我國建筑鋼結構施工發(fā)展的幾十年
發(fā)布時(shí)間：
2022-11-18
鋼結構包括房屋鋼結構 、橋梁、塔桅、容器及水工結構等多領(lǐng)域。本文僅談房屋鋼結構的60年發(fā)展歷程。
房屋鋼結構發(fā)展 可分為四個(gè)階段：初盛階段（上世紀50年代至60年代）、低潮階段（上世紀60年代中后期至70年代）、發(fā)展時(shí)期（上世紀80年代至90年代）、強盛階段（2000年至2010年）。
初盛階段（上世紀50年代至60年代）
1949年新中國剛成立，百廢待興，當時(shí)鋼產(chǎn)量很低，每年僅135萬(wàn)噸（現已達5億噸以上）。鋼結構建設只有依靠蘇聯(lián)經(jīng)濟及技術(shù)援助，當時(shí)蘇聯(lián)援建156項重型工業(yè)工廠(chǎng)，包括冶金、重型機械、飛機汽車(chē)等工業(yè)，如鞍山鋼鐵廠(chǎng)，武漢鋼鐵廠(chǎng)、大連造船廠(chǎng)、哈爾濱飛機制造廠(chǎng)等。當時(shí)還派來(lái)一大批蘇聯(lián)專(zhuān)家指導工作。與此同時(shí)還在北京、沈陽(yáng)、華東、華南、中南、西南、西北等地成立6大工業(yè)設計院，在北京、武漢、鞍山、重慶、包頭、上海成立了6個(gè)鋼鐵設計院，先后成立了22個(gè)冶金建設部門(mén)及制造安裝公司等。短短幾年建設了不少鋼結構工業(yè)廠(chǎng)房（鋼柱、鋼屋架、吊車(chē)梁），培養一大批設計、制造、安裝方面的人才，為今后發(fā)展打下了堅實(shí)基礎。當時(shí)，民用建筑鋼結構工程 不多，值得提出的有：1954年北京體育館（57米跨兩鉸落地拱）、1954年重慶人民禮堂（40.6米肋環(huán)形鋼穹頂）、1956年天津體育館（50米柱面聯(lián)方鋼網(wǎng)殼）、1959年北京人民大會(huì )萬(wàn)人禮堂（60.9米大鋼桁架）等。當今的日本教授首創(chuàng )的弦支梁、弦支桁架以及弦支穹頂等，這種弦支概念在上世紀50年代就已經(jīng)有了，如大跨度下?lián)问降踯?chē)梁以及預應力輸煤棧橋等。
低潮階段（上世紀60年代中后期至70年代）
這個(gè)時(shí)期國家各部門(mén)鋼材 需求量增大了，但鋼產(chǎn)量仍然不多，每年也只有2000萬(wàn)噸，國家提出節約鋼材的政策，當時(shí)有人片面理解為不用鋼結構，于是鋼結構工程數量少了。在文化大革命時(shí)期更是一切都停了下來(lái)。通過(guò)教授及工程技術(shù)人員的積極努力，才把使用多年的1955年版《鋼結構規范》用自己編寫(xiě)的1974年版《鋼結構規范》代替。同時(shí)，也建造了一些大型的鋼結構工程，當然和當前相比數量少多了。在提倡節約鋼材的同時(shí)，國家又提出取消肥梁、胖柱、深基礎的方針，于是出現了一批冷彎薄壁型鋼的工程：如上海、韶關(guān)、桂林、十堰等地建造了數十萬(wàn)平方米的廠(chǎng)房、倉庫等。由于節約鋼材政策，平板網(wǎng)架工程得到了推廣應用，特別是焊接空心球節點(diǎn)研究成功，全國各地中小跨度的焊接球節點(diǎn)平板網(wǎng)架比比皆是，與此同時(shí)，螺栓球節點(diǎn)網(wǎng)架也推廣起來(lái)了。
發(fā)展階段（上世紀80年代至90年代）
這20年應當是鋼結構發(fā)展的興盛時(shí)間，由于鋼結構具備了一些獨特優(yōu)點(diǎn)，已成為建設工程中的主要結構，特別是鋼產(chǎn)量持續上升，在1997年達到了1億噸，給我們發(fā)展鋼結構創(chuàng )造了有利條件。1998年我國已能生產(chǎn)軋制H型鋼，為鋼結構提供了新的鋼型系列。
這段時(shí)間鋼結構工程在以下幾個(gè)方面有所發(fā)展：
單層廠(chǎng)房框架結構。規模較大的有鋼鐵廠(chǎng)、無(wú)縫鋼管廠(chǎng)、火力發(fā)電廠(chǎng)等。其特點(diǎn)有面積大（20萬(wàn)平方米）、柱高度大（50米）、柱距大（48米）、連跨多（8跨）、吊車(chē)起重量大（450噸）等。但維護結構輕，采用彩色涂層壓型鋼板或鋁合金壓型板。部分廠(chǎng)房也有采用平板網(wǎng)架屋蓋、鋼管混凝土柱。
空間結構。平板網(wǎng)架已廣泛應用大型體育場(chǎng)館、會(huì )展中心、商場(chǎng)、航站樓、車(chē)站、倉庫、工廠(chǎng)等。1990年亞運會(huì )場(chǎng)館中大多數采用了焊接空心球節點(diǎn)平板網(wǎng)架。1996年北京首都機庫（153米＋153米,進(jìn)深90米），焊接球節點(diǎn)四角錐三層網(wǎng)架。同年，廈門(mén)太古機庫（150米×70米）建成，大門(mén)口采用無(wú)粘結預應力索拉桿拱。
