鋼結構的發(fā)展與現狀

1、 世界七大鋼結構建筑 一、巴黎埃菲爾鐵塔 二、紐約帝國大廈 三、舊金山金門大橋 四、悉尼歌劇院 五、圣路易斯拱門 六、吉隆坡雙子塔 七、倫敦千年穹頂 巴黎埃菲爾鐵塔 矗立在塞納河南岸法國巴黎的戰(zhàn)神廣場，它是世界著名建筑、 法國文化象征之一、巴黎城市地標之一、巴黎最高建筑物。 被法國人愛稱為“鐵娘子” 。 于1889年建成，得名于設計它的著名建筑師、結構工程師古 斯塔夫埃菲爾，全部由施耐德鐵器（現施耐德電氣）建造。 高300米，天線高24米，總高324米，鐵塔是由很多分散的 鋼鐵構件組成的看起來就像一堆模型的組件。鋼鐵構件 有18038個，重達10000噸，施工時共鉆孔700萬個，使用鉚 釘25

2、9萬個。除了四個腳是用鋼筋水泥之外，全身都用鋼鐵 構成，塔身總重量7000噸。 紐約帝國大廈 帝國大廈（Empire State Building），是美國紐約的 地標建筑物之一。位于曼哈 頓第五大道350號、西33街 與西34街之間。1 它是保持世界最高建筑地位 最久的摩天大樓（1931- 1972共41年）。帝國大廈樓 高381米、總103層，1951 年增添了高62米的天線后， 總高度為443.7米，該建筑由 Shreeve, Lamb, and Harmon 建筑公司設計，為裝飾藝術 風格建筑。 舊金山金門大橋 金門大橋（Golden Gate Bridge）是世界著名的橋梁之一， 也

3、是近代橋梁工程的一項奇跡。大橋雄峙于美國加利福 尼亞州舊金山長1900多米的金門海峽之上，歷時4年，利 用10萬多噸鋼材，耗資達3550萬美元建成，由橋梁工程 師約瑟夫斯特勞斯（Joseph .Struss, 18701938年）設 計。因其歷史價值，于2007年由英、美兩國合拍成同名 紀錄片。寬約27.4米。 悉尼歌劇院 悉尼歌劇院（Sydney Opera House），位于悉尼市區(qū)北 部，是悉尼市地標建筑物，由丹麥建筑師約恩伍重 （Jorn Utzon）設計，一座貝殼形屋頂下方是結合劇院 和廳室的水上綜合建筑。歌劇院內部建筑結構則是仿效 瑪雅文化和阿茲特克神廟。該建筑1959年3月開始動

4、工， 于1973年10月20日正式竣工交付使用，共耗時14年 圣路易斯拱門 圣路易斯拱門，就是美國向西開發(fā)的一個象征，這 座雄偉壯觀的不銹鋼懸鏈線的建筑物，高達192米， 是1964年動工后僅用兩年時間建成的。拱門底部有 電梯可以直達頂層。圣路易斯拱門為圣路易斯市的 地標， 高630英尺， 比華盛頓紀念碑、自由女神像 或是歐洲的比薩斜塔都還要高！ 吉隆坡雙子塔 吉隆坡石油雙塔曾經是世界 最高的摩天大樓，但仍是世 界最高的雙塔樓，也是世界 第五高的大樓。坐落于吉隆 坡市中市(Kuala Lumpur City Centre) 簡稱KLCC計劃 區(qū)的西北角，屬于此計劃區(qū) 的第一階段工程。 吉隆坡石

5、油雙塔高452米， 共地上88層，由美國建筑設 計師西薩佩里（Cesar Pelli） 所設計的大樓表面大量使用 了不銹鋼與玻璃等材質。雙 峰塔與鄰近的吉隆坡塔同為 吉隆坡的知名地標及象征。 倫敦千年穹頂 千年穹過去一直被形容為一座畸形的建筑物，但同時卻是倫敦 的代表性建筑物。著名財經雜志福布斯對建筑師進行民意 調查，結果英國為慶祝千禧年而耗資7.5億英鎊興建的千年穹， 被選為“世界上最丑東西”的首位。英國被譽為“倫敦明珠” 的千年穹頂。千年穹頂是一幢展覽科普中心建筑，位于泰晤士 河邊格林威治半島上，占地300英畝，耗資8000萬英鎊（125 億美元），是英國為慶祝2021世紀之交的千禧年而營

