21 世纪建筑钢结构的应用及展望.doc

21 世纪建筑钢结构的应用及展望 摘　要:通过国内外众多的工程实例,对广泛应用的钢结构,即高层钢结构,大跨钢结构,桥梁钢结构,轻钢结构及住宅钢结构逐一进行了介绍。概括钢结构所具有的无以伦比的优势,分析了其存在的问题,提出了已正式列入国家级重点技术创新项目。并根据国内外对钢结构研究的新动向和应用现状,对其前景进行了展望。 关键词:钢结构,建筑实例,应用现状,展望。 前 言：通常我们将由钢材组成的承重结构称之为钢结构,就目前应用的主要工程范围,大致可分为以下几个领域,即:高层钢结构、大跨钢结构、桥梁钢结构、轻钢结构、住宅钢结构。 1．1　高层钢结构 10 层及10 层以上的住宅建筑,总高度超过24 m 的公共建筑及综合性建筑称之为高层建筑,100 m 以上称之为超高层建筑。目前有钢混结构、钢结构以及钢2混凝土组结构三大体系,在超高层建筑领域后两者更有优势和发展前景。 1．2 大跨度空间钢结构 像大型体育馆、展览中心、飞机库等公共娱乐建筑,通常有大跨度要求。未来大跨结构的特点是“新、轻、奇、美”。在该领域,钢结构更是占有绝对的垄断地位,象1990 年的北京亚运会曾掀起一次热潮。2008 年的奥运会申办成功,为空间钢结构又迎来一个大发展的契机。目前最有发展前途的新型结构体系如下: 1) 网架结构;2) 悬索结构;3) 充气结构;4) 索膜结构;5) 整体张拉结构;6) 折叠结构;7) 开合结构;8) 杂交结构 1．3 　桥梁钢结构 近十年来,钢结构桥梁得到了广泛应用,在今后几年也将不断涌现。它充分发挥了钢结构大跨的特点,主要结构体系为“悬索桥、斜拉桥、桁拱桥、钢管混凝土桥。 1．4 　轻钢结构 何谓轻钢结构? 目前学术界没有确切的定义,但有以下共识:1) 用钢量小;2) 以冷弯薄壁型钢以及H 型钢做承重结构体系;3) 采用彩钢复合板等轻质墙板作围护结构。近年来,中国轻钢结构发展迅猛,被广泛应用于轻型工业厂房、超市、展厅、体育馆、活动房屋以及加层建筑等。国外公司纷纷进入中国市场,如:BUT2LER、BHP、ABC、ASTRON、WARD 公司等。国内几百家公司相继成立,竞争日益激烈。值得一提的是:轻钢结构在工业厂房中的应用是目前的优势,每年大约有300 多万m2 的建筑竣工。低于混凝土结构的造价优势和工期短是广泛应用的主要原因。但存在下列问题值得注意:1) 承重结构与维护结构耐久年限不协调;2) 防火、防腐问题重视不够;3) 低价残酷竞争已严重影响到工程质量。 1．5 　住宅钢结构 11511 　研究目的、意义和国内外现状住宅建筑作为我国的传统产业,长期以来一直沿用“秦砖汉瓦”模式,致使我国成为世界上最大的砖砌体与混凝土建筑大国。虽然造价低廉、符合国情,但对生态环境的破坏触目惊心。据不完全统计,每年我国生产7 000 亿块砖、5 亿t 水泥。生产砖的代价是每年毁坏农田约15 万亩,消耗标准煤约7 000 万t ,生产水泥的代价是每年排放温室气体CO2 约3 亿t ,破坏的矿山与排放的 废水则难以统计。另外砖与混凝土是不可再循环材料,形成的建筑垃圾难以处理。21 世纪是生态建筑的时代,在世界范围内倡导“可持续发展”的今天,面对以上国情,我国政府提出“自2000 年6月1 日,各直辖市、沿海地区的大中城市和人均占有耕地面积不足0. 8 亩的省属大中城市的新建住宅,应根据当地实际情况,逐步限时禁止使用实心粘土砖,限时截止期限为2003 年6 月31日”。这项重大措施将带来住宅建筑领域的一场重大革命。传统的砖混结构即将淘汰,同时预示着我国钢结构住宅建筑时代到来。就国内外的研究及应用现状而言,美国、日本、澳大利亚及加拿大等国在钢结构住宅领域已开展了多年的理论与实验研究,形成了自己的完善体系,并已新建了一大批示范性建筑。而相比之下,我国的钢结构住宅目前尚处于启动阶段,虽然近年来在上海、北京、天津、山东等地探索性地兴建了一批钢结构住宅,积累了点滴经验,但系统性的研究尚属空白。存在的主要问题可归纳为以下几点:1) 造价偏高;2) 有关的钢结构住宅标准、规范不完善,致使结构体系设计缺乏统一标准;3) 钢结构住宅的材料不完善,缺乏技术创新;4) 耐久性问题。钢结构住宅建筑是以钢结构作为承重结构并与轻质墙板体系相配套的一种新型的住宅建筑体系。它的各种优点使得它成为替代砖混结构和混凝土结构的最佳选择。近两年来,我国钢材年产量突破1. 2 亿t ,属世界钢材大国。但长期以来受国家节约钢材政策的制约,再加上人们对钢结构造价高的习惯看法,大大限制了钢结构的发展。我国建筑用钢量仅占总产量的22 % ,而发达国家一般在30 %以上。就住宅而言,我国每年竣工的城乡住宅已超过10 亿m2 ,而钢结构住宅占不到1 %。因此,国家的政策由节约用钢到鼓励用钢,以促进建筑上用钢