冷冬梅：钢结构优势明显 发展前景广阔

高级工程师、国家一级注册结构工程师、全国钢结构设计师联盟理事

    北京维拓时代建筑设计股份有限公司  结构二所技术总监 冷冬梅

我国钢产量已经20多年保持世界第一，钢结构的整体技术已处于国际水平，产业规模全球第一，具有巨大的国内外市场潜力。在大型公共建筑、超高层建筑、大跨度桥梁、工业厂房等建筑中，钢结构的使用已经占有较高比例，在办公、商厦、住宅、学校、医院等房屋建筑中所占的比例仍有待提高，目前很多企业已经开始探索钢结构建筑的发展及建设模式。本期我们有幸采访到北京维拓时代建筑设计股份有限公司结构二所的技术总监冷冬梅，请她和我们分享一下在钢结构设计领域中的宝贵经验。

建筑畅言网：钢结构一般适用于什么类型的建筑？

冷冬梅：钢结构因其具有强度高，自重轻，施工简便等优点，主要适用于超高层建筑，大跨度体育场馆，大型展览及会议中心，影剧院、机场、大跨度桥梁、轻型大跨工业厂房，机库及临时建筑等。

近年来随着国家政策的推动，钢结构不仅仅应用于以上的建筑中，在钢结构住宅及LOFT夹层中也有很大应用前景。我们公司近两年就开始对钢结构住宅进行了研发，提前进行了技术储备，准备迎接钢结构绿色产业蓬勃发展带来的新的发展机遇。

建筑畅言网：钢结构与传统的砖石结构、木结构等相比，最大的优势体现在哪些方面？

冷冬梅：与传统的砖石结构、木结构等相比：

（1）钢材强度高，钢结构自重轻，可以使建筑物的高度和跨度不断的突破；

如我们公司正在做的-哈尔滨万达滑雪场就是钢结构，跨度达到150m，长度近500m，建成后将成为全球最大的室内滑雪场。

（2）建筑整体重量减轻，从而可减小基础造价；

（3）抗震性能好，有利于民生；

（4）充分利用建筑空间，增大使用面积，提高建筑净高。可形成较大的无柱空间。

（5）最重要的是钢结构建筑是绿色建筑，工业化生产程度最高，钢结构建筑物可以工厂化生产，标准化、通用化程度高，加工精度高；钢结构可干式施工，节约用水，施工占地少，产生的噪音小，粉尘少，保护环境，绿色环保； 

（6）钢结构回收率高。建筑使用寿命到期后，钢结构拆除产生的固体垃圾少，钢结构建筑是对城市环境影响最小的结构形式。

建筑畅言网：在设计钢结构建筑的过程中，设计师需要注意哪些问题？

冷冬梅：（1）钢结构稳定分析很重要。很多钢结构事故都是因为失稳引起的。美国哈特福特体育馆网架结构突然破坏落地，就是因为压杆屈曲失稳引起的，加拿大魁北克大桥施工中破坏也是因为受压下弦失稳造成的，此次事故造成75人遇难，9000吨钢材坠入河中。造成特大损失。可见钢结构稳定分析是设计中非常重要的环节，尤其对大跨度钢结构工程；

（2）对于轻钢结构，自重轻，要充分考虑风荷载作用；曾发生不少钢结构厂房倒塌事故是风荷载引起的。

（3）节点连接的设计很重要，确保节点设计与计算模型假定是一致的；

（4）设计时要关注二次结构及外围护结构的选取，对建筑的品质和成本都有很大的影响；

（5）钢结构的防腐与防火设计也很重要。

建筑畅言网：钢结构项目主体如何与其他材料相结合？

冷冬梅：钢结构主体与混凝土基础的连接是靠埋入基础的锚栓和预埋板连接；

钢结构主体框架和楼板之间通过压型钢板和栓钉连接。

建筑畅言网：钢结构在绿色低碳、节能减排方面有哪些优势？

冷冬梅：在上面的问题中，我谈到过钢结构的一些主要优势，它在节能环保方面的优势主要有以下两方面：

（1）钢结构工业化生产程度最高，钢结构建筑物可以工厂化生产，标准化、通用化程度高，加工精度高；钢结构可干式施工，节约用水，施工占地少，产生的噪音小，粉尘少，保护环境，绿色环保； 

