鋼結構以鋼材為主,用鋼板和熱扎、冷彎或焊接型材通過連接件連接而成的能承受和傳遞荷載的結構形式。是主要的建筑結構類型之一。鋼材的特點是強度高、自重輕、剛度大,故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特別適宜;材料勻質性和各向同性好,屬理想彈性體,最符合一般工程力學的基本假定;材料塑性、韌性好,可有較大變形,能很好地承受動力荷載;其工業化程度高,可進行機械化程度高的專業化生產;加工精度高、效率高、密閉性好。鋼結構體系具有自重輕、工廠化制造、安裝快捷、施工周期短、抗震性能好、投資回收快、環境污染少等綜合優勢,與鋼筋混凝土結構相比,更具有在“高、大、輕”三個方面發展的獨特優勢,在全球范圍內,特別是發達國家和地區,鋼結構在建筑工程領域中得到合理、廣泛的應用。
鋼結構類型及應用,鋼結構行業通常分為輕型鋼結構、高層鋼結構、住宅鋼結構、空間鋼結構和橋梁鋼結構5大子類。
輕型鋼結構主要是采用輕型H型鋼(焊接或軋制;變截面或等截面)做成門形剛架,C型、Z型冷彎薄壁型鋼作檁條和墻梁,壓型鋼板或輕質夾芯板作屋面、墻面圍護結構,采用高強螺栓、普通螺栓及自攻螺絲等連接件和密封材料組裝起來的低層和多層預制裝配式鋼結構房屋體系。隨著幾十年不斷發展,相應生產了一系列的配套構件,如防水堵頭、防水膠帶、保溫棉及各種天溝、門窗節點收邊等。因此已經形成了一個比較完整的建筑系統即輕鋼建筑系統。輕鋼建筑廣泛應用于工廠、倉庫、體育館、展覽館、超市等建筑。
高層鋼結構主要是采用型鋼、鋼板連接或焊接成構件,再經連接而成的結構體系。高層鋼結構常采用鋼框架結構、鋼框架—支撐結構、鋼框架—混凝土核心筒(剪力墻)結構等形式,后者在現代高層、超高層建筑中應用較為廣泛,屬于鋼—混凝土混合結構,使鋼材和混凝土優勢互補、充分發揮材料效能。
隨著鋼鐵技術的不斷發展,特別是冷扎薄壁型鋼鐵理論的不斷完善,使得鋼結構領域的一個分支——輕鋼建筑系統得到了極大的發展。
鋼結構住宅在歐美、日本和我國臺灣地區已廣泛采用,它具有抗震性能高、重量輕、耐久性好、施工速度快的優點。在建筑功能上,由于梁柱截面小、開間大、凈空高、使用面積大、居住舒適度高,因此它屬于節能和環保型住宅。在工程造價方面與鋼筋混凝土結構基本持平,因為鋼結構住宅的施工工期比鋼筋混凝土結構縮短一倍以上,其實際收益更大。因此,鋼結構住宅是代替磚混住宅較為理想的建筑結構體系。
空間鋼結構主要分為空間網架結構和空間桁架結構兩種。
空間網架結構:寶都彩鋼利用自身人材優勢,在網架新產品、新節點、新結構的開發研究方面進行了卓有成效的探索,由公司生產的螺栓球節點、焊接球節點普通鋼網架、不銹鋼網架及其它裝飾性網架,已廣泛應用于工業廠房、體育場館機場、車站、高檔寫字樓及其它公共建筑中。
空間桁架結構:這是一種替代傳統網架的方案,在鋼砼柱上,或落地設計成三角型,四邊形的空間桁架,桁架的上、下弦及腹桿采用圓鋼管(弧形桁架)相貫焊接節點;或采用方鋼管,H型鋼(直線形桁架)對接焊接節點。采用必要上、下弦支撐體系,外形美觀,是建筑師喜愛的一種選擇。
橋梁鋼結構的主要形式有:
(1)桁架式橋(如武漢、南京長江大橋)(連續小跨距)
(2)箱形橋梁(如立交橋、鐵路橋),鋼板焊成
(3)拱形橋梁,中、小跨度
(4)斜拉橋(如上海南浦、楊浦大橋)“H”型鋼,大跨距、特大跨距
(5)懸索橋(如江陰長江大橋)桁架梁1000米跨距