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我國鋼結構建筑發(fā)展歷史

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時間：2010-08-31 14:38:09 [收藏]
鋼結構包括房屋鋼結構、橋梁、塔桅、容器及水工鋼結構等多領域。本文僅談房屋鋼結構的60年發(fā)展歷程。;房屋鋼結構發(fā)展可分為四個階段：初盛...
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        鋼結構包括房屋鋼結構、橋梁、塔桅、容器及水工鋼結構等多領域。本文僅談房屋鋼結構的60年發(fā)展歷程。

        房屋鋼結構發(fā)展可分為四個階段：初盛階段(上世紀50年代至60年代)、低潮階段(上世紀60年代中后期至70年代)、發(fā)展時期(上世紀80年代至90年代)、強盛階段(2000年至2010年)。

        初盛階段(上世紀50年代至60年代)

        1949年新中國剛成立，百廢待興，當時鋼產(chǎn)量很低，每年僅135萬噸(現(xiàn)已達5億噸以上)。鋼結構建設只有依靠蘇聯(lián)經(jīng)濟及技術援助，當時蘇聯(lián)援建156項重型工業(yè)工廠，包括冶金、重型機械、飛機汽車等工業(yè)，如鞍山鋼鐵廠，武漢鋼鐵廠、大連造船廠、哈爾濱飛機制造廠等。當時還派來一大批蘇聯(lián)專家指導工作。與此同時還在北京、沈陽、華東、華南、中南、西南、西北等地成立6大工業(yè)設計院，在北京、武漢、鞍山、重慶、包頭、上海成立了6個鋼鐵設計院，先后成立了22個冶金建設部門及鋼結構制造安裝公司等。短短幾年建設了不少鋼結構工業(yè)廠房(鋼柱、鋼屋架、吊車梁)，培養(yǎng)一大批設計、制造、安裝方面的人才，為今后發(fā)展打下了堅實基礎。當時，民用建筑鋼結構工程不多，值得提出的有：1954年北京體育館(57米跨兩鉸落地拱)、1954年重慶人民禮堂(40.6米肋環(huán)形鋼穹頂)、1956年天津體育館(50米柱面聯(lián)方鋼網(wǎng)殼)、1959年北京人民大會萬人禮堂(60.9米大鋼桁架)等。當今的日本教授首創(chuàng)的弦支梁、弦支桁架以及弦支穹頂?shù)龋@種弦支概念在上世紀50年代就已經(jīng)有了，如大跨度下?lián)问降踯嚵阂约邦A應力輸煤棧橋等。

        低潮階段(上世紀60年代中后期至70年代)

        這個時期國家各部門鋼材需求量增大了，但鋼產(chǎn)量仍然不多，每年也只有2000萬噸，國家提出節(jié)約鋼材的政策，當時有人片面理解為不用鋼結構，于是鋼結構工程數(shù)量少了。在文化大革命時期更是一切都停了下來。通過教授及工程技術人員的積極努力，才把使用多年的1955年版《鋼結構規(guī)范》用自己編寫的1974年版《鋼結構規(guī)范》代替。同時，也建造了一些大型的鋼結構工程，當然和當前相比數(shù)量少多了。在提倡節(jié)約鋼材的同時，國家又提出取消肥梁、胖柱、深基礎的方針，于是出現(xiàn)了一批冷彎薄壁型鋼的工程：如上海、韶關、桂林、十堰等地建造了數(shù)十萬平方米的廠房、倉庫等。由于節(jié)約鋼材政策，平板網(wǎng)架工程得到了推廣應用，特別是焊接空心球節(jié)點研究成功，全國各地中小跨度的焊接球節(jié)點平板網(wǎng)架比比皆是，與此同時，螺栓球節(jié)點鋼結構網(wǎng)架也推廣起來了。

        發(fā)展階段(上世紀80年代至90年代)

        這20年應當是鋼結構發(fā)展的興盛時間，由于鋼結構具備了一些獨特優(yōu)點，已成為建設工程中的主要結構，特別是鋼產(chǎn)量持續(xù)上升，在1997年達到了1億噸，給我們發(fā)展鋼結構創(chuàng)造了有利條件。1998年我國已能生產(chǎn)軋制H型鋼，為鋼結構提供了新的鋼型系列。

        這段時間鋼結構工程在以下幾個方面有所發(fā)展：

        單層廠房框架結構。規(guī)模較大的有鋼鐵廠、無縫鋼管廠、火力發(fā)電廠等。其特點有面積大(20萬平方米)、柱高度大(50米)、柱距大(48米)、連跨多(8跨)、吊車起重量大(450噸)等。但維護結構輕，采用彩色涂層壓型鋼板或鋁合金壓型板。部分廠房也有采用平板網(wǎng)架屋蓋、鋼管混凝土柱。

        空間結構。平板網(wǎng)架已廣泛應用大型體育場館、會展中心、商場、航站樓、車站、倉庫、工廠等。1990年亞運會場館中大多數(shù)采用了焊接空心球節(jié)點平板網(wǎng)架。1996年北京首都機庫(153米＋153米,進深90米)，焊接球節(jié)點四角錐三層網(wǎng)架。同年，廈門太古機庫(150米×70米)建成，大門口采用無粘結預應力索拉桿拱。

        采用網(wǎng)殼的幾項工程有：1994年天津體育館(D=108米)采用雙層球面網(wǎng)殼；1997年長春體育館(146米×191.8米)采用雙層方鋼管網(wǎng)殼、1995年黑龍江滑冰館(86.2米×191.2米)采用中央柱面網(wǎng)殼兩端半球殼。1995年四川攀枝花體育館采用八邊花瓣型雙層網(wǎng)殼，跨度60米，采用多次預應力。這是國內(nèi)首次采用多次預應力工程。1998年還建成上海國際體操中心主館，采用鋁合金球面網(wǎng)殼，直徑68米。網(wǎng)架與網(wǎng)殼都有相應的設計規(guī)程。

