鋼結(jié)構(gòu)建筑是一種新型的節(jié)能環(huán)保的建筑體系，被譽(yù)為21世紀(jì)的“綠色建筑”。鋼結(jié)構(gòu)建筑是一種重量輕、強(qiáng)度高、抗震性能好、節(jié)能環(huán)保、能循環(huán)使用的建筑結(jié)構(gòu)，符合發(fā)展節(jié)能建筑和經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展的要求。
目前我國(guó)正積極發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)。首先，積極擴(kuò)展建筑鋼結(jié)構(gòu)用鋼材的品種，提高產(chǎn)品性能。具體措施如下：研究和開發(fā)高性能建筑專用鋼材系列產(chǎn)品，包括優(yōu)質(zhì)焊接結(jié)構(gòu)鋼、高強(qiáng)度優(yōu)質(zhì)厚板、熱成型管材、優(yōu)質(zhì)可焊鑄鋼等；擴(kuò)大冷彎型鋼和熱軋H型鋼的品種和規(guī)格，包括大截面冷彎管材、大截面H型鋼和輕型H型鋼等；合理推廣采用耐候鋼、耐火鋼、Z向鋼和藥芯焊條等。其次，大力推動(dòng)建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展，進(jìn)一步提高其應(yīng)用技術(shù)水平。
具體措施如下：高層和超高層建筑優(yōu)先采用合理的鋼結(jié)構(gòu)或鋼-混凝土結(jié)構(gòu)體系；大跨度建筑積極采用空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)、立體桁架結(jié)構(gòu)、索膜結(jié)構(gòu)和施加預(yù)應(yīng)力的結(jié)構(gòu)體系；低層建筑大力推廣采用經(jīng)濟(jì)適用的輕型鋼結(jié)構(gòu)體系；總結(jié)試點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合市場(chǎng)需求，積極開發(fā)鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑體系，并逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
鋼結(jié)構(gòu)建筑工程中應(yīng)用鋼管概況
自然界中顯示了圓管形狀在受壓、受扭和多方向受彎下的卓越結(jié)構(gòu)性能，人們正是從風(fēng)中蘆葦、雨中翠竹、支撐人體重量的大腿骨得到啟發(fā)，將管結(jié)構(gòu)優(yōu)越的結(jié)構(gòu)性能與極具魅力的建筑外形相結(jié)合形成了鋼管結(jié)構(gòu)。鋼管結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點(diǎn)是能將人們對(duì)建筑物的功能要求、感觀要求和經(jīng)濟(jì)效益要求完美地結(jié)合在一起。鋼管結(jié)構(gòu)憑借其自身優(yōu)越的性能，近年來(lái)應(yīng)用飛速發(fā)展，應(yīng)用范圍幾乎涉及所有結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，包括房屋建筑、橋梁、堤壩、海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)和塔桅等。
我國(guó)的鋼管結(jié)構(gòu)應(yīng)用要晚于西歐、北美和日本，但是最近10年，鋼管結(jié)構(gòu)在我國(guó)得到快速發(fā)展。如長(zhǎng)春體育館、上海體育館、虹口體育館、廣州體育館、首都機(jī)場(chǎng)新航站樓、成都雙流機(jī)場(chǎng)新航站樓、廣州新白云機(jī)場(chǎng)航站樓、濟(jì)南遙墻國(guó)際機(jī)場(chǎng)等，已大量使用鋼管結(jié)構(gòu)。其中，長(zhǎng)春體育館是我國(guó)首次使用大截面方鋼管的國(guó)內(nèi)最大跨度的方鋼管網(wǎng)殼工程；廣州新白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)航站樓屋蓋是國(guó)內(nèi)大型的圓管結(jié)構(gòu)建筑，它的指廊和高架連廊則采用了方管結(jié)構(gòu)。
根據(jù)中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)對(duì)17家特級(jí)和29家一級(jí)鋼結(jié)構(gòu)制作廠消耗的鋼材品種統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)鋼管消耗量占鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)量的9%～10%。按每年2000萬(wàn)噸鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)量計(jì)算，用于工程中的結(jié)構(gòu)用鋼管約為200萬(wàn)噸，遠(yuǎn)少于熱軋H型鋼，也遠(yuǎn)低于日本、美國(guó)和歐洲的用量，表明鋼管在我國(guó)有著較大的發(fā)展空間。
鋼管結(jié)構(gòu)的分類和特點(diǎn)
