现代高层建筑中钢结构与混凝土结构的性能对比研究

现代高层建筑中钢结构与混凝土结构的性能对比研究

黄志明

  513721199001240019

摘要：高层建筑是基于我国当前城市人口数量增加和城市土地资源减少背景下，在建筑工程领域所衍生出的全新发展趋势。高层建筑的建设能够在有限的土地资源基础上，进一步提高土地资源的空间利用率，从而容纳更多人口，提高城市的承载力。不过，高层建筑建设也有着更大的复杂性，有着更高的安全和质量要求。钢结构和混凝土结构是高层建筑施工中的基础性结构，需要针对二者进行详细分析，把握钢结构性能与混凝土结构性能，在二者性能比对中保障高层建筑的良好建设效果。

关键词：高层建筑；钢结构；混凝土结构；性能对比

引言

高层建筑是我国现代建筑工程领域中的重要组成部分，对促进我国建筑行业整体发展，带动城市建设等多个方面均有着十分重要的意义。在讨论高层建筑问题时，需要将关注点集中在建筑的结构材料方面，通过对建筑结构材料的科学合理选择，提升建筑的整体品质。其中，高层建筑所面对的结构材料主要包括两种，其一是钢结构；其二是混凝土结构。钢结构和混凝土结构均有着各自的优点和不足，这就需要切实做好钢结构与混凝土结构在性能方面的比对分析。

一、高层建筑钢结构与混凝土结构的使用性能对比

从钢结构应用于高层建筑施工建设的角度来看，其使用性能优势主要表现在四个方面。第一，钢结构本身具有更理想的可变性能力与可塑性。如此一来，在使用钢结构进行施工时，便能够更好地满足高层建筑在变形方面的要求，提高高层建筑在变形方面的均匀性。第二，对钢结构进行应用，具有更高强度、更高刚度和更理想轻质的效果。对比之下，钢结构的实际重量要小于混凝土结构。如此一来，便能够通过钢结构的运用降低高层建筑工程的整体重量。第三，应用钢结构进行高层建筑施工能够达到更快的施工速度，从而减少了高层建筑施工的周期，减少了高层建筑不必要的工期成本支出。第四，在钢结构应用于高层建筑施工的过程中，一般能够对钢结构进行拆卸与回收，从而实现资源的可再生利用效果，具有更好的节能性与环保性。不过，钢结构在高层建筑施工建设中的应用除了以上优点外，也存在着一定不足。具体来看，钢结构在高层建筑施工中有着更大的难度，需要施工人员开展各项操作，包括但不限于焊接操作、螺栓连接等，对操作的精度也有着较高的要求。同时，在钢结构施工中如果出现了问题，同样很难对问题进行修复处理，以及钢结构本身的耐火性比较差，加剧了工程的火灾隐患[1]。

对比钢结构在高层建筑施工建设中的应用，混凝土结构的应用同样有着自身的现实优势。第一，混凝土结构在高层建筑中的应用具有更突出的耐火性，可有效提高建筑的火灾抵御能力，保障人们的生产财产安全。第二，混凝土结构本身的强度更高，并有着更强的抗震能力和抗风能力，在发生自然灾害时，可为高层建筑提供安全保障。第三，对比钢结构施工，虽然混凝土结构的施工涉及到较长的工期。但是，在混凝土结构施工中，对施工条件的要求则比较低。同时，在混凝土结构施工中也能够有效避免大规模的预制加工处理，更有利于保障工程施工的安全性。不过，在高层建筑应用混凝土结构时也具有一些不足。首先是混凝土结构本身有着较大的自重，这使得混凝土施工中对地基多伴随着较高的要求，容易产生高层建筑的地下室层数限制，并带来较高的工程造价。其次是对比钢结构，混凝土结构的可塑性比较差，这导致混凝土结构在实际使用期间容易产生裂缝和变形问题（如图1）。

由此可见，在高层建筑施工建设中，还需要切实把握好钢结构与混凝土结构的优点与缺点，在二者使用性能分析比对的基础上，结合高层建筑项目的具体需求来进行选择，针对性做好高层建筑施工方案的设计，提高高层建筑的整体施工建设质量[2]。

图1 钢结构与混凝土结构的使用性能对比

二、高层建筑钢结构与混凝土结构的经济性能对比

对高层建筑施工中钢结构与混凝土结构的经济性能进行分析比对。在钢结构应用中，其本身有着强度更高、更容易加工以及轻质的特点，这使得钢结构在当前高层建筑中得到了十分广泛地应用。具体来看，首先钢结构应用于高层建筑施工中，整体施工速度更快，可缩短工程的工期。一般情况下，钢结构的施工工期仅仅为混凝土结构施工工期的一半，这就减少了工程的工期成本支出。其次，由于钢结构所使用的钢材重量更轻，基本不会造成土地压力，即便是工程中的地基较差，也能够进行承载。同时，钢结构施工中所使用的构件能够进行循环利用，一方面规避了工程中的建筑材料废气问题，另一方面也能够减少高层建筑施工的运输成本，具有更理想的经济效益。

从高层建筑混凝土结构施工的角度来看，混凝土结构具有更理想的牢固性和持久性，但是混凝土结构的经济性能则不如钢结构。一般情况下，混凝土结构的施工工期比较长，并且混凝土结构的重量也比较大，需要保证地基结构具有较好的牢固性，会产生工程土地的较大压力。另外，在混凝土结构施工中无法进行改动与拆除，部分情况不适应（如图2）[3]。

图2 钢结构与混凝土结构的经济性能对比

结束语

综上所述，钢结构与混凝土结构是现代高层建筑施工建设中的常见结构形式。通过分析比对钢结构与混凝土结构的性能可发现，在使用性能和经济性能方面，钢结构与混凝土结构均有着各自的优点和不足。因此，需要结合分析比对的具体结果，结合高层建筑的建设需求，针对性做好钢结构与混凝土结构的合理选用，确保钢结构与混凝土结构作用价值的有效发挥，提高高层建筑的整体建设效果，促进我国建筑工程领域的良性发展。

参考文献：

[1] 余永佳. 高层建筑钢结构-钢筋混凝土组合结构施工技术研究 [J]. 砖瓦, 2023, (09): 148-150. 

[2] 杜中华. 浅谈高层建筑钢结构-钢筋混凝土组合结构施工技术 [J]. 新疆有色金属, 2022, 45 (06): 99-100.

[3] 黄铭圣,叶琳. 现浇混凝土与钢楼梯在全钢结构超高层建筑中的应用研究 [J]. 中国建筑金属结构, 2022, (01): 100-101.