我国钢结构建筑的现状及发展趋势
我国已在多个建筑工程中成功采用了钢结构,如奥运“鸟巢”、国家大剧院、中央电视台新台址、上海环球金融中心以及一些大跨度桥梁工程和输电塔等。由于钢结构已经成为国内外建筑业发展的主流和趋势,预计未来几年钢结构行业将快速扩张。在工业与民用建筑等土木工程中得到了广泛地应用,钢结构建筑主要包括单层或低层建筑、多层或高层建筑等,是以钢结构为骨架,配以具有防火、防水、隔声、隔热等功能的墙板和楼板拼装而成。文章说明了钢结构建筑的优点,分析了我国钢结构建筑的发展现状以及发展趋势。
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近几年来钢结构建筑在我国出现了非常快的发展势头,应用范围不断地扩大,目前,我国钢结构建筑的发展处在建国以来最好的一个时期。建筑钢结构是为建(构)筑物提供安全可靠、节能、节材,有利于环保,满足建筑功能的一个重要专业。钢结构具有强度高、自重轻、抗震性能好、施工速度快、地基费用省、占地面积小、工业化程度高、外形美观等一系列优点,与混凝土结构相比,它是环保型的和可再次利用的,也是易于产业化的结构,发达国家在房屋建筑中广泛采用钢结构。
一、钢结构建筑的优点
1、材料强度高,结构自重轻。钢材的强度同混凝土或其它材料相比,要高很多,这样,在承受同样的荷载情况下,就可以少用许多材料.虽然钢材的容重比混凝土或其它材料要大,但钢材的容重与屈服强度的比值却是最小的,所以,采用钢结构时,结构自重是较小的。
2、我国钢结构住宅发展目前尚定位在研发阶段,其技术发展应该立足于高起点、高标准。钢结构与其他结构相比,在使用功能、设计、施工及综合经济方面都具有优势。钢结构建筑具有良好的空间感,能合理布置功能区间;利用钢材强度高的特点,设计可采用大开间布置,使建筑平面能够合理分隔,灵活方便,适合创新、弹性设计的住宅结构体系。
3、钢材塑性和韧性好,结构安全可靠度高。钢材是工业化生产的产品,在生产过程中质量可以得到比较严格的控制,因而质地均匀,各向同性,弹性模量大,具有良好的塑性和韧性。正是由于钢材良好的塑性,钢结构在遇到偶然超载或局部超载时,就会产生明显可见的塑性变形,而不会突然断裂造成严重的损失,另外,钢材良好的韧性,使钢结构具有较强的抵抗动荷载的能力,地震区采用钢结构建筑比用其它材料的工程结构具有更强的抗震能力。
二、我国钢结构建筑的发展现状
1、我国钢结构建筑规范、构配件标准概况 。近几年来,国家技术监督局、建设部等有关部门和协会,组织高校、科研、设计、施工及企业,编制和修订钢结构设计、施工、验收规范和规程60多本,并编制了相应的构件和配套材料的通用图集,为钢结构行业的发展奠定了良好的基础。在国家标准、行业标准和协会标准的基础上,为确保工程质量,国家又制定了强制性标准。
2、与发达国家相比,我国目前的钢结构发展水平与之仍存在较大差距,住宅设计、生产制造、安装、维护都与发达国家有不小差距。无论是设计院、研究所还是大型钢结构安装施工企业,绝大多数都没有达到国际水平。同时与钢结构有关的标准、规范、施工工法等还不够健全,还需进行完善。特别是在高层钢结构建筑中,早期我国绝大多数的高层钢结构建筑都是由国外设计,钢材也几乎全部从国外进口,甚至工程总承包也大多由国外承担,并且主要分布于我国经济比较发达地区。所以对于改革开放初期我国来说,制约我国钢结构发展的主要是国产化问题。不过随着后来改革开放的深入和社会的进步,加之我国钢铁企业在钢材水平上的长足进步,近年来我国已经成为世界上钢结构发展最快的国家地区之一,大量世界先进的设计理念和思想进入,极大的提高了钢结构发展水平。
