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    郑州中州勘察设计有限公司
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    钢结构发展前景如何

    发布日期:2016-03-14

    钢结构发展前景如何
     

    一、国外钢结构建筑的发展历史

        最早在建造房屋中使用的金属结构可以追溯到18世纪未的英国。由于当时棉纺 厂经常发生火?#37073;?#22240;而在厂房结构中采用了铁框架。100年后, 美国的芝加哥学派 建造了一批钢结构摩天大楼,法国工程师埃菲尔建造了著名的铁塔,金属建筑从此 进入了第一个光辉时代。在那个时代,人们也建造金属结构的独户住宅,有些金属 住宅,至今状态良好。

        在以后的半个多世纪里,钢筋混凝土结构兴起,金属在建筑领域里失去了它的 名声和魅力,主要用于建造工厂、飞机库等。

        钢结构建筑在20世纪60年代再次开始新发展。建筑钢材获得了突破性进展,计 算机也开始早期应用,金属建筑的各种结构体系日趋成熟。70年代法国蓬皮杜文化 中心建成,高科技潮流开始出?#37073;?#21040;8090年代,雷诺汽车零件配送中心、香港汇 丰银行、法国里昂机场TGV铁?#25151;?#36816;站、 日本关西国际机场等则把钢结构推向了一 个新的高度。与此同时,建筑师们在中小型项目中,也把钢结构技艺发挥得淋漓尽 致,如FRANCE建筑工作室设计的大学生餐厅、儒勒.瓦尔纳中学、美国ABC公司制造 的住宅等。特别值得指出的是,西方发达国家已提出预工程化金属建筑概念,预工 程化金属建筑是指将建筑结构分成若干模块在工厂加工完成,从而使钢结构建筑的 设计、加工和安装得以一体化,这就大大降低了建筑成本(比传统结构型?#38477;?/span> 10 ~20%),缩短了施工周期,使钢结构的综合优?#32856;用?#26174;。

        在新结构方面, 许多国家都加大了研究力度, 现在人类已具有建造跨度超过 1000m的超大型穹顶与高度超过1000m最高至4000m的超高层建筑的能力。 大跨度开 合空间钢结构亦有较大的进展,1989年建成的加拿大多伦多天空穹顶体育馆,跨度 205m,能容纳7万人,屋盖关合后可做全封闭有空气调节的体育场。1993 年建成的 日本福冈室内体育场,?#26412;?/span>222m,是当代世界上最大的开合空间钢结构。膜结构的 发展亦令人瞩目,1992年在美国亚特兰大建成的奥运会主馆佐治亚穹顶,平面 尺寸为240m×193m,是世界上最大跨度的索网与膜杂交结构屋顶。

        由于科技之发展及钢材品质之进步,钢结构之重要性被先进国家所肯定,在欧 洲、美洲、日本、台湾等地,厂房之兴建全部采用钢结构。而在一些先进城市,大 楼、桥梁、大型公共工程,亦多采用钢结构建筑。最近10年,在美国,大约70%  非民居?#22303;讲?#21450;以下的建筑均采用了轻钢刚架体系。

        二、钢结构建筑的主要?#35834;?/span>

        1.强度高、刚度大、?#28798;?#36731;。大体而言钢结构与钢筋混凝土?#28798;?#20043;比约为1:1 .6,而地震力=质量*地震加速度,故重量愈轻,地震力?#24067;?#23569;。钢结构若以适当处 理,对耐地震力更有效。同时还可以减少基础工程量和基础造价。

        2.钢结构件及其配套技术相应部件绝大部分可以实现工厂化制作,使质量容易 保证,便于标准化及推广使用。

        3.施工周期短(约为混凝土结构的1312),可以大大缩短投?#39318;?#37329;的占 有周期,提高资金的投资效益,并?#20063;?#21463;季节因素影响。例如:万平方米的钢结 构库房,从加工制作到施工安装2个月即可完成(钢筋砼结构最少需要10个月,  时在北方冬季无法施工)。

        4.可做成大跨度、大开。钢结构对梁深及柱间跨度,有较佳之优势。如一般钢 筋混凝土的梁深及跨度比约为112,而钢结构则为124  并可以提高使用面积 5%~8%。

        5.垃圾少,便于资源重复利用和环?#28526;?#25252;。同时,有利于节约耕地,保护土地 资源,易拆迁。

        6.具有造型美观,使用面广,适合于不同气候条件和大气环境等?#35834;恪?/span>

        现场湿作业少,符合环保建筑的要求,?#23460;?#20110;在城市?#34987;?#22320;段、?#36745;市?#26045;工 周期过长和混凝土等建材运输不便的情况下施工。

