《建筑概论》
课程论文
论文题目
学生姓名 所在专业 所在班级 主讲教师
日 期
钢结构建筑的发展现状及前景分析 xxxx xxxxxx xxxx xxxx 2011年xxx月xxx日
钢结构建筑的发展现状及前景分析
摘要: 本文从钢结构建筑的概念出发,对钢结构建筑的特点进行分析,总结钢结构建筑的发展现状,并对钢结构建筑的美好前景作出展望。
关键词: 钢结构; 国外建筑; 钢结构建筑; 发展现状; 发展前景
建筑是为了给人们提供生存空间和生产空间,在经济日益发展和科技不断创新中,人们对建筑的需求也在发生着改变,对建筑的预期寿命以及其安全性与可靠性提出了更高的要求,同时这些问题也是建筑的设计者和制作者最为关心的问题。当今的建筑理论已经构建成了一个非常庞大而复杂的体系,并实现了与多门学科知识相结合,我国建筑理论的发展使我国建筑行业随着世界建筑行业的不断发展而前行,在这种背景下,我国建筑行业对钢结构建筑的关注力度越来越大,并且在已经完成的“十一五”规划中被列为重点项目发展,对钢结构建筑的探讨、研究、开发以及利用已经成为我国当前建筑行业的集中话题。
一、钢结构建筑的概念及造型表现、构件连接形态及特点
①.概念。建筑可以分为建筑物和构建筑,而无论是建筑物还是构建筑,在进行施工的过程中都需要赖以支撑的承重骨架,这种骨架被称之为结构体系,当钢材作为结构体系主要的采用材料时,这种结构就被称为钢结构,这座建筑被称为钢结构建筑。与钢结构建筑对应的有木结构、混凝土结构以及组合结构等。所以钢结构建筑的概念是由建筑所用材料来定义的,与其它结构相比无论是优缺点和使用范围都有很大的不同,工程造价的计量方面也有不同。
②.造型表现。钢材是一种纯度很高的材料,基本上是由单一元素组成。材料组成上的单一性和分布上的均匀性,使得钢材有很多优点即高强轻质、加工性能好、安全可靠、绿色环保等。在钢材建筑表现上经历了从隐藏结构到表现结构的发展过程。力学逻辑和造型艺术是钢结构造型设计中的两个主要元素。
③.连接形态。钢材是一种高强材料,能以较小的界面承载很大的力,因而钢结构建筑的构件通常都很细长,在建筑形态上体现出线性特征。由于细长的构件在受压时容易发生失稳破坏,通常采用构件的格构件化形式和增设稳定性构件的办法来提高钢结构建筑的抗失稳能力,对稳定性构件的设置和构件格构化的设计是钢结构建筑的重要形态特征。
④.钢结构建筑的特点。
1. 强度高,质量小。钢结构建筑所采用的材料与以往的主要建筑采用的材料相比具有强度高,质量小的特点,如混凝土建筑虽然密度小,但是建筑中投入的面积大,并且强度不及钢材,其他的木材、砖石等在同样的受理条件下也不及钢材的承重。钢材使用有跨度大、负荷大的结构,并且便于运输,缩小成本。
2. 韧性好,塑性强,抗震性能高。钢材在一定的应力幅度内具有一定的弹性,在韧性的基础上不会因为突然的承重而断裂,这些特点都决定了钢结构建筑比
采用一般材料的建筑更加具有抗震性,在现实中也发现,钢结构是地震中损坏最少的结构。
3. 制造简单,施工周期短。钢结构所采用的材料可以用机械加工操作,易于定型化和标准化,同时有利于在标准化的基础上批量生产,并且在钢结构所用材料的专业加工工厂中可以发现加工材料的过程劳动强度低,并且质量稳定。在施工时,只需要焊接或是螺栓简单的拼装,可以很大程度的减少劳动力的投入,并且施工周期缩短。
二、建筑用钢占总钢产量的比重占总钢产量的比重
