鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用概況

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　　1  建筑用鋼占總鋼產(chǎn)量的比重

　　近數(shù)十年來(lái)，前蘇聯(lián)、美國(guó)、日本三個(gè)國(guó)家一直是世界上鋼產(chǎn)量居前三位的國(guó)家，其鋼產(chǎn)量輪流位居世界第一位。因此，這幾個(gè)國(guó)家的建筑鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)事業(yè)蓬勃發(fā)展。而在同一時(shí)期，我國(guó)在這方面的發(fā)展則比較緩慢，水平也相對(duì)落后。近幾年來(lái)，隨著我國(guó)改革開放政策的實(shí)行和推進(jìn)，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)工作取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展。在此期間，我國(guó)的鋼產(chǎn)量一躍成為世界第一位。1996 年，我國(guó)鋼產(chǎn)量首次突破億噸大關(guān)；1998年我國(guó)鋼產(chǎn)量已達(dá)11434萬(wàn)t，而且每年增產(chǎn)300萬(wàn)t.鋼產(chǎn)量的增長(zhǎng)為發(fā)展我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)事業(yè)創(chuàng)造了極好的時(shí)機(jī)。但目前，我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比在許多方面還存在著明顯的差距，因此，為了推動(dòng)我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用，我們急需了解國(guó)外建筑鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用概況。

　　中國(guó)的建筑用鋼總量約占全部鋼產(chǎn)量的20%～25%，而工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家則占30%以上。如美國(guó)和日本，該項(xiàng)指標(biāo)均已超過(guò)50%.在我國(guó)，鋼在建筑中主要用于建筑用鋼結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土用鋼筋，鋼絞線，鋼絲，門窗等，而其中鋼結(jié)構(gòu)用鋼只占10%左右，在我國(guó)一億噸的鋼產(chǎn)量中，真正用于鋼結(jié)構(gòu)上的也就200～300萬(wàn)噸。

　　2  低層、多層建筑鋼結(jié)構(gòu)和輕鋼結(jié)構(gòu)

　　美國(guó)金屬建筑的主要市場(chǎng)分布：工業(yè)（生產(chǎn)用廠房、倉(cāng)庫(kù)及輔助設(shè)施等）、商業(yè)（商場(chǎng)、旅館、展覽館、醫(yī)院、辦公大樓等）、社區(qū)（私有及公有社區(qū)活動(dòng)中心及建筑如學(xué)校、體育館、圖書館 、教堂等）、綜合等方面，分別占到46%、31%、14%和9%的份額。

　　在美國(guó)，低層建筑中采用鋼結(jié)構(gòu)還是很普遍的。美國(guó)鋼結(jié)構(gòu)學(xué)會(huì)和金屬房屋制造協(xié)會(huì)（AISC 和MBMA）聯(lián)合編制了低層建筑的設(shè)計(jì)指南。所謂低層建筑是指層高低于18m，層數(shù)不超過(guò)5層的工業(yè)廠房、倉(cāng)庫(kù)、辦公室及其他的辦公和社區(qū)建筑等，其中兩層以下的非居住用樓房建筑占70% .

　　輕鋼建筑在一些發(fā)達(dá)國(guó)家已被廣泛應(yīng)用于工廠、倉(cāng)庫(kù)、體育館、展覽館、超市等建筑。所謂輕鋼是指以彩鋼板作為屋面和墻面，以薄壁型鋼作檁條和圈梁，以焊接“H” 型截面做主與梁，現(xiàn)場(chǎng)用螺栓或焊接拼接的門式剛架為主要結(jié)構(gòu)的一種建筑，再配以零件、扣件、門窗等形成比較完善的建筑體系，即輕鋼結(jié)構(gòu)體系。這種體系由工廠制作，現(xiàn)場(chǎng)按要求拼裝形成。具有自重輕，建設(shè)周期短，適應(yīng)性強(qiáng)，外表美觀，造價(jià)低，易維護(hù)等特點(diǎn)。由于自重輕，也降低了基礎(chǔ)的造價(jià)。國(guó)外輕鋼結(jié)構(gòu)廠商如 Butler、BHP、ABC等都已經(jīng)進(jìn)入了中國(guó)市場(chǎng)，我國(guó)企業(yè)應(yīng)奮起直追，創(chuàng)造條件積極發(fā)展我國(guó)自己的輕鋼結(jié)構(gòu)體系，以適應(yīng)今后我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的要求。

　　3  高層及超高層鋼結(jié)構(gòu)

　　我國(guó)于1997年建成的上海金茂大廈為95層，建筑高度421m，結(jié)構(gòu)高度395m，也躋身于世界最高行列。如果上海浦東環(huán)球金融中心大廈（95層460m）建成，則堪稱世界最高，實(shí)為我國(guó)一大光榮。深圳賽格廣場(chǎng)大廈70層、高279m，為世界上最高的全部采用鋼管混凝土的超高層建筑，這又是我國(guó)的一大光榮。

