近幾年來中國(guó)大地上聳立起一座座鋼結(jié)構(gòu)建(構(gòu))筑物,代表著中國(guó)經(jīng)濟(jì)和科技的高速發(fā)展,也是廣大鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)技術(shù)人員和工人辛勤工作的碩果。

3.1　高層、重型鋼結(jié)構(gòu)

世界第一幢高層鋼結(jié)構(gòu)房屋為建于1885年的美國(guó)芝加哥的一幢高55m的10層家庭保險(xiǎn)公司大樓。1889年在法國(guó)巴黎建成了高320.75m的埃菲爾鐵塔,促使高層鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)得到迅速發(fā)展。1934年在中國(guó)上海建成國(guó)際飯店、上海大廈等幾幢鋼結(jié)構(gòu)大樓。眾所周知,高層鋼結(jié)構(gòu)建筑是一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科技水平的反映,又往往當(dāng)作一個(gè)城市的標(biāo)志性建筑。隨著改革開放,我國(guó)自20世紀(jì)80年代到90年代末,己建成和在建的高層鋼結(jié)構(gòu)建筑已有近40幢,總面積約320萬m2,鋼材用量約30萬t,資金約600億人民幣。一大批高層鋼結(jié)構(gòu)建筑聳立在北京、上海、深圳、大連、天津等地。我國(guó)的高層建筑鋼結(jié)構(gòu)已跨入國(guó)際行列,獲得了較大成功及良好的效益。

這個(gè)時(shí)期的代表作品:世界第三高度(420.5 m)的上海金茂大廈;國(guó)際領(lǐng)先水平的深圳賽格大廈(72層、高291 m),全部采用鋼管混凝土柱;采用國(guó)產(chǎn)鋼材、國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)、制造及施工的大連世貿(mào)中心。

2000年以后特別在“9.11”事件后,人們對(duì)高層鋼結(jié)構(gòu)大樓采取更為慎重的態(tài)度。但很多城市仍在建造一些高層鋼結(jié)構(gòu)大樓,如最近北京在建和新建高層鋼結(jié)構(gòu)就超過10幢。人們預(yù)料我國(guó)第三次高層鋼結(jié)構(gòu)建筑建設(shè)高潮正在到來。主要有:上海環(huán)球金融中心(101層、高492 m);青島國(guó)際金融中心(高249 m);陜西省信息大廈(高191.8 m);大連國(guó)貿(mào)中心大廈(高300 m);溫州世貿(mào)中心(高300 m);南京國(guó)際商城;浙江精工商務(wù)大廈(高77.93 m);北京財(cái)富中心(高151.8m);北京城建大廈(高98.35 m);西寧振業(yè)大廈(高82.8 m);北京摩根大廈(高188 m);中關(guān)村文化廣場(chǎng);北京電視中心(高239 m);國(guó)貿(mào)中心三期(高330 m);北京中央商務(wù)區(qū)一批高層鋼結(jié)構(gòu)建筑(銀泰中心、央視大廈等)。估計(jì)全國(guó)每年有200～300萬m2高層鋼結(jié)構(gòu)建筑施工,用鋼量約45萬t。

這段時(shí)期的高層、超高層建筑和有特殊要求的建筑大都是國(guó)外建筑師的方案中標(biāo),一般結(jié)構(gòu)均由國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì),制造和安裝也由國(guó)內(nèi)企業(yè)承擔(dān),鋼材由國(guó)內(nèi)鋼廠生產(chǎn)供應(yīng),工程質(zhì)量較好?？梢哉J(rèn)為我國(guó)高層鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、制作、安裝已基本達(dá)到國(guó)際水平,鋼材供應(yīng)基本實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。但也存在國(guó)外建筑師的作品用鋼量普遍較大,其節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜給制作安裝帶來較大困難的問題。

重型工業(yè)廠房建設(shè)近幾年也有所增加,主要分布在鋼鐵、造船、電子、汽車、水利、發(fā)電等行業(yè)。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì),2000年廠房建筑竣工面積達(dá)到6 900萬m2,其中重型廠房面積約占1/10,有600萬m2,用鋼量達(dá)到60萬t。最典型例子是近二三年在各地興建了一批大型煉鋼廠、軋鋼廠(如上海寶鋼、浦鋼、馬鋼、濟(jì)鋼、攀鋼、武鋼等大型廠房)。

2　大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)

