钢结构发展史

1钢结构发展历史编著：陆..2目录前言第一章．1.1、钢结构发展史历史人物和标志事件……………………………3第二章．世界钢结构行业发展状况2.1、国外钢结构行业发展现状……………………………………62.2、国外钢结构的主要用途……………………………………62.3、不同国家钢结构行业发展状况………………………………7第三章.钢结构标志性建筑（多高层和大跨度）3.1、高层及超高层钢结构……………………………………103.2、大跨度结构……………………………………………12第四章.钢结构材料的发展…………………………………16第五章.钢结构企业的发展（国内）………………………20第六章.钢结构施工技术………………………………………24第七章.钢结构事故调研和分析………………………………29第八章.钢结构相关的高等院校………………………………343第一章、历史人物和历史事件1660虎克发现材料变形与受力大小的比例关系（虎克定律）1744欧拉Euler推导出压秆稳定极限荷载公式，沿用至今。1779第一座铸铁拱桥，英格兰Coalbrookdale大桥建造完成。1786法国建造巴黎法兰西剧院，铁+玻璃顶。欧元上有没有？1820美国费城建造第一栋铸铁建筑（名称？）1828维也纳建造第一座钢桥（名称？）1851年，伦敦花匠帕克斯顿设计的“水晶宫”展览馆，为玻璃铁架结构，完全表现了工业生产的机械本能。“水晶宫”开创了建筑形式的新纪元。1856美国开始产钢1874第一座大跨钢桁桥EadsBridge在圣路易（St.Louis）建成1881电弧焊工艺问世1883布鲁克林（Brooklyn）吊桥完工.始建于1869年1889年，法国世博会上设计的“埃菲尔铁塔”和“机械馆”，“埃菲尔铁塔”为高架铁结构，塔高328M。“机械馆”是空前未有的大跨度结构，刷新了世界建筑的新纪录，长420M，跨度达115M，结构方法首次运用了三铰拱的原理。1889CHICAGO的TheRandMcnallyBuilding（图中4号楼）建成，成为第一栋全钢结构的大厦,10层。18903月苏格兰福斯桥（FirthofForthBridge）完成，用钢55,000吨,57条生命。8百万铆钉运回家。1907美国设立伯力恒钢厂（BethlehemSteel）41908伯力恒（BethlehemSteel）开始生产热轧型钢1909年，德意志制造联盟的彼得。贝伦斯设计了“柏林通用电气公司透平机车间”，以钢结构为骨架与大玻璃窗为特点，被称为是第一座真正的现代建筑。1909美国麻州采用热轧型钢用于建筑结构1914匈牙利Kazinczy证实梁具有塑性铰极限行为。1921美国钢结构学会AISC成立1923AISC年發行第一版钢结构设计规范AISC-ASD（容许应力法）1930耐候钢问世1931纽约帝国大厦完工，102层，高381米。1944柱研究学会（ColumnResearchCouncil,CRC）成立（后改名稳定学会？）1940LehighUniversity开始研究结构及构件的极限强度1947高强度螺栓规范出版1950？中国东北制定钢结构设计内部规定1953建成世界第一个悬索屋面，美国北卡罗里那州的雷里体育馆（RALEIGH大剧院？），现代悬索结构的开始。1954中国颁布第一本《钢结构设计规范》（结规4-54）容许应力设计法。1955苏联颁布НйТУ121-55规范。日本中之岛制钢所开始生产轻量型钢。195612月中国采用苏联颁布НйТУ121-55规范为参考规范。51957第一次将塑性设计法用于建筑1960日本积水（SEKISUIHOUSE）公司推出A型钢结构住宅。1961建成北京工人体育馆。中国现代悬索结构的开始。1962日本大和公司推出A型钢结构住宅。1964中国第二本《钢结构设计规范》颁布。