钢结构在中国的发展前景
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【摘要】随着我国经济的不断发展，钢结构因其具备很高的性能和可循环利用优势，在房屋建筑领域有着非常广泛的应用。本文首先介绍了钢结构，分析了钢结构在我国的发展和存在的问题，然后提出钢结构在我国的发展前景，以供广大读者参考。
【关键词】钢结构；发展前景；存在问题
1钢结构简介
钢结构就是由各种钢板、钢管、钢材料组成，通过焊接技术连接起来的钢建筑结构。详细来说，目前我国使用的钢结构主要特点包括：第一，强度高、自重轻，因为钢材料与混凝土、木材等材料相比在强度、密度、弹性等方面都有很大优势，所以具备自重轻、运输方便的优点，非常适合在跨度比较大的建筑结构中运用。
第二，韧性强、可靠度高，钢材料具备较强的冲击力和动力荷载，抗震能力也比较强，钢结构在后期投入使用阶段按照理论设计可以提高自身的可靠性。
第三，机械化程度高，钢结构可以算作是建筑结构中机械化程度最高的一种，其基本构建都是来自工厂统一生产，并通过机械化来安装，效率、精度等方面都比较高。
第四，密封性好，目前我国在钢材料焊接技术方面有了很大改进，基本上可以实现完全密封的阶段，还可以做成水密性和氣密性都比较高的容器。
第五，耐腐蚀性比较差，这应该属于钢结构的缺点，钢结构很容易在普通环境下出现腐蚀等问题，所以比较加强抗腐蚀性建设。
2钢结构在我国的发展及存在的问题
2.1钢结构在我国的发展
从世界范围来看，钢结构建筑形式的发展和应用历史也比较短，属于一种新的建筑形式。大约在19世纪50年代以前，建筑形式以铸铁结构为主，20年后陆续出现了钢结构。轻钢结构属于更新一种的建筑形式，发展至今不到百年时间，在第二次世界大战中得到广泛使用和发展。20世纪是钢结构发展极为迅速的事情，在40年代出现了门式钢架结构；60年代开始出现彩色压型板、冷弯薄壁型钢、H型钢等，推动了轻型钢结构的快速发展，也使轻钢结构成为发达国家的重要建筑结构形式。
由于我国国情和历史原因，钢结构在我国起步很晚，但是改革开放三十多年以来，钢结构在我国实现了快速发展，并形成了一批有实力的龙头企业。详细来说，钢结构在我国的发展可以分为三个时期：第一，20世纪50年代的初胜时期，前苏联援助我国重型钢结构工程；第二，20世纪60、70年代的低落时期，这一时期的钢产量处于限制利用和发展阶段；第三，20世纪80年代以来的连年攀升事情，钢结构因其优质的性能，受到各方面的关注，被广泛采用。北京2008年奥运会的主体育场，也就是国家体育场“鸟巢”被公认为是我国钢结构建筑的典范，该建筑使用4.2万吨钢量，也是我国目前用钢量最多、规模最大、施工难度最大的体育场馆。鸟巢结构受力最大的是柱脚部分，并且采用了我国自主生产的高强度Q460钢材，实现支撑整体结构的目的，这也说明我国的建筑事业进行全新发展起始。
2.2钢结构发展中存在的问题
目前我国钢结构发展也极为迅速，但是相比较发达国家还存在一些问题，详细来说主要包括：第一，钢结构产业是否是节能环保型行业还有待于进一步讨论，并且钢结构是否能够成为可持续发展的重要推动力也是一大疑问。第二，钢结构存在着天然缺陷，再加上后天人工技术和自然环境的影响，会出现各种问题，因此对钢结构进行检测和加固就显得特别重要。第三，钢结构研发周期比较长、资金需求大、规范和标准修订比较麻烦，目前我国使用的钢结构应用规范标准与钢材施工衔接存在一些问题。第四，钢结构加工厂和施工安装企业装备、计算机管理、劳动生产率还需进一步提高，稳定钢材超常涨价的不良市场秩序。钢结构建筑在防火、防腐、保温、隔声、防震和稳定性等方面的设计尚不成熟，限制了钢结构在民用建筑中的发展。第五，钢结构健康检测项目比较多，包括材料性能、腐蚀和锈蚀方面、缺陷和损伤、疲劳、结构构造和整体性能等，但是钢结构健康检测和监测系统设计还不完备。3钢结构的发展前景
通过以上分析钢结构在我国的发展现状，本文认为应该从钢结构加固、钢结构健康检测和监测系统设计方面入手，从而实现钢结构在我国更好地发展前景。
3.1钢结构加固完善
