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摘要：隨著建筑業(yè)的飛速發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)以它的輕質(zhì)、高強(qiáng)和耐久性在建筑業(yè)中取得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。文中概述了我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展歷程，并對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)做了相應(yīng)的論述。...

淺談鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展

樊海清，張吉信

(安陽(yáng)建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，河南安陽(yáng)455000)

    中國(guó)是世界上最大的磚砌體建筑和混凝土建筑大國(guó)，每年生產(chǎn)7 000億塊磚(約占世界產(chǎn)量的1／2)．5億噸水泥(約占世界產(chǎn)量的1／3)。生產(chǎn)磚的代價(jià)是每年毀壞農(nóng)田l萬(wàn)公頃，消耗標(biāo)準(zhǔn)煤約7 000萬(wàn)噸；生產(chǎn)水泥的代價(jià)是每年排放溫室氣體C02約3億噸，破壞的礦山和排放的廢承更是難以統(tǒng)汁。更為嚴(yán)重的是，磚、混凝土都是不可再生材料，一次性使用后形成的建筑垃圾將很難處理。從另一方面來(lái)說(shuō)，中國(guó)的鋼產(chǎn)量自1996年突破】?jī)|噸后，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了扶短缺到充裕的飛躍，但是目前國(guó)內(nèi)建筑用鋼量?jī)H占鋼產(chǎn)量的1.5％左右。為此國(guó)家確定了2015年建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展目標(biāo)：每年全國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)的用鋼量要達(dá)到鋼材總產(chǎn)量的5％。因此加快發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)建筑不僅有利于消化過(guò)剩的鋼材，同時(shí)也能帶動(dòng)建筑、冶金、建材等大批行業(yè)的發(fā)展。由此可見(jiàn)，積極發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)建筑已經(jīng)迫在眉腱。

1.我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展歷程

    自從18世紀(jì)歐洲工業(yè)革命以來(lái)，由于錒鐵工業(yè)的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)在歐洲各國(guó)的應(yīng)用逐漸增多，范圍也不斷擴(kuò)大。而我國(guó)由于長(zhǎng)期受封建主義社會(huì)制度的束縛，生產(chǎn)得不到發(fā)晨，自I840年鴉片戰(zhàn)爭(zhēng)以后，鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展緩慢，與歐美等國(guó)的差距也越來(lái)越大。在這段時(shí)期建成的代表性工程只有：沈陽(yáng)皇姑屯機(jī)車廠鋼結(jié)構(gòu)廠房(1927年)、廣州中山紀(jì)念堂圓屋頂鋼結(jié)構(gòu)(1931年)、杭州錢塘江大橋(1937年)等幾個(gè)。

    1949年新中國(guó)成立以后，隨著社會(huì)主義事業(yè)的蓬勃發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)在建設(shè)中的應(yīng)用也得到了空前的發(fā)展。鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)汁、制造和安裝水平有了很大的提高，建造了大量的鋼結(jié)構(gòu)工程。有些工程在規(guī)模和技術(shù)難度上都達(dá)到了世界先進(jìn)水平，如l961年建成的北京工人體育館，能同時(shí)容納15 000名觀眾，比賽大廳屋蓋采用輪式雙層懸索結(jié)構(gòu)，直徑為94m，由索網(wǎng)、邊緣構(gòu)件(外環(huán))和內(nèi)環(huán)三部分組成。

    20世紀(jì)60年代至70年代，由于十年動(dòng)亂，經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢，但是鋼結(jié)構(gòu)建筑也取得了不小的進(jìn)展。如對(duì)薄壁型鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)研究取得了顯著成績(jī)，并在1975年制定了我國(guó)第一部薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范(TJ18一75)。在這一段時(shí)期內(nèi)建成的代表性工程有：北京首都體育館屋蓋結(jié)構(gòu)(1967年)、上海文化廣場(chǎng)屋蓋結(jié)構(gòu)(1970年)，上海體育館圓形屋蓋(1973年)、南京長(zhǎng)征大橋等。

    改革開(kāi)放以來(lái)，全國(guó)以經(jīng)濟(jì)建設(shè)為中心，國(guó)民經(jīng)濟(jì)得到了空前的發(fā)展，每年以l0％左右的速度持續(xù)增長(zhǎng)。1996年我國(guó)鋼產(chǎn)量首次突破1億噸，躍居世界第一，為我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。在最近的20年時(shí)間里，我國(guó)的鋼結(jié)構(gòu)建筑取得了前所未有的繁榮和發(fā)展。特別是在大城市，鋼結(jié)構(gòu)建筑更是如雨后春筍，如高420 5 m的上海浦東金貿(mào)大廈，最大懸挑跨度選73.5m的上海體育館屋蓋結(jié)構(gòu)、上海楊浦太橋等。隨著設(shè)計(jì)方法和鋼材的不斷改進(jìn)，鋼結(jié)構(gòu)建筑必將會(huì)取得更加輝煌的成績(jī)。

2.鋼結(jié)構(gòu)建筑的特點(diǎn)