近数十年来, 前苏联、美国、日本三个国家一直是世界上钢产量居前三位的国家, 其钢产量轮流位居世界第一位。因此,这几个国家的建筑钢结构建设事业有了蓬勃的发展。而在同一时期, 我国在这方面的发展则比较缓慢, 水平也相对落后。近几年来, 随着我国改革开放政策的实行和推进, 我国的建设工作取得了突飞猛进的发展。在此期间, 我国的钢产量一跃成为世界第一位。因此, 为了推动我国建筑钢结构的进一步发展, 我们急需了解国外建筑钢结构的应用概况。如美国和日本, 该项指标均已超过50%。在我国, 钢在建筑中主要用于建筑用钢结构, 钢筋混凝土用钢筋, 钢绞线, 钢丝, 门窗等, 而其中钢结构用钢只占10%左右, 在我国一亿吨的钢产量中, 真正用于钢结构上的也就200~ 300万吨。
①.低层、多层建筑钢结构和轻钢结构层建筑结构
美国金属建筑的主要市场分布: 工业( 生产用厂房、仓库及辅助设施等)、商业(商场、旅馆、展览馆、、办公大楼等)、社区( 私有及公有社区活动中心及建筑如学校、体育馆、图书馆、教堂等)、综合等方面, 分别占到46%、31%、14% 和9% 的份额。在美国, 低层建筑中采用钢结构还是很普遍的。美国钢结构学会和金属房屋制造协会( AISC 和MBMA)联合编制了低层建筑的设计指南。所谓低层建筑是指层高低于18m, 层数不超过5层的工业厂房、仓库、办公室及其他的办公和社区建筑等,其中两层以下的非居住用楼房建筑占70%。轻钢建筑在一些发达国家已被广泛应用于工厂、仓库、体育馆、展览馆、超市等建筑。所谓轻钢是指以彩钢板作为屋面和墙面,以薄壁型钢作禀条河圈梁,以焊接“H”型截面做柱与梁, 现场用螺栓或焊接拼接的门式刚架为主要结构的一种建筑, 再配以零件、扣件、门窗等形成比较完善的建筑体系, 即轻钢结构体系。这种体系由工厂制作, 现场按要求拼装形成。具有自重轻, 建设周期短, 适应性强, 外表美观, 造价低, 易维护等特点。由于自重轻, 也降低了基础的造价。国外轻钢结构厂商如Butler、BH P、ABC 等都已经进入了中国市场, 我国应奋起直追, 创造条件积极发展我国自己的轻钢结构体系, 以适应今后我国建筑钢结构不断发展的要求。
②.高层及超高层钢结构超高层钢结构
由于人类文化生活不断提高, 对高层、大跨度建筑的要求也就越来越高。而钢结构本身具备自重轻, 强度高, 施工快等独特优点, 因此对高层、大跨度, 尤其是超高层、超大跨度, 采用钢结构更是非常理想。巨型钢结构为高层或超高层建筑的一种崭新体系, 它是为了满足特殊功能或综合功能而产生的。它具有良好的建筑适应性和潜在的高效结构性能, 是一种很优的结构。如日本千叶县43层、高180m 的NEC大楼, 该建筑内部布置大开口和大空间庭院, 其巨型结构是由四根巨型结构
柱和四个巨型的空间桁架梁组成的巨型空间桁架体系。这种体系具有极强的抗推刚度。另一例是德国法兰克福1997年建成的商业银行新大楼,63层、高298. 74m, 也是欧洲最高的一栋超高层建筑。该建筑平面为边长60m 的等边三角形, 其结构体系是以三角形顶点的三个独立框筒为为“巨型柱” , 通过八层楼高的钢框架为“巨型梁”连接而围成的巨型筒体系, 具有极好的整体效应和抗推刚度, 其中“巨响梁”产生了巨大的“螺旋箍”效应。香港汇丰银行也属于一巨型钢结构大厦。 ③.大跨度钢结构钢结
