我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)施工發(fā)展的幾十年
發(fā)布時(shí)間：
2022-11-18
鋼結(jié)構(gòu)包括房屋鋼結(jié)構(gòu) 、橋梁、塔桅、容器及水工結(jié)構(gòu)等多領(lǐng)域。本文僅談房屋鋼結(jié)構(gòu)的60年發(fā)展歷程。
房屋鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展 可分為四個(gè)階段：初盛階段（上世紀(jì)50年代至60年代）、低潮階段（上世紀(jì)60年代中后期至70年代）、發(fā)展時(shí)期（上世紀(jì)80年代至90年代）、強(qiáng)盛階段（2000年至2010年）。
初盛階段（上世紀(jì)50年代至60年代）
1949年新中國(guó)剛成立，百?gòu)U待興，當(dāng)時(shí)鋼產(chǎn)量很低，每年僅135萬(wàn)噸（現(xiàn)已達(dá)5億噸以上）。鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)只有依靠蘇聯(lián)經(jīng)濟(jì)及技術(shù)援助，當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)援建156項(xiàng)重型工業(yè)工廠，包括冶金、重型機(jī)械、飛機(jī)汽車等工業(yè)，如鞍山鋼鐵廠，武漢鋼鐵廠、大連造船廠、哈爾濱飛機(jī)制造廠等。當(dāng)時(shí)還派來(lái)一大批蘇聯(lián)專家指導(dǎo)工作。與此同時(shí)還在北京、沈陽(yáng)、華東、華南、中南、西南、西北等地成立6大工業(yè)設(shè)計(jì)院，在北京、武漢、鞍山、重慶、包頭、上海成立了6個(gè)鋼鐵設(shè)計(jì)院，先后成立了22個(gè)冶金建設(shè)部門及制造安裝公司等。短短幾年建設(shè)了不少鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房（鋼柱、鋼屋架、吊車梁），培養(yǎng)一大批設(shè)計(jì)、制造、安裝方面的人才，為今后發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。當(dāng)時(shí)，民用建筑鋼結(jié)構(gòu)工程 不多，值得提出的有：1954年北京體育館（57米跨兩鉸落地拱）、1954年重慶人民禮堂（40.6米肋環(huán)形鋼穹頂）、1956年天津體育館（50米柱面聯(lián)方鋼網(wǎng)殼）、1959年北京人民大會(huì)萬(wàn)人禮堂（60.9米大鋼桁架）等。當(dāng)今的日本教授首創(chuàng)的弦支梁、弦支桁架以及弦支穹頂?shù)龋@種弦支概念在上世紀(jì)50年代就已經(jīng)有了，如大跨度下?lián)问降踯嚵阂约邦A(yù)應(yīng)力輸煤棧橋等。
低潮階段（上世紀(jì)60年代中后期至70年代）
這個(gè)時(shí)期國(guó)家各部門鋼材 需求量增大了，但鋼產(chǎn)量仍然不多，每年也只有2000萬(wàn)噸，國(guó)家提出節(jié)約鋼材的政策，當(dāng)時(shí)有人片面理解為不用鋼結(jié)構(gòu)，于是鋼結(jié)構(gòu)工程數(shù)量少了。在文化大革命時(shí)期更是一切都停了下來(lái)。通過(guò)教授及工程技術(shù)人員的積極努力，才把使用多年的1955年版《鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范》用自己編寫的1974年版《鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范》代替。同時(shí)，也建造了一些大型的鋼結(jié)構(gòu)工程，當(dāng)然和當(dāng)前相比數(shù)量少多了。在提倡節(jié)約鋼材的同時(shí)，國(guó)家又提出取消肥梁、胖柱、深基礎(chǔ)的方針，于是出現(xiàn)了一批冷彎薄壁型鋼的工程：如上海、韶關(guān)、桂林、十堰等地建造了數(shù)十萬(wàn)平方米的廠房、倉(cāng)庫(kù)等。由于節(jié)約鋼材政策，平板網(wǎng)架工程得到了推廣應(yīng)用，特別是焊接空心球節(jié)點(diǎn)研究成功，全國(guó)各地中小跨度的焊接球節(jié)點(diǎn)平板網(wǎng)架比比皆是，與此同時(shí)，螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架也推廣起來(lái)了。