（2）钢结构回收率高。建筑使用寿命到期后，钢结构拆除产生的固体垃圾少，钢结构建筑是对城市环境影响最小的结构形式。

建筑畅言网：同等建筑体量下，采用钢结构的建筑与普通结构建筑相比，在成本方面有哪些影响？

冷冬梅：现阶段，钢结构主要应用于混凝土结构不能实现或不容易实现的结构中。能够实现更高更大跨度，这种优势是无法从成本上与其他结构相比拟的。

对于混凝土结构也可以实现的结构，如普通多层钢框架与多层混凝土框架相比较，成本还是要高于同等建筑体量下的混凝土结构约20%左右，但随着工业化程度的提高，人工成本的提升，这种差距会越来越少，这也是近年来我们要大力发展钢结构的主要原因。

建筑畅言网：在钢结构产品的选择方面，您对甲方有哪些建议？

冷冬梅：在产品选择上重点考虑两方面因素，一是适用性，二是国家政策倾向；

适用性：

（1）大跨度屋面一般会根据建筑造型及功能需要选择，桁架，网架，网壳等，还可以采用更加轻盈和具有视觉冲击力的张弦体系，拉索体系，但会比常规结构造价高；

（2）超高层一般采用钢骨结构和钢管混凝土结构的较多，在截面选择上可以选择钢管，H型钢等厚型截面；

（3）对于轻型厂房可采用门式钢架体系；

（4）对于小型钢结构夹层可以选择冷弯薄壁型截面；

（5）钢结构住宅可以采用钢管束结构，钢板剪力墙结构，钢框架支撑体系等；

国家政策倾向：

近年来，面对钢结构行业发展形势和机遇，国家大力鼓励产业用钢，国家及地方密集出台各种大力发展钢结构的政策文件，有些可以得到相应的优惠政策。所以建议建设方多关注国家政策的倾向，从而选择合适的钢结构产品。

建筑畅言网：钢结构的防火措施有哪些？在设计中，钢结构的防火要求与一般建筑有哪些不同？

冷冬梅：一般不加保护的钢构件的耐火极限仅为10~20分钟，这是与混凝土建筑最大的不同之处。所以钢结构建筑在多数情况下，需采取防火措施，才能达到规范要求的耐火极限要求。

钢结构的防火措施主要有：

（1）涂抹防火涂料法

这种方法施工简便可靠，重量轻，耐火时间长，而且不受钢结构几何形状限制，具有较好的经济性和实用性。这种方法是现阶段最常用的一种措施。

（2）防火外包层法

一般采用纤维增强水泥板，石膏板，硅酸钙板，蛭石板等防火板将钢结构构件包覆起来。这种方法的优点是表面平整，装饰性好，施工为干作业，占用空间小，综合造价低等优点。据报道，日本无石棉硅酸钙板（KB板）作为高层钢结构建筑的防火包覆已被广泛应用。另外， 以其自身的装饰性，这种方法在钢结构住宅里的优势得天独厚。

（3）浇注混凝土面层或砌筑耐火砖

这种方法占用空间大，主要应用在早期民用建筑和工业厂房中。

（4）单面屏蔽法

这种方法比较经济，但使用上有一定的局限性。

（5）水冷却法 

这是一种较为特殊的方法，典型案例是美国匹兹堡64层的钢铁公司大厦，在空心钢柱内注水，并与顶部的水箱相连，形成封闭的冷却系统。这种方法对结构设计有专门的要求，目前实际应用很少，但可以拓宽我们的思路。