大跨度或较大跨度大都采用钢结构, 当然也有用“膜”完成的, 但充气膜由于一些缺点近年来很少用, 张力膜则也需要钢索和钢杆的支撑。大跨度钢结构多用于多功能场馆, 会议展览中心, 博览馆,候机厅, 飞机库等。最早跨度最大的平板网架是60年代美国洛衫矶加里福尼亚大学体育馆91m x122m ( 正放四角锥)。最大的双层网壳是70年代也是在美国建造的休斯敦宇宙穹顶( Astrodom e, 直径196m ) 及新奥尔良超级穹顶( Superdom e, 直径207m ) 。90年代在日本名古屋又兴建了当今世界上最大跨度的单层网壳, 建筑直径229. 6m, 结构直径187. 2m, 采用三向网格, 节点为能承受轴力和弯矩的刚性节点。世界上最大的室内体育馆是美国1996年奥运会的主体育馆棗亚特兰大体育馆(拟椭圆形平面, 186m*235m ), 采用的是张拉整体体系的屋盖, 主要由索、杆、膜组成, 是当今最有发展前途的一种新型空间结构。当然, 从设计与施工的角度讲, 跨度再大的结构也是有可能实现的, 为此, 日本、美国学者和研究单位都在进行研究。在桥梁方面, 1000m 左右跨度已经实现, 世界上跨度最大的斜拉索桥为日本的多多罗大桥全长为890m; 最大的悬索桥为日本的名石大桥( 1991m ), 公路铁路两用最大跨度桥为香港的青马大桥(悬索桥1377m )。世界最早的双曲抛物面悬索屋盖是著名的美国雷里竞技馆。国际上以及我国都在流行一种波浪形曲面, 树状支承以及直接交汇的相贯节点的立体桁架体系。看起来雄壮而美观。我国深圳机场、首都机场、上海浦东机场就是典型的例子。
三、目前我国钢结构建筑的现状
20 世纪80 年代我国引入国外现代钢结构建筑技术,迎来了钢结构发展的一次高潮,20 世纪90 年代我国钢材产量持续多年世界第一,配合国家相关的鼓励政策,为钢结构建筑的快速发展奠定了基础条件,从此之后我国的钢结构建筑进入了迅猛发展时期。
①.我国钢结构建筑由中外合作向国产化发展。由于我国现代钢结构建筑技术起步较晚,发展受限,所以许多国内著名的钢结构建筑都是与外国合作施工的,如北京京厂中心和上海金茂大厦等。中外合作对我国国内自主研究、开发和利用钢结构建筑起到了很好的推动作用, 1998 年大连远洋大厦的建成标志我国钢结构建筑正式迈入国产化。
②.轻钢结构的快速发展。轻钢结构由于其节约钢材、安全可靠、节约工期和使用灵活等特点被广泛应用于国内的工、农、商业以及民宅建筑等,轻钢结构建筑的投入使用受到了社会的认可,称为了钢结构建筑中的重要组成部分。
③.钢结构建筑空间的扩展。钢结构建筑的面积与空间的扩展在很大程度上代表着我国钢结构建筑的发展与日益成熟,如2008 年3 月完工的2008 年北京奥运会主
体育场即国家体育场建筑面积达到了25. 8 万平方米,内设永久座席80, 000 个,临时性座席20, 000 个,并且造型独特,代表了国际先进的钢结构建筑水平。
④.钢结构建筑与国外的差距。我国的现代钢结构建筑起步较晚,与西方国家相比整体水平仍有很大差距,钢结构建筑在全国建筑中的比例非常低,并且我国建筑用钢主要应用于钢筋混凝土结构的钢筋,钢结构用钢比例与发达国家的平均比例还有差距。
四、钢结构建筑的发展展前景
钢结构建筑在我国仍有很大潜力需要开发,发展前景广阔,适应于时代的发展。可以通过钢结构建筑的优点和国家的政策环境等方面来进行分析。
国家的政策环境:
①. 我国各地区全面发展的需求。随着我国西部大开发和振兴老东北工业基地的步伐加快,为钢结构建筑的发展提供了一个很好的发展平台,同时为国内钢结构建筑跨上一个新台阶创造了必要条件,在国家又好又快的发展经济的基础上,钢结构建筑必然会凭借自身的优势在全国基础设施建设上分享一块属于自己的“蛋糕”。 ②. 环保建筑的提倡。我国面临水土流失、环境污染等一系列影响可持续发展的问题,环保建筑的提出应运而生,环保建筑之能源利用高、环境好、在保障人们生活的基础上消耗低,使用周期长等。而钢结构建筑恰恰在这些方面能够满足要求,与其他建筑结构体系相比,钢结构建筑没有空气污染和噪音,也不会对森林等资源造成破坏,并且建筑材料可以回收再利用,减少了固体垃圾的出现,有利于人与自然的协调发展,代表着建筑行业的新水平。总之,钢结构建筑有其他建筑体系所不具备的卓越优势,在我国要求加快经济发展步伐、鼓励社会与环境协调发展的二十一世纪,钢结构建筑必定会得到广阔的发展空间,甚至成为整个建筑体系中的主流。
国际环境:
从美国、日本、欧洲一些发达国家的经验看, 建筑业即将成为钢材的主要市场。而目前我国与之相比还有差距。因此我国的高层建筑钢材到目前为止还都从国外进口, 特别是大于50mm 的厚钢板, 国产产品的Z向性能尚达不到要求。国外不仅钢板厚度较大, 而且可以满足各种性能要求。如日本已经能够生产的100mm 的厚钢板, 具有以下类型:( 1)有高强度低预热型( 以前预热75°C , 现在预热50°
C )的厚钢板590N /mm2级( HT590级); ( 2) 抗地震的厚钢板, 主要有低屈服比高强度钢材( HT590 ~ HT780级)和低屈服点钢板, 这种钢材日本重点生产, 用于次要结构上, 当地震时这种材料先屈服, 保证主要结构减少地震损失; ( 3) 防火厚钢板。有400N /mm2及490N /mm 2, 当其在600°C 时屈服强度还能达到常温下的2 /3; ( 4)装饰用的奥氏体不锈钢板及铁素体不锈钢板(沿海用, 优于前者) 。目前, 国内高层钢结构钢材几乎都从国外进口, 工程总承包由国外承担, 制造和安装则由国内廉价劳动力承包, 这种局面应从速扭转, 因为这与我国产钢大国的地位很不相称。大跨度钢结构钢材不像高层钢结构那样突出, 但设计方案( 包括建筑和结构)经常国外中标, 这种局面与中央强调建立我们自己的创新体系的号召相距甚远, 应该引起我国建筑界的关注, 是水平低还是其它原因, 值得我们深思。
参考文献
[1]高光虎,多高层轻型钢结构住宅设计.建筑结构,2001
[2]包头钢铁设计研究总院,钢结构设计与计算(第2版)【M】.机械工业出版社,2006
[3]徐秀丽主编.毕业设计指导书-框架结构设计【Z】.北京:中国建筑工程出版社,2008
[4]薛发. 国外多层钢结构住宅的发展概况[J]. 工程建设与设计, 2004,(05)
[5]邹晶,李元齐. 钢结构住宅体系环境性能分析[J]. 钢结构, 2009
[6]田琳,杨彬,韩秀华. 钢结构住宅体系的发展及展望[J]. 山西建筑, 2009,(03)
[7]胡孜华. 浅谈我国钢结构住宅的应用与发展[J]. 中国建设教育, 2007,(08) .
[8]孙丽萍. 大力推广应用轻钢结构住宅建筑[J]. 陕西建筑, 2008,(10) .
[9]邹晶,刘德文,多层钢结构住宅造价及综合经济性能分析[J]. 四川建筑科学研究, 2010,(01) .
[10]边大可,瞿云. 钢结构住宅在国内的发展史及存在问题[J]. 科技创新导报, 2009,(08) .
