國外建筑鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用概況

1、國外建筑鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用概況1建筑用鋼占總鋼產(chǎn)量的比重近數(shù)十年來，前蘇聯(lián)、美國、日本三個國家一直是世界上鋼產(chǎn)量居前三位的國家，其鋼產(chǎn)量輪流位居世界第一位。因此，這幾個國家的建筑鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)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(jīng)濟建設(shè)工作取得了突飛猛進的進展。在此期間，我國的鋼產(chǎn)量一躍成為世界第一位。1996年，我國鋼產(chǎn)量首次突破億噸大關(guān)；1998年我國鋼產(chǎn)量

2、已達11434萬t，而且每年增產(chǎn)300萬t。鋼產(chǎn)量的增長為發(fā)展我國建筑鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)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(jié)構(gòu)的進一步發(fā)展和應(yīng)用，我們急需了解國外建筑鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用概況。中國的建筑用鋼總量約占全部鋼產(chǎn)量的20%～25%，而工業(yè)發(fā)達的國家則占30%以上。如美國和日本，該項指標(biāo)均已超過50%。在我國，鋼在建筑中主要用于建筑用鋼結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土用鋼筋，鋼絞線，鋼絲，門窗

3、等，而其中鋼結(jié)構(gòu)用鋼只占10%左右，在我國一億噸的鋼產(chǎn)量中，真正用于鋼結(jié)構(gòu)上的也就200～300萬噸。根據(jù)1998年中期美國金屬建筑行業(yè)分布的一些數(shù)據(jù)，美國金屬建筑行業(yè)的發(fā)展和市場的基本情況是：在20世紀(jì)50、60、70、80和90年代，以百萬美元計的年銷售額以萬噸計的年加工量分別為15030、30065、1200110、1500125和2200190，如以50年代為例相應(yīng)的增長倍數(shù)分別達到1、222、837、1057和156.3

4、倍。從中可以看出，美國的建筑用金屬年銷售額增長很快，估計目前已經(jīng)超過25億美元，年加工量也已經(jīng)達到200萬噸以上。2低層、多層建筑鋼結(jié)構(gòu)和輕鋼結(jié)構(gòu)美國金屬建筑的主要市場分布：工業(yè)(生產(chǎn)用廠房、倉庫及輔助設(shè)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(xué)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(jié)構(gòu)還是很普遍的。美國鋼結(jié)構(gòu)學(xué)會和

5、金屬房屋制造協(xié)會(AISC和MBMA)聯(lián)合編制了低層建筑的設(shè)計指南。所謂低層建筑是指層高低于18m，層數(shù)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(yīng)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(xiàn)場用螺栓或焊接拼接的門式剛架為主要結(jié)構(gòu)的一種建筑，再配以零件、扣件、門

6、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)場按要求拼裝形成。具有自重輕，建設(shè)周期短，適應(yīng)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(chǔ)的造價。國外輕鋼結(jié)構(gòu)廠商如Butler、BHP、ABC等都已經(jīng)進入了中國市場，我國企業(yè)應(yīng)奮起直追，創(chuàng)造條件積極發(fā)展我國自己的輕鋼結(jié)構(gòu)體系，以適應(yīng)今后我國建筑鋼結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的要求。3高層及超高層鋼結(jié)構(gòu)MilleniumDome)，1997年6月開始擬建，僅用一年時間施

7、工，1998年6月舉行升頂儀式，該館位于英國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。穹頂由12根包括10m支座在內(nèi)的高100m桅桿塔柱(柱本身90m)通過總長度70km的鋼纜繩懸掛起來的，桅桿塔柱布置在直徑200m圓周上。穹頂網(wǎng)格由72根成對徑向索和7根環(huán)向索做成。穹頂高50m，中間設(shè)有中心索桁架和70m直徑環(huán)，上覆蓋144塊雙層巨幅白色涂以特福隆(Teflon)的玻璃纖維布。工程總面積8萬m２，

