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钢结构,向世界挺起中国的脊梁——浅谈中国钢结构发展及重要成就
2010-07-19

 

     随着二战战后经济崛起,尤其是各经济大国钢铁产业发展,形成钢结构行业基础。战后工业和民用建筑的需求旺盛,使钢结构行业得到现实的支持。中国钢结构产业在改革开放之前,一直隶属于大建筑行业内,未被作为一个独立的行业。改革开放后,钢结构建筑和钢结构产业都有较大发展,钢结构作为独立的行业在中国迅猛雄起,并不断发展壮大。进入新世纪后,我国钢结构建筑和施工技术更是得到空前发展,成为世界钢结构的强盛之国。

     我国钢结构发展可分为四个阶段:初盛阶段(上世纪50年代至60年代)、低谷阶段(上世纪60年代中后期至70年代)、发展阶段(上世纪80年代至90年代)和强盛阶段(2000年至2010年)。

     1949年新中国刚成立,百废待兴,当时钢产量很低,每年仅135万吨(现已达6亿吨以上)。钢结构建设只有依靠苏联的经济技术援助,当时苏联援建 156项重型工业工厂,包括冶金、重型机械、飞机汽车等工业,如鞍山钢铁厂,武汉钢铁厂、大连造船厂、哈尔滨飞机制造厂等。当时还派来一大批苏联专家指导工作。与此同时还在北京、沈阳、华东、华南、中南、西南、西北等地成立6大工业设计院,在北京、武汉、鞍山、重庆、包头、上海成立了6个钢铁设计院,先后成立了22个冶金建设部门及钢结构制造安装公司等。短短几年建设了不少钢结构工业厂房(钢柱、钢屋架、吊车梁),培养一大批设计、制造、安装方面的人才,为今后发展打下了坚实基础。当时,民用建筑钢结构工程不多,值得一提的有:1954年北京体育馆(57米跨两铰落地拱)、1954年重庆人民礼堂(40.6米肋环形钢穹顶)、1956年天津体育馆(50米柱面联方钢网壳)、1959年北京人民大会万人礼堂(60.9米大钢桁架)等。 这个百废待兴的年代,中国的钢结构行业也随着国家的建设同时发展起来,虽然困难重重、外部帮助有限,但凭借我们自身的努力,仍然取得了不小的成绩,这个时期建设的著名建筑很多至今仍在国家工作生活中起着举足轻重的作用。

    上世纪60年代中后期至70年代 ,钢材需求量增大,但钢产量仍然不多,每年也只有2000万吨,国家提出节约钢材的政策,当时有人片面理解为不用钢结构,于是钢结构工程数量少了。在文化大革命时期更是一切都停了下来。但暂时的放缓脚步并不代表故步自封,这一时期通过专家及工程技术人员的积极努力,终于把使用多年的1955年版《钢结构规范》用自主编写的1974年版《钢结构规范》代替。同时,也建造了一些大型的钢结构工程。在提倡节约钢材的同时,国家又提出取消肥梁、胖柱、深基础的方针,于是出现了一批冷弯薄壁型钢的工程:如上海、韶关、桂林、十堰等地建造了数十万平方米的厂房、仓库等。由于节约钢材政策,平板网架工程得到了推广应用,特别是焊接空心球节点研究成功,全国各地中小跨度的焊接球节点平板网架比比皆是,与此同时,螺栓球节点钢结构网架也推广起来了。

     上世纪80年代至90年代,随着改革开放的深入,国家建设蓬勃发展,这20年应当说是钢结构发展的兴盛时期,由于钢结构具备了一些独特优点,逐渐为建设工程所推广应用。特别是国家钢产量的持续上升,在1997年达到了1亿吨,给钢结构发展创造了有利条件。1998年我国已能生产轧制H型钢,为钢结构提供了新的钢型系列。

     这段时间钢结构工程在以下几个方面有所发展:

     单层厂房框架结构。规模较大的有钢铁厂、无缝钢管厂、火力发电厂等。其特点有面积大(20万平方米)、柱高度大(50米)、柱距大(48米)、连跨多 (8跨)、吊车起重量大(450吨)等。但维护结构轻,采用彩色涂层压型钢板或铝合金压型板。部分厂房也有采用平板网架屋盖、钢管混凝土柱。

    空间结构。平板网架已广泛应用大型体育场馆、会展中心、商场、航站楼、车站、仓库、工厂等。1990年亚运会场馆中大多数采用了焊接空心球节点平板网架。1996年北京首都机库(153米+153米,进深90米),焊接球节点四角锥三层网架。同年,厦门太古机库(150米×70米)建成,大门口采用无粘结预应力索拉杆拱。

    采用网壳的工程有:1994年天津体育馆(D=108米)采用双层球面网壳;1997年长春体育馆(146米×191.8米)采用双层方钢管网壳、1995年黑龙江滑冰馆(86.2米×191.2米)采用中央柱面网壳两端半球壳。1995年四川攀枝花体育馆采用八边花瓣型双层网壳,跨度60米,采用多次预应力。这是国内首次采用多次预应力工程。1998年还建成上海国际体操中心主馆,采用铝合金球面网壳,直径68米。网架与网壳都有相应的设计规程。