目前工程中使用的鋼管結(jié)構(gòu)可按截面形狀、結(jié)構(gòu)形式和制作方法進(jìn)行分類。按截面形式，鋼管結(jié)構(gòu)可分為圓管結(jié)構(gòu)（CHS）、方（矩）形管結(jié)構(gòu)（RHS）和其他形狀三類。由于在外表和受力性能方面的優(yōu)越性，圓管結(jié)構(gòu)和方管結(jié)構(gòu)的應(yīng)用最廣。按結(jié)構(gòu)形式來(lái)分，鋼管結(jié)構(gòu)可分為網(wǎng)架（網(wǎng)殼）、桁架、框架和鋼管混凝土結(jié)構(gòu)四種。鋼管結(jié)構(gòu)形式是指采用圓管和方管作構(gòu)件，管與管之間通過(guò)相貫焊接連接的形式。按制作方法來(lái)分，鋼管結(jié)構(gòu)可分為熱軋鋼管結(jié)構(gòu)、冷軋鋼管結(jié)構(gòu)、焊接鋼管結(jié)構(gòu)三種。熱軋鋼管壁厚較厚、制作成本高，冷軋鋼管壁厚相對(duì)較薄。
圓管和方（矩）形鋼管結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)如下：圓管和方（矩）形截面都具有雙軸對(duì)稱、截面形心和剪心重合等特點(diǎn)；圓管和方管截面，截面慣性矩對(duì)各軸相同，作為受彎和受壓構(gòu)件的優(yōu)勢(shì)最突出；截面閉合，抗扭剛度大、板件局部穩(wěn)定好，尤其是圓管截面，截面的極軸分布均勻，抵抗扭矩特別有效；外觀簡(jiǎn)潔、平滑，桿件可直接焊接于同一點(diǎn)，可不用節(jié)點(diǎn)板，以節(jié)省鋼材。
相比于普通的鋼結(jié)構(gòu)，鋼管結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)如下：
一、相比于普通開口截面形式的型鋼而言，圓管和方（矩）形截面具有表面平整、無(wú)死角和外表面積小等特點(diǎn)，這樣有利于節(jié)省防腐和防火涂料，便于除塵。
二、鋼管截面的風(fēng)阻力系數(shù)小，應(yīng)用于暴露在流體（如風(fēng)、水流）中時(shí)有著顯著的優(yōu)點(diǎn)。
三、鋼管結(jié)構(gòu)的內(nèi)部空間可利用。例如填充混凝土（鋼管混凝土結(jié)構(gòu)），不僅能提高構(gòu)件的承載力，而且還能延長(zhǎng)構(gòu)件的耐火極限（平均可達(dá)2小時(shí)）；管內(nèi)注水，可利用內(nèi)部水循環(huán)進(jìn)行防火。
四、管內(nèi)能夠傳輸液體，目前已根據(jù)該特點(diǎn)開發(fā)了輸油管橋、排雨水管等。五、管內(nèi)還可以放預(yù)應(yīng)力索，施加體內(nèi)預(yù)應(yīng)力。
鋼管結(jié)構(gòu)在鋼結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用要求和前景
鋼管用鋼強(qiáng)度級(jí)別在各個(gè)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程里均有規(guī)定，但均應(yīng)滿足《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003）的要求。一般分Q235、Q345、Q380、Q420四級(jí)。承重結(jié)構(gòu)的鋼材應(yīng)有抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、屈服強(qiáng)度和硫、磷含量的合格保證，焊接結(jié)構(gòu)尚應(yīng)具有碳含量的合格保證。焊接承重結(jié)構(gòu)和重要的非焊接承重結(jié)構(gòu)還應(yīng)具有冷彎試驗(yàn)的合格保證。鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)范中的規(guī)定。設(shè)計(jì)者根據(jù)鋼管在結(jié)構(gòu)中的功能和重要性選用各類鋼管，包括無(wú)縫鋼管、直縫焊接管、螺旋形縫焊接管、冷彎方矩管、雙焊縫冷彎方矩鋼管、低壓流體輸送用焊接鋼管等。遇到設(shè)計(jì)中采用大直徑、厚壁鋼管時(shí)，一般由鋼結(jié)構(gòu)加工廠專門制作，各類結(jié)構(gòu)也規(guī)定了最小截面尺寸和技術(shù)要求。
隨著美國(guó)的鋼鐵工業(yè)以底層商業(yè)建筑市場(chǎng)為開發(fā)目標(biāo)，鋼管結(jié)構(gòu)的需求也呈上升之勢(shì)，有成為露天結(jié)構(gòu)材料的替代用材料的趨勢(shì)。最近5年，美國(guó)結(jié)構(gòu)管材的消耗量每年以5%～10%的速度增長(zhǎng)。日本是一個(gè)地震多發(fā)國(guó)家，建筑業(yè)采用H型鋼結(jié)構(gòu)比較多，所以H型鋼的產(chǎn)量占型鋼總產(chǎn)量的50%～60%。最近幾年日本也在大力開發(fā)和應(yīng)用鋼管結(jié)構(gòu)，且規(guī)格大型化，斷面復(fù)雜化，現(xiàn)已生產(chǎn)邊長(zhǎng)700mm、壁厚16mm～32mm的大型鋼管結(jié)構(gòu)，用于建筑結(jié)構(gòu)柱。在我國(guó)，鋼結(jié)構(gòu)方矩管的發(fā)展空間很大。我國(guó)H型鋼年產(chǎn)量約為500萬(wàn)噸，方矩管產(chǎn)量?jī)H為50萬(wàn)噸，產(chǎn)量比為1︰0.1。而在發(fā)達(dá)國(guó)家，該比值一般為1︰1。
