我国建筑钢结构的发展概况
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我国建筑钢结构的发展概况
——写在“2003年中国（上海）钢结构住宅产业与住宅科技博览会”之前
钢结构在国民经济建设的应用范围很广，可以说遍及各个行业，其中钢结构建筑工程是我国建筑行业中蓬勃发展的一项既古老又崭新的行业，是绿色环保产品，是推动传统建筑业向高新技术发展的重要排头兵。
现在我们要谈的是建筑钢结构在住宅产业化中的应用与发展以及轻钢住宅的发展前景，但首先我们应了解建筑钢结构发展的几个时期和钢结构的其它几个主要分支。
一、解放后钢结构发展的四个历史时期
1.20世纪5060年代初盛时期在国民经济恢复时期，由苏联援建的156项新建和扩建项目中，有很大一部分钢结构厂房主要是由钢柱和钢桁架组成的单层厂旁。同时成立了一大批设计院，建立了一批钢结构制造厂和安装公司，也培养出一批钢结构技术人才。
在民用建筑方面，也建成一批钢结构房屋，从1954年建成的57米跨度两铰拱结构的北京体育馆、1956年建成的52米跨度的圆柱面联方网壳的天津体育馆、到1959年建成的北京人民大会堂部分钢结构等等。50年代中期，开始研究预应力钢结构。
2.20世纪60年代中后期和70年代的低潮时期。
在这个时期，因为钢的生产总量少，国家提出在建筑业节约钢材的政策。再加上执行中、理解上出现的偏差，某些人认为节约钢材就是不用钢材。钢结构工程少了，设计、制造、安装队伍也逐步萎缩，但还是建成几幢有意义的大型建筑和桥梁。在此时期，还研究开发了由圆钢和小角钢组成的轻钢屋盖、用于小跨度的厂房。
3.20世纪80年代和90年代的发展时期1979年后，随着改革开放政策的实施，以经济建设为中心的工作步入正轨，钢结构的应用逐渐增长。
4.一九九六年后，我国建筑钢结构发展的春天。
在钢产量超过一亿吨后，我国政府及时提出在建筑业中提倡使用钢结构，在组织上采取了一些措施，并且调整了政策，出台了一系列的积极发展的方针，也编制了一些相应的规范、规程及计算软件。
二、下面就建筑钢结构的几个主要分支简述如下：
1.网架结构平板钢架在6070年代得到广泛应用，但近年来已经趋缓，在此工程领域逐渐有被轻钢结构代替之趋势。并在80年代初期，就制定了的“网架结构设计与施工规程”JGJ7－91，编制了网架结构标准化，系列化工业化生产的 成套图纸，形成了成熟的技术，促进其迅速发展，发展之快、其规模之大，为国际少见。
网架结构适用于塔架结构，（如大连电视塔）小型装饰塔、塑像骨架（如九华山佛像、高99.9米）等。
2.高层建筑钢结构
（1）改革开放以后，我国的高层建筑得到快速发展。80年代初期，在这个时期国内结构工程师通过参与数十栋高层建筑钢结构的设计、安装、制造，已经取得了一定的经验。通过和国外企业的合作，引进、吸收了国外的技术，并根据我国国情进行一系列的重大科研项目的研究，国内高层建筑钢结构的技术已经发展到一个较高的水平。
（2）钢结构的优越性及综合经济效益无论是结构性能、使用功能还是经济效益上，钢结构都具有一定的优越性。
①钢材的抗拉、抗压、抗剪强度相对来说较高，钢结构构件结构断面小、自重轻。一般情况下，高层钢筋混凝土建筑物的自重在1.5－2.0吨／m2左右，高层建筑钢结构自重大都在1吨／m2以下，甚至有的办公楼只有0.5－0.6吨／m2。
②钢结构有较好的延性，抗震性能好，尤其在高烈度震区，使用钢结构就更为有利，钢筋混凝土结构延性的保证在于结构的应力不太高，而钢结构的延性在于使部分构件进入塑性。