近年來,以網(wǎng)架和網(wǎng)殼為代表的空間結(jié)構(gòu)繼續(xù)大量發(fā)展,不僅用于民用建筑,而且用于工業(yè)廠房(開發(fā)區(qū)工業(yè)廠房、煙草行業(yè)廠房等)、機(jī)庫(kù)、候機(jī)樓、體育館、展覽中心、大劇院、博物館等,在使用范圍、結(jié)構(gòu)形式、安裝施工工法等方面均具有中國(guó)建筑結(jié)構(gòu)的特色。采用圓鋼管、矩形鋼管制作空間桁架、拱架及斜拉網(wǎng)架結(jié)構(gòu),加上波浪形屋面,成為各地新穎和富有現(xiàn)代特色的標(biāo)志性建筑。

最近在懸索和膜的張拉結(jié)構(gòu)研究開發(fā)和工程應(yīng)用方面取得新的進(jìn)展,預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)開始得到應(yīng)用。杭州雷峰塔、海南千年塔和昆明世博園藝術(shù)廣場(chǎng)膜結(jié)構(gòu)等一大批各種新型鋼結(jié)構(gòu)建筑和構(gòu)筑物在祖國(guó)大地涌現(xiàn)。據(jù)中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)空間結(jié)構(gòu)分會(huì)統(tǒng)計(jì),網(wǎng)架結(jié)構(gòu):2001年建造1 278座,240.2萬m2,用鋼6.63萬t;網(wǎng)殼結(jié)構(gòu):2001年建造253座,35.7萬m2,用鋼1.023萬t;空間桁架:2001年建造20座,60萬m2;懸索結(jié)構(gòu):1991～2003年建造7座,15218 m2;膜結(jié)構(gòu):2001年建造40座,11.7萬m2。懸索和膜結(jié)構(gòu)目前處于發(fā)展階段,用鋼量還不大,但隨著北京奧運(yùn)會(huì)和上海世博會(huì)場(chǎng)館建設(shè),用鋼量將會(huì)增加。

3　輕鋼結(jié)構(gòu)

近幾年來,我國(guó)輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展較快,主要用于輕型的工業(yè)廠房、棉花和糧食倉(cāng)庫(kù)、碼頭和保稅區(qū)倉(cāng)庫(kù)、農(nóng)產(chǎn)品、建材、家具等各類交易市場(chǎng)、體育場(chǎng)館、展覽廳及活動(dòng)房屋、加層建筑等。輕鋼結(jié)構(gòu)是相對(duì)于重鋼結(jié)構(gòu)而言的,其類型有門式剛架、拱型波紋鋼屋蓋結(jié)構(gòu)等。該結(jié)構(gòu)用鋼量一般在30 kg/m2左右(不含鋼筋用量),因此在我國(guó)發(fā)展很快、應(yīng)用廣泛。

全國(guó)每年新建輕鋼房屋800萬m2、用鋼約20萬t。整個(gè)行業(yè)的產(chǎn)值將超過1 000億元。門式剛架房屋:跨度一般不超過40 m,個(gè)別達(dá)到70多m,單跨或多跨,單層為主,也可用于2或3層建筑。廠房單體面積已超過10萬m2。拱型波紋鋼屋蓋結(jié)構(gòu):跨度一般為8m,用鋼量?jī)H為20 kg/m2左右,每年增長(zhǎng)約100萬m2,用鋼4萬t。門式剛架和拱型波紋鋼屋蓋都有相應(yīng)的設(shè)計(jì)施工規(guī)程。

4　鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)

眾所周知,鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)是充分發(fā)揮鋼材和混凝土兩種材料各自優(yōu)點(diǎn)的合理組合。不但具有優(yōu)異的靜、動(dòng)力性能,而且能節(jié)約大量鋼材、降低工程造價(jià)和加快施工進(jìn)度,是符合我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展方向的一種比較新穎的結(jié)構(gòu)形式。

自20世紀(jì)80年代開始,在我國(guó)的發(fā)展十分迅速,已廣泛應(yīng)用于冶金、造船、電力、交通等部門的建筑中,并以迅猛的勢(shì)頭進(jìn)入了橋梁工程和高層與超高層建筑中,20世紀(jì)90年代我國(guó)已建成了世界跨度最大的采用組合結(jié)構(gòu)的公路拱橋,如廣州丫鬢沙大橋,橋長(zhǎng)360m;重慶萬州長(zhǎng)江大橋,跨度420 m。前者為鋼管混凝土拱橋,后者為勁性鋼管混凝土骨架拱橋。

全國(guó)已建成的組合結(jié)構(gòu)拱橋已超過300座。在高層建筑方面,建成了全部采用組合結(jié)構(gòu)的超高層建筑———深圳賽格廣場(chǎng)大廈,高291.6 m,屬世界最高的鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)。全國(guó)已建成的采用組合結(jié)構(gòu)的高層建筑也已超過40幢。

