钢材结构
钢结构是用钢质材料制成的结构，是主要的建筑结构类型之一。结构主要由型钢、钢板制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成。
钢材的特点是强度高、重量轻、整体刚度好、抗变形能力强，特别适用于建造大跨度、超高、超重的建筑；材料均匀性好、各向同性强，是一种理想的弹性体，最符合一般工程力学的基本假设；材料塑性、韧性好，能有较大的变形，能很好地承受动荷载；建设工期短；工业化程度高，可进行专业化生产，机械化程度较高。
1.材料强度高、重量轻
钢材强度高，弹性模量大，与混凝土、木材相比，其密度与屈服强度之比较低，因此在同样的受力条件下，钢结构截面小，自重轻，便于运输、安装，适用于大跨度、高高度、重载的结构。
2.钢材韧性、塑性好，材质均匀，结构可靠性高
适用于承受冲击、动力荷载，抗震性能好，钢材内部组织均匀，接近各向同性的均质体，钢结构实际工作性能与计算理论较为吻合，因此钢结构可靠性高。
3.钢结构制造、安装机械化程度高
钢结构构件易于工厂化生产、现场组装，钢结构构件工厂化机械化制造精度高，生产效率高，现场组装速度快，施工周期短，钢结构是工业化程度最高的结构。
4.钢结构密封性能好
由于焊接结构能达到完全密封，因此可制成气密性、水密性优良的高压容器、大型油池、压力管道等。
5.钢结构耐热但不防火
在150℃以下时，钢材性能变化不大，因此钢结构适用于热车间，但当结构表面受到150℃左右的热辐射时，必须采用隔热板防护。在300℃～400℃之间，钢材的强度和弹性模量均有较大下降，在600℃左右时，钢材的强度趋于零。在有特殊防火要求的建筑中，必须采用耐火材料对钢结构进行保护，以提高耐火等级。
6.钢结构耐腐蚀性能差
特别是在潮湿、腐蚀的环境下，极易生锈，一般钢结构需防锈、镀锌或涂漆，并定期保养。对于处于海水中的海上平台结构，需采用“锌块阳极保护”等特殊措施防止腐蚀。
7.低碳、节能、绿色环保、可重复使用
钢结构建筑拆除几乎不会产生建筑垃圾，钢材可回收再利用。
钢结构建筑的优点和缺点
1.优点
钢结构与其他建筑相比，在使用、设计、施工及综合经济性等方面均具有优势，造价低廉，可随时移动。
1）钢结构住宅比传统建筑能更好地满足大建筑开间灵活分区的要求，并可通过减少柱子截面积、使用轻质墙板等方式提高面积利用率，增加室内有效面积6%左右。
2）节能效果好。墙体采用轻质节能标准化C型钢、方钢、夹芯板，保温性能好，抗震性能好，可节能50%。
3）住宅建筑采用钢结构体系，可以充分发挥钢结构良好的延性和较强的塑性变形能力，具有优良的抗震、抗风性能，大大提高了住宅建筑的安全可靠性。特别是在发生地震、台风灾害时，钢结构可以避免建筑物的倒塌。
4）建筑物总重量轻。钢结构住宅体系自重轻，约为混凝土结构的一半，可大大减少地基造价。
5）施工速度快，施工周期比传统住宅体系缩短至少三分之一，一栋1000平米的房子，五个工人合作20天就可以完工。
6）环保效果好。钢结构房屋建造过程中砂、石、灰的使用量大大减少。所用材料以绿色环保、100%可回收或可降解材料为主。建筑拆除时，绝大部分材料可重新利用或降解，不会产生垃圾。
7）灵活丰富。采用大开间设计，可对室内空间进行多种分割，满足用户的不同需求。
8）符合住宅工业化和可持续发展的要求。钢结构适合工厂化大批量生产，工业化程度高，并能集成节能、防水、隔热、门窗等先进的成品及成套应用，集设计、生产、施工为一体，提高建筑业的水平。
2.缺点
1）钢结构工程质量问题
① 复杂性
钢结构施工工程质量问题的复杂性，主要体现在引起质量问题的因素众多，产生质量问题的原因也复杂。即使是同一性质的质量问题，其原因有时也不同，这就增加了对质量问题分析、判断和处理的复杂性。例如，焊接裂纹可以发生在焊缝金属中或母材受热影响处，可以发生在焊缝表面或焊缝内部；裂纹方向可以平行于焊缝，也可以垂直于焊缝，裂纹既可以是冷裂纹，也可以是热裂纹；其原因还可分为焊接材料选择不当、焊接预热或后加热不当等。