        懸索結構發(fā)展較慢，只有少數(shù)工程采用。如山東淄博體育館(54米)、安徽體育館(53米×72米)，無錫體育館(40米×43米)、吉林冰球館等采用不同的索網(wǎng)體系。斜拉結構是利用斜拉索作為屋蓋(網(wǎng)架或網(wǎng)殼)中的內(nèi)附加支承，通過張拉斜拉索建立預應力，如1989年建成的亞運會綜合館(70米×83.2米)、游泳館(78米×118米)以及1993年建的新加坡港務局(PSA)倉庫(6萬平方米)。

        空間結構與拱、鋼架組成的混合體系也得到發(fā)展。如：亞運會的北京石景山體育館(正三角形，邊長99.7米)及北京朝陽體育館(60米×78米)、四川體育館(73.7米×79.4米)、青島體育館(72米×87米)等，都是混合結構體系。

        膜及索膜結構。上世紀90年代后期得到一定的發(fā)展，現(xiàn)仍在不斷地擴大作用，很有發(fā)展前景。如1998年建成的上海8萬人體育館看臺、上海虹口體育場、青島頤中體育場、武漢新經(jīng)濟開發(fā)區(qū)體育館及長沙世界之窗劇場等，都是規(guī)模比較大的索膜結構。

        高層建筑鋼結構。高層建筑鋼結構起步比較晚，第一幢為1987年的深圳發(fā)展中心大廈165米，后來208米的京廣中心，1996年325米深圳地王大廈，1999年420米上海金茂大廈，近年建成的上海環(huán)球金融中心是當代最高的460米。

        輕鋼結構。輕鋼結構發(fā)展非常快，特別是門式鋼架，如工業(yè)廠房、倉庫、冷藏庫、溫室、旅館、別墅等得到大量應用。另外一種拱形波紋屋頂，由于自重輕、施工快，在許多30米以下的倉庫、加工廠等鋼結構中得到應用，已建成數(shù)百萬平方米。輕鋼結構住宅也開始研究并建一些實驗工程，很有發(fā)展前景。

        這一時期，修訂了1974年版《鋼結構規(guī)范》，改用1988年版《鋼結構規(guī)范》。

        強盛時期(2000年至2009年)

        近10年的鋼結構工程發(fā)展之快、范圍之廣，是空前的，我國也已堪稱世界鋼結構大國。2006年鋼產(chǎn)量4億噸，居世界首位，這也為發(fā)展鋼結構工程創(chuàng)造了有利條件。傳統(tǒng)的空間結構如網(wǎng)架、網(wǎng)殼等繼續(xù)得到大力推廣，新型空間結構開始得到廣泛的應用，如張弦梁、張弦桁架、弦支穹頂?shù)取Ｉ虾Ｆ謻|機場，哈爾濱會展中心，上海會展中心、廣東會展中心等都采用超過100米的張弦桁架，這在世界上也極少見。當時廣東白云機場和三個落葉狀的廣東體育館都是采用了當時先進的空間鋼結構。特別是幾個運動會、博覽會場館更加大采用空間鋼結構的力度，如：2008年北京奧運會新建的37個場館，2009年山東濟南全運會場館，2010年上海世博會及廣州亞運會場館，2011年深圳大運會場館。值得提出的是，2008年奧運會北京新建的12個場館，它代表我國鋼結構的技術水平。

        2009年山東濟南全運會主要有體育場、體育館、游泳館和網(wǎng)球中心，整個建筑群采用“東荷西柳”建筑造型，體現(xiàn)了濟南地方特色，應特別指出的是，體育館采用了122米直徑弦支穹頂，將成為全國乃至世界跨度最大的弦支穹頂鋼結構。

        上海世博會場館更是雄偉壯觀。其中一軸四館(即世博軸、中國館、世博中心、主題館、演藝中心)都是很有特色的永久性建筑。另外，數(shù)以百計的代表不同創(chuàng)意的各國的國家館、企業(yè)館等建筑也很值得參觀。

        當然除幾個運動會及博覽會場館外，值得提出的還有：上海環(huán)球金融中心、北京首都國際機場新航站樓、北京南站、國家大劇院、中央電視臺新臺址、武漢火車站、北京新保利大廈、鄭州國際會展中心等。

        由于這些特色工程，也產(chǎn)生了多項鋼結構的制造、安裝的新技術。同時也涌現(xiàn)出大批先進鋼結構企業(yè)，這對今后的鋼結構產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是非常有利的。

        關于鋼結構住宅，在這段時期由于政策的支持，工程技術人員的努力，已取得一定的成績，試點工程的興建，技術規(guī)程的出版，使鋼結構已經(jīng)具備了進一步發(fā)展的條件。

        這一時期，1988年版《鋼結構規(guī)范》又被2003年版《鋼結構規(guī)范》代替了。目前，2003版《鋼結構規(guī)范》也在修訂，更新版的《鋼結構規(guī)范》近兩年內(nèi)即可出爐。

        鋼結構今后發(fā)展遠景

        從以上簡述可以預想今后鋼結構發(fā)展遠景，雖然當前金融危機影響各方面的工作，但國家出臺的諸多政策，一定能將其化危為機，迎接更加美好的未來。“十一五”規(guī)劃，鐵道部擬建548座百年客站，民航局也大力投資擬建175個大型機場航站樓，全國各省市也有大力建設體育場館和會展中心的規(guī)劃。政府的這些政策使人興奮，使我們對鋼結構發(fā)展更有信心。
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