③结构占有面积（或称为结构平面密度）小，实际上是增加了使用面积。高层建筑钢结构的结构占有面积只是同类钢筋混凝土建筑面积的28％。采用钢结构可以增加使用面积4％－8％。这实际上是增加建筑物的使用价值，增加经济效益。
④施工速度快。采用钢结构可为施工提供较大的空间和较宽敞的施工作业面。钢结构工程的柱子一般取3－4层为一个施工段，在现场一次吊装。而且柱子的吊装、钢框架的安装、钢筋混凝土核心筒的浇筑、组合楼盖的施工等，可以实行立体交叉作业。有时在上部安装柱、框架的同时，下部可以进行内部装饰、装修工程。因此，在保证技术、供应、管理等方面的条件下，可以提前投入使用。
⑤钢结构的质量容易保证。钢结构构件一般都在工厂里制造、加工、精度高。
⑥钢结构建筑在使用过程中易于改造，如加固、接高、扩大楼面等内部分割、变动比较容易、灵活。一些发达国家认为，钢结构建筑是环保型建筑，可以重复利用，减少矿产资源的开采。
⑦钢结构可以做成大跨度、大空间。开敞式的大平面办公室，60年代后得到较大的发展，有的国家称之为“园林化办公室”。这种办公室要求较大尺寸的柱网布置，并且柱子断面越小越合适。采用12－15m的柱网已经很普遍。钢结构正适合这种要求，因为它可以形成较宽敞的无柱空间，便于内部灵活布置。
⑧管线布置方便。在钢结构的结构空间中，有许多孔洞与空腔，而且钢梁的腹板也允许穿越小于一定直径的管线，这样使管线的布置较为方便，也增加了建筑净高，而且管线的更换、修理都为方便。
（3）、钢结构建筑造价并不高。钢结构的造价与许多因素有关，如钢铁的生产量、加工水平、钢材品种、规格、设计技术水平、计算造价的方法等等。
根据目前掌握的数据和资料，对于多层建筑，包括多层居住建筑，钢结构的造价，略高于砖混结构，而与钢筋砼结构持平，不会高于后者的造价，如果从综合效益看，则完全低于传统的建筑。
3.悬索和斜拉结构我国应用悬索结构比较早，但在建成北京工人体育馆和浙江体育馆后，几乎停顿下来，到90年代又开始采用。如山东淄博54米跨单层平行索的体育馆。它采用了加荷载方法，使钢索与钢筋混凝土形成具有抗弯刚度的预应力悬挂薄壳。
4、网壳网壳结构在大跨度和超大跨度时有很大优点，从50年代就开始用于体育馆和公共会堂中。
网壳型式很多，像柱面、球面、双曲抛物面、扭面及双曲扁壳等。除钢网壳外，还有多层网壳和与屋面共同工作的组合网壳。在建筑工程采用铝合金的有1998年建成的上海国际体操中心馆，直径68m，穹顶，采用单屋铝合金球面网壳，共有12圈。铝合金结构对减轻结构自重，降低基础造价起到了很好的作用。
5.膜和索膜结构膜和索膜结构由于它适用性比较广，因此大量用于体育建筑，展览建筑、娱乐建筑及设施、演出建筑、机场建筑和各类海滨娱乐休闲建筑及设施。最大的膜结构是上海八万人体育馆挑蓬，平面投影为288.4m×74.4m，由64榀径向悬挑钢管桁架和2-4道环向次桁架组成的大跨度空间结构，屋盖呈马鞍形，由57个伞状索膜单元组成。
6.单层厂房框架结构改革开放以来，又新建一批重型工业厂房，大部份都采用的是钢结构框架承重体系。
上海宝山钢铁厂的1、2期钢结构建设面积达到105万平方米。厂房结构基本上是单层框架或排架体条。一期工程主要由日本设计制造，二期工程主要由国内设计施工。它的特点在于厂房高度大，有的柱高50米，吊车起重量有的达到450吨。厂房的圆护结构，采用轻型的彩色涂层压型钢板或铝合金压型钢板。
这个时期，各地建了单层厂房不少，但仍然沿用的是过去形成的体系，有的采用钢筋砼桅，钢屋架，也有部份为钢柱（焊接H型或其它型式钢屋架的，仍属于重钢形成。但是因为有部份的厂房与日本、美国、意大利等国家的公司合作，将国外的设计思想带到国内，国外的设计比较灵活多样。