1965日本松下住宅推出R2N型钢结构住宅。1970当时世界最高大厦纽约世界贸易大厦建成，高410米1973当时最高的芝加哥西尔斯大厦SearsTower完工，110层，高442米。1974中国颁布TJ17-44（半概率，半经验的设计法）1976在加拿大的西安大略大学进行的风洞实验室研究。这一研究对MBMA、SBC和世界其他一些国家的规范中风荷载的规定做出贡献，广泛用于低层金属结构系统。同年，法国USINOR发展可耐900℃的耐火钢。1980日本钢管公司NKK发展OLAC钢板工艺（TMCP钢板）（2002年NKK被美国国家钢铁公司收购？）1983美国钢结构学会AISC颁布第一本AISC-LRFD，极限设计法1988中国颁布《钢结构设计规范》（GBJ17-88）概率极限设计法1994日本公布JISG3106SN钢材标准1995阪神地震钢结构抗震性能展现1997/8钢结构专业论坛诞生,2002.5.16重建，2002.4改名中华钢结构论坛。1996中国成为世界第一大产钢国。产钢量过亿吨。6台湾容许应力设计法，极限设计法于1月1日颁布施行。9月21日地震，震后钢结构使用范围大增。第二章、世界钢结构行业发展状况（一）国外钢结构行业发展现状二战期间因高施工速度的需要，轻钢房屋得到快速发展；40年代出现了门式刚架结构；50年代，出现工业化程度较高的钢结构住宅，形成了工厂化的钢结构住宅建筑体系并延续至今；60年代住宅建筑工业化高潮遍及欧洲并发展到美、加、日等发达国家，彩色压型板及冷弯薄壁檩条组成的轻质围护体系开始大量应用。轻钢结构是发达国家目前主要的建筑结构形式。国外钢结构业迅速发展的主要原因：第一、钢铁工业提供了丰富的建筑用钢物资基础。第二、钢结构具有安装容易、施工周期短、抗震性能好、投资回收快、环境污染小等优势。第三、环保要求严格和资源充分利用，促使业主、建筑师和结构工程师选择钢结构。第四、成熟配套技术和产品推动了钢结构业发展。发达国家先进的钢铁工业，使钢铁材料品种和质量可充分满足钢结构需求，充裕的钢材资源提供了物资保障，钢铁新材料的不断开发推动了钢结构的技术进步，造就了钢结构业的普及，推动现代建筑业发展。近年国外建筑用钢量约占钢材总消耗量的30％，并仍呈明显上升趋势。（二）国外钢结构的主要用途近几年来各地正在开发钢结构住宅，集成创新一种既抗震又节能的绿色建筑。钢结构绿色节能住宅建筑体系研究与应用，逐渐成为国家重点研究课题。从发达国家来看，钢结构建筑已成为主流。其中，高层钢结构已经有110年的发展历史。在欧美国家，钢结构住宅建筑已占到全部建筑总量的65%左右，在日本占到了50%左右。目前，美国、日本、英国等国家正积极推动预制装配化钢结构中低层住宅。7（三）不同国家钢结构行业发展状况一、美国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、医院、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%。图表1三大厂商占美国建筑钢结构市场51%份额（销售额比重）资料来源：金安明邦调研中心从美国市场的发展历史看，钢构行业经历了从分散到集中的过程，集中度不断提高。经过多次收购和重组，目前近半数的MBMA（美国金属建筑制造商协会）会员属于NCI，Nucor，BlueScope这3大厂商集团。二、英国钢铁建筑行业每年有35亿英镑的价值（约等于英国建筑活动的5%）,雇用大约4.2万人,用钢120万吨年。尤其是多层楼房,建筑速度是选择钢材的第一原因,第二个原因就是‘最低的整体成本’。钢材占了整个市场的70%,使用最多的是多层工业房屋（92%）以及非8家用单层房屋（90%）。英国95%的建筑用钢材被回收,10%重复使用,85%回收利用。