我國高層建筑鋼結構發展的主要問題初探

摘要：鋼結構建筑相比傳統的混凝土建筑而言，用鋼板或型鋼替代了鋼筋混凝土，強度更高，抗震性更好。并且由于構件可以工廠化制作，現場安裝。因而大大減少工期，由于鋼材的可重復利用，可以大大減少建筑垃圾，更加綠色環保。目前鋼結構建筑在高層建筑上的運用日益成熟，逐漸成為主流的建筑工藝，是未來建筑的發展方向。本文對我國高層建筑鋼結構發展的主要問題進行簡單分析，探討高層建筑鋼結構未來發展趨勢。

關鍵詞：高層建筑；建筑鋼結構；發展趨勢

引言

近幾年，鋼結構建筑相比于磚混結構建筑在環保、節能、高效、工廠化生產等方面具有明顯優勢，被廣泛應用到建筑行業中。我國高層建筑中，使用鋼結構體系，在進一步提高建筑結構安全性及抗震性的同時，為建筑提供更大的使用空間，同時還可實現鋼材的重復利用，降低不可再生資源資源的消耗，從而實現建筑可持續發展戰略。

一、我國鋼結構發展歷程

1.早期鋼結構發展

鋼鐵用于建筑結構最早的應該是鐵索橋，起源于中國。據歷史記載，中國最早的鐵索橋是陜西漢中攀河鐵索橋，建于公元前206年西漢時期，距今約2200年歷史。該橋經過了多次修復，于1951年毀壞。另外，云南神州鐵索橋建于隋唐時期，于唐貞元十年（794年）戰亂時毀壞，距今約1200多年。英國1779年建造了一座鐵索橋，俄國1824年開始建鐵索橋，美國1851年開始建鐵索橋，比中國晚2000年左右。

我國現存最早的橋梁有四川大渡河瀘定橋，長127米，建于1705年，屬鐵索橋，距今約304年，新中國成立后修復過一次，現還在使用。

2.新中國成立初期鋼結構發展

新中國成立后，黨和國家非常重視鋼鐵生產和建筑鋼結構發展，具有代表性的工程有：1957年建成我國第一座跨長江公鐵兩用武漢長江大橋；1968年建成南京長江大橋，長4589米。1968年建成首都體育館，屋蓋為平板鋼網架，長112.9米，寬99米；1975年建成上海體育館，屋面為圓形鋼網架；1975年建成兵馬俑1號坑鋼結構，結構形式為三鉸拱，跨度72米。從此我國大跨度建筑鋼結構拉開了序幕，建筑鋼結構設計與施工技術得到了發展，尤其是南京長江大橋和上海體育館鋼結構網架，依靠自己力量順利建成，得到外國有關專家一致好評。

3.新型鋼結構發展

改革開放以來，我國建筑鋼結構應用范圍逐步擴大，在新技術應用方面得到了迅猛發展，有影響的如北京工人體育館、廣州電視塔、北京氣象桅桿、廣州珠江大橋、十一屆亞運會體育館、游泳館、體育場罩棚等鋼結構工程，在建筑造型和結構形式上有了新的突破。從此，拉開了我國建筑鋼結構邁向世界領先水平的序幕。

1990年北京建成京廣中心大廈，高209米，這是我國第一座超高層鋼結構建筑；1993年建成上海楊浦斜拉索大橋，主跨度602米；1996年建成的深圳地王大廈高383.95米；1997年建成上海8萬人體育場，鋼結構罩棚最大懸挑73.5米。尤其是鳥巢、水立方、CCTV新址、廣州新電視塔、杭州灣跨海大橋等在世界上具有影響的工程為我國建筑行業創造了輝煌。

二、目前我國高層建筑鋼結構的現狀

在高層建筑領域中，鋼結構的發展起步較晚，自1985年我國第一幢高層鋼結構建筑“深圳發展中心大廈”的建成，到現在也才僅僅有30多年的歷史，但是我國的高層鋼結構建筑卻得到了世界的認可。其中，《高層民用建筑鋼結構技術規范》的編制是我國在高層建筑鋼結構的建設中取得的巨大成果。目前，在高層建筑鋼結構方面已出現國產化趨勢。

隨著對高層建筑鋼結構建設中各方面要求越來越高，比如抗震性、永久性、防火等級等，因此對各項建筑材料的要求也隨之提高，鋼材自在其中。從傳統的強度、韌性到防水性、抗震性都提出了嚴格要求。這就帶動了國內鋼材生產企業的改進與創新，他們根據高層建筑鋼結構的設計標準自行編制了《高層建筑結構用鋼板》，這一標準中對鋼材的各項指標都做了更確切的說明，有的甚至比國外類型鋼材更為嚴格。鋼材生產的國產化保證了我國建筑用鋼材的質量，為我國高層建筑鋼結構的發展做好了準備工作。

目前，我國在高層結構體系規范制度上尚有欠缺，尤其是在劃分高層建筑、建筑結構的設計以及抗震防范設計上都存在不足。我國國家標準在高層建筑的寬度和高度都有一定的要求和限制，這在選用鋼結構施工時都要考慮在內。所以鋼結構工程從建筑設計到施工建設都需要切合的考慮到國內的行業標準和規范，不能僅僅生搬硬套國外的或者已有的設計或建筑，這就充分的展示出高層建筑鋼結構工程設計國產化的重要性。