，我国建筑钢结构的发展概况
我国建筑钢结构的发展概况
——写在“2003年中国（上海）钢结构住宅产业与住宅科技博览会”之前
钢结构在国民经济建设的应用范围很广，可以说遍及各个行业，其中钢结构建筑工程是我国建筑行业中蓬勃发展的一项既古老又崭新的行业，是绿色环保产品，是推动传统建筑业向高新技术发展的重要排头兵。
现在我们要谈的是建筑钢结构在住宅产业化中的应用与发展以及轻钢住宅的发展前景，但首先我们应了解建筑钢结构发展的几个时期和钢结构的其它几个主要分支。
一、解放后钢结构发展的四个历史时期
1.20世纪5060年代初盛时期在国民经济恢复时期，由苏联援建的156项新建和扩建项目中，有很大一部分钢结构厂房主要是由钢柱和钢桁架组成的单层厂旁。同时成立了一大批设计院，建立了一批钢结构制造厂和安装公司，也培养出一批钢结构技术人才。
在民用建筑方面，也建成一批钢结构房屋，从1954年建成的57米跨度两铰拱结构的北京体育馆、1956年建成的52米跨度的圆柱面联方网壳的天津体育馆、到1959年建成的北京人民大会堂部分钢结构等等。50年代中期，开始研究预应力钢结构。
2.20世纪60年代中后期和70年代的低潮时期。
在这个时期，因为钢的生产总量少，国家提出在建筑业节约钢材的政策。再加上执行中、理解上出现的偏差，某些人认为节约钢材就是不用钢材。钢结构工程少了，设计、制造、安装队伍也逐步萎缩，但还是建成几幢有意义的大型建筑和桥梁。在此时期，还研究开发了由圆钢和小角钢组成的轻钢屋盖、用于小跨度的厂房。
3.20世纪80年代和90年代的发展时期1979年后，随着改革开放政策的实施，以经济建设为中心的工作步入正轨，钢结构的应用逐渐增长。
4.一九九六年后，我国建筑钢结构发展的春天。
在钢产量超过一亿吨后，我国政府及时提出在建筑业中提倡使用钢结构，在组织上采取了一些措施，并且调整了政策，出台了一系列的积极发展的方针，也编制了一些相应的规范、规程及计算软件。
二、下面就建筑钢结构的几个主要分支简述如下：
1.网架结构平板钢架在6070年代得到广泛应用，但近年来已经趋缓，在此工程领域逐渐有被轻钢结构代替之趋势。并在80年代初期，就制定了的“网架结构设计与施工规程”JGJ7－91，编制了网架结构标准化，系列化工业化生产的 成套图纸，形成了成熟的技术，促进其迅速发展，发展之快、其规模之大，为国际少见。
网架结构适用于塔架结构，（如大连电视塔）小型装饰塔、塑像骨架（如九华山佛像、高99.9米）等。
2.高层建筑钢结构
（1）改革开放以后，我国的高层建筑得到快速发展。80年代初期，在这个时期国内结构工程师通过参与数十栋高层建筑钢结构的设计、安装、制造，已经取得了一定的经验。通过和国外企业的合作，引进、吸收了国外的技术，并根据我国国情进行一系列的重大科研项目的研究，国内高层建筑钢结构的技术已经发展到一个较高的水平。
（2）钢结构的优越性及综合经济效益无论是结构性能、使用功能还是经济效益上，钢结构都具有一定的优越性。
①钢材的抗拉、抗压、抗剪强度相对来说较高，钢结构构件结构断面小、自重轻。一般情况下，高层钢筋混凝土建筑物的自重在1.5－2.0吨／m2左右，高层建筑钢结构自重大都在1吨／m2以下，甚至有的办公楼只有0.5－0.6吨／m2。
②钢结构有较好的延性，抗震性能好，尤其在高烈度震区，使用钢结构就更为有利，钢筋混凝土结构延性的保证在于结构的应力不太高，而钢结构的延性在于使部分构件进入塑性。
③结构占有面积（或称为结构平面密度）小，实际上是增加了使用面积。高层建筑钢结构的结构占有面积只是同类钢筋混凝土建筑面积的28％。采用钢结构可以增加使用面积4％－8％。这实际上是增加建筑物的使用价值，增加经济效益。