6、造的紀 念性建筑之一。 一、我國鋼結構建筑發(fā)展概況 鋼結構的應用在我國有悠久的歷史。鋼結構建筑發(fā)展大 體可分為三個階段：一是初盛時期（50年代60年代 初），二是低潮時期（60年代中后期70年代），三是 發(fā)展時期（80年代至今）。50年代以蘇聯(lián)156個援建項 目為契機，取得了卓越的建設成就。60 年代國家提出 在建筑業(yè)節(jié)約鋼材的政策，執(zhí)行過程中又出現了一些誤 區(qū)，限制了鋼結構建筑的合理使用與發(fā)展。80年代沿海 地區(qū)引進輕鋼建筑，國內各種鋼結構的廠房、奧運會的 一大批鋼結構體育館的建設，以及多棟高層鋼結構建筑 的建成是中國鋼結構發(fā)展的第一次高潮。但我國每年的 建筑用鋼量僅1%被用于預制鋼結構，與

7、發(fā)達國家80% 以上的用量比較，差距巨大?？上驳氖?，目前我國鋼結 構建筑的發(fā)展出現了未曾有過的興旺景象。 主要表現在： 1.1 高層、超高層建筑由中外合作到國產化的起步高層、超高層建筑由中外合作到國產化的起步 我國著名的高層、超高層建筑大多是中外合作的產物，如上海金茂大 廈、環(huán)球金融中心、深圳地王大廈、北京京廣中心等。中外合作設計 對于掌握國外先進技術及鍛煉培養(yǎng)人才起到了促進和推動作用。1998 年建成的大連遠洋大廈（高201m，51層）標志著高層鋼結構建筑國 產化的起步，1999年建成的深圳賽格廣場（291.6m，72 層）是世界 上最高的鋼管混凝土結構建筑 1.2 輕鋼結構建筑的迅猛發(fā)展與

8、國外公司的大批涌入輕鋼結構建筑的迅猛發(fā)展與國外公司的大批涌入 近年來、輕鋼建筑以其商品化程度高、施工速度快、使用效果好、應 用面廣、造價低等優(yōu)勢獲得了迅猛發(fā)展。全國每年約有200萬平方米 輕鋼建筑竣工。在此背景下， 國外輕鋼結構生產廠商也紛紛在我國設 分公司、制造廠，獲得了很大的銷售量。 1.3 空間結構得到了進一步的發(fā)展空間結構得到了進一步的發(fā)展 大量大跨度的建設項目陸續(xù)興建。如天津體育中心（直徑108m， 1994年）、上海8萬人體育場看臺頂蓋（1998年）、 沈陽博展中心室 內足球場（144 204m，2000年）等。 二、大力推廣鋼結構技術、廣泛開 展鋼結構建筑設計的緊迫性 2.1 環(huán)

9、境問題逼迫、促發(fā)的緊迫性環(huán)境問題逼迫、促發(fā)的緊迫性 面對日益嚴峻的環(huán)境問題，建筑界責無旁貸。我國是世界上最大的磚砌體建 筑與混凝土建筑大國。每年生產7000億塊磚（約占世界總產量的1/2）、5億 噸水泥（占世界總產量1/3強），生產磚的代價是每年毀農田約15萬畝，消耗 標準煤約7000萬噸，生產水泥的代價是每年排放溫室氣體CO2約3億噸（生產 1噸水泥熟料，排施1噸CO2），破壞的礦山與排放的廢水則難以統(tǒng)計。如此 觸目的數字，不能不讓人反思。因此，國家采取了一系列具體措施，明確提 出要積極合理地擴大鋼結構在建筑中的應用。 鋼結構的發(fā)展帶來了解決環(huán)境問題的突破口。首先，鋼材是一種高強、高效 能的