② 严重程度
钢结构工程项目施工质量问题的严重性表现在：一般影响施工的顺利进行，造成工期延误、成本增加，严重时造成建筑物倒塌，造成人身伤亡、财产损失，造成不良社会影响。
③ 变异性
钢结构施工质量问题会随着外界变化和时间延长而不断发展变化，质量缺陷会逐渐显现出来。例如，钢构件焊缝会因应力变化而开裂，而以前不会开裂；焊接后，由于焊缝中氢的活性，可产生延迟性裂纹；如果构件长期处于超负荷状态，钢构件会向下弯曲变形，造成隐患。
④ 频繁
由于我国现代建筑主要采用混凝土结构，从事建筑施工的管理人员和技术人员对钢结构的生产、施工工艺相对陌生，以农民工为主的具体施工人员不懂钢结构工程的科学施工方法，导致施工过程中事故频发。
2）钢结构容易腐蚀
钢结构必须加以防护，特别是薄壁构件。因此，钢结构不宜用于腐蚀性介质强的建筑物中。钢结构涂装前应彻底除锈，油漆质量和涂层厚度应符合有关规范的要求。结构设计应防潮、防雨，结构应尽量避免检查和维护的死角。新建钢结构一般需定期重新涂装，维护费用较高。国内外正在开发各种高性能涂料和不易生锈的耐候钢材，有望解决钢结构耐腐蚀性能差的问题。
3）钢结构耐热但不耐火
当温度超过250℃时材料发生显著变化，不仅强度逐渐下降，而且会出现蓝脆和蠕变现象。当温度达到600℃时，钢材进入塑性状态，不能再承受载荷，钢材的强度几乎为零。
4）钢结构断裂
钢结构在低温和特定条件下可能发生脆性断裂，以及厚板的层状撕裂，应引起设计人员的特别注意。
5）钢材价格更贵
采用钢结构后结构造价会略有增加，这往往会影响业主的选择。实际上，上部结构造价占整个工程投资的比例很小，增加幅度在10%左右。对于高层建筑，增加幅度不足2%。显然，不应以结构造价单一因素作为决定采用何种材料的依据。如果综合考虑各种因素，特别是工期优势，钢结构将越来越受到重视。
钢筋混凝土结构
混凝土是由水泥、砂、石子和水以及外加剂、添加剂按一定比例混合而成。凝固后，它坚硬如石，抗压能力好，但抗拉能力差，受拉时易断裂。为了解决这一矛盾，充分发挥混凝土的抗压能力，往往在混凝土的受拉区或相应部位加入一定量的钢筋，使两种材料粘结成一个整体，共同承受外力。这种加入钢筋的混凝土称为钢筋混凝土。
结构原理
由于混凝土的抗拉强度远低于抗压强度，所以对于承受拉应力的梁、板，不能采用素混凝土结构。如果在混凝土梁、板的受拉区设置钢筋，则混凝土开裂后的拉力可由钢筋承担。这样，可以充分利用混凝土抗压强度高和钢筋抗拉强度高的优点，共同抵抗外力作用，提高混凝土梁、板的承载能力。
钢筋与混凝土两种性质不同的材料之所以能有效地共同作用，是因为混凝土硬化后，混凝土与钢筋之间产生了一种粘结力。它由分子力（粘结力）、摩擦阻力和机械咬合力三部分组成。其中，机械咬合力起着决定性的作用，占总粘结力的一半以上。将光滑的钢筋端部制成弯钩和将钢筋焊接成钢骨架、钢网等，均可增强钢筋与混凝土的粘结力。为保证钢筋与混凝土的可靠粘结，防止钢筋锈蚀，必须在钢筋周围设置一定厚度的混凝土保护层。如果结构处于有腐蚀介质的环境中，还必须增加保护层厚度。
梁、板等受弯构件中受拉的钢筋，按弯矩图的变化，在结构构件受拉的一侧纵向布置。在柱、拱等结构中，也采用钢筋来增强结构的抗压能力。其配置方式有两种：一是沿压力方向配置纵向钢筋，与混凝土共同承受压力；二是垂直于压力方向配置横向钢筋网和螺旋箍筋，阻止混凝土在压力作用下的侧向膨胀，使混凝土处于三维压应力状态，从而增强混凝土的抗压强度和变形能力。由于这样配置的钢筋不直接承受压力钢筋混凝土结构 钢结构，所以又称为间接配筋。在受弯构件中，在垂直于纵向受力钢筋的方向上，还必须布置分布筋和箍筋，以更好地保持结构的整体性，承受混凝土收缩和温度变化引起的应力，并承受横向剪力。
结构特点
