鋼結構應用概況

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　　1  建筑用鋼占總鋼產量的比重

　　近數十年來，前蘇聯、美國、日本三個國家一直是世界上鋼產量居前三位的國家，其鋼產量輪流位居世界第一位。因此，這幾個國家的建筑鋼結構建設事業(yè)蓬勃發(fā)展。而在同一時期，我國在這方面的發(fā)展則比較緩慢，水平也相對落后。近幾年來，隨著我國改革開放政策的實行和推進，我國的經濟建設工作取得了突飛猛進的進展。在此期間，我國的鋼產量一躍成為世界第一位。1996 年，我國鋼產量首次突破億噸大關；1998年我國鋼產量已達11434萬t，而且每年增產300萬t.鋼產量的增長為發(fā)展我國建筑鋼結構建設事業(yè)創(chuàng)造了極好的時機。但目前，我國與發(fā)達國家相比在許多方面還存在著明顯的差距，因此，為了推動我國建筑鋼結構的進一步發(fā)展和應用，我們急需了解國外建筑鋼結構的應用概況。

　　中國的建筑用鋼總量約占全部鋼產量的20%～25%，而工業(yè)發(fā)達的國家則占30%以上。如美國和日本，該項指標均已超過50%.在我國，鋼在建筑中主要用于建筑用鋼結構，鋼筋混凝土用鋼筋，鋼絞線，鋼絲，門窗等，而其中鋼結構用鋼只占10%左右，在我國一億噸的鋼產量中，真正用于鋼結構上的也就200～300萬噸。

　　2  低層、多層建筑鋼結構和輕鋼結構

　　美國金屬建筑的主要市場分布：工業(yè)（生產用廠房、倉庫及輔助設施等）、商業(yè)（商場、旅館、展覽館、醫(yī)院、辦公大樓等）、社區(qū)（私有及公有社區(qū)活動中心及建筑如學校、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，低層建筑中采用鋼結構還是很普遍的。美國鋼結構學會和金屬房屋制造協(xié)會（AISC 和MBMA）聯合編制了低層建筑的設計指南。所謂低層建筑是指層高低于18m，層數不超過5層的工業(yè)廠房、倉庫、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)達國家已被廣泛應用于工廠、倉庫、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，現場用螺栓或焊接拼接的門式剛架為主要結構的一種建筑，再配以零件、扣件、門窗等形成比較完善的建筑體系，即輕鋼結構體系。這種體系由工廠制作，現場按要求拼裝形成。具有自重輕，建設周期短，適應性強，外表美觀，造價低，易維護等特點。由于自重輕，也降低了基礎的造價。國外輕鋼結構廠商如 Butler、BHP、ABC等都已經進入了中國市場，我國企業(yè)應奮起直追，創(chuàng)造條件積極發(fā)展我國自己的輕鋼結構體系，以適應今后我國建筑鋼結構不斷發(fā)展的要求。

　　3  高層及超高層鋼結構

　　我國于1997年建成的上海金茂大廈為95層，建筑高度421m，結構高度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，實為我國一大光榮。深圳賽格廣場大廈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，這又是我國的一大光榮。

　　巨型鋼結構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生的。它具有良好的建筑適應性和潛在的高效結構性能，是一種很有發(fā)展的結構。如日本千葉縣43 層、高180m的NEC大樓，該建筑內部布置大開口和大空間庭院，其巨型結構是由四根巨型結構柱和四個巨型的空間桁架梁組成的巨型空間桁架體系。經分析，這種體系具有極強的抗推剛度。另一例是德國法蘭克福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60m的等邊三角形，其結構體系是以三角形頂點的三個獨立框筒為“巨型柱”，通過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和抗推剛度，其中“巨響梁”產生了巨大的“螺旋箍”效應。第三例是日本擬建的動力智能大廈（DIB-200），高800m，地上200層，地下7層，總建筑面積150萬m2，由12個巨型單元體組成。每個單元體是一個直徑50m、高50層（200m）的框筒柱，1～100層設4個柱，101～150層設3個柱，151～200層設1個柱，每50層設置一道巨型梁。結構上設有主動控制系統(tǒng)，進一步削弱地震反應。香港匯豐銀行也屬于一巨型鋼結構大廈，是諾爾曼。福爾特設計的。

　　4  我國建筑鋼結構的前景與差距

　　從美國、日本、歐洲一些發(fā)達國家的經驗看，建筑業(yè)即將成為鋼材應用的主要市場。而目前我國與之相比還有差距。因此我國的高層建筑鋼材到目前為止還都從國外進口，特別是大于50mm的厚鋼板，國產產品的Z向性能尚達不到要求。國外不僅鋼板厚度較大，而且可以滿足各種性能要求。如日本已經能夠生產的100mm的厚鋼板，具有以下類型：

　?、儆懈邚姸鹊皖A熱型（以前預熱75℃，現在預熱50℃）的厚鋼板590N/mm2級（HT590級）；

　　②抗地震的厚鋼板，主要有低屈服比高強度鋼材（HT590～HT780級）和低屈服點鋼板，這種鋼材日本重點生產，用于次要結構上，當地震時這種材料先屈服，保證主要 結構減少地震損失；

　　③防火厚鋼板。有400N/mm2及490N/mm2，當其在600℃時屈服強度還能達到常溫下的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，國內高層鋼結構鋼材幾乎都從國外進口，工程總承包由國外承擔，制造和安裝則由國內廉價勞動力承包，這種局面應從速扭轉，因為這與我國產鋼大國的地位很不相稱。大跨度鋼結構鋼材不象高層鋼結構那樣突出，但設計方案（包括建筑和結構）經常國外中標，這種局 面與中央強調建立我們自己的科技創(chuàng)新體系的號召相距甚遠，應該引起我國建筑界的關注 ，是水平低還是其它原因，值得我們深思。