鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)的比較

1、鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)的比較本文從材料性能、經(jīng)濟(jì)效益、加固方法、未來發(fā)展趨勢等幾個(gè)方面對鋼結(jié) 構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)做出了比較。標(biāo)簽：鋼結(jié)構(gòu);混凝土結(jié)構(gòu);分析比較一、前言鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)都能用于建筑施工，但是不可否認(rèn)的是鋼結(jié)構(gòu)有許多混 凝土結(jié)構(gòu)所不具備的優(yōu)點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)因?yàn)槠鋬?yōu)越的性能占據(jù)了市埸的很大一部分份 額。下面隨著筆者一起來探討。二、鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)材料性能的比較混凝土結(jié)構(gòu)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛，它在取材、持久性、可塑性、耐火 性等方面具有很大的優(yōu)勢，不但應(yīng)用在住宅、廠房等工民建中，還在水塔、核反 應(yīng)堆等特種結(jié)構(gòu)中應(yīng)用。缺點(diǎn)是施工工期長，混凝土用量大，自重大，基礎(chǔ)費(fèi)用 大幅上漲等。由于鋼結(jié)構(gòu)具有

2、輕質(zhì)、高強(qiáng)、抗震、承重能力強(qiáng)等優(yōu)越性能，其力學(xué)性能也 十分良好，因此在建筑行業(yè)中得以廣泛應(yīng)用，特別是高層建筑和大跨度建筑結(jié)構(gòu) 要求比較高的建筑體內(nèi)，都應(yīng)用得十分廣泛。同時(shí)鋼結(jié)構(gòu)本身可以作為勁性結(jié)構(gòu) 承擔(dān)結(jié)構(gòu)荷載和施工荷載等優(yōu)點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)施工時(shí)無須支橫、拆模也降低了建筑施 工的成本，加快了施工的進(jìn)程，并且很多鋼結(jié)構(gòu)在出廠的時(shí)候都已經(jīng)生產(chǎn)完畢， 在施工現(xiàn)場只需通過焊接和螺栓將其進(jìn)行整體組合安裝起來即可，適應(yīng)全天候的 施工作業(yè)。建筑行業(yè)使用的建筑材料，有的是使用混凝土和混凝土結(jié)構(gòu)在工程中來實(shí) 施，但是由于水泥本身對環(huán)境就有一定的污染，而鋼結(jié)構(gòu)能對資源和能源的利用 更加合理，對環(huán)境破壞較少，能減少對施工

3、環(huán)境的污染，是一種綠色環(huán)保的材質(zhì)， 在建筑行業(yè)中得以廣泛的使用，同時(shí)對于我們建筑行業(yè)來解決環(huán)境問題找到了突 破口。同時(shí)相對于其它建筑形式來說，鋼結(jié)構(gòu)建筑可以超越結(jié)構(gòu)的束縛，創(chuàng)造多 種形式的空間和形象。另外，斜線、曲線在鋼結(jié)構(gòu)建筑中作為一種常見的造型手 段創(chuàng)造出了許多新奇、優(yōu)美的建筑形象。其強(qiáng)大的造型潛力是磚混結(jié)構(gòu)形式建筑 難以做到的。三、鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性的比較鋼結(jié)構(gòu)具有施工速度快、周期短，資金利用率高。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件均在工廠預(yù)制 加工，現(xiàn)場安裝，干作業(yè)比重大，基本不受氣候影響，配套的組合樓蓋或型鋼混 凝土構(gòu)件等均可同步多工序作業(yè)。一般鋼結(jié)構(gòu)多高層建筑，每4天完成一層;混 凝土高層建筑，則需

