鋼結(jié)構(gòu)的容重雖然較大,但與其他建筑材料相比,它的強(qiáng)度卻高得多,因而當(dāng)承受的荷載和條件相同時(shí),鋼結(jié)構(gòu)要比其他類型結(jié)構(gòu)輕。
主要表現(xiàn)在:
(1)恒荷載輕 采用輕質(zhì)圍護(hù)結(jié)構(gòu),恒荷載及地震作用大幅度減小,基礎(chǔ)形式簡(jiǎn)單,對(duì)地基要求低,抗震性能較好。
(2)構(gòu)件截面小它采用新的設(shè)計(jì)理論、高強(qiáng)度鋼材、新結(jié)構(gòu)體系,承重構(gòu)件截面小,用鋼量低。
因此,鋼結(jié)構(gòu)工程與鋼筋混凝土的“深基、胖柱、肥梁、重蓋”結(jié)構(gòu)相比, 這一“輕”字表現(xiàn)得更為突出。因?yàn)?,?duì)于無吊車梁的工業(yè)和民用建筑,輕鋼結(jié)構(gòu)的鋼材用量一般為20 - 50kg/m2,因此,它更適用于一些地基較為松軟的地 區(qū)。
2.預(yù)生產(chǎn)化程度高
在建筑領(lǐng)域中,降低生產(chǎn)成本,縮短建筑工期是建筑企業(yè)追求的主要目標(biāo)。 由于鋼結(jié)構(gòu)建筑模數(shù)協(xié)調(diào)、統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)了建筑構(gòu)件的工業(yè)化大規(guī)模的預(yù)生產(chǎn),使不同材料、不同形狀和不同制造方法的建筑構(gòu)配件具有一定的通用性和互 換性。而且,由于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接均采用螺栓、鉚釘及焊接連接,這樣就具有了施工方便的特點(diǎn)。在同等條件下,鋼結(jié)構(gòu)工程與鋼筋混凝土工程工期相比,前者僅是后者的1/3 -1/4。所以,鋼結(jié)構(gòu)工程施工工期短是其最具有競(jìng)爭(zhēng)力的特征。
3.鋼材的塑性和韌性好
大家知道,對(duì)于建筑構(gòu)件來講,要求構(gòu)件在受力破壞時(shí)應(yīng)為塑性破壞,最忌 脆性破壞,或稱為突然性破壞。而鋼材由于其伸長(zhǎng)率高,說明了它的塑性良好。這樣鋼結(jié)構(gòu)工程一般不會(huì)因偶然超載或局部超載而突然破壞。并且由于它的韌性好,可使鋼結(jié)構(gòu)對(duì)動(dòng)力荷載有較好的適應(yīng)性。因此可以說,鋼材的塑性和韌性對(duì) 鋼結(jié)構(gòu)工程安全可靠度提供了充分的質(zhì)量保證。
4.鋼結(jié)構(gòu)建筑更富有功能化
在鋼結(jié)構(gòu)建筑中,結(jié)構(gòu)成為形象構(gòu)成的重要因素,結(jié)構(gòu)的形體、構(gòu)件、節(jié)點(diǎn) 從很大程度上導(dǎo)致并制約著建筑的形象。建筑與結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與功能只有做到一體化,才能使建筑更富有功能化以使隨后的各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行下去,創(chuàng)造出技術(shù)與 藝術(shù)融為一體的鋼結(jié)構(gòu)建筑。北京2008 年奧運(yùn)會(huì)國(guó)家體育場(chǎng)投標(biāo)方案中有許多 方案都體現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)建筑的這一特點(diǎn)。例如清華大學(xué)建筑設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的可開合式 方案,在體育場(chǎng)大屋面的中央設(shè)置兩個(gè)半圓形的玻璃頂面,可同時(shí)相對(duì)旋轉(zhuǎn)、平 行滑動(dòng)完成大屋面的開合;又如中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)的場(chǎng)館方案外觀即為鋼 建筑的結(jié)構(gòu),形象完美純凈,功能與結(jié)構(gòu)達(dá)到了完美的統(tǒng)一;還有日本株式會(huì)社建筑事務(wù)所設(shè)計(jì)的折疊式方案,屋頂由懸臂的鋼架結(jié)構(gòu)支承,可在30min內(nèi)完成 開閉的動(dòng)作,確保全年各種氣候條件下的比賽活動(dòng)不受天氣影響。
5.鋼結(jié)構(gòu)建筑能滿足超高和大跨度的要求
由于鋼材組織均勻,接近于各向同性勻質(zhì)體,強(qiáng)度高、彈性模量大,其密度 和強(qiáng)度的比值遠(yuǎn)小于磚石、混凝土、木材。在同樣受力情況下鋼結(jié)構(gòu)自重小,從而可以做成跨度較大和高度較高的結(jié)構(gòu)以及靈活的結(jié)構(gòu)形體。由于大跨度的結(jié) 構(gòu),減少了鋼柱、梁、墻、隔斷等占用面積,等于增加了單位使用面積。鋼結(jié)構(gòu) 的占用面積可比同類鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的占用面積減少約25%。這實(shí)際上是增加 了建筑物的使用價(jià)值,增加了投資者的經(jīng)濟(jì)效益?,F(xiàn)在人類已具有建造跨度超過 1000m的超大穹頂與高度超過100m最高至400m的超高層建筑的能力。
6.符合國(guó)家“綠色、環(huán)保、節(jié)能”的環(huán)保理念
發(fā)展鋼結(jié)構(gòu),對(duì)于資源、能源非常短缺的國(guó)家來講意義尤為重大。在鋼結(jié)構(gòu)工程中,由于墻體結(jié)構(gòu)少,保護(hù)了國(guó)家有限的土地資源,也減少了開山挖石燒水泥,有利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù);而且在安裝施工現(xiàn)場(chǎng),由于采用整體裝配式連接, 大大降低了混凝土攪拌、砌筑砂漿的攪拌、混凝土的濕養(yǎng)護(hù)等作業(yè)環(huán)境的工作量,限制了粉塵的污染,減少了建筑垃圾,降低了施工噪聲。在節(jié)能方面,98% 以上的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以重新回收利用,既節(jié)約了材料,又節(jié)省了能源,符合綠色 環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的原則。并且鋼結(jié)構(gòu)工程中保溫材料的應(yīng)用,還可有效地改變 室內(nèi)的溫度環(huán)境。