綜述中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展

車春艷

（哈爾濱鐵路局哈爾濱工務(wù)段哈爾濱南崗　150001）

綜述中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展

車春艷

（哈爾濱鐵路局哈爾濱工務(wù)段哈爾濱南崗150001）

本文關(guān)鍵分析了國(guó)內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)用鋼的發(fā)展?fàn)顩r與建筑鋼構(gòu)造在國(guó)內(nèi)的發(fā)展歷程，并舉了一些使用鋼結(jié)構(gòu)的建筑實(shí)例。

鋼結(jié)構(gòu)；鋼材；發(fā)展情況；建筑鋼結(jié)構(gòu)；成就

引言

因?yàn)橐话愕牡吞间撔阅芫邆湎鄬?duì)突出的特征：接近于理想彈性塑性體，穩(wěn)定的性能，輕質(zhì)高強(qiáng)，高的加工精度，裝配性好，施工方便。所以鋼構(gòu)造更適用于建筑構(gòu)造與每一種項(xiàng)目構(gòu)造中，變成幾年來人們樂于使用的相對(duì)理想的一種構(gòu)造。1986年之前，國(guó)內(nèi)不到5000萬t的的鋼產(chǎn)量，到2004年國(guó)內(nèi)達(dá)到2.728億t的鋼產(chǎn)量。隨著國(guó)內(nèi)鋼產(chǎn)量的迅速增長(zhǎng)，用鋼政策從約束用鋼、適當(dāng)用鋼到主動(dòng)用鋼，鋼結(jié)構(gòu)的科學(xué)技術(shù)水平正在漸漸提升。

1　高效能鋼材的研究和應(yīng)用

高效能鋼材的意義：使用每一種可能的技術(shù)辦法，提升鋼材的承載力，讓鋼材的效能發(fā)揮的更高。

一種H型鋼在日本與美國(guó)都生產(chǎn)。直接用它作為梁與柱，并使用高強(qiáng)度螺栓銜接，所以安裝方便而快速，大大增加了基本建設(shè)的速度。在日本70年代產(chǎn)生的H型鋼，變成日本鋼構(gòu)造發(fā)展的里程碑，因此能見發(fā)展H型鋼的關(guān)鍵性。1998年9月，馬鋼設(shè)計(jì)的大型H形鋼生產(chǎn)線投產(chǎn)，其能力為100萬t，其為H200～800的規(guī)格；1998年，萊鋼中型H形鋼廠設(shè)計(jì)生產(chǎn)線投產(chǎn)的是的能力為80萬t，其為H50～150的規(guī)格；2004年，日照鋼鐵控股集團(tuán)有限公司設(shè)計(jì)的中型H形鋼生產(chǎn)線投產(chǎn)的是能力為15萬t的，其為H100×50～350×100的規(guī)格；2005年4月，馬鋼中型H形鋼廠設(shè)計(jì)生產(chǎn)線投產(chǎn)的是能力為50萬t的，其小于H400規(guī)格；2005年，萊鋼大型H形鋼廠設(shè)計(jì)生產(chǎn)線投產(chǎn)的是能力為110萬t，其小于H900的規(guī)格。另外，山西長(zhǎng)治鋼鐵廠、津西、凌源、攀鋼、鞍鋼與包鋼等都有再建或擬建的H形鋼生產(chǎn)線工程。

還有，國(guó)外的一種新產(chǎn)品是壓型鋼板，是由厚度為0.5～1mm的薄鋼板模壓而成。把混凝土在其上澆灌后，能用做樓蓋層；這時(shí)，它既是樓板的抗拉筋，又取代了模板。

大家熟知的是冷彎薄壁型鋼的經(jīng)濟(jì)性，在進(jìn)一步提高產(chǎn)量，供生產(chǎn)設(shè)計(jì)中使用。

建筑鋼構(gòu)造在國(guó)內(nèi)快速發(fā)展，建筑用鋼板的屈服強(qiáng)度從之前的345MPa升到460MPa。其中所用7000t鋼全部國(guó)產(chǎn)化的是建筑面積為30000m2的國(guó)家大劇院，其為345MPa的最高的屈服強(qiáng)度；用鋼屈服強(qiáng)度為420MPa的是北京新保利大廈、水立方國(guó)家游泳館；用鋼最高強(qiáng)度為460MPa的是中央電視臺(tái)新樓、鳥巢國(guó)家體育場(chǎng)。

2　設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的進(jìn)一步完善

從適當(dāng)安全的角度出發(fā)，接近概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法還存在不足之處，要對(duì)設(shè)計(jì)原則的進(jìn)一步改善，不斷實(shí)施探究。

3　進(jìn)一步研究構(gòu)件與構(gòu)造穩(wěn)定理論

自從歐拉提出軸心受壓柱子的彈性穩(wěn)定的臨界力計(jì)算公式以來，到現(xiàn)在已有200多年。在這期間，許多學(xué)者對(duì)每一類構(gòu)件的固定問題作了很多的理論解析與實(shí)驗(yàn)探究事務(wù)，有了許多功勞，但是在構(gòu)造的固定理論計(jì)算方面還存在著很多問題。比如：每一種壓彎構(gòu)件的彎扭屈曲，運(yùn)用薄板屈曲后強(qiáng)度，每一種剛架系統(tǒng)的固定和空間構(gòu)造的固定等。有待深入研究的是全部這些方面的問題。

4　研究預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)