4、6天才能完成一層，鋼結(jié)構(gòu)的施工速度比混凝土結(jié)構(gòu)約快1.5倍。一幢40層的樓房若采用鋼結(jié)構(gòu)，工期可縮短3個(gè)月。由此可知，鋼結(jié)構(gòu) 可較混凝土結(jié)構(gòu)減少工期2030% （約610個(gè)月）。采用鋼結(jié)構(gòu)可為施工提供較大的空間和較為寬敞的施工作業(yè)面，鋼結(jié)構(gòu)工程 的柱子一般取34層為一個(gè)施工段，在現(xiàn)場一次吊裝。而且柱子的吊裝、鋼框 架的安裝、混凝土核心筒的澆筑、組合樓蓋的施工等，可以實(shí)施平行立體交叉作 業(yè)。有時(shí)在上部安裝柱、框架的同時(shí)，下部可以進(jìn)行內(nèi)部裝飾、裝修工程。因此， 在保證技術(shù)、供應(yīng)、管理等方面的條件下，可以提前投入使用。與混凝土結(jié)構(gòu)相 比，3050層的鋼結(jié)構(gòu)工程可以縮短施工工期812個(gè)月。隨著高層建筑

5、鋼結(jié) 構(gòu)的發(fā)展、應(yīng)用、經(jīng)驗(yàn)的積累，施工速度還可以加快。一般來講，高層鋼結(jié)構(gòu)的造價(jià)比混凝土結(jié)構(gòu)偏高尚屬事實(shí)，但若以綜合經(jīng)濟(jì) 效益來衡量，結(jié)果則并非如此。高層建筑的總造價(jià)通常由土建、裝修及設(shè)備三部 分組成，一般各占1/3左右。隨著建筑裝潢和設(shè)備檔次的提高，土建造價(jià)所占比 例日趨減小。再者，土建造價(jià)主要受抗側(cè)力結(jié)構(gòu)控制，因此若能大力推廣鋼、混 凝土混合結(jié)構(gòu)，那么高層建筑鋼結(jié)構(gòu)與高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)的造價(jià)差距將會更加 縮小。在各行各業(yè)競爭日益加劇的今天，時(shí)間就是金錢，鋼結(jié)構(gòu)比混凝土結(jié)構(gòu)縮 短工期48.8%，一般在1/31/2。由此可見，高層鋼結(jié)構(gòu)施工速度之快是其它結(jié) 構(gòu)難以比擬的一大優(yōu)勢，時(shí)間效益對造價(jià)

6、的補(bǔ)償不可忽視。四、鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)加固方法的比較混凝土結(jié)構(gòu)加固方法在建筑工程中，各種類型的混凝土結(jié)構(gòu)，其構(gòu)造是復(fù)雜多樣的，混凝土結(jié)構(gòu) 的變更、追加、加固也成為很平常的問題，通過工程實(shí)踐及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。工程實(shí)踐和試驗(yàn)研究表明：采用碳纖維對混凝土柱進(jìn)行抗震加固；可以有效 約束混凝土的變形，增強(qiáng)耗能能力，從而使其承載能力及延性能力有很大的提高， 可取得良好的抗震加固效果。碳纖維片材由于其強(qiáng)度高，彈性模量大，用于橫向 包裹混凝土柱時(shí)，可以有效提高柱的承載能力和延性性能，其作用機(jī)理體現(xiàn)在兩 個(gè)方面：一方面，碳纖維片材橫向包裹，其作用類似受剪鋼筋，協(xié)同鋼筋承受剪 力。由于碳纖維的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鋼筋的抗拉

7、強(qiáng)度，相當(dāng)于配筋率大大提高， 使其抗剪承載力得以顯著提高，斜裂縫出現(xiàn)以后構(gòu)件的變形性能也得以明顯改善; 另一方面，橫向包裹碳纖維，還會對其內(nèi)部的混凝土起到有效的約束作用，當(dāng)受 壓區(qū)混凝土達(dá)到峰值應(yīng)力后，具橫向膨脹變形急劇增大，碳纖維環(huán)向應(yīng)變顯著增 大，環(huán)向約束力增大，這就使得混凝土應(yīng)力一應(yīng)變曲線的下降變得平緩，極限壓 應(yīng)變得以提高，因而推遲了受壓區(qū)混凝土的破壞過程，充分發(fā)揮了縱向鋼筋的塑 性變形性能，顯著改善構(gòu)件的延性。鋼結(jié)構(gòu)加固方法改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形的加固方法是指采用改變荷載分布狀況、傳力途徑、節(jié)點(diǎn) 性質(zhì)和邊界條件，增設(shè)附加桿件和支撐、施加預(yù)應(yīng)力、考慮空間協(xié)同工作等措施 對結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的方法;