三、推動高層建筑鋼結構發展的主要措施

1.合理確定發展目標

我國鋼結構建筑的發展目標是：所有的高層建筑鋼結構中使用的厚板，冷彎型鋼用高強度低合金鋼、鍍鋁鋅薄板等實現全部國產化；顯著提高建筑鋼性能所具備的穩定性；完善和齊全建筑型鋼材的規格；增加建筑用高強度低合金鋼鋼品的種類和數量；增加對耐候鋼、耐火鋼、不銹鋼、低倔強比鋼的供應量；進一步研究和開發鋼結構在各類建筑中應用的新體系，推廣其使用范圍等。多層鋼結構房屋將是發展鋼結構產業的重大突破點，使得我國的鋼結構建筑登上新的舞臺高度，由此來拉動整個鋼材行業的需求和發展。

2.逐步建立適用于鋼結構生產方式的管理模式

應根據鋼結構構件的生產、施工安裝特點的不同，借鑒國外對建筑鋼結構生產方式采取的管理模式，建立一種適合我國國情的工程管理模式，明確鋼結構生產企業的身份，制定工程項目各個階段的質量驗收規范和程序，以保證鋼結構建筑在我國得到更快的推廣。

3.不斷擴大建筑鋼結構技術應用的范圍

我國傳統的建筑多數采用混凝土結構或砌體結構，相較于鋼結構建筑，不僅施工時間長，受季節影響大，而且產生較多的建筑垃圾，對環境污染和破壞程度大。但由于多種原因，雖然我國鋼產量已滿足發展建筑鋼結構的物質和技術需求，人們對鋼結構建筑的優越性認識還有待加強。因此，我們應加大宣傳力度，并在政策上給予支持和傾斜，以便更多的設計單位和用戶了解并使用推廣鋼結構。

四、我國高層建筑鋼結構發展趨勢

1.設計、生產、施工專業化

現如今鋼結構已經進入批量化生產，并被運用到各種領域，而在建筑領域鋼結構的未來發展勢必會將節能、防水、隔熱等眾多現代化建筑設備集聚于一身，而設計、生產、施工一體化就是解決這項問題最好的方法。同時在我國一些主要的鋼結構企業已具有相當大的規模、先進的技術設施和生產流水線，他們已經擁有了相當成熟的技術和專業水平極高的生產隊伍，這些鋼結構企業還為了適應未來鋼結構的發展趨勢，特意成立了各種各樣與建筑鋼結構施工相關的專業部門。在未來隨著我國社會分工越來越精細，鋼結構也勢必會走上專業化生產的道路，為了推動該項趨勢的發展，相關技術人才還開發了各種各樣的額鋼結構設計軟件，以此來滿足建筑鋼結構的結構設計需求。

2.向綠色環保發展

隨著我國經濟社會和城鎮化的飛速發展，居民生活水平不斷提高，刺激了建筑業和房地產業的快速發展。造成發展與自然、資源、環境的矛盾日益突出，引發了國家領導人和政府的高度重視。在這種背景下，就需要倡導鋼結構的綠色發展，以此滿足可持續發展的相關要求，鋼結構的主要材料是鋼材，它是可以進行回收并再利用，所以可以減少礦產資源的過度開發，同時我們在對鋼結構進行施工時，大多都是現場拼裝焊接，這樣不僅能夠減少周圍環境的污染，同時還可以減少噪音污染。因此鋼結構的未來發展時能夠滿足綠色環保的要求。

3.鋼結構住宅產業化

鋼結構住宅已經給住宅產業和建筑行業帶來了一場深層次的革命。其結構主要是以鋼梁、鋼柱為骨架，最后將目前新型輕質、保溫、隔熱、高強的墻體材料作為圍護結構建造而成，其主要承重骨架是由鋼構件或鋼管混凝土構件所組成。在我國由于各種條件的限制，使得鋼結構住宅尚處于初級階段，但是在西方發達國家其鋼結構住宅已經被廣泛應用，因此在未來鋼結構的發展勢必會向鋼結構住宅產業化發展。

4.向高層重型和空間大跨度鋼結構發展

高層鋼結構是建筑鋼結構發展的重要標志。在傳統的建筑結構中往往為了建筑使用的安全性，會犧牲建筑物的空間資源來滿足其穩定性要求，但是鋼結構由于其自身的各種物理性能都優于傳統的鋼架混凝土結構，因此鋼結構建筑不會占用建筑的空間資源，使其具有更大的商業目的和利益，同時高層建筑能夠大大減少對土地資源的浪費，并且鋼結構是高層建筑最主要的結構，因此在未來人口劇增，土地資源銳減的情況下，高層鋼結構建筑將會極大的緩解這樣的矛盾。

五、結束語

綜上所述，鋼結構體系對我國高層建筑快速發展具有重要意義。鋼結構的發展必須要建筑施工技術的大力支撐，在保證建筑工程質量的同時，促進鋼結構產業的可持續發展。結合現階段鋼結構發展現狀，必須要采取一定解決措施，促進我國高層建筑鋼結構不斷進步和發展。

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