鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀概要課件

鋼結(jié)構(gòu)材料與構(gòu)造鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀鋼結(jié)構(gòu)材料與構(gòu)造鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀1一、鋼結(jié)構(gòu)在我國的發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)工程是以鋼材制作為主的結(jié)構(gòu)，是主要的建筑結(jié)構(gòu)類型之一。鋼結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代建筑工程中較普通的結(jié)構(gòu)形式之一。我國是最早用鐵制造承重結(jié)構(gòu)的國家，遠(yuǎn)在秦始皇時代(公元前246-219年)，就已經(jīng)用鐵做簡單的承重結(jié)構(gòu)，而西方國家在17世紀(jì)才開始使用金屬承重結(jié)構(gòu)。公元3-6世紀(jì)，聰明勤勞的我國人民就用鐵鏈修建鐵索懸橋，著名的四川瀘定大渡河鐵索橋，云南的元江橋和貴州的盤江橋等都是我國早期鐵體承重結(jié)構(gòu)的例子。一、鋼結(jié)構(gòu)在我國的發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)工程是以鋼材制作為主的結(jié)構(gòu)，是主2一、鋼結(jié)構(gòu)在我國的發(fā)展瀘定橋該橋始建于清康熙44年，建成于康熙45年（1706年）

橋身由13根碗口粗的鐵鏈組成，左右兩邊各２根，算是橋欄，底下并排９根，鋪上木板，就算是橋面。每根鐵鏈由862至997個由熟鐵手工打造的鐵環(huán)相扣，總重量達(dá)21噸多。底鏈上滿鋪木板，扶手與底鏈之間用小鐵鏈相連接，這樣就13根鏈為一個整體；橋臺為固定地龍樁和臥龍樁的基礎(chǔ)

一、鋼結(jié)構(gòu)在我國的發(fā)展瀘定橋該橋始建于清康熙44年，建成于康3一、鋼結(jié)構(gòu)在我國的發(fā)展直到19世紀(jì)末，我國才開始采用現(xiàn)代化鋼結(jié)構(gòu)。新中國成立后，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用有了很大的發(fā)展，不論在數(shù)量上或質(zhì)量上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了過去。在設(shè)計(jì)、制造和安裝等技術(shù)方面都達(dá)到了較高的水平，掌握了各種復(fù)雜建筑物的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)，在全國各地已經(jīng)建造了許多規(guī)模巨大而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)廠房、大跨度鋼結(jié)構(gòu)民用建筑及鐵路橋梁等，我國的人民大會堂鋼屋架，北京和上海等地的體育館的鋼網(wǎng)架，陜西秦始皇兵馬傭陳列館的三鉸鋼拱架和北京的鳥巢等。一、鋼結(jié)構(gòu)在我國的發(fā)展直到19世紀(jì)末，我國才開始采用現(xiàn)代化鋼4二、重型高層鋼結(jié)構(gòu)高層鋼結(jié)構(gòu)建筑是往往當(dāng)作一個城市標(biāo)志性建筑。80年代至今已建成和在建高層鋼結(jié)構(gòu)達(dá)100多幢，總面積約800萬平方米，鋼材用量80多萬噸。北京、上海在建和新建成的高層鋼結(jié)構(gòu)就達(dá)到十余幢。如：上海中心大廈（在建、632米）、上海環(huán)球金融中心(101層、高492米、用鋼量6.5萬噸)；北京電視中心(建筑面積18.3萬㎡，高度為41層，227.05m，用鋼量3.8萬噸)；國貿(mào)中心三期(建筑面積54萬㎡、高度為330m)；央視新大樓等(建筑面積5萬㎡、高度為234m、用鋼量12.8萬噸)。全國每年有200-300萬㎡高層鋼結(jié)構(gòu)建筑施工，用鋼量約45萬噸。二、重型高層鋼結(jié)構(gòu)高層鋼結(jié)構(gòu)建筑是往往當(dāng)作一個城市標(biāo)志性建筑5二、重型高層鋼結(jié)構(gòu)1、廠房行車起吊重量：≥25噸。2、每平米用鋼量：≥50KG/M2。如：石化廠房設(shè)施、電廠廠房、大跨度的體育場館、展覽中心，高層或超高層鋼結(jié)構(gòu)。