10、材料，具很高的再循環(huán)價值，邊角料也有價值。其次，鋼結構抗震性能 好，使用靈活，施工時既不需要耗費大量的木材、鋼模板和水，也不會產生 強的噪音與空氣污染。再次，鋼結構的發(fā)展會帶動一系列輕質高強墻體材料 的發(fā)展，并為綠色建材的發(fā)展創(chuàng)造條件。當然，鋼結構的這些優(yōu)點是與磚砌 體結構相比較而言的，并不是說鋼結構建筑對環(huán)境就沒有損害，只是對資源、 能源的利用相對合理，對環(huán)境的破壞相對要少罷了。在嚴峻的環(huán)境問題面前， 發(fā)展鋼結構建筑，替代混凝土與砌體建筑是較理想的選擇。 2.2 競爭日劇導致的緊迫性競爭日劇導致的緊迫性 我國加入WTO意味著我國建筑業(yè)將面對一個更 加開放的市場。國際上強大的建筑設計事務所 正

11、在占領我國的設計市場。我國國家或地方的 重大項目，大多旁落外人之手。如果細心觀摩 中外方案，則不難發(fā)現，國外精湛的鋼結構建 筑有明顯增多趨勢，質量亦有顯著提高，設計 正由“粗放型階段”向“集約型階段”轉化。 朝精心設計、合理選料、精細加工的方向努力， 無疑會使我國鋼結構建筑上一個臺階，也無疑 會增強設計單位的競爭能力。 操作程序 三、鋼結構的特點 （一）鋼結構的特點 鋼結構強度高，自重輕 鋼結構材質均勻，可靠性高 鋼結構制造的工業(yè)化程度較高 鋼結構塑性韌性、抗震性能好 鋼結構可以準確快速地裝配 鋼結構室內空間大 鋼結構可回收，建筑造型美觀 耐火性和耐腐蝕性差 某些條件下，發(fā)生脆性斷裂 三、鋼結

12、構的特點 （二）鋼結構的優(yōu)點 抗震性：一些坡屋面的建筑，其屋面結構基本上采用的 是冷彎型鋼構件做成的三角型屋架體系，輕鋼構件有著 更強的抗震及抵抗水平荷載的能力，適用于抗震烈度為 8度以上的地區(qū)。 抗風性：型鋼結構建筑重量輕、強度高、整體剛性好、 變形能力強。建筑物自重僅是磚混結構的五分之一，可 抵抗每秒70米的颶風。 耐久性：輕鋼結構住宅結構全部采用冷彎薄壁鋼構件體 系組成，鋼骨采用超級防腐高強冷軋鍍鋅板制造，有效 避免鋼板在施工和使用過程中的銹蝕的影響，增加了輕 鋼構件的使用壽命。結構壽命可達100年。 三、鋼結構的特點 舒適性：輕鋼墻體采用高效節(jié)能體系，具有呼吸功能，可調節(jié) 室內空氣干濕

13、度；屋頂具有通風功能，可以使屋內部上空形成 流動的空氣間，保證屋頂內部的通風及散熱需求。 隔音性：輕鋼體系安裝的窗均采用中空玻璃，隔音效果好，隔 音達40分貝 以上；由輕鋼龍骨、保溫材料石膏板組成的墻體， 其隔音效果可達60分貝以上。 健康性：干作業(yè)施工減少廢棄物對環(huán)境造成的污染，房屋鋼結 構材料可100%回收，其他配套材料也可大大部分回收，符合當 前環(huán)保意識；所有材料為綠色建材，滿足生態(tài)環(huán)境要求，有利 于健康。 快捷：全部干作業(yè)施工，不受環(huán)境季節(jié)的影響。一棟300平方 米左右的建筑，只需5個工人30個工作日就能完成從地基到裝 修的全過程。 環(huán)保：材料可100%回收，真正做到綠色無污染。 鋼結