混凝土的收缩和徐变对钢筋混凝土结构具有重要意义。由于钢筋在硬化过程中会阻碍混凝土的自由收缩，在混凝土中会产生拉应力，在钢筋中会产生压应力。混凝土的徐变在受压构件中会引起钢筋与混凝土之间的应力重分布，在受弯构件中会引起挠度增大，在超静定结构中会引起内力的重分布。在设计钢筋混凝土结构时必须考虑混凝土的这些特性。
由于混凝土的极限拉应变值较低（约0.15mm/m），且混凝土有收缩现象，在使用荷载条件下，构件受拉区易出现裂缝。为避免混凝土开裂，减小裂缝宽度，可采用预应力方法；对混凝土施加预应力。实践证明，在正常条件下，宽度小于0.3mm的裂缝不会降低钢筋混凝土的承载力和耐久性。
在-40～60℃的温度范围内，混凝土和钢筋的物理力学性能不会发生明显变化，因此钢筋混凝土结构可以在各种气候条件下使用。当温度高于60℃时，混凝土材料的内部结构就会遭到破坏，强度会明显降低。当温度达到200℃时，混凝土强度会下降30-40%。因此，钢筋混凝土结构不宜在200℃以上的条件下使用：当温度超过200℃时，必须采用耐热混凝土。
结构特点
1.优点：钢筋混凝土结构
1）使用当地材料
2）耐久性、防火性好（与钢结构相比）
3）诚信良好
4）成型性好
5）比钢结构节省钢材
2.缺点
1）自尊
2）混凝土抗拉强度低，易开裂
3）处理和使用模板需要时间和精力
4）施工受季节影响
5）加固修复困难
结构使用寿命
结构的使用寿命要看具体情况，首先是设计标准，一般民用建筑是50年，大型或者比较重要的建筑是80年以上，当然它的使用寿命肯定会超过设计寿命。至于自然寿命，跟混凝土材料的特性、结构设计、自然条件的影响等都有很大的关系。它的寿命相对来说不会很长，主要是因为随着时间的推移会出现缺陷，比如混凝土开裂，钢筋的保护作用减弱，导致破坏加速，大大降低了寿命。还有就是自然的侵蚀、风化，但是它的使用寿命肯定是比设计寿命要长的。如果后期养护的话，那些缺陷是可以弥补的，它的使用寿命也会大大提高。建筑物会定期检查，如果发现隐患，就要进行一定的技术处理，早发现、早处理，会大大增加建筑物的寿命。
房屋使用年限是指房屋在有形磨损的情况下，能维持正常使用的年限，是由房屋的结构和质量决定的自然寿命。房屋折旧年限是指房屋价值转移的年限，是由使用过程中的社会经济条件决定的社会必要平均使用年限，又称经济寿命。房屋的使用年限一般大于折旧年限。国家对不同建筑结构的折旧年限规定为：钢筋混凝土结构为60年；砖混结构为50年。
结构设计要求
钢筋混凝土结构的设计和施工围绕工业标准和实际考虑展开，两者都随着工业化过程中积累的经验和研究而慢慢演变。在不断开发新的设计方法、生产工艺和施工技术的同时，建筑材料也在稳步发展。从某种程度上来说，工业标准是按照建筑法规遵循的公认做法。然而钢筋混凝土结构 钢结构，法规通常只规定某些最低要求，而不是最高要求。如果您期望的不仅仅是最低要求，那么满足最低要求并不是您的理想目标。
由于混凝土结构的设计和建造是一个非常实际的问题，许多设计师更关注更有效的行业标准而不是印刷的规范。因此，行业生产标准影响结构设计和施工的以下方面：
1. 设计方法与原则
2.生产建设过程
3. 所需测试和认证
4. 影响施工计划和细节的一般规范要求
5. 特殊监管要求（如防火）
设计师一般不直接参与建筑工作，但在实践中必须考虑可能遇到的以下问题。
1. 一次最大浇注量
浇注的大小受时间（如8小时工时）、工程量、现场条件、运输混凝土的车辆数量、浇注方式及结构形式等的影响（例如实际浇注时，多层建筑每次只能浇注一层）。
对于大型结构，最大浇注量通常应为总浇注量的一小部分。当浇注停止一段时间时，已浇注的混凝土将在下一次浇注之前硬化。新旧混凝土之间的连接处称为冷缝或施工缝。设计师必须提前考虑这个问题 - 例如，由于现浇结构被视为单一连续结构，设计师必须仔细考虑此类施工缝的影响。
2.混凝土设计强度（fc）
