中國(guó)巨型鋼結(jié)構(gòu)建筑與世界同臺(tái)競(jìng)技
瀏覽次數(shù)：2443次發(fā)布時(shí)間：2014/06/24
中國(guó)的建筑用鋼總量約占全部鋼產(chǎn)量的20％～25％，而工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家則占30％以上。如美國(guó)和日本，該項(xiàng)指標(biāo)均已超過(guò)50％。在我國(guó)，鋼在建筑中主要用于建筑鋼結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土用鋼筋，鋼絞線，鋼絲，門(mén)窗等，而其中鋼結(jié)構(gòu)用鋼只占10％左右，在我國(guó)一億噸的鋼產(chǎn)量中，真正用于鋼結(jié)構(gòu)的也就200～300萬(wàn)噸。
根據(jù)美國(guó)金屬建筑行業(yè)分布的一些數(shù)據(jù)，美國(guó)金屬建筑行業(yè)的發(fā)展和市場(chǎng)的基本情況是：在20世紀(jì)50、60、70、80和90年代，以百萬(wàn)美元計(jì)的年銷(xiāo)售額/以萬(wàn)噸計(jì)的年加工量分別為150/30、300/65、1200/110、1500/125和2200/190。從中可以看出，美國(guó)的建筑用金屬年銷(xiāo)售額增長(zhǎng)很快，估計(jì)目前已經(jīng)超過(guò)25億美元，年加工量也已經(jīng)達(dá)到200萬(wàn)噸以上。
低層、多層建筑鋼結(jié)構(gòu)和輕鋼結(jié)構(gòu)
美國(guó)金屬建筑的主要市場(chǎng)分布：工業(yè)（生產(chǎn)用廠房、倉(cāng)庫(kù)及輔助設(shè)施等）、商業(yè)（商場(chǎng)、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(dòng)中心及建筑如學(xué)校、體育館、圖書(shū)館、教堂等）、綜合等方面，分別占到46％、31％、14％和9％的份額。
中國(guó)巨型鋼結(jié)構(gòu)建筑與世界同臺(tái)競(jìng)技
在美國(guó)，低層建筑中采用鋼結(jié)構(gòu)是很普遍的。所謂低層建筑是指層高低于18m，層數(shù)不超過(guò)5層的工業(yè)廠房、倉(cāng)庫(kù)、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(dá)國(guó)家已被廣泛應(yīng)用于工廠、倉(cāng)庫(kù)、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"型截面物做主梁，現(xiàn)場(chǎng)用螺栓或焊接拼接的門(mén)式鋼架為主要結(jié)構(gòu)的一種建筑，再配以零件、扣件、門(mén)窗等形成比較完善的建筑體系，即輕鋼結(jié)構(gòu)體系。這種體系由工廠制作，現(xiàn)場(chǎng)按要求拼裝形成。具有自重輕，建設(shè)周期短，適應(yīng)性強(qiáng)，外表美觀，造價(jià)低，易維護(hù)等特點(diǎn)。由于自重輕，也降低了基礎(chǔ)的造價(jià)。國(guó)外輕鋼結(jié)構(gòu)廠商如Butler、BHP、ABC等都已經(jīng)進(jìn)入了中國(guó)市場(chǎng)。
高層及超高層鋼結(jié)構(gòu)由于人類文化生活不斷提高，對(duì)高層、大跨度建筑的要求也就越來(lái)越高。而鋼結(jié)構(gòu)本身具備自重輕，強(qiáng)度高，施工快等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，因此對(duì)高層、大跨度，尤其是超高層、超大跨度，采用鋼結(jié)構(gòu)更是非常理想。目前世界上最高，最大的結(jié)構(gòu)采用的都是鋼結(jié)構(gòu)，而歷屆奧運(yùn)會(huì)的場(chǎng)館也多采用鋼結(jié)構(gòu)。世界上目前已經(jīng)建成的幾個(gè)純鋼結(jié)構(gòu)建筑為目前世界上最高的超高層建筑。它們是：
1931年建成的102層、高381m的美國(guó)紐約帝國(guó)大廈；1969年建成的110層、高417m的美國(guó)紐約世界貿(mào)易中心（南北兩座）；1970年建成的110層、高443m的美國(guó)芝加哥西爾斯大廈；1996年建成的高450m的馬來(lái)西亞雙塔石油大廈等。
巨型鋼結(jié)構(gòu)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(chǎn)生的。它具有良好的建筑適應(yīng)性和潛在的高效結(jié)構(gòu)性能，是一種很有發(fā)展的結(jié)構(gòu)。