三、日本20世纪80年代前，日本只生产200mm×200mm以下的方矩形管及少量的开口冷弯型钢，日本钢结构住宅中立柱均采用H型钢。1984年日本仙台地震后，通过对仙台地震中遇到破坏活动钢结构住宅的研究，发现立柱和横梁之间的焊接缝开裂，原因是受H型钢外形特点的限制，用H型钢和H型钢对焊，焊缝太少。因此，日本通过修改建筑法，规定日本的钢结构住宅立柱必须采用方矩形管，以增大焊缝的长度，从而提高住宅的抗震性。之后，冷弯型钢在日本钢结构制造业大量应用，2002年，日本钢结构用冷弯型钢、圆管总量达到200万吨。目前市场需求量最大的钢管为200mm×200mm，400mm×400mm；这些规格的冷弯方矩管占日本钢结构用方、矩形管总量的80%以上，而其它规格产品的市场占有率不足10%。图表2日本20世纪90年代的建筑结构形式构成资料来源：金安明邦调研中心现在日本一些钢厂研制开发的建筑用新型钢材大致有几种：一是sn钢。它是建筑钢结构用钢新开发的钢种，其优点是：能确保塑料变形能力；确保焊接性；确保板厚方向性能；确保公称截面尺寸；可根据不同部位选用不同钢种，其性能和钢种区分：屈服点的上限，屈服比的上限，厚度方向拉深值的下限值，（夏氏）冲击值下限值，碳当量（ceq）焊接裂缝灵敏度组成（pcm）的上限值的制定，严格规定负公差精度。9目前，sn钢在大型建筑中的应用不断增加，发展前景看好。但一些中小建筑，采用sssm材料的较多。二是tmcp钢。通常的jis标准钢板，当厚度超过40mm时，会影响其屈服强度，但运用tmcp钢（热加工控制工艺轧制），不增加ceq就能使钢材（厚板、h型钢）具有良好的焊接性。在日本，这种钢材已被广泛应用于高层建筑，其中400x400mm，500x500mm的超厚h型钢作为柱子，在高层建筑的应用已相当普遍。三是超低屈服点钢。这种钢材一般使用于比柱、梁等构件屈服点低的减震构件。当地震发生时，首先使其屈服，靠反复荷载滞后，吸收地震产生的能量，与利用其粘性体等的其它减震材料相比，具有成本低、可靠性强和耐久性等优点，因而在日本已广泛推广应用。四是轻型焊接h型钢。在日本，轻型h型钢几乎都用于钢结构工业化住宅，每年超过100万户的新住宅中，约有近15％采用工业化建筑，就是在工厂流水线上生产住宅。工业化住宅制造厂家为提高生产效率，对生产设备的自动化及材料精度不断提出新的要求，而轻型h型钢比轧制的h型钢精度高，最适合于建筑工业化住宅。现在日本住友金属工业株式会社每年生产h型钢10万吨以上，占日本工业化住宅用钢的80％市场份额，是目前世界上生产轻型h型钢最多的国家之一。四、加拿大在加拿大，钢结构住宅有一套统一的技术标准。用什么钢，什么样的楼板，采用什么技术，甚至连房屋式样都有几十种可供挑选。在这方面，他们有着完整的设计规划，在建造住宅时，就有现成的模式参考，十分方便。在加拿大的多伦多,3%的新住宅是用钢框架建成的。多伦多的新建住宅之所以选择钢材,是因为钢材能够为建筑商和业主提供建筑质量和速度。另外,钢材对室内空气质量没有影响,因为它不排放出有害气体,也不发霉。室内空气质量己成为业主的一个重要问题,因为它与住户的身体健康有关系。为了推广轻型钢框架住宅进行了研究和开发一系列配套新产品①轻型钢框架墙壁和地板的耐火性能②轻型钢框架墙壁和地板的声学性能③轻型钢框架地板系统的动态表现（振动）④轻型钢框架墙壁系统的保暖性能⑤镀锌和GalvalumeTM轻型钢框架的耐用性⑥轻型钢框架系统的结构优化与建筑规范的制定。10第三章、钢结构标志性建筑（多高层和大跨度）1、高层及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。目前世界上最高，最大的结构采用的都是钢结构，而历届奥运会的场馆也多采用钢结构。世界上目前已经建成的几个纯钢结构建筑为目前世界上最高的超高层建筑，它们是：193