14、構的應用范圍 （1）大跨度結構：橋梁、體育館、展覽館 （2）重型廠房：工業(yè)廠房；“重”指廠房 內吊車噸位大，上海寶山鋼鐵廠連鑄車間 內吊車噸位達450t。 （3）受動力影響的結構 ：主要利用鋼材的 韌性性能，當廠房內設有產生動力作用的 設備如：鍛錘、電機、風機、吊車等，廠 房的承重結構用鋼結構。 鋼結構的缺點 鋼結構在住宅區(qū)域的發(fā)布不平衡鋼結構在住宅區(qū)域的發(fā)布不平衡 （一）鋼結構建筑市場興起于上海和廣東，現在雖 已遍布全國，但因地域經濟發(fā)展不平衡，可將其分 為北京、上海、蘇杭、粵閩、天津5大區(qū)域。 （二） 鋼結構建筑企業(yè)主要分布在東南沿海地區(qū)的主要城 市，如上海、杭州、東莞和無錫等大中城市，而

15、在 東北、西北、西南和華中地區(qū)，鋼結構住宅發(fā)展緩 慢，有些還處于起步階段。這樣的發(fā)布態(tài)勢必然會 加大東部地區(qū)的市場競爭，這對正處于開發(fā)階段的 西部地區(qū)非常不利，因為不在同一起跑線上，只會 拉大東西部發(fā)展距離，進而影響鋼結構住宅也的整 體水平。 鋼結構的缺點 3.2 鋼結構產物的技術水平較低 （一）在標準化設計方面，美聯(lián)鋼構已經做到建筑 節(jié)點標準化和配件設計標準化。而在我國，大部分 鋼結構住宅的設計還不能達到這樣的水平。 （二） 在建筑表現形式上，國外企業(yè)把建筑風格發(fā)揮到極 致。而我國的鋼結構住宅建筑大多則顯得呆板、單 調和粗糙。 （三）在加工制造工藝方面，差距主要 表現在加工設備的水平上，我國

16、輕鋼結構住宅加工 設備在加工精度、自動化程度、數控化程度上與國 外相比有很大距離。我國鋼結構住宅要想與國際全 面接軌，還有一段路要走，但隨著設計水平的不斷 提高，各種標準的統(tǒng)一，很快會步入快車道。 鋼結構的缺點 3.4鋼結構在我國發(fā)展存在的問題 （一）鋼結構研發(fā)資金不足，標準及規(guī)范修訂 周期太長；標準及應用規(guī)范規(guī)程缺項、滯后； 鋼材標準與工程設計、施工規(guī)范規(guī)程銜接不上。 （二）鋼結構加工廠和施工安裝企業(yè)裝備、計 算機管理、勞動生產率還需進一步提高，穩(wěn)定 鋼材超常漲價的不良市場秩序。鋼結構建筑在 防火、防腐、保溫、隔音、防震和穩(wěn)定性等方 面的設計尚不成熟，限制了鋼結構在民用建筑 中的發(fā)展。 四、

17、鋼結構在我國的發(fā)展前景 隨著人類文化生活不斷提高,對高層、 大跨度 建筑的要求也就越來越高, 鋼結構建筑以其自 身的優(yōu)越性,在我國的工程建設中所占的份額必 將越來越大,應用范圍也越來越廣泛。隨著國家 擴大內需的政策、西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施和城 市化進程的加快,這些都將為國內的鋼結構建筑 提供廣闊的市場空間和發(fā)展機遇，只要加強領 導,合理規(guī)劃,積極組織,政府、行業(yè)、企業(yè)共同 努力,產、學、研緊密結合寫作,全面提高行業(yè) 素質和科技水平,我國的鋼結構建筑市場的發(fā)展 空間必將會更加巨大,前景將非常廣闊。 鋼結構的優(yōu)勢 一、由于鋼結構的延性好、塑性變形能力強，具有 優(yōu)良的抗震抗風性能，用于住宅建筑可充分發(fā)

18、揮其 作用，將大大提高住宅的安全可靠性。尤其在遭遇 地震等災害的情況下，鋼結構能夠避免建筑物的倒 塌性破壞。 二、鋼結構住宅體系自重輕，約為混凝土結構的一 半，能夠減少的基礎造價。 三、綠色環(huán)保。鋼結構住宅施工時不需要砂、石、 水泥等，大大減少了砂、石、灰的用量，所用的材 料基本上是綠色、可回收或能降解的材料，在建筑 物拆除時，大部分材料可以再用或降解，不會造成 垃圾。 鋼結構的優(yōu)勢 四、節(jié)能效果好，墻體采用輕型節(jié)能標準化的方鋼、 C型鋼、夾芯板，保溫性能好，抗震度好，節(jié)能 。 五、鋼結構住宅施工速度快，工期比傳統(tǒng)住宅體系 至少縮短三分之一。 六、鋼結構住宅要比傳統(tǒng)建筑的空間利用得更充分， 通