二、重型高層鋼結(jié)構(gòu)1、廠房行車起吊重量：≥25噸。6二、重型高層鋼結(jié)構(gòu)上海中心大廈（在建、632米）建成后效果圖上海環(huán)球金融中心(101層、高492米、用鋼量6.5萬噸)二、重型高層鋼結(jié)構(gòu)上海中心大廈（在建、632米）建成后效果圖7二、重型高層鋼結(jié)構(gòu)（廣州塔）廣州塔塔身設(shè)計(jì)的最終方案為橢圓形的漸變網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，其造型、空間和結(jié)構(gòu)由兩個向上旋轉(zhuǎn)的橢圓形鋼外殼變化生成，一個在基礎(chǔ)平面，一個在假想的450米高的平面上，兩個橢圓彼此扭轉(zhuǎn)135度，兩個橢圓扭轉(zhuǎn)在腰部收縮變細(xì)。格子式結(jié)構(gòu)底部比較疏松，向上到腰部則比較密集，腰部收緊固定了，像編織的繩索，呈現(xiàn)“纖纖細(xì)腰”，再向上格子式結(jié)構(gòu)放開，由逐漸變細(xì)的管狀結(jié)構(gòu)柱支撐。平面尺寸和結(jié)構(gòu)密度是由控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的兩個橢圓控制的，它們同時產(chǎn)生了不同效果的范圍。整個塔身從不同的方向看都不會出現(xiàn)相同的造型。部更開放的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了透明的效果可供瞭望，建筑腰部較為密集的區(qū)段則可提供相對私密的體驗(yàn)。塔身整體網(wǎng)狀的漏風(fēng)空洞，可有效減少塔身的笨重感和風(fēng)荷載。塔身采用特一級的抗震設(shè)計(jì)，可抵御烈度7.8級的地震和12級臺風(fēng)，設(shè)計(jì)使用年限超過100年。

二、重型高層鋼結(jié)構(gòu)（廣州塔）廣州塔塔身設(shè)計(jì)的最終方案為橢圓形8二、重型高層鋼結(jié)構(gòu)（廣州塔）二、重型高層鋼結(jié)構(gòu)（廣州塔）9三、大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)近年來，以網(wǎng)架和網(wǎng)殼為代表的空間結(jié)構(gòu)繼續(xù)大量發(fā)展，不僅用于民用建筑，而且用于工業(yè)廠房、機(jī)庫、候機(jī)樓、體育館、展覽中心、大劇院、博物館等。鋼結(jié)構(gòu)用量較大的工業(yè)廠房如曹妃甸鋼鐵基地、上海江南造船基地等，代表性場館如2008北京奧運(yùn)會國家體育場（館）、2010上海世博會場(鋼結(jié)構(gòu)用量達(dá)30多萬噸)、2010年亞運(yùn)會(廣州)、濟(jì)南全運(yùn)會、深圳大運(yùn)會及南陽全國農(nóng)民運(yùn)動會等城市興建的體育場館。據(jù)中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會空間結(jié)構(gòu)分會統(tǒng)計(jì)：網(wǎng)架和網(wǎng)殼近年生產(chǎn)已處于趨平穩(wěn)狀態(tài)，每年1500座，約250萬平方米，用鋼約7萬噸，鋼結(jié)構(gòu)選用的鋼材呈現(xiàn)品種多、規(guī)格雜、用量大、強(qiáng)度高的特點(diǎn)，主要品種有：Q235C、Q345C、390D（用于地下預(yù)埋的樁柱）、Q345GJ、Q420、Q460等。三、大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)近年來，以網(wǎng)架和網(wǎng)殼為代表的空間結(jié)構(gòu)繼續(xù)10三、大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)隨著懸索和膜的張拉結(jié)構(gòu)研究開發(fā)深入和工程應(yīng)用的推廣。預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)開始得到應(yīng)用。杭州雷峰塔、海南千年塔、廣州新電視塔(高度610米、用鋼量4.0萬噸)和昆明世博園藝術(shù)廣場膜結(jié)構(gòu)等一大批新型鋼結(jié)構(gòu)建筑和構(gòu)筑物不斷涌現(xiàn)。懸索和膜結(jié)構(gòu)目前處于發(fā)展階段，用量不大，國內(nèi)已有多家膜結(jié)構(gòu)工程公司，承擔(dān)很多體育場館、機(jī)場、公園和街道景觀的設(shè)計(jì)和施工。目前高中擋膜材仍需進(jìn)口(如PTFE、ETFE)。