第一，改变钢结构的计算图形，改变计算图形就是对钢结构的受力传导体系进行改变，目前我国在冶金、建筑、电力等行业使用的钢结构在工艺和结构布局方面都比较复杂，有些钢结构甚至是基于不停产进行投入使用，所以在调整体系方面就会出现很多问题，而这样就可以采用改变计算图形的办法来加固处理钢结构。改变钢结构的计算图形经常可以在钢结构扩建工程中使用，在具体使用时应该根据钢结构施工的难度、工艺特点、使用技术等多方面因素进行综合分析，还要考虑钢结构在极限状态下的受力状况、钢结构不同节点和支座等方面的内力作用，然后对结构进行补充验算，这样才能采用比较合理的加固措施，完成钢结构加固目标。
第二，碳纤维增强复合材料钢结构加固技术。传统钢结构加固技术具有耗费时间长、人力物力消耗大、耐久性能差、后期维护费用高等劣势，所以需要一种更为实用的加固技术，而碳纤维增强复合材料具有比较优越的物理性能、较高的强度和刚度，在抗腐蚀性和抗疲劳性等方面都有很大优势，同时还具有效率高、操作性强、操作简单等特点，所以使用价值比较高。目前我国已经将碳纤维增强复合材料钢结构加固技术应用于混凝土结构中，但是在加固建设方面，我国在利用碳纤维增强复合材料钢结构加固技术时还处于起步阶段，只是对疲劳加固、受弯构件加固、钢结构受力分析等方面进行使用，所以还需要进一步开发和使用，满足人们在更多方面的需求。
第三，增大构建截面的加固，这一方法就是采用增补的手段，能够实现对原构件外包的混凝土进行加固处理。另外一方面，在对钢柱进行加固时还可以采用截面形式扩大的具体办法，这样就可以使弯矩在平面内外方面的作用力增强，从而提高钢结构的承载能力，如果在对钢梁结构进行加固时，可以采用在翼缘板加固水平板的具体办法，这样就可以对斜板进行加固处理，提高钢结构的性能和荷载能力。 第四，连接的加固与加固件的连接，目前我国在连接加固方面使用的具体办法就是焊缝、普通螺栓、铆钉和高强度螺栓连接方法，这样就可以实现钢结构节点连接部分的加固处理，但是在具体加固时还需要考虑钢结构的详细特点，从而选择最为合适的连接办法。
3.2钢结构健康检测和监测系统设计完善
第一，钢结构检测体系框架。建筑钢结构检测的前期准备工作包括检测对象、检测目的和检测组织的明确和成立，而现场调查应该包括材料收集、建筑物的了解、现场资料的核对等内容。在确定检测方案时应该有一定目的性和针对性，能够根据检测目的的要求来征求委托方的意見，如果没有出现比较明显的受损，那么久应该根据钢结构的功能模块来确定检测方案。检测方案应该包括检测依据、检测目的、检测方法、检测工作进度、相应的安保措施等内容，然后对需要抽样检测的构件进行抽样。
第二，钢结构监测系统框架。结构的健康监测系统是最低人工干预的结构在线监测、判断系统，能够通过传感器、通讯系统和数据处理系统来报告结构状态和发现问题的技术。该项技术能够根据测量结构的变化来判断结构的损伤状态，所以历史观察数据特别重要。本文认为结构健康监测系统的硬件组成主要包括传感器系统、数据采集系统、数据通信和传输系统、数据分析和处理系统等内容。
第三，钢结构检测和监测系统框架。钢结构检测和监测系统主要包括运载移动系统、数据采集和预分析系统、数据传输过滤系统、分析软件系统等方面。运载移动系统能够对具体结构进行长期和实时监控，并通过数据传输系统来现场和非现场监测，运载移动系统是整个现场检测的载体，根据具体的监测方案和手段，按照具体检测监测方案进行。数据采集和预分析系统能够对采集的数据进行预处理，比如样本数据优化、基本参数分析、有效数据存储等项目。数据传输过滤系统是针对监测而设计的，因为数据分析并不在现场，所以需要一定的传输设计来实时传输，而过滤系统则是针对传输中数据量过大而设计的，这种数据传输能够克服自然环境的影响。分析软件系统是整个检测监测系统的核心，其功能包括数据分析处理、结构数值分析、健康指标评估等。
通过以上分析可以看出，我国钢结构正在逐步向住宅建筑发展，而通过完善钢结构加固工程、钢结构健康检测和监测系统设计等，从而能够实现钢结构在我国更好地发展，提高建筑业的整体素质，并在国家建筑市场中具备一定的竞争能力，充分发挥建筑业带动国民经济增长和结构调整中的先导产业作用。
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