8、總預(yù)算7.58億英鎊。館內(nèi)將以“標(biāo)新立異時代“為主題舉行展覽會以迎接21世紀(jì)的到來。館內(nèi)設(shè)有“人體探秘“、“時光課堂”、“金融之窗”、“地球奇跡”、“展望未來”等12個展區(qū)。當(dāng)然，從理論角度講，跨度再大的結(jié)構(gòu)也是有可能實現(xiàn)的，為此，日本、美國學(xué)者和研究單位都在進行研究。如1959年富勒曾提出建造一個直徑3.22km的短程線網(wǎng)殼，覆蓋紐約市第2359號街區(qū)，網(wǎng)殼重8萬t。日本巴組鐵工所曾提出跨度200m、500m及1000m網(wǎng)殼藍圖，其中

9、500m為全天候多功能體育娛樂活動廳，1000m為創(chuàng)造理想未來城市，體現(xiàn)工作、居住、娛樂一體化的豐富日常生活環(huán)境。雖然這種設(shè)想在現(xiàn)實當(dāng)中能否實現(xiàn)還有待于深入研究，但在橋梁方面，1000m左右跨度已經(jīng)實現(xiàn)，世界上跨度最大的斜拉索橋為日本的多多羅大橋全長為890m；最大的懸索橋為日本的名石大橋(1991m)，公路鐵路兩用最大跨度橋為香港的青馬大橋(懸索橋1377m)。世界最早的雙曲拋物面懸索屋蓋是著名的美國雷里競技館。另外歷屆奧運會、博覽會

10、等都可以顯示鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展水平。如1972年德國慕尼黑(覆蓋7.48萬m２體育場的索網(wǎng)建筑群)，1976年加拿大蒙特利爾，1980年莫斯科，1984年美國洛杉磯，1988年韓國漢城(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年美國亞特蘭大喬治亞穹頂(186m235m索穹頂)。2000年澳大利亞悉尼主體育場(11萬人，兩個220m70m的雙曲拋物面網(wǎng)殼)。機場和機庫都屬于大跨

11、度結(jié)構(gòu)，在工程中基本上也都采用鋼結(jié)構(gòu)。如英國倫敦希思羅機庫(一、二期)應(yīng)是規(guī)模比較大的工程。而我國近年來建成的首都機庫(2153m90m)采用三層斜放四角錐網(wǎng)格、焊接球節(jié)點平板網(wǎng)架，其跨度規(guī)模之大，在國際上是數(shù)一數(shù)二的，這是我國在鋼結(jié)構(gòu)方面的又一大殊榮。機場的鋼結(jié)構(gòu)屋蓋由于建筑上的要求比較高，更是絢麗多彩。香港機場、馬來西亞機場都采用大面積單體網(wǎng)殼形式。目前，國際上以及我國都在流行一種波浪形曲面，樹狀支承以及直接交匯的相貫節(jié)點的立體桁架

12、體系?？雌饋硇蹓讯烙^。我國深圳機場、首都機場、上海浦東機場就是典型的例子。5我國建筑鋼結(jié)構(gòu)的前景與差距從美國、日本、歐洲一些發(fā)達國家的經(jīng)驗看，建筑業(yè)即將成為鋼材應(yīng)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(chǎn)產(chǎn)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(jīng)能夠生產(chǎn)的100mm的厚鋼板，具有以下類型：①有高強度低預(yù)熱型(以前

13、預(yù)熱75℃，現(xiàn)在預(yù)熱50℃)的厚鋼板590Nmm２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(chǎn)，用于次要結(jié)構(gòu)上，當(dāng)?shù)卣饡r這種材料先屈服，保證主要結(jié)構(gòu)減少地震損失；③防火厚鋼板。有400Nmm２及490Nmm２，當(dāng)其在600℃時屈服強度還能達到常溫下的23；④裝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(nèi)高層鋼結(jié)構(gòu)鋼材幾乎都從國外進口