        8.目前钢结构建筑直接造价略高于混凝土结构,但从长远看,其综合效益却明 显高于传统建筑。

        三、我国钢结构建筑发展概况

        钢结构的应用在我国有悠久的历史。公元60年就开始修建铁链桥,最著名的是 大渡河泸定桥,充分表明了我国古代在金属结构方面的卓越成就。

        新中国成立后,钢结构建筑得到了较大发展,大体可分为三个阶段:一是初盛时期 50年代~60年代初),二是低潮时期(60年代中后期~70年代),三是发展时期( 80年代至今)。50年代以苏联156个援建项目为契机,取得了卓越的建设成就。 60 年代国家提出在建筑?#21040;?#32422;钢材的政策,执行过程中又出现了一些误区,限制了钢 结构建筑的合理使用与发展。

        八十年代沿海地区引进轻钢建筑,国内各种钢结构的厂房、亚运会的一大批钢 结构体育馆的建设,以及多栋高层钢结构建筑的建成是中国钢结构发展的第一次高 潮。但在1994年前,中国超过100米高的高层建筑152?#20445;?#20854;中只有幢采用钢结构 或钢-混结构,而在国外这样高的建筑一般都首选钢结构。我国每年的建筑用钢量 1%被用于预制钢结构,与发达国家80%以上的用?#21208;?#36739;,差距巨大。 可喜的是, 目前我国钢结构建筑的发展出现了未曾有过的兴旺景象。主要表现在:

        1、高层、超高层建筑由中外合作到国产化的起步。我国著名的高层、 超高层 建筑大多是中外合作的产物,如上海金茂大厦、?#38750;?#37329;融中心、深圳地王大厦、北 京京广中心等。中外合作设计对于掌?#23637;?#22806;先进技术及?#22303;?#22521;养人才起到了促进和 推动作用。1998年建成的大连远洋大厦(高201m51层)标志着高层钢结构建筑国 产化的起步,1999年建成的深圳赛格广场(291.6m,72 层)是世界上最高的钢管混 凝土结构建筑。

        2、轻钢结构建筑的迅猛发展与国外公司的大批涌入。近年来, 轻钢建筑以其 商品化程度高、施工速度快、使用效果好、应用面广、造价低等优势获得了迅猛发 展。全国每年约有200万平方米轻钢建筑竣工。在此背景下, 国外轻钢结构生产厂 商也?#36861;?#22312;我国设分公司、制造厂,获得了很大的销售量。

        3、空间结构得到了进一步的发展,大量大跨度的建设项目陆续兴建, 如天津 体育中心(?#26412;?/span>108m1994年)、上海8万人体育场看台顶盖(1998年)、 沈阳博 展中心室内足球场(144×204m2000年)等。

        我国钢结构建筑虽达到了一定的水准,但在材料、工艺设计手段等方面与发达 国家相比?#28304;?#22312;不少差距,在有些领域尚属空白,如大跨度开合空间结构等。

        四、大力推广钢结构技术、广泛开展钢结构建筑设计的紧迫性

        1 环境问题?#30772;取?#20419;发的紧迫性

        面对日益严峻的环境问题,建筑界责无?#28304;?#25105;国是世界上最大的砖砌体建筑 与混凝土建筑大国。每年生产7000亿块砖(约占世界总产量的1/2)、5亿吨水泥( 占世界总产量1/3强),生产砖的代价是每年毁农田约15万亩,消耗标准煤约 7000 万?#37073;?#29983;产水泥的代价是每年?#27431;?#28201;室气体CO23亿?#37073;?#29983;产1吨水泥熟料,排施CO2 ),破坏的矿山与?#27431;?#30340;废水则难以统计。如此触目的数?#37073;?#19981;能不让人反 思。更为?#29616;?#30340;是,砖、混凝土?#38469;?#19981;可再循环材料,一次性使用后果?#29616;兀?#24418;成 的建筑垃圾将极难处理。因此,国家采取了一系列具体措施,不但?#39749;?#25552;出要积极 合理地扩大钢结构在建筑中的应用;同时,还?#39749;?#35268;定了被淘汰建材品种及淘汰的 时间表:即从2000年起三年里在住宅建设中逐步禁止使用实心黏土砖,代之以其它 建筑材料。