　　巨型鋼結(jié)構(gòu)為高層或超高層建筑的一種嶄新體系，它是為了滿足特殊功能或綜合功能而產(chǎn)生的。它具有良好的建筑適應(yīng)性和潛在的高效結(jié)構(gòu)性能，是一種很有發(fā)展的結(jié)構(gòu)。如日本千葉縣43 層、高180m的NEC大樓，該建筑內(nèi)部布置大開口和大空間庭院，其巨型結(jié)構(gòu)是由四根巨型結(jié)構(gòu)柱和四個(gè)巨型的空間桁架梁組成的巨型空間桁架體系。經(jīng)分析，這種體系具有極強(qiáng)的抗推剛度。另一例是德國(guó)法蘭克福1997年建成的商業(yè)銀行新大樓，63層、高298.74m，也是歐洲最高的一棟超高層建筑。該建筑平面為邊長(zhǎng)60m的等邊三角形，其結(jié)構(gòu)體系是以三角形頂點(diǎn)的三個(gè)獨(dú)立框筒為“巨型柱”，通過(guò)八層樓高的鋼框架為“巨型梁”連接而圍成的巨型筒體系，具有極好的整體效應(yīng)和抗推剛度，其中“巨響梁”產(chǎn)生了巨大的“螺旋箍”效應(yīng)。第三例是日本擬建的動(dòng)力智能大廈（DIB-200），高800m，地上200層，地下7層，總建筑面積150萬(wàn)m2，由12個(gè)巨型單元體組成。每個(gè)單元體是一個(gè)直徑50m、高50層（200m）的框筒柱，1～100層設(shè)4個(gè)柱，101～150層設(shè)3個(gè)柱，151～200層設(shè)1個(gè)柱，每50層設(shè)置一道巨型梁。結(jié)構(gòu)上設(shè)有主動(dòng)控制系統(tǒng)，進(jìn)一步削弱地震反應(yīng)。香港匯豐銀行也屬于一巨型鋼結(jié)構(gòu)大廈，是諾爾曼。福爾特設(shè)計(jì)的。

　　4  我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)的前景與差距

　　從美國(guó)、日本、歐洲一些發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)看，建筑業(yè)即將成為鋼材應(yīng)用的主要市場(chǎng)。而目前我國(guó)與之相比還有差距。因此我國(guó)的高層建筑鋼材到目前為止還都從國(guó)外進(jìn)口，特別是大于50mm的厚鋼板，國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品的Z向性能尚達(dá)不到要求。國(guó)外不僅鋼板厚度較大，而且可以滿足各種性能要求。如日本已經(jīng)能夠生產(chǎn)的100mm的厚鋼板，具有以下類型：

　?、儆懈邚?qiáng)度低預(yù)熱型（以前預(yù)熱75℃，現(xiàn)在預(yù)熱50℃）的厚鋼板590N/mm2級(jí)（HT590級(jí)）；

　?、诳沟卣鸬暮皲摪?，主要有低屈服比高強(qiáng)度鋼材（HT590～HT780級(jí)）和低屈服點(diǎn)鋼板，這種鋼材日本重點(diǎn)生產(chǎn)，用于次要結(jié)構(gòu)上，當(dāng)?shù)卣饡r(shí)這種材料先屈服，保證主要 結(jié)構(gòu)減少地震損失；

　?、鄯阑鸷皲摪濉Ｓ?00N/mm2及490N/mm2，當(dāng)其在600℃時(shí)屈服強(qiáng)度還能達(dá)到常溫下的2/3；

　?、苎b飾用的奧氏體不銹鋼板及鐵素體不銹鋼板（沿海用，優(yōu)于前者 ）。

　　目前，國(guó)內(nèi)高層鋼結(jié)構(gòu)鋼材幾乎都從國(guó)外進(jìn)口，工程總承包由國(guó)外承擔(dān)，制造和安裝則由國(guó)內(nèi)廉價(jià)勞動(dòng)力承包，這種局面應(yīng)從速扭轉(zhuǎn)，因?yàn)檫@與我國(guó)產(chǎn)鋼大國(guó)的地位很不相稱。大跨度鋼結(jié)構(gòu)鋼材不象高層鋼結(jié)構(gòu)那樣突出，但設(shè)計(jì)方案（包括建筑和結(jié)構(gòu)）經(jīng)常國(guó)外中標(biāo)，這種局 面與中央強(qiáng)調(diào)建立我們自己的科技創(chuàng)新體系的號(hào)召相距甚遠(yuǎn)，應(yīng)該引起我國(guó)建筑界的關(guān)注 ，是水平低還是其它原因，值得我們深思。