3、钢材供应充足。随着国家经济的快速持续发展,我国钢材产量逐年提高,根据有关资料显示,截止2006年,我国钢材产量已达4.188亿t,占全世界钢材产量的33.8%。我国已成为世界上钢材产量最多的国家之一,钢材市场出现供过于求的局面。在钢材产量迅速提高的同时,钢材的品种和规格也接近或达到国际先进水平,原来空白的H型钢和彩涂薄钢板国内也已经能够生产。钢材品种规格的齐全、数量的保证和供应的便捷,都为我国较快速地发展建筑钢结构提供了基本的物质保障。
三、我国钢结构建筑的发展趋势
1、目前,建筑钢结构行业已经形成了一个以钢材生产、钢结构设计、构件加工及制作、构件安装、以及相关联产业的产业链,涉及不同技术层面的从业人员。该产业链主要包括六大行业:
(1)以钢铁公司为代表的建筑用钢生产企业,负责建筑钢结构用钢的研发以及钢结构用钢板材和型材的生产(热轧等)和初级加工(冷弯、焊接等)等;
(2)以科研院所为代表,负责建筑钢结构体系研发、基础理论研究、设计标准制定、技术咨询和服务等的技术支撑企业;
(3)以设计单位为代表的建筑钢结构方案及施工图设计企业;
(4)以钢构公司为代表的建筑钢结构基本构件制作、加工企业,也包括现代商品化的针对某类建筑钢结构体系中整体或部分体系(如屋面体系、墙面体系等)产品进行研发、制作、销售等中间服务组织;
(5)以建筑钢结构施工企业为代表的钢结构现场安装、施工产业,其中部分业务可能也由大型钢构公司承担;
(6)以建筑钢结构制造装备为代表,负责冶金、机械、电力、铁道、建筑等领域的钢结构产品的加工设备与成套装备制造企业。
2、住宅产业化是我国住宅业发展的必由之路,发展钢结构住宅能有效推进我国住宅产业化。钢结构住宅体系易于实现工业化生产,标准化制作,与之相配套的墙体材料可以采用节能、环保的新型材料,它属绿环保型建筑,可再生重复利用,符合可持续发展的战略。随着钢结构建筑的发展,钢结构住宅建筑技术也必将不断的成熟,大量的适合钢结构住宅的新材料也将不断的涌现,同时,钢结构行业建筑规范、建筑标准也将随之逐渐完善。相信不久的将来,钢结构住宅必然会给住宅产业和建筑行业带来一场深层次的革命。
3、结构形式的革新。充分发挥每一种结构形式的优点,促进结构形式的发展,形成诸如组合结构、杂交结构、预应力结构等新型结构形式,以达到节约材料、降低造价的目的,是今后发展钢结构建筑中值得研究的课题。设计计算方法的改进和计算手段的提高。加强设计计算方法的改进,结构设计考虑优化理论的运用,人们已经做了大量的工作,今后还应继续研究改进。在设计计算中引入计算机辅助设计及绘图,编制通用或专用的计算软件,改进计算手段,提高设计计算的准确度和效率.发展轻型钢结构建筑。轻型钢结构建筑是以轻型高效钢材和轻质高效维护材料组装而成的低层或多层钢材料建筑,具有非常突出的优点,属于绿环保建筑体系,是我国今后一段时期内重点发展的新型钢结构建筑体系。
四、结束语
今后10年钢结构的发展将会更快,为了使我国钢结构在新世纪经济领域中发挥更大作用,缩小和国外同行的差距,除了政府部门加强管理以外,科研、设计、施工单位和钢结构厂家要团结合作,共同促进我国钢结构事业的发展。发展钢结构建筑符合国际发展潮流的要求,也符合我国的國策和可持续发展的要求。而且,发展钢结构建筑的各种条件基本都已具备,只要我们继续努力,克服前进道路上的各种困难,努力开拓和进取,我国钢结构建筑一定会有突飞猛进的发展。
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