三、大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)隨著懸索和膜的張拉結(jié)構(gòu)研究開發(fā)深入和工程11三、大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)（鳥巢）2008年北京奧運(yùn)會主場館三、大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)（鳥巢）2008年北京奧運(yùn)會主場館12三、大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)（鳥巢）鳥巢”外形結(jié)構(gòu)主要是由巨大的門式鋼架組成，共有24根桁架柱。國家體育場建筑頂面呈鞍形，長軸為332.3米，短軸為296.4米，最高點(diǎn)高度為68.5米，最低點(diǎn)高度為42.8米。體育場外殼采用可作為填充物的氣墊膜，使屋頂達(dá)到完全防水的要求，陽光可以穿過透明的屋頂滿足室內(nèi)草坪的生長需要。比賽時，看臺是可以通過多種方式進(jìn)行變化的，可以滿足不同時期不同觀眾量的要求，奧運(yùn)期間的20，000個臨時座席分布在體育場的最上端，且能保證每個人都能清楚的看到整個賽場。入口、出口及人群流動通過流線區(qū)域的合理劃分和設(shè)計(jì)得了完美得到的解決。

三、大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)（鳥巢）鳥巢”外形結(jié)構(gòu)主要是由巨大的門式13四、輕鋼結(jié)構(gòu)輕鋼結(jié)構(gòu)是相對于重鋼結(jié)構(gòu)而言，其類型有門式剛架、拱型波紋鋼屋蓋結(jié)構(gòu)等，主要用于輕型的工業(yè)廠房棉花和糧食倉庫、碼頭和保稅區(qū)倉庫、農(nóng)產(chǎn)品、建材、家具等各類交易市場、體育場館、展覽廳及活動房屋、加層建筑等。用鋼量一般30-40kg／㎡左右(不含鋼筋用量)。全國每年新建輕鋼房屋800萬平方米、用鋼約20萬噸。輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房四、輕鋼結(jié)構(gòu)輕鋼結(jié)構(gòu)是相對于重鋼結(jié)構(gòu)而言，其類型有門式剛架、14四、輕鋼結(jié)構(gòu)判定結(jié)構(gòu)為重鋼與輕鋼結(jié)構(gòu)確實(shí)沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，很多有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)師或項(xiàng)目經(jīng)理也常常不能完全說明白，但我們可以以一些數(shù)據(jù)綜合考慮并加以判斷：

1、廠房行車起吊重量：大于等于25噸，可以認(rèn)為為重鋼結(jié)構(gòu)了。

2、每平米用鋼量：大于等于50KG/M2，可認(rèn)為是重鋼結(jié)構(gòu)。

3、主要構(gòu)件鋼板厚度：大于等于10MM，輕鋼結(jié)構(gòu)用的較少。另外，還有一些參考值：如每平米造價(jià)，最大構(gòu)件重量，最大跨度，結(jié)構(gòu)形式，檐高等，以上這些在判斷廠房是否為重鋼或輕鋼時可以提供經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，當(dāng)然現(xiàn)在很多建筑都是輕、重鋼都有。但有一些我們可以較肯定的說是重鋼：如：石化廠房設(shè)施、電廠廠房、大跨度的體育場館、展覽中心，高層或超高層鋼結(jié)構(gòu)。