8、改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形的一般加固方法：對結(jié)構(gòu)可采用下列 增加結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的剛度的方法進(jìn)行加固，增加支撐形成空間結(jié)構(gòu)并按空間結(jié)構(gòu)驗(yàn) 算;加設(shè)支撐增加結(jié)構(gòu)剛度，或者調(diào)整結(jié)構(gòu)的自振頻率等以提高結(jié)構(gòu)承載力和改 善結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性。五、鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)未來發(fā)展趨勢的比較由于鋼結(jié)構(gòu)的重量輕、抗震性能好、工業(yè)化程度高，是一種綠色環(huán)保產(chǎn)品， 住宅建筑也可以采用鋼結(jié)構(gòu)。對國民經(jīng)濟(jì)有重大推動(dòng)作用的住宅鋼結(jié)構(gòu)，有利于 迅速提升住宅產(chǎn)業(yè)化程度，推進(jìn)我國建筑用鋼的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。我國 發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)市場前景非常廣闊，它符合保護(hù)環(huán)境和土地資源的國策，我國鋼鐵產(chǎn) 品總量居世界第一，為大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。與西方發(fā)達(dá)國家的

9、差距， 會使我們奮起直追，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用將引發(fā)一系列設(shè)計(jì)、施工的革命。混凝土結(jié)構(gòu)作為一種傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式依然會在各個(gè)領(lǐng)域被廣泛使用，不論從 耐久性還是從居住者的心理喜好角度來說，混凝土結(jié)構(gòu)都其不可替代的優(yōu)勢。在 全球發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的新形勢下，與混凝土相關(guān)的發(fā)展方向，正如美國加州理工學(xué) 院教授Mehta所指出：“在建設(shè)新結(jié)構(gòu)物時(shí)少用混凝土，在混凝土中減少水泥消 耗量，在生產(chǎn)水泥時(shí)減少其中的熟料量?！边@個(gè)發(fā)展方向不僅與混凝土材料領(lǐng)域 相關(guān)，而且和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、水泥生產(chǎn)兩個(gè)領(lǐng)域也密切相關(guān)。由于國家工程建設(shè)向大 型化發(fā)展，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)用鋼量、混凝土用量越來越大，對混凝土強(qiáng)度的要求也越來 越高。鋼筋的密集給混凝土澆筑

10、過程振搗密實(shí)帶來極大的困難，造成混凝土的勻 質(zhì)性非常差，而強(qiáng)度發(fā)展快、強(qiáng)度級別高的混凝土硬化后形成的內(nèi)應(yīng)力（因其自 生變形受約束而產(chǎn)生，通常是拉應(yīng)力）就很高，開裂敏感性也就很大，這必然影 響到混凝土的力學(xué)性能和耐久性，也必然會影響混凝土結(jié)構(gòu)物的使用性能、使用 壽命。本來在設(shè)計(jì)鋼混結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，只需考慮外荷載，而且基本不考慮 混凝土內(nèi)部承受的拉應(yīng)力，但是實(shí)際上混凝土體內(nèi)的拉應(yīng)力如果超過其抗拉強(qiáng)度 的50%，甚至100%就很容易出現(xiàn)貫穿性的裂縫。六、結(jié)束語通過本文的對比分析可知，鋼結(jié)構(gòu)在建筑施工中有很大優(yōu)勢，所以在以后的 施工過程中要根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)對鋼結(jié)構(gòu)合理運(yùn)用，提高施工質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。參考文獻(xiàn)：1朱云龍.淺論鋼結(jié)構(gòu)在土木工程中的應(yīng)用研究J.價(jià)值工程.2013（1