1.空间钢结构的应用
空间结构是我国20世纪以来土建结构领域的一个重大进展。空间钢结构(网架、网壳)具有自重轻、便于工厂化生产、刚度好、造型美观等优点,自20世纪60年代出现以来,在国际上得到了迅速推广。我国在1968年建成的首都体育馆采用的钢结构就是正交斜放的平面桁架系网架。首都体育馆的建成说明网架结构在技术上是成熟的,在经济上也是合理的,因此以后建造的大跨度体育场馆,如上海体育中心的十万人体育馆与游泳馆、深圳体育馆等便大量采用了网架结构。
改革开放以来网架结构在体育场馆的建设中运用很广,1990年在北京举行的第十一届亚洲运动会新建了13个体育馆,屋盖采用网架结构的占1/2以上,如大学生体育馆、月坛体育馆、光彩体育馆等。又如飞机检修库,建筑物的一边需要敞开,以便设置大门供飞机出入,同时屋盖下还要悬挂起重机,因此采用三边支承、一边自由的网架是一种合理的结构选型。我国广州白云机场建成的跨度为78m,总面积为6300m2的机库,同样也采用了高低跨网架。
20世纪70年代采用的大多是平板网架,20世纪80年代多采用高低整体式折线形网架,到20世纪90年代则开始建造更大跨度的三层网架。如1996年建成的北京首都机场客机检修库,采用双跨屋盖三层网架、圆钢管焊接空心球节点。与两层网架相比,不但节约钢材,制造安装也更方便,可以同时容纳4架波音747大型客机进行维修。网架广泛地用于单层工业厂房中,面积可达上万平方米。1992年建成的天津无缝钢管厂加工车间,平面尺寸横向为三跨36m,纵向为564m,面积为6万m2,便是网架在厂房建设中应用的实例。
工业的发展对生产厂房也提出了多样化的要求。我国传统的厂房采用大型屋面板和钢屋架,加上隔热材料、找平层、防水层,屋盖结构单位面积质量超过200kg/m2,因而结构肥、梁柱胖的现象非常普遍。网架结构以其大柱网、大跨度等特点,有效地取代了过去常用的钢筋混凝土薄腹梁或拱形屋架,使屋盖自重大大减轻。
2.轻钢结构的应用
20世纪90年代,随着我国彩板和冷弯型钢产量的提高,特别是1993年以后,以门式刚架和金属拱壳为代表的轻型房屋钢结构以不可阻挡之势席卷我国大地。一些著名的钢结构公司,如美国、日本、澳大利亚等国及我国台湾等地的钢结构公司,相继在我国大陆建厂,并带来了一些成熟先进的钢结构制作和安装技术,极大地促进了我国轻型房屋钢结构的发展。
网架厂也纷纷增加轻型房屋钢结构加工设备,扩大生产,有的已具备很大规模。轻钢房屋造价一般比网架的造价低,尤其适用于商用超市、农贸市场、仓储及其他一些公用设施的建筑。
3.高层钢结构的应用
高层钢结构可以说是我国改革开放以来建筑钢结构发展的重要标志之一。20世纪80年代以前,我国内地高层钢结构很少,仅有的几幢主要集中在上海、北京和深圳三市。(www.xing528.com)
1987年完工的深圳发展中心大厦(高165m),当时是我国内地第一幢超过100m的高层钢结构建筑。到了20世纪90年代,已经建成和正在兴建的高层钢结构工程,共有26幢。高层钢结构建筑出现在京、津、沪、深圳,也出现在其他许多城市,如大连、厦门、广州、长春等。
1996年建成的深圳地王商业大厦,主楼高325m,地上81层,地下3层,连同天线杆总高384m,是我国内地当时第一幢超过300m的建筑。在上海浦东开发区,高层钢结构不断涌现,不仅数量多,高度也不断提高。1999年建成的上海金茂大厦,高达420m,地上88层,采用了框架核心筒体系。
4.钢结构住宅的发展
钢结构体系用于住宅建筑,可以充分发挥钢结构延性好、塑性变形能力强、具有优良抗震性能等优点,大大提高住宅的安全性。钢结构住宅比传统建筑更能满足建筑大开间、灵活分隔的要求,极大地提高了使用面积率。钢结构建筑还具有构件标准化、工业化程度高、自重轻、所用材料大部分可以回收或降解等优点,满足降低建筑成本、减少基础造价、缩短施工周期、提高投资效益,并符合环保建筑施工和可持续发展的需求。
目前上海、北京、大连等地,都在积极开展高层钢结构建筑的试点。多层钢结构住宅是量大面广的工程类型,它的启动将为建筑钢结构开辟新的应用领域。过去少见的多层钢结构商业房屋,也在一些城市开始建设,而且发展较快,是目前钢结构发展的另一新领域。
总之,钢结构的发展潜力巨大,前景广阔。我国30多年来的改革开放和经济发展,为钢结构体系的应用发展创造了极为有利的环境。第一,从发展钢结构的主要物质基础来看,自1996年开始,我国钢的总产量就已超过1亿t,居世界首位,与之相应的是钢结构配套的新型建材也得到了迅速发展。第二,从发展钢结构的技术基础来看,普通钢结构、薄壁轻钢结构、高层民用建筑钢结构、门式刚架轻型房屋钢结构、网架结构、压型钢板结构、钢结构焊接和高强度螺栓连接、钢与混凝土组合楼盖、钢管混凝土结构及钢骨(型钢)混凝土结构等方面的设计、施工、验收规范、规程及行业标准已发行20余本。有关钢结构的规范、规程的不断完善为钢结构体系的应用奠定了必要的技术基础,为设计提供了依据。第三,从发展钢结构的人才素质来看,经过几年来的发展,专业钢结构设计人员已经形成一定的规模,且他们的专业素质在实践中得到不断提高,而随着计算机在工程设计中的普遍应用,国内外钢结构设计软件发展迅猛,软件功能日臻完善,为协助设计人员完成结构分析设计,绘制施工图提供了极大的便利。
随着社会分工的不断细化,钢结构设计也必将走向专业化发展的道路。专业钢结构设计可以弥补由于不熟悉钢结构形式而无法优化结构设计方案的问题。
随着国家经济建设的发展,钢结构产品在轻钢门式结构、多层及小高层住宅、大跨度空间结构、塔桅结构等领域具有良好的发展前景。一个发展建筑钢结构行业和市场的势头正在我国出现。
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