我国钢结构发展现状及前景

我国钢结构建筑的现状及发展前景【论文关键词】钢结构建筑；现状；发展前景；推广应用【论文摘要】钢结构目前在我国已经得到初步的发展，因其材料和结构形式的特点，钢结构具有建筑功能分区的可变性强、房屋自重轻、抗震性能优越、生产自动化施工装配化程度高和造价低综合经济效益好等优点。但推广和应用钢结构还需解决一系列的问题。随着国民经济的快速发展以及人民生活水平的日益提高，钢结构已经广泛的应用在建筑行业，包括工业厂房、大跨度公共建筑、民用住宅等。不过，钢结构的研究还处于起动阶段，研究力度还不够，实际设计和施工还存在不少争议和问题。这些都急需解决，以利于钢结构在我国健康快速持续发展。1、我国钢结构建筑发展概况钢结构的应用在我国有悠久的历史。钢结构建筑发展大体可分为三个阶段：一是初盛时期（50年代～60年代初），二是低潮时期（60年代中后期～70年代），三是发展时期（80年代至今）。50年代以苏联156个援建项目为契机，取得了卓越的建设成就。60年代国家提出在建筑业节约钢材的政策，执行过程中又出现了一些误区，限制了钢结构建筑的合理使用与发展。80年代沿海地区引进轻钢建筑，国内各种钢结构的厂房、奥运会的一大批钢结构体育馆的建设，以及多栋高层钢结构建筑的建成是中国钢结构发展的第一次高潮。但我国每年的建筑用钢量仅1%被用于预制钢结构，与发达国家80%以上的用量比较，差距巨大。可喜的是，目前我国钢结构建筑的发展出现了未曾有过的兴旺景象。主要表现在：1.1高层、超高层建筑由中外合作到国产化的起步我国著名的高层、超高层建筑大多是中外合作的产物，如上海金茂大厦、环球金融中心、深圳地王大厦、北京京广中心等。中外合作设计对于掌握国外先进技术及锻炼培养人才起到了促进和推动作用。1998年建成的大连远洋大厦（高201m，51层）标志着高层钢结构建筑国产化的起步，1999年建成的深圳赛格广场（291.6m，72层）是世界上最高的钢管混凝土结构建筑。1.2轻钢结构建筑的迅猛发展与国外公司的大批涌入近年来、轻钢建筑以其商品化程度高、施工速度快、使用效果好、应用面广、造价低等优势获得了迅猛发展。全国每年约有200万平方米轻钢建筑竣工。在此背景下，国外轻钢结构生产厂商也纷纷在我国设分公司、制造厂，获得了很大的销售量。1.3空间结构得到了进一步的发展大量大跨度的建设项目陆续兴建。如天津体育中心（直径108m，1994年）、上海8万人体育场看台顶盖（1998年）、沈阳博展中心室内足球场（144×204m，2000年）等。2、大力推广钢结构技术、广泛开展钢结构建筑设计的紧迫性2.1环境问题逼迫、促发的紧迫性面对日益严峻的环境问题，建筑界责无旁贷。我国是世界上最大的砖砌体建筑与混凝土建筑大国。每年生产7000亿块砖（约占世界总产量的1/2）、5亿吨水泥（占世界总产量1/3强），生产砖的代价是每年毁农田约15万亩，消耗标准煤约7000万吨，生产水泥的代价是每年排放温室气体CO2约3亿吨（生产1吨水泥熟料，排施1吨CO2），破坏的矿山与排放的废水则难以统计。如此触目的数字，不能不让人反思。因此，国家采取了一系列具体措施，明确提出要积极合理地扩大钢结构在建筑中的应用。钢结构的发展带来了解决环境问题的突破口。首先，钢材是一种高强、高效能的材料，具很高的再循环价值，边角料也有价值。其次，钢结构抗震性能好，使用灵活，施工时既不需要耗费大量的木材、钢模板和水，也不会产生强的噪音与空气污染。再次，钢结构的发展会带动一系列轻质高强墙体材料的发展，并为绿色建材的发展创造条件。当然，钢结构的这些优点是与砖砌体结构相比较而言的，并不是说钢结构建筑对环境就没有损害，只是对资源、能源的利用相对合理，对环境的破坏相对要少罢了。在严峻的环境问题面前，发展钢结构建筑，替代混凝土与砌体建筑是较理想的选择。2.2竞争日剧导致的紧迫性我国加入WTO意味着我国建筑业将面对一个更加开放的市场。国际上强大的建筑设计事务所正在占领我国的设计市场。我国国家或地方的重大项目，大多旁落外人之手。