四、輕鋼結(jié)構(gòu)判定結(jié)構(gòu)為重鋼與輕鋼結(jié)構(gòu)確實(shí)沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，15五、鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)

鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)是充分發(fā)揮鋼材和混凝土兩種材料各自優(yōu)點(diǎn)的合理組合，不但具有優(yōu)異的靜、動力工作性能，而且能大量節(jié)約鋼材、降低工程造價(jià)和加快施工進(jìn)度，對環(huán)境污染較少，符合我國建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展方向。在我國的發(fā)展十分迅速，已廣泛應(yīng)用于冶金、造船、電力、交通等部門的建筑中，并以迅猛的勢頭進(jìn)入了橋梁工程和高層與超高層建筑中。在高層建筑方面，建成了全部采用組合結(jié)構(gòu)的超高層建筑——深圳賽格廣場大廈，高291.6m，屬世界最高的鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)。全國已建成的采用組合結(jié)構(gòu)的高層建筑超過40幢之多。組合結(jié)構(gòu)拱橋已建成的也已超過300座。五、鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)是充分發(fā)揮鋼材和混16六、鋼結(jié)構(gòu)住宅用鋼結(jié)構(gòu)建造的住宅重量是鋼筋混凝土住宅的1/2左右，可滿足住宅大開間的需求，使用面積比鋼筋混凝土住宅提高4%左右。鋼材可以回收，建造和拆除時對環(huán)境污染較少，符合推進(jìn)住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展節(jié)能省地型住宅的國家政策。我國目前是最大的建筑市場，平均每年房屋建筑建設(shè)約20億平方米（2009年房屋施工面積達(dá)32億平方米），其中鋼結(jié)構(gòu)約占2-3%，絕大多數(shù)是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和磚混凝土結(jié)構(gòu)，還有少量木結(jié)構(gòu)、磚石結(jié)構(gòu)及土坯房屋。近8億平方米/年的城鎮(zhèn)居民住宅亦如此。鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國整個建筑行業(yè)中所占的比重還不到5%，而發(fā)達(dá)國家已達(dá)50%以上，住宅鋼結(jié)構(gòu)的潛在發(fā)展空間非常大。目前，在在北京、上海、天津、河北、武漢、青島等地建了低層、多層、高層鋼結(jié)構(gòu)住宅試點(diǎn)示范工程，已建成500多萬平方米，用鋼約20萬t。寶鋼在鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化方面投入大量資金和研究人員，在武漢、沈陽等地設(shè)計(jì)建設(shè)了多處鋼結(jié)構(gòu)示范住宅項(xiàng)目，2007年在武漢漢陽區(qū)建成了鋼結(jié)構(gòu)示范住宅項(xiàng)目——賽博園經(jīng)濟(jì)適用房小區(qū)，達(dá)到了世界鋼協(xié)有關(guān)“國際民用建筑用鋼項(xiàng)目”的技術(shù)要求。此外，針對提供給四川地震災(zāi)區(qū)作為過渡期安置房的60余萬套活動板房，寶鋼完成了板房材料利用的試點(diǎn)項(xiàng)目。