采用網(wǎng)殼的幾項工程有：1994年天津體育館（D=108米）采用雙層球面網(wǎng)殼；1997年長(cháng)春體育館（146米×191.8米）采用雙層方鋼管網(wǎng)殼、1995年黑龍江滑冰館（86.2米×191.2米）采用中央柱面網(wǎng)殼兩端半球殼。1995年四川攀枝花體育館采用八邊花瓣型雙層網(wǎng)殼，跨度60米，采用多次預應力。這是國內首次采用多次預應力工程。1998年還建成上海國際體操中心主館，采用鋁合金球面網(wǎng)殼，直徑68米。網(wǎng)架與網(wǎng)殼都有相應的設計規程。
懸索結構發(fā)展較慢，只有少數工程采用，如山東淄博體育館（54米）、安徽體育館（53米×72米），無(wú)錫體育館（40米×43米）、吉林冰球館等采用不同的索網(wǎng)體系。斜拉結構是利用斜拉索作為屋蓋（網(wǎng)架或網(wǎng)殼）中的內附加支承，通過(guò)張拉斜拉索建立預應力，如1989年建成的亞運會(huì )綜合館（70米×83.2米）、游泳館（78米×118米）以及1993年建的新加坡港務(wù)局（PSA）倉庫（6萬(wàn)平方米）。
空間結構與拱、鋼架組成的混合體系也得到發(fā)展。如：亞運會(huì )的北京石景山體育館（正三角形，邊長(cháng)99.7米）及北京朝陽(yáng)體育館（60米×78米）、四川體育館（73.7米×79.4米）、青島體育館（72米×87米）等，都是混合結構體系。
膜及索膜結構。上世紀90年代后期得到一定的發(fā)展，現仍在不斷地擴大作用，很有發(fā)展前景。如1998年建成的上海8萬(wàn)人體育館看臺、上海虹口體育場(chǎng)、青島頤中體育場(chǎng)、武漢新經(jīng)濟開(kāi)發(fā)區體育館及長(cháng)沙世界之窗劇場(chǎng)等，都是規模比較大的索膜結構。
高層建筑鋼結構。高層建筑鋼結構起步比較晚，第一幢為1987年的深圳發(fā)展中心大廈165米，后來(lái)208米的京廣中心，1996年325米深圳地王大廈，1999年420米上海金茂大廈，近年建成的上海環(huán)球金融中心是當代最高的460米。
輕鋼結構。輕鋼結構發(fā)展非?？?，特別是門(mén)式鋼架，如工業(yè)廠(chǎng)房、倉庫、冷藏庫、溫室、旅館、別墅等得到大量應用。另外一種拱形波紋屋頂，由于自重輕、施工快，在許多30米以下的倉庫、加工廠(chǎng)等結構中得到應用，已建成數百萬(wàn)平方米。輕鋼結構住宅 也開(kāi)始研究并建一些實(shí)驗工程，很有發(fā)展前景。
這一時(shí)期，修訂了1974年版《鋼結構規范》，改用1988年版《鋼結構規范》。
強盛時(shí)期（2000年至2009年）
近10年的鋼結構工程發(fā)展之快、范圍之廣，是空前的，我國也已堪稱(chēng)世界鋼結構大國。2006年鋼產(chǎn)量4億噸，居世界首位，這也為發(fā)展鋼結構工程創(chuàng )造了有利條件。傳統的空間結構如網(wǎng)架、網(wǎng)殼等繼續得到大力推廣，新型空間結構開(kāi)始得到廣泛的應用，如張弦梁、張弦桁架、弦支穹頂等。上海浦東機場(chǎng)，哈爾濱會(huì )展中心，上海會(huì )展中心、廣東會(huì )展中心等都采用超過(guò)100米的張弦桁架，這在世界上也極少見(jiàn)。當時(shí)廣東白云機場(chǎng)和三個(gè)落葉狀的廣東體育館都是采用了當時(shí)先進(jìn)的空間結構。特別是幾個(gè)運動(dòng)會(huì )、博覽會(huì )場(chǎng)館更加大采用空間結構的力度，如：2008年北京奧運會(huì )新建的37個(gè)場(chǎng)館，2009年山東濟南全運會(huì )場(chǎng)館，2010年上海世博會(huì )及廣州亞運會(huì )場(chǎng)館，2011年深圳大運會(huì )場(chǎng)館。值得提出的是，2008年奧運會(huì )北京新建的12個(gè)場(chǎng)館，它代表我國鋼結構的技術(shù)水平。
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宜具有均勻的剛度和承載力分布，避免因局部削弱或突變形成薄弱部位，產(chǎn)生過(guò)大的應力集中或塑性變形集中；對可能出現的薄弱部位，應采取加強措施。
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過(guò)去對于外露鋼材僅僅是噴（刷）兩道防銹漆，在使用時(shí)也缺乏定期的維護措施，所以這種做法效果并不顯著(zhù)。樓承板采用鍍鋅，其效果也不太理想。針對這一具體情況，制定了具體維護保養措施：鋼梁鋼柱和檁條等鋼構：采用噴砂結合電動(dòng)鋼刷除銹工藝，徹底除去以前的銹皮和鐵銹；采用兩遍環(huán)氧富鋅防銹底漆，
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鋼結構重量輕 鋼結構的容重雖然較大，單與其它建筑材料相比，它的強度卻高很多，因而當承受的荷載和條件相同時(shí)，鋼結構要比其它結構輕，便于運輸和安裝，并可跨越更大的跨度。
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