如果细心观摩中外方案，则不难发现，国外精湛的钢结构建筑有明显增多趋势，质量亦有显著提高，设计正由“粗放型阶段”向“集约型阶段”转化。朝精心设计、合理选料、精细加工的方向努力，无疑会使我国钢结构建筑上一个台阶，也无疑会增强设计单位的竞争能力。3钢结构的特点及应用一）钢结构的特点①钢结构强度高，自重轻②钢结构材质均匀，可靠性高③钢结构制造的工业化程度较高④钢结构塑性韧性、抗震性能好⑤钢结构可以准确快速地装配⑥钢结构室内空间大⑦钢结构可回收，建筑造型美观⑧耐火性和耐腐蚀性差⑨某些条件下，发生脆性断裂（二）钢结构的优点抗震性：一些坡屋面的建筑，其屋面结构基本上采用的是冷弯型钢构件做成的三角型屋架体系，轻钢构件有着更强的抗震及抵抗水平荷载的能力，适用于抗震烈度为8度以上的地区。抗风性：型钢结构建筑重量轻、强度高、整体刚性好、变形能力强。建筑物自重仅是砖混结构的五分之一，可抵抗每秒70米的飓风。耐久性：轻钢结构住宅结构全部采用冷弯薄壁钢构件体系组成，钢骨采用超级防腐高强冷轧镀锌板制造，有效避免钢板在施工和使用过程中的锈蚀的影响，增加了轻钢构件的使用寿命。结构寿命可达100年。舒适性：轻钢墙体采用高效节能体系，具有呼吸功能，可调节室内空气干湿度；屋顶具有通风功能，可以使屋内部上空形成流动的空气间，保证屋顶内部的通风及散热需求。隔音性：轻钢体系安装的窗均采用中空玻璃，隔音效果好，隔音达40分贝以上；由轻钢龙骨、保温材料石膏板组成的墙体，其隔音效果可达60分贝以上。健康性：干作业施工减少废弃物对环境造成的污染，房屋钢结构材料可100%回收，其他配套材料也可大大部分回收，符合当前环保意识；所有材料为绿色建材，满足生态环境要求，有利于健康。快捷：全部干作业施工，不受环境季节的影响。一栋300平方米左右的建筑，只需5个工人30个工作日就能完成从地基到装修的全过程。环保：材料可100%回收，真正做到绿色无污染。（三）钢结构的缺点耐腐蚀性差：适应环境，钢材极易锈蚀，需注意保护，特殊环境下不易使用钢结构耐火性差:耐热性较好(200℃以下钢材性质变化很小)，高于200℃后钢材强度下降很快，600℃时钢材进入塑性状态，强度几乎降为零丧失承载力，需采取隔热防火措施钢材价格相对较高（四）现代钢结构的应用①大跨度结构。如体育馆、影剧院、大会堂、展览馆、飞机维修库等均采用钢结构。北京2008年奥运会的主体育场一鸟巢的主体结构就为钢结构。②工业厂房。吊车起重量较大或者其他工作较繁重的车间的主要承重骨架多采用钢结构，结构形式多为由钢屋架和阶形柱组成的门式钢架或排架，也有采用网架做屋盖的结构形式，随着压型钢板等轻型屋面材料的采用，轻钢结构工业厂房得到了迅速的发展。其结构形式主要为实腹式变截面门式钢架。如冶金厂房的平炉、转炉车间、混铁炉车间、初轧车问；重型机器制造厂的铸钢车间、锻压车间、总装配车间等。③高耸结构。高耸结构包括塔架和桅杆结构，如高压输电线路的塔架、广播、通信和电视发射用的塔架和桅杆、火箭发射、塔钻井塔、无线电等。④高层建筑。由于结构白重轻、强度高，同时抗震好、工期短、施工方便对高层建筑的修建极为有利。⑤容器和其他特殊结构。冶金、石油、化工企业中大量采用钢板做成的容器结构，包括油罐、煤气罐、高炉、热风炉等。此外，经常使用的还有皮带通廊栈桥、管道支架、锅炉支架等其他钢构筑物，海上采油平台也大都采用钢结构。⑥可拆卸或移动的结构。钢结构不仅重量轻，还可以用螺栓或其它便于拆装的手段来连接，因此非常适用于需要搬迁的结构如建筑施工用的吊装塔架，流动展览馆，移动式混凝土搅拌站，施工临时用的房屋等。⑦轻型钢结构。可用于使用荷载较轻或跨度较小的建筑。由于这类结构布置灵活、制造安装运输都很方便，所以现已广泛应用于仓库、办公室、工业厂房及体育设施。⑧和混凝土组合成组合结构，如组合梁和钢管混凝土柱等。3.1钢结构在我国应用存在的不足与问题钢结构在住宅区域的发布不平衡（一）钢结构建筑市场兴起于上海和广东，现在虽已遍布全国，但因地域经济发展不平衡，可将其分为北京、上海、苏杭、粤闽、天津5大区域。