发展和建筑工业化理念的推动下，钢结构以其优越的性能得到广泛的认可和推广使用。本文围绕钢结构的优势特点，体系种类等展开介绍，并对我国钢结构未来的发展趋势加以展望。

【关键词】钢结构；优势；体系种类；发展趋势

一、钢结构的特点

由于钢结构与其他结构比较有下列特点，所以钢结构在房屋建筑中得到了广泛的应用：

（1）钢材强度高。钢与混凝土、木材相比，虽然容重较大，但其屈服点较混凝土和木材要高得多，其容重与屈服点的比值相对较低。在承载力相同条件下，钢结构与钢筋混凝土、木结构相比，构件较小，重量较轻，便于运输和安装，特别适用于跨度大、高度高、承载重的结构，也适用于可移动、易装拆的建筑。

（2）钢结构安全可靠。钢材质地均匀、各向同性，弹性模量大，有良好的塑性和韧性，为理想的弹塑性体，完全符合目前所采用的计算方法和基本概念。因此，钢结构计算准确性好，可靠性高。

（3）钢结构工业化程度高。尽管制作钢结构需要复杂的机械设备和严格的工艺要求，但与其他建筑结构比较，钢结构工业化程度最高，具备了成批大件生产和高度准确性特点。可采用工厂制作、工地安装的施工方法，缩短施工周期。进而为降低造价、提高收益创造条件。

（4）钢结构具有一定的耐热性。温度在250℃以内，钢的性质变化很小，温度达到300℃以后，强度逐渐下降，达到450℃-650℃时，强度降为零。因此，钢结构可用于温度不高于250℃的场合。

钢结构的最大缺点为易锈蚀。新建造的钢结构一般都需仔细除锈、镀锌或刷涂料。以后隔一定时间又要重新涂刷。

从20世纪初开始，随着新材料、新工艺、新设备和现代结构设计理论的发展，大量新型建筑开始涌现，使房屋建筑产生了前所未有的大发展。而钢结构这一新结构体系的出现和大发展无疑对房屋建筑带来了深刻的影响。

二、钢结构的体系种类

钢结构用于房屋建筑中的主要结构体系有：高层钢结构、空间结构、轻钢结构、住宅钢结构等。

（1）高层建筑钢结构

钢结构的应用是伴随着高层建筑发展，从最早的美国芝加哥保险大楼到现代我国的金茂大厦，高层钢结构已经历了一个多世纪。

在高层钢结构中有两种体系，一是钢-混凝土混合结构，一是纯钢结构。钢-混凝土混合结构最早于1872年用于芝加哥的Gate way 3 Building（36层137米），我国在20世纪80年代才将其用于高层建筑。钢-混凝土结构的综合利用了钢和混凝土结构的优点，用钢量约为钢结构的70%，而施工速度与钢结构相当，混合结构的综合经济指标优于全钢结构和全混凝土结构的综合经济指标。

（2）空间结构

钢结构在空间结构中的应用主要分两类，一类是以受压，受弯为主的网架和网壳点，一类是以受拉为主的索张拉和膜结构。

1）网架和网壳

以网架和网壳为代表的空间网壳结构，其特点是跨度大、面积大，形式多样。不仅用于一般民用建筑，而且用于工业厂房、机库、候机类、体育场馆、展览中心等。

2）索张拉结构

以受拉为主的结构，避免了受压构件的稳定问题和受弯构件的应力不均匀问题，最大限度地发挥受拉构件的作用，提高了结构的经济性，代表的建筑有：巴赛罗那麦尔赛罗娜塔，上海世纪公园三号钢拉索大门等。

膜结构是建筑结构中最新发展起来的一种结构形式，由高性能，高强度织物及加强构件（钢架、钢梁和钢索等）构造而成，通过对结构施加确定的予应力使柔性构件具有一定的刚度，从而覆盖大跨度空间。自20世纪70年代以来，膜结构得到了极大发展和广泛应用，已逐渐应用于覆盖整个体育场或周边看台的房屋系统、机场大厅、机库、火车站台、商场、展览中心、交通服务设施等不同跨度的建筑中。

索结构是以一系列受拉的索作为主要的承重构件，这些索按一定规律组成各种不同形式的体系，并悬挂在相应的支承结构上。索一般采用高强钢丝组成的钢绞线、钢丝绳或钢丝束。

从工程发展看，索膜结构是一种趋势，跨度较大的膜结构都与索结构结合，共同承力，它们实际成了一种空间双层索膜结构体系。索膜结构可以充分发挥材料的强度，避免了结构松弛，具有重量轻、安装方便、结构轻盈的特点，是空间结构的重要形式。

（3）轻钢结构

轻型钢结构近年在我国发展很快，主要用于轻型的工业厂房。各种仓库、市场、体育场馆、展览厅及各类活动房屋等。轻钢结构一般由彩色钢板组成墙面和屋面，由5mm以上钢板焊接或H型钢作为承重结构，多采用门式钢架结构并用圆钢制成柔性支撑和高强螺栓连接。此外与轻钢结构相配套的保温隔热材料、防火、防腐涂料、采光构件、门窗及连接件等等得到了迅速发展。

（4）住宅钢结构

由于钢结构具有重量轻、抗震性能好、工业化程度高，是一种绿色环保产品，住宅建筑可以大量采用钢结构。我国的住宅钢结构以20世纪80年代引进国外的轻钢结构住宅开始的，如同济大学从日本积水株式会社引进了二层钢结构住宅进行研究。

住宅钢结构是推进住宅工业化的重要方面，目前主要是建筑设计的完善创新；优化钢结构体系和相应的结点构造；发展配套建材和设备，特别是外墙材料；开展试点工程技术交流，特别要解决钢材防火、防腐及保温、隔声、抗震等性能。

三、大力发展钢结构

从目前建成的钢结构建筑来看，技术方面，钢结构结构体系日渐趋于成熟，其之前存在的复杂节点问题，围护结构材料问题也随着技术的升级得到了有效解决，钢结构建筑的整体性能得到了大幅度提升。制度方面，钢结构建筑标准体系日趋完善，钢结构住宅通用技术体系，钢结构建筑工程计价依据建立健全，这都为钢结构的发展提供了保障。

并且相较于钢结构住宅占比50%以上的日本，美国等发达国家，中国的钢结构建筑占比不到5%，因此具有极大的发展空间。

国家规划方面，《“十四五”建筑业发展规划》提出到2025年，装配式建筑占新建建筑的比例达30%以上，并积极推进高品质钢结构住宅建设，鼓励学校、医院等公共建筑优先采用钢结构。这也为钢结构发展提供了政策支持。

国内外交流方面，早在“十二五”期间，钢结构行业的企业便着手开展与国际市场的交流合作，并且在技术、人才、制度交流方面收效明显，不少一级资质的钢结构企业已经获得了欧美、日本、东南亚市场准入认证；纷纷设立设立海外事业部或国外分支机构。“十四五”期间，我国实行的“一带一路”战略势必会刺激钢结构行业海外市场迎来爆发性的增长。

结语

综上所述，钢结构在国内外的发展表明，其强度高，工业化程度高，安全可靠，且其具备多种结构形式来适应多样化的建筑造型，相对于传统的结构形式，优势是显而易见的，因此钢结构具有十分广阔的发展前景，我国钢结构虽然在国家政策引导下取得了一定的进展，但还存在很多的改进空间，希望各方能够积极协作，紧抓历史机遇，实现产业进一步升级。

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