5　鋼結(jié)構(gòu)住宅

我國(guó)住宅建設(shè)逐步成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。預(yù)計(jì)10年內(nèi)將新建住宅56億m2,如按年竣工面積1%～5%采用鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算,每年鋼結(jié)構(gòu)住宅的建筑面積將達(dá)到560～2 800萬m2,需用鋼材28～140萬t。在建設(shè)部、中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)及中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)推動(dòng)下,我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。目前北京、天津、山東、安徽、上海、廣東、浙江等地建了大量低層、多層、高層鋼結(jié)構(gòu)住宅試點(diǎn)示范工程,體現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展的良好勢(shì)頭。鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑近幾年已完成近100萬m2的試點(diǎn)工程建筑,為下一步建立鋼結(jié)構(gòu)住宅體系、擴(kuò)大鋼結(jié)構(gòu)建筑市場(chǎng)起到了有力的推動(dòng)作用。

6　橋梁鋼結(jié)構(gòu)

近10年來,鋼結(jié)構(gòu)橋梁由于具有許多優(yōu)點(diǎn)而被眾多工程采用,突破了以往僅在大跨橋梁采用鋼結(jié)構(gòu)的局面。目前鋼結(jié)構(gòu)橋梁均由中國(guó)自行設(shè)計(jì)、制造、施工。

近幾年竣工的大跨度鋼結(jié)構(gòu)橋梁主要有:1993年建成的九江長(zhǎng)江大橋,1993年建成的上海楊浦公路斜拉橋,1996年竣工的長(zhǎng)江西陵峽公路懸索橋。還有許多城市和大江大河上建設(shè)的斜拉橋、懸索橋、鋼管混凝土橋梁以及城市立交橋和行人過街橋均采用鋼結(jié)構(gòu)。

在今后的幾年內(nèi),鋼結(jié)構(gòu)大跨橋梁將不斷地涌現(xiàn)。如最近剛建成的蕪湖長(zhǎng)江大橋(鐵路、公路兩用橋),由于空中限制采用矮塔斜拉橋,跨度達(dá)到312 m,其工程量是南京長(zhǎng)江大橋的2倍。江陰長(zhǎng)江大橋是公路懸索橋,跨度1 388 m。上海盧浦大橋箱型鋼拱跨度達(dá)550 m,居同類橋梁世界首位。正在建設(shè)中的大跨懸索橋———潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江大橋,跨度1 490 m,充分說明了我國(guó)大跨度鋼橋己躋身“世界之林”。

公路交通采用鋼結(jié)構(gòu)橋梁也越來越被人們重視,在跨度100 m以下和400 m以上選用鋼結(jié)構(gòu)橋梁在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都有優(yōu)勢(shì),在跨度100～400 m之間有部分橋梁,如在工期緊、現(xiàn)場(chǎng)施工條件差的情況下,采用鋼結(jié)構(gòu)也是合理的。根據(jù)我國(guó)鐵路和公路交通發(fā)展規(guī)劃,每年興建的橋梁有部分采用鋼結(jié)構(gòu),每年用鋼約30萬t。

7　城市交通、環(huán)保、公共設(shè)施

隨著城市建設(shè)和交通的發(fā)展、環(huán)保工程的投入、文化體育等公共設(shè)施建設(shè)、舊城市更新改造,從城市鐵路車站、候車亭、立體停車庫(kù)、商亭、護(hù)欄、垃圾箱到路邊的標(biāo)志、廣告牌等,每一項(xiàng)都需要鋼結(jié)構(gòu)。按全國(guó)100個(gè)大型城市計(jì)算,每個(gè)城市每年消耗鋼材2萬t,估計(jì)每年需要用鋼材200萬t。

8　塔桅、管道、容器及特種構(gòu)筑物

345 m高的跨長(zhǎng)江輸電鐵塔、10～30萬m3的煤氣、天然氣、石油儲(chǔ)罐對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)都不可缺少。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)全國(guó)每年輸變電鐵塔用鋼量約100萬t,現(xiàn)有鐵塔生產(chǎn)廠210多家。輸油氣管道用鋼量更大,僅從庫(kù)爾勒到上海的輸氣管道用鋼近180萬t。容器包括儲(chǔ)油、氣、化學(xué)介質(zhì)等,每年需要鋼材200萬t左右。其他如高爐、焦?fàn)t、煉油、化工反應(yīng)器、除塵等特種構(gòu)筑物每年需鋼材50萬t左右。

9　海洋平臺(tái)、鍋爐剛架等

據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì),我國(guó)每年海洋平臺(tái)用鋼材約10萬t,發(fā)電廠鍋爐剛架用鋼材約25萬t。

由于沒有建立統(tǒng)一的統(tǒng)計(jì)渠道,各單位統(tǒng)計(jì)數(shù)字相差較大,故只能從幾個(gè)口徑統(tǒng)計(jì)數(shù)字分析比較后估算2002年鋼材用量。