    鋼結(jié)構(gòu)建筑具有強(qiáng)度高、自重輕、安裝容易、施工周期短、抗震性能好、投資回收快、環(huán)境污染少、外形美觀、空問(wèn)利用率高等綜合優(yōu)勢(shì)。相比于磚混結(jié)構(gòu)，在環(huán)保、節(jié)能、高教、工廠化生產(chǎn)等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)；與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，更具有“高、大、輕”三個(gè)方面發(fā)展獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。其在結(jié)構(gòu)上的綜合經(jīng)濟(jì)效益和它的營(yíng)造速度將更能適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，也直接影響到投資資金的周轉(zhuǎn)速度，具有強(qiáng)大的生命力。這主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

    (1)鋼結(jié)構(gòu)建筑施工方便且工期短。采用輕型鋼結(jié)構(gòu)體系，比混凝土用量降低50％，房屋整體重量比混凝土建筑重量下降75％。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以實(shí)行工廠化生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)安裝，不需要現(xiàn)場(chǎng)綁扎鋼筋，不需要制作模板。樓板現(xiàn)澆混凝土?xí)r，不需要l臨時(shí)支撐，這樣，可大大地加快施工現(xiàn)場(chǎng)的拼裝速度。據(jù)統(tǒng)計(jì)，同樣面積的建筑物，鋼結(jié)構(gòu)比混凝土工期可縮短三分之一。對(duì)于輕型房屋，鋼結(jié)構(gòu)體系的建設(shè)周期可比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式縮短50％～70％，可以大大縮短投資資金的占用周期，提高資金的使用效率。

    (2)鋼結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)之間跨度較大，容易形成新穎、開(kāi)闊的建筑空間。與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，同樣的層高、總高和總建筑面積，鋼結(jié)構(gòu)建筑可利用面積和空間更大。

    (3)鋼結(jié)構(gòu)建筑壽命較長(zhǎng)，一般在50—80年之間。鋼自構(gòu)建筑在維修上非常簡(jiǎn)單，功能平面上的調(diào)整可發(fā)揮的空間較大。

    (4)鋼結(jié)構(gòu)建筑的承載能力和減震能力強(qiáng)于混凝土結(jié)構(gòu)。

    (5)在鋼結(jié)構(gòu)建筑的施工中，不會(huì)產(chǎn)生大量的建筑垃圾有利于環(huán)保。

    但是，鋼結(jié)構(gòu)建筑由于本身材料的特點(diǎn)，也就存在相應(yīng)的缺點(diǎn)。首先就是鋼結(jié)構(gòu)建筑的耐火性很差。因此，當(dāng)鋼自構(gòu)建筑長(zhǎng)期經(jīng)受150。c gt上的輻射熱時(shí)，必須在局部區(qū)域采取隔熱保護(hù)措施。此外，對(duì)于輕型鋼結(jié)構(gòu)，還應(yīng)根據(jù)建筑物的耐火極限時(shí)間，對(duì)承重構(gòu)件采取有效的防護(hù)措施，如涂刷防火涂料等。另外～個(gè)就是鋼結(jié)構(gòu)建筑易銹蝕，這也是鋼結(jié)構(gòu)建筑的最大缺點(diǎn)，由此帶來(lái)的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用也比較高。

3.鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展趨勢(shì)

    從鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展來(lái)看，它將向以下兩個(gè)方面發(fā)展一個(gè)就是將輕型鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用于住宅建設(shè)；另一個(gè)就是發(fā)展多層鋼結(jié)構(gòu)住宅。近年來(lái)，我國(guó)已經(jīng)把鋼結(jié)構(gòu)在住宅建筑上的推廣應(yīng)用作為建筑業(yè)的一場(chǎng)產(chǎn)業(yè)革命。1999年，國(guó)家經(jīng)貿(mào)委批準(zhǔn)將“輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑通用體系的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用”作蔓我國(guó)建筑業(yè)用鋼的突破點(diǎn)，并正式列人國(guó)家重點(diǎn)技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目，鋼結(jié)構(gòu)住宅由此引起各界的廣泛關(guān)注。鋼結(jié)構(gòu)住宅具確重量輕、抗震性能好、跨度大、建造速度快、可以重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)。鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑通用體系用于民用住宅，經(jīng)過(guò)廣泛的研究和實(shí)驗(yàn)表明，其建筑物的重量與其他類住宅通用體系相比可以減輕30％，這就有利于建設(shè)高層民用住宅，特別是在地質(zhì)承載能力低或者地震烈度高的地區(qū)。從另一方面來(lái)看，輕鋼結(jié)構(gòu)和磚混結(jié)構(gòu)相比，其樓房使用面積可以提高5％左右．而建造成本卻下降l0％左右。

    目前，建造多層鋼結(jié)構(gòu)住宅已經(jīng)提上日程。上海、北京、大連等地都在積極開(kāi)展試點(diǎn)。上海陸海城工程．是一幢25層的鋼結(jié)構(gòu)高層住宅，每m2用鋼量約為50 k，不包括土地費(fèi)用的實(shí)際造價(jià)約為1800元／m 2，這比棍凝土結(jié)構(gòu)的造價(jià)要低很多。

4.結(jié)束語(yǔ)

    近幾年來(lái)，鋼結(jié)構(gòu)建筑已經(jīng)取得了非常迅速的發(fā)展．并獲得了很大的成功。但是我國(guó)目前還缺少高層鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，在理論研究方面也存在著一定的不足，這都是鋼結(jié)構(gòu)建筑以后發(fā)展的重點(diǎn)研究問(wèn)題。

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(本文來(lái)源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò)：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)

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