        钢结构的发展带来了解决环境问题的突破口。首先,钢材是一种高强、高效能 的材料,具很高的再循环价值,边角料也有价值。其次,钢结构抗震性能好,使用 灵活,施工时既不需要耗费大量的木材、钢模板和水,也不会产生强的噪音与空气 污?#23613;?#20877;次,钢结构的发展会带动一系列轻质高强墙体材料的发展,并为绿色建材 的发展创造条件。当然,钢结构的这些?#35834;?#26159;与砖砌体结构相比较而言的,并不是 说钢结构建筑对环境就没有损害,只是对资?#30784;?#33021;源的利用相对合理,对环境的破 坏相对要少罢了。在严峻的环境问题面前,发展钢结构建筑,替代混凝土与砌体建 筑是较理想的选择。

        2、竞争?#31449;?#23548;致的紧迫性

        2000年我国有望成为WTO的正式成?#20445;?#21152;入WTO意味着我国建筑?#21040;?#38754;对一个更 加开放的市场。目前已初露?#22235;擼?#22269;际上强大的建筑设计事务所正在占领我国的设 计市场。我国国?#19968;?#22320;方的重大项目,大多?#26376;?#22806;人之手。如果细心观摩中外方?#31119;?/span> 则不难发?#37073;?#22269;外精湛的钢结构建筑有明显增多趋势,质量亦有?#28798;?#25552;高,设计正 ?#22336;?#22411;阶段集约型阶段转化。朝精心设计、合理选料、精细加工的方 向努力,无疑会使我国钢结构建筑上一个台阶,也无疑会增强设计单位的竞争能力。 在竞争?#31449;?#30340;设计市场,设计的技术优势,是中标的必要条件,缺少技术表现、缺 少技术含量就意味着落后,落后就意味着落选,长此以往则难以生存,即使目前没有生存的危机,也应居安思危,尽可能开展钢结构建筑设计工作。

        五、我国钢结构建筑发展前景展望

        从发达国家钢结构建筑的发?#26500;?#36857;,结合我国的实际,不难看出我国钢结构发 展前景光明,但会有许多不同于发达国家的特点。所以说前景光明,是因为政府已 开始高度重视钢结构建筑的发展,在1998年把钢结构技术列为重点推广的新技术之 后,1999年成立了国家建筑用钢领导小组,组长由建设部副部长叶如棠担任。与此 同时,专家组则分九个课题专门研究钢结构在建筑领域的应用问题。

        目前发达国家的建筑用钢量为其钢产量的45~55%,而我国建筑用钢量仅占总产 量的20%左右。我国年钢产量已超过1亿?#37073;?/span> 如按此比例推算, 则我国建筑用钢有 3000万吨左右的发展空间。

        所以说会有?#32422;?#30340;特点,是因为我国的国情不同于西方发达国家,?#25237;?#21147;相对 ?#22303;?#22269;家尚不?#36745;#?#36896;价低、技术含?#21487;?#20302;的钢结构会得到优先发展。在今后一 段时间内,钢管混凝土结构、轻钢结构等将会得到较快发展。

        钢管混凝土结构与其它结构相比,具有?#24615;?#21147;高、塑性和抗震性能优越、节省 材料和施工简便的特点。用于高层建筑中,这些特点尤为突出,中国在此领域已处 于领先地位。

        轻钢结构除在大跨单层房屋中普遍应用外,今后会在住宅与中小型多层公共建 筑中大面积应用。据统计,二十世纪后几年,我国城镇住宅建设以每年竣工面积4 .4亿平方米,总产值6000亿元(约占GDP9%)的速度迅猛发展,住宅产业成为国民 经济中跨世纪的新的增长点。钢结构住宅建筑体系以其结构部件轻、预制程度高、 便于推行设计标准化、定型化、施工机械化、装配件制作工厂化、施工周期短等优 势,在建筑用材市场中展示出其广阔的应用及发展前景,成为替代现有小砖住宅的 主要体系之一;中小型建筑则量大面广,发展轻钢结构对于资?#30784;?#33021;源都非常短缺 的我国意义犹为重大。

        对于钢结构建筑,建设部有关领导和专家认为,钢结钢是一种较为符合产业化 生产方式的结构形式。它容?#36164;?#29616;设计和标准化、构配件生产的工厂化、施工的机 械化和装配化,能够进行标准化的设计,系列化的开发、集约化的生产和社会化的 供应。有的学者曾预言,50年后,钢结构可能成为我国新建筑的主体结构,由今日 之发展状况看,这一预期有望大幅度提前。


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