大跨度鋼結(jié)構(gòu)
大跨度或較大跨度大多采用鋼結(jié)構(gòu)，當(dāng)然也有用"膜"完成的，但充氣膜由于一些缺點(diǎn)近年來(lái)很少用，張力膜則也需要鋼索和鋼桿的支撐�！�
大跨度鋼結(jié)構(gòu)多用于多功能體育場(chǎng)館、會(huì)議展覽中心、博覽館、候機(jī)廳、飛機(jī)庫(kù)等。最早跨度最大的平板網(wǎng)架是上世紀(jì)60年代美國(guó)洛衫磯加里福尼亞大學(xué)體育館（91m×122m正放四角錐）。最大的雙層網(wǎng)殼是上世紀(jì)70年代在美國(guó)建造的休斯敦宇宙穹頂（Astrodome，直徑196m）及新奧爾良超級(jí)穹頂（Superdome，直徑207m）。上世紀(jì)90年代在日本名古屋又興建了當(dāng)今世界上最大跨度的單層網(wǎng)殼，建筑直徑229.6m，結(jié)構(gòu)直徑187.2m，采用三向網(wǎng)格，節(jié)點(diǎn)為能承受軸力和彎矩的剛性節(jié)點(diǎn)。世界上最大的室內(nèi)體育館是美國(guó)1996年奧運(yùn)會(huì)的主體育館亞特蘭大體育館（擬橢圓形平面，186m×235m），采用的是張拉整體體系的屋蓋，主要由索、桿、膜組成，是當(dāng)今最有發(fā)展前途的一種新型空間結(jié)構(gòu)。1993年日本建成的福岡體育館，直徑222m，是當(dāng)今最大的開(kāi)合鋼結(jié)構(gòu)屋頂，而使1989年建成的加拿大多倫多天空穹頂（Skydome，直徑203m）降為世界第二跨度最大的開(kāi)合結(jié)構(gòu)。超過(guò)300m的屋蓋結(jié)構(gòu)全部使用鋼板和型鋼組成，并不是最優(yōu)方案，近年來(lái)研究較為成功的是雜交（混合）結(jié)構(gòu)，即桿、索、膜混合使用。
最為典型的例子是世紀(jì)之交的千年穹頂（TheMilleniumDome），該館位于英國(guó)倫敦泰晤士河南岸格林尼治，是當(dāng)今世界跨度最大的屋蓋，穹頂酷像飛碟，直徑320m。當(dāng)然，從理論角度講，跨度再大的結(jié)構(gòu)也是有可能實(shí)現(xiàn)的，在現(xiàn)實(shí)當(dāng)中能否實(shí)現(xiàn)還有待于深入研究，但在橋梁方面，1000m左右跨度已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，世界上跨度最大的斜拉索橋?yàn)槿毡镜亩喽嗔_大橋（全長(zhǎng)為890m）；最大的懸索橋?yàn)槿毡镜拿髽颍?991m），公路鐵路兩用最大跨度橋?yàn)橄愀鄣那囫R大橋（懸索橋1377m）。世界最早的雙曲拋物面懸索屋蓋是著名的美國(guó)雷里競(jìng)技館。
另外，歷屆奧運(yùn)會(huì)、博覽會(huì)等都可以顯示鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展水平。如1972年德國(guó)慕尼黑（覆蓋7.48萬(wàn)m2體育場(chǎng)的索網(wǎng)建筑群），1976年加拿大蒙特利爾，1980年莫斯科，1984年美國(guó)洛杉磯，1988年韓國(guó)漢城（120m直徑體操館及93m直徑擊劍館都是索穹頂），1992年西班牙巴塞羅那圣喬地體育館（128m），1996年美國(guó)亞特蘭大喬治亞穹頂（186m×235m索穹頂），2000年澳大利亞悉尼主體育場(chǎng)（11萬(wàn)人，兩個(gè)220m×70m的雙曲拋物面網(wǎng)殼）。
機(jī)場(chǎng)和機(jī)庫(kù)都屬于大跨度結(jié)構(gòu)，在工程中基本上也都采用鋼結(jié)構(gòu)。如英國(guó)倫敦希思羅機(jī)庫(kù)（一、二期）應(yīng)是規(guī)模比較大的工程。而我國(guó)近年來(lái)建成的首都機(jī)庫(kù)（2-153m×90m）采用三層斜放四角錐網(wǎng)格、焊接球節(jié)點(diǎn)平板網(wǎng)架，其跨度規(guī)模之大，在國(guó)際上是數(shù)一數(shù)二的。機(jī)場(chǎng)的鋼結(jié)構(gòu)屋蓋由于建筑上的要求比較高，更是絢麗多彩。香港機(jī)場(chǎng)、馬來(lái)西亞機(jī)場(chǎng)都采用大面積單體網(wǎng)殼形式。
目前，國(guó)際上以及我國(guó)都在流行一種波浪形曲面，樹(shù)狀支承以及直接交匯的相貫節(jié)點(diǎn)的立體桁架體系�？雌饋�(lái)雄壯而美觀。我國(guó)深圳機(jī)場(chǎng)、首都機(jī)場(chǎng)、上海浦東機(jī)場(chǎng)就是典型的例子。
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