《建筑概论》
课程论文
论文题目
学生姓名 所在专业 所在班级 主讲教师
日 期
钢结构建筑的发展现状及前景分析 xxxx xxxxxx xxxx xxxx 2011年xxx月xxx日
钢结构建筑的发展现状及前景分析
摘要: 本文从钢结构建筑的概念出发,对钢结构建筑的特点进行分析,总结钢结构建筑的发展现状,并对钢结构建筑的美好前景作出展望。
关键词: 钢结构; 国外建筑; 钢结构建筑; 发展现状; 发展前景
建筑是为了给人们提供生存空间和生产空间,在经济日益发展和科技不断创新中,人们对建筑的需求也在发生着改变,对建筑的预期寿命以及其安全性与可靠性提出了更高的要求,同时这些问题也是建筑的设计者和制作者最为关心的问题。当今的建筑理论已经构建成了一个非常庞大而复杂的体系,并实现了与多门学科知识相结合,我国建筑理论的发展使我国建筑行业随着世界建筑行业的不断发展而前行,在这种背景下,我国建筑行业对钢结构建筑的关注力度越来越大,并且在已经完成的“十一五”规划中被列为重点项目发展,对钢结构建筑的探讨、研究、开发以及利用已经成为我国当前建筑行业的集中话题。
一、钢结构建筑的概念及造型表现、构件连接形态及特点
①.概念。建筑可以分为建筑物和构建筑,而无论是建筑物还是构建筑,在进行施工的过程中都需要赖以支撑的承重骨架,这种骨架被称之为结构体系,当钢材作为结构体系主要的采用材料时,这种结构就被称为钢结构,这座建筑被称为钢结构建筑。与钢结构建筑对应的有木结构、混凝土结构以及组合结构等。所以钢结构建筑的概念是由建筑所用材料来定义的,与其它结构相比无论是优缺点和使用范围都有很大的不同,工程造价的计量方面也有不同。
②.造型表现。钢材是一种纯度很高的材料,基本上是由单一元素组成。材料组成上的单一性和分布上的均匀性,使得钢材有很多优点即高强轻质、加工性能好、安全可靠、绿色环保等。在钢材建筑表现上经历了从隐藏结构到表现结构的发展过程。力学逻辑和造型艺术是钢结构造型设计中的两个主要元素。
③.连接形态。钢材是一种高强材料,能以较小的界面承载很大的力,因而钢结构建筑的构件通常都很细长,在建筑形态上体现出线性特征。由于细长的构件在受压时容易发生失稳破坏,通常采用构件的格构件化形式和增设稳定性构件的办法来提高钢结构建筑的抗失稳能力,对稳定性构件的设置和构件格构化的设计是钢结构建筑的重要形态特征。
④.钢结构建筑的特点。
1. 强度高,质量小。钢结构建筑所采用的材料与以往的主要建筑采用的材料相比具有强度高,质量小的特点,如混凝土建筑虽然密度小,但是建筑中投入的面积大,并且强度不及钢材,其他的木材、砖石等在同样的受理条件下也不及钢材的承重。钢材使用有跨度大、负荷大的结构,并且便于运输,缩小成本。
2. 韧性好,塑性强,抗震性能高。钢材在一定的应力幅度内具有一定的弹性,在韧性的基础上不会因为突然的承重而断裂,这些特点都决定了钢结构建筑比
采用一般材料的建筑更加具有抗震性,在现实中也发现,钢结构是地震中损坏最少的结构。
3. 制造简单,施工周期短。钢结构所采用的材料可以用机械加工操作,易于定型化和标准化,同时有利于在标准化的基础上批量生产,并且在钢结构所用材料的专业加工工厂中可以发现加工材料的过程劳动强度低,并且质量稳定。在施工时,只需要焊接或是螺栓简单的拼装,可以很大程度的减少劳动力的投入,并且施工周期缩短。
二、建筑用钢占总钢产量的比重占总钢产量的比重