發(fā)展階段（上世紀(jì)80年代至90年代）
這20年應(yīng)當(dāng)是鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的興盛時(shí)間，由于鋼結(jié)構(gòu)具備了一些獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，已成為建設(shè)工程中的主要結(jié)構(gòu)，特別是鋼產(chǎn)量持續(xù)上升，在1997年達(dá)到了1億噸，給我們發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了有利條件。1998年我國(guó)已能生產(chǎn)軋制H型鋼，為鋼結(jié)構(gòu)提供了新的鋼型系列。
這段時(shí)間鋼結(jié)構(gòu)工程在以下幾個(gè)方面有所發(fā)展：
單層廠房框架結(jié)構(gòu)。規(guī)模較大的有鋼鐵廠、無(wú)縫鋼管廠、火力發(fā)電廠等。其特點(diǎn)有面積大（20萬(wàn)平方米）、柱高度大（50米）、柱距大（48米）、連跨多（8跨）、吊車起重量大（450噸）等。但維護(hù)結(jié)構(gòu)輕，采用彩色涂層壓型鋼板或鋁合金壓型板。部分廠房也有采用平板網(wǎng)架屋蓋、鋼管混凝土柱。
空間結(jié)構(gòu)。平板網(wǎng)架已廣泛應(yīng)用大型體育場(chǎng)館、會(huì)展中心、商場(chǎng)、航站樓、車站、倉(cāng)庫(kù)、工廠等。1990年亞運(yùn)會(huì)場(chǎng)館中大多數(shù)采用了焊接空心球節(jié)點(diǎn)平板網(wǎng)架。1996年北京首都機(jī)庫(kù)（153米＋153米,進(jìn)深90米），焊接球節(jié)點(diǎn)四角錐三層網(wǎng)架。同年，廈門太古機(jī)庫(kù)（150米×70米）建成，大門口采用無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力索拉桿拱。
采用網(wǎng)殼的幾項(xiàng)工程有：1994年天津體育館（D=108米）采用雙層球面網(wǎng)殼；1997年長(zhǎng)春體育館（146米×191.8米）采用雙層方鋼管網(wǎng)殼、1995年黑龍江滑冰館（86.2米×191.2米）采用中央柱面網(wǎng)殼兩端半球殼。1995年四川攀枝花體育館采用八邊花瓣型雙層網(wǎng)殼，跨度60米，采用多次預(yù)應(yīng)力。這是國(guó)內(nèi)首次采用多次預(yù)應(yīng)力工程。1998年還建成上海國(guó)際體操中心主館，采用鋁合金球面網(wǎng)殼，直徑68米。網(wǎng)架與網(wǎng)殼都有相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)程。
懸索結(jié)構(gòu)發(fā)展較慢，只有少數(shù)工程采用，如山東淄博體育館（54米）、安徽體育館（53米×72米），無(wú)錫體育館（40米×43米）、吉林冰球館等采用不同的索網(wǎng)體系。斜拉結(jié)構(gòu)是利用斜拉索作為屋蓋（網(wǎng)架或網(wǎng)殼）中的內(nèi)附加支承，通過(guò)張拉斜拉索建立預(yù)應(yīng)力，如1989年建成的亞運(yùn)會(huì)綜合館（70米×83.2米）、游泳館（78米×118米）以及1993年建的新加坡港務(wù)局（PSA）倉(cāng)庫(kù)（6萬(wàn)平方米）。
空間結(jié)構(gòu)與拱、鋼架組成的混合體系也得到發(fā)展。如：亞運(yùn)會(huì)的北京石景山體育館（正三角形，邊長(zhǎng)99.7米）及北京朝陽(yáng)體育館（60米×78米）、四川體育館（73.7米×79.4米）、青島體育館（72米×87米）等，都是混合結(jié)構(gòu)體系。
膜及索膜結(jié)構(gòu)。上世紀(jì)90年代后期得到一定的發(fā)展，現(xiàn)仍在不斷地?cái)U(kuò)大作用，很有發(fā)展前景。如1998年建成的上海8萬(wàn)人體育館看臺(tái)、上海虹口體育場(chǎng)、青島頤中體育場(chǎng)、武漢新經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)體育館及長(zhǎng)沙世界之窗劇場(chǎng)等，都是規(guī)模比較大的索膜結(jié)構(gòu)。
高層建筑鋼結(jié)構(gòu)。高層建筑鋼結(jié)構(gòu)起步比較晚，第一幢為1987年的深圳發(fā)展中心大廈165米，后來(lái)208米的京廣中心，1996年325米深圳地王大廈，1999年420米上海金茂大廈，近年建成的上海環(huán)球金融中心是當(dāng)代最高的460米。