④施工速度快。采用钢结构可为施工提供较大的空间和较宽敞的施工作业面。钢结构工程的柱子一般取3－4层为一个施工段，在现场一次吊装。而且柱子的吊装、钢框架的安装、钢筋混凝土核心筒的浇筑、组合楼盖的施工等，可以实行立体交叉作业。有时在上部安装柱、框架的同时，下部可以进行内部装饰、装修工程。因此，在保证技术、供应、管理等方面的条件下，可以提前投入使用。
⑤钢结构的质量容易保证。钢结构构件一般都在工厂里制造、加工、精度高。
⑥钢结构建筑在使用过程中易于改造，如加固、接高、扩大楼面等内部分割、变动比较容易、灵活。一些发达国家认为，钢结构建筑是环保型建筑，可以重复利用，减少矿产资源的开采。
⑦钢结构可以做成大跨度、大空间。开敞式的大平面办公室，60年代后得到较大的发展，有的国家称之为“园林化办公室”。这种办公室要求较大尺寸的柱网布置，并且柱子断面越小越合适。采用12－15m的柱网已经很普遍。钢结构正适合这种要求，因为它可以形成较宽敞的无柱空间，便于内部灵活布置。
⑧管线布置方便。在钢结构的结构空间中，有许多孔洞与空腔，而且钢梁的腹板也允许穿越小于一定直径的管线，这样使管线的布置较为方便，也增加了建筑净高，而且管线的更换、修理都为方便。
（3）、钢结构建筑造价并不高。钢结构的造价与许多因素有关，如钢铁的生产量、加工水平、钢材品种、规格、设计技术水平、计算造价的方法等等。
根据目前掌握的数据和资料，对于多层建筑，包括多层居住建筑，钢结构的造价，略高于砖混结构，而与钢筋砼结构持平，不会高于后者的造价，如果从综合效益看，则完全低于传统的建筑。
3.悬索和斜拉结构我国应用悬索结构比较早，但在建成北京工人体育馆和浙江体育馆后，几乎停顿下来，到90年代又开始采用。如山东淄博54米跨单层平行索的体育馆。它采用了加荷载方法，使钢索与钢筋混凝土形成具有抗弯刚度的预应力悬挂薄壳。
4、网壳网壳结构在大跨度和超大跨度时有很大优点，从50年代就开始用于体育馆和公共会堂中。
网壳型式很多，像柱面、球面、双曲抛物面、扭面及双曲扁壳等。除钢网壳外，还有多层网壳和与屋面共同工作的组合网壳。在建筑工程采用铝合金的有1998年建成的上海国际体操中心馆，直径68m，穹顶，采用单屋铝合金球面网壳，共有12圈。铝合金结构对减轻结构自重，降低基础造价起到了很好的作用。
5.膜和索膜结构膜和索膜结构由于它适用性比较广，因此大量用于体育建筑，展览建筑、娱乐建筑及设施、演出建筑、机场建筑和各类海滨娱乐休闲建筑及设施。最大的膜结构是上海八万人体育馆挑蓬，平面投影为288.4m×74.4m，由64榀径向悬挑钢管桁架和2-4道环向次桁架组成的大跨度空间结构，屋盖呈马鞍形，由57个伞状索膜单元组成。
6.单层厂房框架结构改革开放以来，又新建一批重型工业厂房，大部份都采用的是钢结构框架承重体系。
上海宝山钢铁厂的1、2期钢结构建设面积达到105万平方米。厂房结构基本上是单层框架或排架体条。一期工程主要由日本设计制造，二期工程主要由国内设计施工。它的特点在于厂房高度大，有的柱高50米，吊车起重量有的达到450吨。厂房的圆护结构，采用轻型的彩色涂层压型钢板或铝合金压型钢板。
这个时期，各地建了单层厂房不少，但仍然沿用的是过去形成的体系，有的采用钢筋砼桅，钢屋架，也有部份为钢柱（焊接H型或其它型式钢屋架的，仍属于重钢形成。但是因为有部份的厂房与日本、美国、意大利等国家的公司合作，将国外的设计思想带到国内，国外的设计比较灵活多样。
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