近数十年来, 前苏联、美国、日本三个国家一直是世界上钢产量居前三位的国家, 其钢产量轮流位居世界第一位。因此,这几个国家的建筑钢结构建设事业有了蓬勃的发展。而在同一时期, 我国在这方面的发展则比较缓慢, 水平也相对落后。近几年来, 随着我国改革开放政策的实行和推进, 我国的建设工作取得了突飞猛进的发展。在此期间, 我国的钢产量一跃成为世界第一位。因此, 为了推动我国建筑钢结构的进一步发展, 我们急需了解国外建筑钢结构的应用概况。如美国和日本, 该项指标均已超过50%。在我国, 钢在建筑中主要用于建筑用钢结构, 钢筋混凝土用钢筋, 钢绞线, 钢丝, 门窗等, 而其中钢结构用钢只占10%左右, 在我国一亿吨的钢产量中, 真正用于钢结构上的也就200~ 300万吨。
①.低层、多层建筑钢结构和轻钢结构层建筑结构
美国金属建筑的主要市场分布: 工业( 生产用厂房、仓库及辅助设施等)、商业(商场、旅馆、展览馆、、办公大楼等)、社区( 私有及公有社区活动中心及建筑如学校、体育馆、图书馆、教堂等)、综合等方面, 分别占到46%、31%、14% 和9% 的份额。在美国, 低层建筑中采用钢结构还是很普遍的。美国钢结构学会和金属房屋制造协会( AISC 和MBMA)联合编制了低层建筑的设计指南。所谓低层建筑是指层高低于18m, 层数不超过5层的工业厂房、仓库、办公室及其他的办公和社区建筑等,其中两层以下的非居住用楼房建筑占70%。轻钢建筑在一些发达国家已被广泛应用于工厂、仓库、体育馆、展览馆、超市等建筑。所谓轻钢是指以彩钢板作为屋面和墙面,以薄壁型钢作禀条河圈梁,以焊接“H”型截面做柱与梁, 现场用螺栓或焊接拼接的门式刚架为主要结构的一种建筑, 再配以零件、扣件、门窗等形成比较完善的建筑体系, 即轻钢结构体系。这种体系由工厂制作, 现场按要求拼装形成。具有自重轻, 建设周期短, 适应性强, 外表美观, 造价低, 易维护等特点。由于自重轻, 也降低了基础的造价。国外轻钢结构厂商如Butler、BH P、ABC 等都已经进入了中国市场, 我国应奋起直追, 创造条件积极发展我国自己的轻钢结构体系, 以适应今后我国建筑钢结构不断发展的要求。
②.高层及超高层钢结构超高层钢结构
由于人类文化生活不断提高, 对高层、大跨度建筑的要求也就越来越高。而钢结构本身具备自重轻, 强度高, 施工快等独特优点, 因此对高层、大跨度, 尤其是超高层、超大跨度, 采用钢结构更是非常理想。巨型钢结构为高层或超高层建筑的一种崭新体系, 它是为了满足特殊功能或综合功能而产生的。它具有良好的建筑适应性和潜在的高效结构性能, 是一种很优的结构。如日本千叶县43层、高180m 的NEC大楼, 该建筑内部布置大开口和大空间庭院, 其巨型结构是由四根巨型结构
柱和四个巨型的空间桁架梁组成的巨型空间桁架体系。这种体系具有极强的抗推刚度。另一例是德国法兰克福1997年建成的商业银行新大楼,63层、高298. 74m, 也是欧洲最高的一栋超高层建筑。该建筑平面为边长60m 的等边三角形, 其结构体系是以三角形顶点的三个独立框筒为为“巨型柱” , 通过八层楼高的钢框架为“巨型梁”连接而围成的巨型筒体系, 具有极好的整体效应和抗推刚度, 其中“巨响梁”产生了巨大的“螺旋箍”效应。香港汇丰银行也属于一巨型钢结构大厦。 ③.大跨度钢结构钢结