（二）钢结构建筑企业主要分布在东南沿海地区的主要城市，如上海、杭州、东莞和无锡等大中城市，而在东北、西北、西南和华中地区，钢结构住宅发展缓慢，有些还处于起步阶段。这样的发布态势必然会加大东部地区的市场竞争，这对正处于开发阶段的西部地区非常不利，因为不在同一起跑线上，只会拉大东西部发展距离，进而影响钢结构住宅也的整体水平。3.2钢结构产物的技术水平较低（一）在标准化设计方面，美联钢构已经做到建筑节点标准化和配件设计标准化。而在我国，大部分钢结构住宅的设计还不能达到这样的水平。（二）在建筑表现形式上，国外企业把建筑风格发挥到极致。而我国的钢结构住宅建筑大多则显得呆板、单调和粗糙。（三）在加工制造工艺方面，差距主要表现在加工设备的水平上，我国轻钢结构住宅加工设备在加工精度、自动化程度、数控化程度上与国外相比有很大距离。我国钢结构住宅要想与国际全面接轨，还有一段路要走，但随着设计水平的不断提高，各种标准的统一，很快会步入快车道。3.4钢结构在我国发展存在的问题（一）钢结构研发资金不足，标准及规范修订周期太长；标准及应用规范规程缺项、滞后；钢材标准与工程设计、施工规范规程衔接不上。（二）钢结构加工厂和施工安装企业装备、计算机管理、劳动生产率还需进一步提高，稳定钢材超常涨价的不良市场秩序。钢结构建筑在防火、防腐、保温、隔音、防震和稳定性等方面的设计尚不成熟，限制了钢结构在民用建筑中的发展。4钢结构在我国的发展前景随着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,钢结构建筑以其自身的优越性,在我国的工程建设中所占的份额必将越来越大,应用范围也越来越广泛。随着国家扩大内需的政策、西部大开发战略的实施和城市化进程的加快,这些都将为国内的钢结构建筑提供广阔的市场空间和发展机遇，只要加强领导,合理规划,积极组织,政府、行业、企业共同努力,产、学、研紧密结合写作,全面提高行业素质和科技水平,我国的钢结构建筑市场的发展空间必将会更加巨大,前景将非常广阔。4.1钢结构的优势钢结构与其它建设相比，在很多方面都具有优势，可随时移动。具体表现为：一、由于钢结构的延性好、塑性变形能力强，具有优良的抗震抗风性能，用于住宅建筑可充分发挥其作用，将大大提高住宅的安全可靠性。尤其在遭遇地震等灾害的情况下，钢结构能够避免建筑物的倒塌性破坏。二、钢结构住宅体系自重轻，约为混凝土结构的一半，能够减少的基础造价。三、绿色环保。钢结构住宅施工时不需要砂、石、水泥等，大大减少了砂、石、灰的用量，所用的材料基本上是绿色、可回收或能降解的材料，在建筑物拆除时，大部分材料可以再用或降解，不会造成垃圾。四、节能效果好，墙体采用轻型节能标准化的方钢、C型钢、夹芯板，保温性能好，抗震度好，节能。五、钢结构住宅施工速度快，工期比传统住宅体系至少缩短三分之一。六、钢结构住宅要比传统建筑的空间利用得更充分，通过减少柱的截面面积和使用轻质墙板，提高面积使用率，使户内有效使用面积提高。七、符合住宅产业化和可持续发展的要求。钢结构适宜工厂大批量生产，工业化程度高，并且能将节能、防水、隔热、门窗等先进成品集合于一体，成套应用，将设计、生产、施工一体化，提高建设产业的水平。4.2钢结构的发展前景广阔随着我国提倡节能减排工作的不断推行，钢结构作为可循环再利用的低碳绿色建筑材料，已成为建筑行业所关注的焦点。也正是由于这样使得我国有关钢结构的企业已有成千上万家了，钢结构加工量上千万吨。我国建筑业发展的总目标是：提高建筑业的整体素质、生产工业与技术装备水平，达到在国际建筑市场中具有较强的竞争能力，并充分发挥建筑业在带动国民经济增长和结构调整中的先导产业作用，使建筑业成为名副其实的国民经济支柱产业。建筑业要带动相关产业发展，加快发展钢结构工程是一个很重要的方面。最近在我国建筑工程领域中已经出现了产品结构调整，长期以来混凝土和砌体结构一统天下的局面正在发生变化，钢结构以其自身的优越性引