六、鋼結(jié)構(gòu)住宅17七、橋梁鋼結(jié)構(gòu)各大城市將橋梁等交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。使用鋼結(jié)構(gòu)較多的有斜拉橋,主要在鋼箱、纜索、橋塔等部位，600米以上的特大橋梁均為鋼結(jié)構(gòu)橋梁?“十一五”前三年平均新建橋梁3萬座/年，年平均用鋼量1300萬噸。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前在建高速公路混凝土橋梁中可實(shí)施改用鋼結(jié)構(gòu)橋梁3480座，改用鋼結(jié)構(gòu)后可凈增加鋼材用量546萬噸。截至2008年底，全國59萬座橋梁中鋼結(jié)構(gòu)橋梁不足1%。與美國60萬座橋梁中鋼結(jié)構(gòu)橋梁占33%、日本13萬座橋梁鋼結(jié)構(gòu)橋梁占41%相比，差距較大。中國第一座全鋼結(jié)構(gòu)橋塔的橋是南京三橋,僅橋塔用鋼量即達(dá)1.44萬噸?香港昂船洲大橋（長1018米）和蘇通長江大橋（長1088米）占據(jù)世界最大斜拉橋的前兩名，到2015年,中國要建5座跨海峽大橋,總用鋼量為625萬噸。七、橋梁鋼結(jié)構(gòu)各大城市將橋梁等交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的18七、橋梁鋼結(jié)構(gòu)南京三橋位于現(xiàn)南京長江大橋上游約19公里處的大勝關(guān)附近，橫跨長江兩岸，南與南京繞城公路相接，北與寧合高速公路相連，全長約15.6公里，其中跨江大橋長4.744公里，主橋采用主跨648米的雙塔鋼箱梁斜拉橋，橋塔采用鋼結(jié)構(gòu)，為國內(nèi)第一座鋼塔斜拉橋，也是世界上第一座弧線形鋼塔斜拉橋。七、橋梁鋼結(jié)構(gòu)南京三橋位于現(xiàn)南京長江大橋上游約19公里處的大19八、結(jié)構(gòu)用鋼現(xiàn)狀1、各地區(qū)鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)量各地區(qū)鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)量由大到小的排序?yàn)椋赫憬?、上海、安徽、山東、江蘇、湖北、廣東、四川、北京等地。上海、浙江均占總量的20%左右。2、消耗鋼材品種用量2009年度鋼板消耗占64%，其次是熱軋型鋼占15%，鋼管10%，冷彎型鋼及其他品種用量均在10%以下。八、結(jié)構(gòu)用鋼現(xiàn)狀1、各地區(qū)鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)量20八、結(jié)構(gòu)用鋼現(xiàn)狀3.消耗鋼材強(qiáng)度等級情況Q345占總用鋼量的53%，Q235占35%，Q390占7%，用量較少的是Q420、Q4604.鋼結(jié)構(gòu)在建筑房屋領(lǐng)域的總體應(yīng)用現(xiàn)狀據(jù)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會2009年對鋼結(jié)構(gòu)重點(diǎn)企業(yè)的調(diào)查統(tǒng)計(jì)：建筑鋼結(jié)構(gòu)（廠房、多高層、公共建筑）為581.5萬噸，占應(yīng)用比例的54%，說明房屋建筑為鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件最主要應(yīng)用領(lǐng)域。以下依次為非標(biāo)鋼結(jié)構(gòu)246.8萬噸，橋梁95.7萬噸、其它80萬噸，塔桅72.1萬噸。其中，建筑鋼結(jié)構(gòu)中廠房應(yīng)用量居首為290.2萬噸，占49%，應(yīng)用情況依次為公共建筑、高層鋼結(jié)構(gòu)、多層鋼結(jié)構(gòu)，占的比例分別是：21%、17%、13%。八、結(jié)構(gòu)用鋼現(xiàn)狀3.消耗鋼材強(qiáng)度等級情況21八、結(jié)構(gòu)用鋼現(xiàn)狀5.主要加工制造企業(yè)目前從事鋼結(jié)構(gòu)制造加工企業(yè)全國約1萬家左右,但有固定生產(chǎn)場所并具備一定規(guī)模的企業(yè)僅4000-5000家。目前最大的裝備制造企業(yè)上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司，2009年產(chǎn)量達(dá)1