大跨度或较大跨度大都采用钢结构, 当然也有用“膜”完成的, 但充气膜由于一些缺点近年来很少用, 张力膜则也需要钢索和钢杆的支撑。大跨度钢结构多用于多功能场馆, 会议展览中心, 博览馆,候机厅, 飞机库等。最早跨度最大的平板网架是60年代美国洛衫矶加里福尼亚大学体育馆91m x122m ( 正放四角锥)。最大的双层网壳是70年代也是在美国建造的休斯敦宇宙穹顶( Astrodom e, 直径196m ) 及新奥尔良超级穹顶( Superdom e, 直径207m ) 。90年代在日本名古屋又兴建了当今世界上最大跨度的单层网壳, 建筑直径229. 6m, 结构直径187. 2m, 采用三向网格, 节点为能承受轴力和弯矩的刚性节点。世界上最大的室内体育馆是美国1996年奥运会的主体育馆棗亚特兰大体育馆(拟椭圆形平面, 186m*235m ), 采用的是张拉整体体系的屋盖, 主要由索、杆、膜组成, 是当今最有发展前途的一种新型空间结构。当然, 从设计与施工的角度讲, 跨度再大的结构也是有可能实现的, 为此, 日本、美国学者和研究单位都在进行研究。在桥梁方面, 1000m 左右跨度已经实现, 世界上跨度最大的斜拉索桥为日本的多多罗大桥全长为890m; 最大的悬索桥为日本的名石大桥( 1991m ), 公路铁路两用最大跨度桥为香港的青马大桥(悬索桥1377m )。世界最早的双曲抛物面悬索屋盖是著名的美国雷里竞技馆。国际上以及我国都在流行一种波浪形曲面, 树状支承以及直接交汇的相贯节点的立体桁架体系。看起来雄壮而美观。我国深圳机场、首都机场、上海浦东机场就是典型的例子。
三、目前我国钢结构建筑的现状
20 世纪80 年代我国引入国外现代钢结构建筑技术,迎来了钢结构发展的一次高潮,20 世纪90 年代我国钢材产量持续多年世界第一,配合国家相关的鼓励政策,为钢结构建筑的快速发展奠定了基础条件,从此之后我国的钢结构建筑进入了迅猛发展时期。
①.我国钢结构建筑由中外合作向国产化发展。由于我国现代钢结构建筑技术起步较晚,发展受限,所以许多国内著名的钢结构建筑都是与外国合作施工的,如北京京厂中心和上海金茂大厦等。中外合作对我国国内自主研究、开发和利用钢结构建筑起到了很好的推动作用, 1998 年大连远洋大厦的建成标志我国钢结构建筑正式迈入国产化。
②.轻钢结构的快速发展。轻钢结构由于其节约钢材、安全可靠、节约工期和使用灵活等特点被广泛应用于国内的工、农、商业以及民宅建筑等,轻钢结构建筑的投入使用受到了社会的认可,称为了钢结构建筑中的重要组成部分。
③.钢结构建筑空间的扩展。钢结构建筑的面积与空间的扩展在很大程度上代表着我国钢结构建筑的发展与日益成熟,如2008 年3 月完工的2008 年北京奥运会主
体育场即国家体育场建筑面积达到了25. 8 万平方米,内设永久座席80, 000 个,临时性座席20, 000 个,并且造型独特,代表了国际先进的钢结构建筑水平。
④.钢结构建筑与国外的差距。我国的现代钢结构建筑起步较晚,与西方国家相比整体水平仍有很大差距,钢结构建筑在全国建筑中的比例非常低,并且我国建筑用钢主要应用于钢筋混凝土结构的钢筋,钢结构用钢比例与发达国家的平均比例还有差距。
四、钢结构建筑的发展展前景
钢结构建筑在我国仍有很大潜力需要开发,发展前景广阔,适应于时代的发展。可以通过钢结构建筑的优点和国家的政策环境等方面来进行分析。
国家的政策环境:
①. 我国各地区全面发展的需求。随着我国西部大开发和振兴老东北工业基地的步伐加快,为钢结构建筑的发展提供了一个很好的发展平台,同时为国内钢结构建筑跨上一个新台阶创造了必要条件,在国家又好又快的发展经济的基础上,钢结构建筑必然会凭借自身的优势在全国基础设施建设上分享一块属于自己的“蛋糕”。 ②. 环保建筑的提倡。我国面临水土流失、环境污染等一系列影响可持续发展的问题,环保建筑的提出应运而生,环保建筑之能源利用高、环境好、在保障人们生活的基础上消耗低,使用周期长等。而钢结构建筑恰恰在这些方面能够满足要求,与其他建筑结构体系相比,钢结构建筑没有空气污染和噪音,也不会对森林等资源造成破坏,并且建筑材料可以回收再利用,减少了固体垃圾的出现,有利于人与自然的协调发展,代表着建筑行业的新水平。总之,钢结构建筑有其他建筑体系所不具备的卓越优势,在我国要求加快经济发展步伐、鼓励社会与环境协调发展的二十一世纪,钢结构建筑必定会得到广阔的发展空间,甚至成为整个建筑体系中的主流。
国际环境:
从美国、日本、欧洲一些发达国家的经验看, 建筑业即将成为钢材的主要市场。而目前我国与之相比还有差距。因此我国的高层建筑钢材到目前为止还都从国外进口, 特别是大于50mm 的厚钢板, 国产产品的Z向性能尚达不到要求。国外不仅钢板厚度较大, 而且可以满足各种性能要求。如日本已经能够生产的100mm 的厚钢板, 具有以下类型:( 1)有高强度低预热型( 以前预热75°C , 现在预热50°
C )的厚钢板590N /mm2级( HT590级); ( 2) 抗地震的厚钢板, 主要有低屈服比高强度钢材( HT590 ~ HT780级)和低屈服点钢板, 这种钢材日本重点生产, 用于次要结构上, 当地震时这种材料先屈服, 保证主要结构减少地震损失; ( 3) 防火厚钢板。有400N /mm2及490N /mm 2, 当其在600°C 时屈服强度还能达到常温下的2 /3; ( 4)装饰用的奥氏体不锈钢板及铁素体不锈钢板(沿海用, 优于前者) 。目前, 国内高层钢结构钢材几乎都从国外进口, 工程总承包由国外承担, 制造和安装则由国内廉价劳动力承包, 这种局面应从速扭转, 因为这与我国产钢大国的地位很不相称。大跨度钢结构钢材不像高层钢结构那样突出, 但设计方案( 包括建筑和结构)经常国外中标, 这种局面与中央强调建立我们自己的创新体系的号召相距甚远, 应该引起我国建筑界的关注, 是水平低还是其它原因, 值得我们深思。
参考文献
[1]高光虎,多高层轻型钢结构住宅设计.建筑结构,2001
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[3]徐秀丽主编.毕业设计指导书-框架结构设计【Z】.北京:中国建筑工程出版社,2008
[4]薛发. 国外多层钢结构住宅的发展概况[J]. 工程建设与设计, 2004,(05)
[5]邹晶,李元齐. 钢结构住宅体系环境性能分析[J]. 钢结构, 2009
[6]田琳,杨彬,韩秀华. 钢结构住宅体系的发展及展望[J]. 山西建筑, 2009,(03)
[7]胡孜华. 浅谈我国钢结构住宅的应用与发展[J]. 中国建设教育, 2007,(08) .
[8]孙丽萍. 大力推广应用轻钢结构住宅建筑[J]. 陕西建筑, 2008,(10) .
[9]邹晶,刘德文,多层钢结构住宅造价及综合经济性能分析[J]. 四川建筑科学研究, 2010,(01) .
[10]边大可,瞿云. 钢结构住宅在国内的发展史及存在问题[J]. 科技创新导报, 2009,(08) .