19、過減少柱的截面面積和使用輕質墻板，提高面積 使用率，使戶內有效使用面積提高。 七、符合住宅產業(yè)化和可持續(xù)發(fā)展的要求。鋼結構 適宜工廠大批量生產，工業(yè)化程度高，并且能將節(jié) 能、防水、隔熱、門窗等先進成品集合于一體，成 套應用，將設計、生產、施工一體化，提高建設產 業(yè)的水平。 鋼結構的發(fā)展前景廣闊 我國建筑業(yè)發(fā)展的總目標是：提高建筑業(yè)的整 體素質、生產工業(yè)與技術裝備水平，達到在國 際建筑市場中具有較強的競爭能力，并充分發(fā) 揮建筑業(yè)在帶動國民經濟增長和結構調整中的 先導產業(yè)作用，使建筑業(yè)成為名副其實的國民 經濟支柱產業(yè)。建筑業(yè)要帶動相關產業(yè)發(fā)展， 加快發(fā)展鋼結構工程是一個很重要的方面。最 近在我國建

20、筑工程領域中已經出現了產品結構 調整，長期以來混凝土和砌體結構一統(tǒng)天下的 局面正在發(fā)生變化，鋼結構以其自身的優(yōu)越性 引起業(yè)內關注，已經在工程中得到合理的、迅 速的應用。 鋼結構的發(fā)展前景廣闊 盡管鋼結構產業(yè)在我國有了可喜的進步，但是發(fā)展力度 遠遠不夠。一是世界各國建筑業(yè)都是鋼材的主要用戶之 一，工業(yè)發(fā)達國家在其建筑業(yè)的增長時期基本建設用鋼 量一般占鋼材總量的30%以上，而我國目前建筑用鋼量 只達到2226%。這5%6%的差距主要在于我國房屋 結構的用鋼量還比較少。二是雖然行業(yè)管理部門和社會 各界都在強調發(fā)展鋼結構建筑，但由于多年以來鋼結構 的發(fā)展較鋼筋混凝土結構慢，人們對此還不很熟悉，對 鋼結

21、構建筑多方面的優(yōu)越性認識不夠，一些工程還不能 采用最優(yōu)方案的鋼結構體系，存在著轉變觀念的問題。 三是對于業(yè)主和設計單位，鋼結構正逐步改變著傳統(tǒng)建 筑設計理念，這需要我們結構設計人員不斷充實鋼結構 設計思維，學習先進的設計經驗，突破傳統(tǒng)結構約束， 來不斷適應新形勢的要求。 鋼結構的發(fā)展前景廣闊 雖然鋼結構產業(yè)在我國目前還存在著種種不盡人意或有待提高的方面， 但鋼結構的發(fā)展?jié)摿薮螅熬皬V闊。我國 20年來的改革開放和經濟 發(fā)展，已經為鋼結構體系的應用創(chuàng)造極為有利的發(fā)展環(huán)境。首先，從 發(fā)展鋼結構的主要物質基礎來看，自1996年開始我國鋼的總產值就已 超過1億噸，居世界首位。而且隨著鋼材產量和質量持續(xù)提高，其價 格正逐步下降，鋼結構的造價也相應有較大幅度的降低。與之相應的 是，鋼結構配套的新型建材也得到了迅速發(fā)展。其次，從發(fā)展鋼結構 的技術基礎來看，在普通鋼結構、薄壁輕鋼結構、高層民用建筑鋼結 構、門式剛架輕型房屋鋼結構、網架結構、壓型鋼板結構、鋼結構焊 接和高強度螺栓連接、鋼與混凝土組合樓蓋、鋼管混凝土結構及鋼骨 （型鋼）混凝土結構等方面的設計、施工、驗收規(guī)范規(guī)程及行業(yè)標準 已發(fā)行20余本。有關鋼結構的規(guī)范規(guī)程的不 斷完善為鋼結構體系