在设计过程的早期，设计师必须确定混凝土的设计强度。当然，这个关键值与结构的性能有关。设计师还必须考虑当前使用的技术、承包商的能力以及项目的预算。因此，一些设计将继续超越当前建筑技术的限制，并要求使用尽可能最好的混凝土（例如设计高层建筑），而其他设计仅要求使用低强度混凝土。
3.施工精度
现场浇铸是一项非常粗糙的工作，很少能达到精确的几何形状或光滑的表面。经验告诉设计师哪些公差是允许的，哪些可以改进——他们学会编写仔细的设计规范，选择某些材料或在现场进行一些监督。
但是，一般来说，工厂浇铸的混凝土质量比现浇混凝土高。构件精确，可以修改。虽然精确的尺寸和光滑的表面对于基本结构的形成并不重要，但它们可以带来卓越的饰面和其他建筑工艺。当然，如果混凝土在施工后被覆盖或包裹，这个缺点就不那么令人担忧了。然而，设计师必须了解结构中更精细的连接所需的精度，并认识到建造混凝土结构所需的最低精度。
4. 混凝土构件最小尺寸
由于实际施工原因，一些钢筋混凝土结构必须具有特定的尺寸，以满足不同的覆盖层和钢筋间距要求。
当在板、墙和梁中设置抗弯钢筋时，其尺寸主要由受拉钢筋与受压混凝土外缘之间的距离决定。因此，在非常薄的梁、板和墙中，抗弯钢筋的作用很小。
一般情况下，钢筋在楼板和墙体中沿两个方向布置。即使只在一个方向发生弯曲，规范也要求在另一个方向布置一定量的钢筋，以控制由于收缩和温度变化而引起的开裂。即使采用最小覆盖层厚度和最小截面钢筋，楼板的最小厚度也应约为 2 英寸，但除托梁或坑式结构外，楼板厚度通常较大，以增加厂房的抗弯能力。钢筋一般布置在顶部或底部，主要由正或负弯矩决定。
建筑规范通常要求额外的覆盖厚度，规定面板的最小厚度为 4 英寸或更大，以确保更高的耐火等级。
请注意，板的厚度取决于所用骨料的尺寸。10 英寸或更厚的墙通常有两层钢筋。每层都尽可能靠近墙的外表面。带有交叉钢筋（即水平和垂直钢筋）的墙很少厚度小于 6 英寸。
钢结构与钢筋混凝土结构的区别
1.与钢筋混凝土结构相比，钢结构具有更好的抗震性能
由于钢材具有良好的塑性和韧性，可以发生较大的变形，能很好地承受动荷载。其次，钢材具有良好的均匀性和各向同性，是一种理想的弹性体，最符合一般工程力学的基本假设。因此，钢结构的抗震性能优于钢筋混凝土结构。
2.与钢筋混凝土结构相比，钢结构成本更高
钢筋混凝土结构是由钢筋和混凝土构成的，具有强度高、耐用、防火、节省钢材、成本比钢结构低等优点。
3.与钢筋混凝土结构相比，钢结构耐火性能较差
钢结构耐热但不耐火。当温度超过250℃时，材料发生明显变化，不仅强度逐渐降低，而且产生蓝脆和蠕变。当温度达到600℃时，钢材进入塑性状态，不能再承受荷载，钢材的强度几乎为零。
4.与钢筋混凝土结构相比，钢结构具有较强的抗拉强度
混凝土是由水泥、砂、石子、水等胶凝材料以及外加剂、添加剂按一定比例混合而成，凝固后坚硬如石，抗压能力好，但抗拉能力差，受拉时易断裂。
钢材韧性、塑性好，材质均匀，结构可靠性高，适用于承受冲击和动载荷，抗震性能好。钢材内部组织均匀，接近各向同性的均质体。
5.与钢筋混凝土结构相比，钢结构重量轻
钢结构与普通钢筋混凝土结构相比，具有均匀、强度高、施工速度快、抗震性好、回收利用率高等优点。钢材的强度和弹性模量比砖石和混凝土高出许多倍。因此，在同样的荷载条件下，钢构件重量较轻。
6.与钢筋混凝土结构相比，钢结构房屋使用寿命更长
一般情况下，钢结构建筑的使用寿命为50~80年，生产建筑的使用寿命为70年，民用建筑的使用寿命为80年；钢筋混凝土住宅建筑的使用寿命，一般民用建筑为50年，大型或重要建筑的使用寿命为80年以上。
结构设计与分析
为了增加钢结构和钢筋混凝土结构的使用寿命，需要在设计和施工过程中对其进行分析，以提高建筑性能。
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