     悬索结构发展较慢,只有少数工程采用。如山东淄博体育馆(54米)、安徽体育馆(53米×72米),无锡体育馆(40米×43米)、吉林冰球馆等采用不同 的索网体系。斜拉结构是利用斜拉索作为屋盖(网架或网壳)中的内附加支承,通过张拉斜拉索建立预应力,如1989年建成的亚运会综合馆(70米×83.2 米)、游泳馆(78米×118米)等等。

    空间结构与拱、钢架组成的混合体系也得到发展。如:亚运会的北京石景山体育馆(正三角形,边长99.7米)及北京朝阳体育馆(60米×78米)、四川体育馆(73.7米×79.4米)、青岛体育馆(72米×87米)等,都是混合结构体系。

    膜及索膜结构在上世纪90年代后期得到一定的发展,现仍在不断地扩大应用,很有发展前景。如1998年建成的上海8万人体育馆看台、上海虹口体育场、青岛颐中体育场、武汉新经济开发区体育馆及长沙“世界之窗”剧场等,都是规模比较大的索膜结构。

    高层建筑钢结构起步比较晚,但建设成就为世人所瞩目。第一幢为1987年的深圳发展中心大厦165米,后来208米的京广中心,1996年325米深圳地王大厦,1999年420米上海金茂大厦,近年建成的上海环球金融中心是当代最高的460米。

     轻钢结构发展非常快,特别是门式钢架,如工业厂房、仓库、冷藏库、温室、旅馆、别墅等得到大量应用。另外一种拱形波纹屋顶,由于自重轻、施工 快,在许多30米以下的仓库、加工厂等钢结构中得到应用,已建成数百万平方米。轻钢结构住宅也陆续兴建,显示了广阔发展前景。

     这一时期,业内专家修订了1974年版《钢结构规范》,改用1988年版《钢结构规范》。

   进入新世纪,近10年来的钢结构工程发展之快、范围之广,是空前的,我国也已堪称世界钢结构大国。2006年钢产量4亿吨,居世界首位,这也为发展钢结构工程创造了有利条件。传统的空间结构如网架、网壳等继续得到大力推广,新型空间结构开始得到广泛的应用,如张弦梁、张弦桁架、弦支穹顶等。上海浦东机场,哈尔滨会展中心,上海会展中心、广东会展中心等都采用超过100米的张弦桁架,这在世界上也极少见。广东白云机场和三个落叶状的广东体育馆都是采用了当时先进的空间钢结构。特别是几个运动会、博览会场馆更加大采用空间钢结构的力度,如:2008年北京奥运会新建的37个场馆,2009年山东济南全运会场 馆,2010年上海世博会场馆及广州亚运会场馆,2011年深圳大运会场馆等。值得一提的是,2008年奥运会北京新建的12个场馆,2010年上海世博会的一轴四馆都代表着我国钢结构的高精尖技术水平。

     2009年山东济南全运会主要有体育场、体育馆、游泳馆和网球中心,整个建筑群采用“东荷西柳”建筑造型,体现了济南地方特色,应特别指出的是,体育馆采用了122米直径弦支穹顶,是目前全国乃至世界跨度最大的弦支穹顶钢结构。

     上海世博会场馆更是雄伟壮观。其中一轴四馆(即世博轴、中国馆、世博中心、主题馆、演艺中心)都是很有特色的永久性建筑。

    除体育场馆及博览会场馆外,还建成了上海环球金融中心、北京首都国际机场新航站楼、北京南站、国家大剧院、中央电视台新台址、武汉火车站、北京新保利大厦、郑州国际会展中心等一大批标志性钢结构建筑。

     在这些特色工程建设中,不仅创造了多项国内外一流的钢结构制造、安装新技术,同时也涌现出大批先进钢结构企业,这对今后的钢结构产业的发展是非常有利的。

     在这段时期由于政策的支持,工程技术人员的努力,试点工程的兴建,技术规程的出版,使钢结构已经具备了进一步发展的条件。

     这一时期,1988年版《钢结构规范》又被2003年版《钢结构规范》代替。目前,2003版《钢结构规范》也在修订,更新版的《钢结构规范》近两年内即可出炉!

     从以上简述可以预想今后钢结构发展远景,虽然当前金融危机影响各方面的工作,但国家出台的诸多政策,一定能将其化危为机,迎接更加美好的未来。“十一五” 规划,铁道部拟建548座百年客站,民航局也大力投资拟建175个大型机场航站楼,全国各省市也有大力建设体育场馆和会展中心的规划。政府的这些政策使人振奋,使我们对钢结构发展更有信心。总之,随着中国钢铁产业的继续发展;随着世界建筑行业新结构新技术性等的应用和推广;随着新型轻质、低碳节能建筑材料等 新材料的发展;随着新兴工业建筑和其他建筑需求的增长,以及钢结构行业或企业产品研发、设计技能的提高、行业人才的成长,中国钢结构行业和企业必将有更大的发展。

     2010年9月,“影响世界—— 钢结构中国品牌2010国际峰会”将在沪隆重召开,此次峰会,既是国内外钢结构知名人士、政府官员、开发商、采购商的高端对话,也是钢结构中国品牌的首次国际大阅兵,标志着中国钢结构以品牌形象向世界挺起中国脊梁,也昭示着中国在世界钢结构行业内的重要地位!详情请登录上海钢结构网http://www.shanghaisteel.org