輕鋼結(jié)構(gòu)。輕鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展非常快，特別是門式鋼架，如工業(yè)廠房、倉(cāng)庫(kù)、冷藏庫(kù)、溫室、旅館、別墅等得到大量應(yīng)用。另外一種拱形波紋屋頂，由于自重輕、施工快，在許多30米以下的倉(cāng)庫(kù)、加工廠等結(jié)構(gòu)中得到應(yīng)用，已建成數(shù)百萬(wàn)平方米。輕鋼結(jié)構(gòu)住宅 也開始研究并建一些實(shí)驗(yàn)工程，很有發(fā)展前景。
這一時(shí)期，修訂了1974年版《鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范》，改用1988年版《鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范》。
強(qiáng)盛時(shí)期（2000年至2009年）
近10年的鋼結(jié)構(gòu)工程發(fā)展之快、范圍之廣，是空前的，我國(guó)也已堪稱世界鋼結(jié)構(gòu)大國(guó)。2006年鋼產(chǎn)量4億噸，居世界首位，這也為發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)工程創(chuàng)造了有利條件。傳統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)如網(wǎng)架、網(wǎng)殼等繼續(xù)得到大力推廣，新型空間結(jié)構(gòu)開始得到廣泛的應(yīng)用，如張弦梁、張弦桁架、弦支穹頂?shù)?。上海浦東機(jī)場(chǎng)，哈爾濱會(huì)展中心，上海會(huì)展中心、廣東會(huì)展中心等都采用超過(guò)100米的張弦桁架，這在世界上也極少見。當(dāng)時(shí)廣東白云機(jī)場(chǎng)和三個(gè)落葉狀的廣東體育館都是采用了當(dāng)時(shí)先進(jìn)的空間結(jié)構(gòu)。特別是幾個(gè)運(yùn)動(dòng)會(huì)、博覽會(huì)場(chǎng)館更加大采用空間結(jié)構(gòu)的力度，如：2008年北京奧運(yùn)會(huì)新建的37個(gè)場(chǎng)館，2009年山東濟(jì)南全運(yùn)會(huì)場(chǎng)館，2010年上海世博會(huì)及廣州亞運(yùn)會(huì)場(chǎng)館，2011年深圳大運(yùn)會(huì)場(chǎng)館。值得提出的是，2008年奧運(yùn)會(huì)北京新建的12個(gè)場(chǎng)館，它代表我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)的技術(shù)水平。
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宜具有均勻的剛度和承載力分布，避免因局部削弱或突變形成薄弱部位，產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力集中或塑性變形集中；對(duì)可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取加強(qiáng)措施。
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過(guò)去對(duì)于外露鋼材僅僅是噴（刷）兩道防銹漆，在使用時(shí)也缺乏定期的維護(hù)措施，所以這種做法效果并不顯著。樓承板采用鍍鋅，其效果也不太理想。針對(duì)這一具體情況，制定了具體維護(hù)保養(yǎng)措施：鋼梁鋼柱和檁條等鋼構(gòu)：采用噴砂結(jié)合電動(dòng)鋼刷除銹工藝，徹底除去以前的銹皮和鐵銹；采用兩遍環(huán)氧富鋅防銹底漆，
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鋼結(jié)構(gòu)與其他材料相比的優(yōu)勢(shì)
鋼結(jié)構(gòu)重量輕 鋼結(jié)構(gòu)的容重雖然較大，單與其它建筑材料相比，它的強(qiáng)度卻高很多，因而當(dāng)承受的荷載和條件相同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)要比其它結(jié)構(gòu)輕，便于運(yùn)輸和安裝，并可跨越更大的跨度。
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