在普通鋼結(jié)構(gòu)中添加某些高強(qiáng)度鋼構(gòu)件，并對(duì)構(gòu)造施加預(yù)應(yīng)力，這是預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)中使用的最普通的方式之一。它的實(shí)質(zhì)是以高強(qiáng)度鋼材取代局部一般的鋼材，這樣達(dá)到節(jié)省鋼材的宗旨。但是，兩種強(qiáng)度不一樣的鋼材用于相同構(gòu)件中一起受力，運(yùn)動(dòng)要使用預(yù)加應(yīng)力的辦法才可以讓高強(qiáng)度鋼材充足發(fā)揮功能。中國(guó)從50年代開始對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼構(gòu)造實(shí)施了理論與試驗(yàn)研究，并在某些項(xiàng)目中使用，但運(yùn)用不多。要不斷實(shí)施研究與進(jìn)一步給予推廣使用。

5　空間結(jié)構(gòu)的研究

以空間系統(tǒng)的網(wǎng)架構(gòu)造取代平面構(gòu)造能夠節(jié)省鋼材，特別是較大的跨度時(shí)，經(jīng)濟(jì)結(jié)果非常明顯。網(wǎng)架構(gòu)造對(duì)每一種平面方式的建筑物的適應(yīng)性很強(qiáng)，這幾年來在中國(guó)發(fā)展快速，尤其是使用了電子計(jì)算機(jī)后。像首都體育館、上海體育館、上海文化廣場(chǎng)和全國(guó)各地的體育館以及展覽館等已不下600個(gè)項(xiàng)目。這幾年來還開始把網(wǎng)架構(gòu)造運(yùn)用于廠房屋蓋中。

懸索構(gòu)造也屬于空間構(gòu)造系統(tǒng)，高強(qiáng)度鋼材是它最大限度運(yùn)用的，所以很省用鋼量。它對(duì)于每一種平面方式建筑物的適應(yīng)性很強(qiáng)，非常容易滿足每一種建筑平面與立面的需要。但因?yàn)椴牧蟻碓聪鄬?duì)困難，施工相對(duì)復(fù)雜，所以使用受到了限制。以后要進(jìn)一步探究每一種方式的懸索構(gòu)造的計(jì)算問題與推廣運(yùn)用問題。

6　鋼和混凝土組合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

鋼材受壓時(shí)經(jīng)常受穩(wěn)定條件的限制，常常不可以發(fā)揮它的強(qiáng)度承載力，而最宜于承受壓力的是混凝土，將2者結(jié)合在一起，能夠發(fā)揮各自的長(zhǎng)處，獲得較大的經(jīng)濟(jì)效果，是一種適當(dāng)?shù)臉?gòu)造方式。

7　高層鋼結(jié)構(gòu)的研究

隨著國(guó)內(nèi)對(duì)外開放政策的進(jìn)行，工業(yè)建設(shè)獲得了快速的發(fā)展；同時(shí)，城市人口也繼續(xù)增多；大城市繼續(xù)擴(kuò)大，城市用地的矛盾也就繼續(xù)上升。為了節(jié)省用地，把城市公共設(shè)施的投資減少，這幾年來在北京、廣州、深圳與上海等地，相繼修建了某些高層與超高層建筑物。80年代后期開始，國(guó)外技術(shù)促進(jìn)，中國(guó)高層鋼構(gòu)造建筑現(xiàn)在已有30余棟。比如：82.75m的北京國(guó)貿(mào)大廈，鋼框架+混凝土內(nèi)筒（1986年）；165m的深圳發(fā)展中心，全鋼構(gòu)造（1987年），是中國(guó)第一棟超百米的建筑；北京208m的京廣中心，全鋼構(gòu)造，80年代最高；深圳325m的帝王大廈，鋼框架+型鋼混凝土墻（1996年）；上海420m的金茂大廈，框架核心筒；深圳291.6m的賽格廣場(chǎng)大廈，鋼管混凝土框筒系統(tǒng)（1999年）；北京國(guó)貿(mào)大廈，鋼框架+混凝土內(nèi)筒；大連201m的遠(yuǎn)洋大廈，鋼框架+混凝土內(nèi)筒，1998年完全從中國(guó)自己設(shè)計(jì)、自行施工。這些都充足的說明中國(guó)在建筑鋼構(gòu)造范圍已經(jīng)有相當(dāng)大的發(fā)展。

8　結(jié)束語

隨著鋼產(chǎn)量與質(zhì)量的增加和提升，進(jìn)步的科學(xué)技術(shù)，建筑鋼構(gòu)造性能優(yōu)越，美觀造型，綜合經(jīng)濟(jì)效益好，鋼構(gòu)造材料又能回收運(yùn)用。與國(guó)外依然有差距，需要不斷努力。像在剛強(qiáng)鋼材、膜材；新系統(tǒng)；張拉整體技術(shù)，防火、防腐材料造價(jià)等方面。總之，中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展良好，正漸漸走向成熟。

[1]陳錄如.我國(guó)建筑鋼材的現(xiàn)狀和發(fā)展方向.鋼結(jié)構(gòu)，1986（01）.

[2]張乃平.在建筑和鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域大力推廣應(yīng)用高效鋼材.鋼結(jié)構(gòu)，1986（01）.

[3]李繼華，夏正中.鋼結(jié)構(gòu)研究論文報(bào)告選集-鋼結(jié)構(gòu)安全度的概率分析.工業(yè)建筑，1984（10）.

TU128

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2015-3-28