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公司新聞
必須還鋼結構輕、快、好、省的本來面目
作者:衡水建設輕鋼結構有限公司 來源:衡水建設輕鋼結構有限公司 發表時間:2014-5-9 瀏覽:次  

美國紐約世界貿易中心、香港中國銀行大樓、上海環球金融中心等陸續出現的創新高層結構體系無論在建筑、技術、材料、設備和施工等方面都體現了鋼結構輕、快、好、省的特點,反映了當時世界最先進的水平。諸多事實證明,高層鋼結構隨著其結構抗側力體系的高效發展,結構用鋼指標也在降低。因此,用鋼指標也應成為衡量一種結構體系和一個結構工程優劣的重要指標。
  ⒉大跨度鋼結構。在大跨度鋼結構的發展中,采用了大量新材料、新工藝、新技術,結構體系的不斷創新已成為結構行業近50年來最活躍的研究領域。就目前來說,有以剛性桿件組成的網架、網殼等剛性結構體系;有以索膜等柔性材料為特征的懸索結構、薄膜結構、張拉集成體系等柔性結構體系;還有雜交結構體系,以及可展開結構和可折疊結構等。
  1975年建成的上海體育館,采用網架結構,它的平面為直徑110米的圓形,用鋼指標僅49公斤/平方米,這是我國早期網架結構的杰出代表。上海體育館的建成,使具有整體工作性能好、抗震性能好、用鋼指標省、施工技術成熟方便等優勢的結構體系在我國得到了迅猛發展,應用范圍普及到體育建筑、公共建筑、工業廠房以及飛機維修庫等,使我國網架結構的覆蓋面積達到世界第一,在設計、制作和安裝技術等方面處于世界先進行列。1996年亞特蘭大奧運會主場館――佐治亞索穹頂,其平面為240米×192米的橢圓形,而用鋼指標還不到30公斤/平方米,因為其采用了結構效率極高的索穹頂結構體系,該體系突出的優勢就是隨著跨度的增加結構用鋼指標的增加并不明顯。1997年建成的日本名古屋體育館采用網殼結構,是當前世界上跨度最大的單層網殼結構,其結構施工時采用了整體提升的方法將重1.3萬噸的屋蓋提升到位,僅30個月的時間便施工完畢。開啟結構具有回歸自然和多功能綜合利用的特點,能節約能源、降低整個建筑的造價,產生了非常好的社會經濟效益。2006年建成的最大跨度達254米的南通體育會展中心主體育館,其固定屋蓋和開啟屋蓋均為網殼結構,它是世界上首次將機電液壓技術、移動臺車多點支撐用于巨型開合結構的工程。
  大跨度鋼結構在整體上出現從較重向輕型體系發展,從剛性體系向柔性體系發展,并出現由單一的結構形式發展到各種結構形式的合理組合。這種組合旨在集中兩種或幾種結構的優點,充分發揮材料強度,使結構受力更加明確合理,體系更加經濟有效。
  ⒊輕型鋼結構。始于20世紀初的輕型鋼結構體系,在第二次世界大戰期間得到了快速發展,主要用于對可拆卸性和施工速度要求很高的戰地機庫、軍營等。20世紀40年代出現了門式剛架結構,20世紀60年代開始大量應用由彩色壓型板及冷彎薄壁型鋼檁條組成的輕質圍護體系。目前,輕型鋼結構已成為發達國家的主要建筑結構形式,英國新建的非居住類房屋建筑中,90%的單層和60%的多層建筑都采用了輕型鋼結構,美國在輕鋼結構體系的分析、設計、制作上也實現了高度的標準化及工廠化。我國自20世紀80年代的寶山鋼鐵公司一期工程開始應用輕型鋼結構,該工程采用熱軋H型鋼作為主承重骨架,并首次采用彩色壓型鋼板作為圍護結構,建設的過程顯現了這種體系輕型、快速和高效的特點,給我國建筑業帶來了革新。目前國內常用的輕鋼結構承重體系包括:焊接門式剛架結構體系、冷彎薄壁型鋼結構體系、多層房屋鋼結構體系、金屬拱型波紋屋蓋體系等。其中輕型門式剛架結構由于結構構件和圍護結構的高度系列化和定型化、結構設計合理、用鋼量省、制作工業化、安裝實現全部機械連接、施工迅速而周期短以及經濟效益高等特點,自20世紀90年代以來在我國得到了迅速的發展,應用于單層輕型廠房、倉庫、大型商場、體育館和展覽廳等。
  ⒋發展歷程總結。從上述鋼結構的發展歷程我們可以總結出這樣的規律:那些新穎、輕巧、受力明確又便于施工且經濟效益高、節省自然資源的鋼結構,也就是能夠凸顯“輕、快、好、省”特點的鋼結構一經建成,便具有極大的示范性和推廣性,形成了鋼結構發展史上每一個階段的里程碑。它們既有革新意義,同時還具有普遍的適用性,因此能夠不斷擴大鋼結構的應用范圍,并推動鋼結構不斷向前發展。
  三、目前我國鋼結構的發展現狀
  改革開放以來,我國的經濟建設取得了突飛猛進的發展,建筑鋼結構行業也有了前所未有的發展,應用領域有了較大的擴展。盡管我國建筑鋼結構有了飛躍式的發展,但無論從鋼結構的用鋼量、應用范圍和結構體系等方面看還都存在著一些問題。
  ⒈鋼結構的應用有待拓寬。世界鋼鐵協會的統計數據顯示,1996年,我國粗鋼材產量為10124萬噸,躍居世界第一;2005年達到35579萬噸;2006年達到42266萬噸;2007年達到48924萬噸,2008年達到50031萬噸,2009年達到56784萬噸。我國鋼產量的逐年增加,并且連續14年位居世界第一,已成為世界的產鋼大國。有資料顯示,1997年~2007年,中國粗鋼產量增長了3.49倍,平均年增長速度達到了16.2%。這一速度是德國的20倍,日本的11.6倍、韓國的8.5倍、俄羅斯的4倍、意大利的2.2倍,是發達國家(日本、美國、德國和意大利)平均年增長速度的7倍;是世界平均年增長速度的3倍。這表明我國鋼鐵工業的發展速度已遠遠快于世界其他主要鋼鐵生產國和地區。但是,我國鋼結構的應用卻遠遠落后于發達國家。
  ①鋼結構用鋼量占鋼材產量比例應不斷提高。鋼結構(包括工業與民用建筑、鐵路與公路橋梁、水電與火電建設、城市建設等)用鋼量占鋼材產量的比例2002年為4.3%,2004年為4.8%,2005年為4.26%,2006年為4.12%,2007年為4.28%,預計2010年為5.5%。這其中建筑鋼結構用鋼量占鋼材總產量的比例更少。國家“十五”計劃提出我國每年建筑鋼結構用鋼材應占總鋼材產量的3%,2015年建筑鋼結構的發展目標是爭取每年建筑鋼結構用鋼占總鋼材產量的6%。而發達國家目前這一比例早已達到10%以上,美國、日本等國家更是達到30%左右。從這些數據可以看出,我國建筑鋼結構用鋼量嚴重偏低,與鋼產量的快速增長形成了巨大的反差,這也是造成我國鋼材總體供大于求的一個主要原因。但同時也說明,中國鋼結構發展具有極大的空間和潛力。

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