(1)民用建筑钢结构。建设部于1997年颁布的《1996—2010年建筑技术政策》首次提出了“发展钢结构、加速推广轻钢结构,研究推广组合结构的应用以及研究开发膜结构、张拉结构与空间结构体系”等技术与措施,明确了我国建筑技术政策的导向,即由多年来的限制钢结构使用转变为发展、推广钢结构的应用。在这一政策的指导和支持下,从重大工程、标志性建筑使用开始,钢结构呈现出了从未有过的兴旺景象。我国钢结构行业迅速发展,产量、产值成倍增加的同时,工程质量不断提高,钢结构相关技术和管理水平也有了显著的进步,在诸如制作、安装、钢材供应等方面达到了国内外先进水平,为国民经济发展作出了贡献。
民用建筑钢结构以房屋钢结构为主要对象。按传统的耗钢量大小来区分,大致可分为普通钢结构、重型钢结构和轻型钢结构。其中重型钢结构指采用大截面和厚板的结构,如高层钢结构、重型厂房和某些公共建筑等;轻型钢结构指采用轻型屋面和墙面的门式刚架房屋、某些多层建筑、薄壁压型钢板拱壳屋盖等,网架、网壳等空间结构也可属于轻型钢结构范畴。除上述钢结构主要类型外,另外还有索膜结构、玻璃墓墙支承结构、组合和复合结构等。
我国在“十五”期间,建筑钢结构发展已取得巨大成就,“十一五”期间仍将继续坚持鼓励发展钢结构的相关政策措施,保持其连续性、稳定性。推广和扩大钢结构的应用,要加强科技导向的规划和措施指导作用,促使钢结构整体的持续发展。高层和超高层建筑优先采用合理的钢结构或钢—混凝土组合体系,大跨度建筑积极采用空间网格结构、立体桁架结构、索膜结构以及施加预应力的结构体系,结合市场需求,积极开发钢结构的住宅建筑体系,并逐步实现产业化。在今后相当长的一段时间内,钢结构的需求将保持持续增长的趋势。目前要加快钢结构住宅建设的研究开发和工程应用,使钢结构的住宅建筑更加完善配套,提高住宅建筑的工业化、产业化水平。
建筑钢结构与混凝土、木结构等相比,具有轻质、高强、受力均匀、易于工业化、能耗小、绿色环保、可循环使用、符合可持续发展等优点。同时,其造价较高,对设计、制造、安装的要求较高,需要相关的辅助材料与之配套(尤其是住宅房屋),其发展受多种因素影响。
按照中国钢结构协会的分类标准,民用建筑结构分为高层钢结构(如上海期货大厦)、大跨度空间钢结构,如:2008年北京奥运会主体育场——鸟巢、广州新体育馆,即为钢—混凝土组合结构、索膜钢结构、钢结构住宅、幕墙钢结构等。
(2)一般工业钢结构。一般工业钢结构主要包括单层厂房、双层厂房、多层厂房等,用于重型车间的承重骨架,例如冶金工厂的平炉车间、出轧车间、混凝土炉车间,重型机械厂的铸钢车间、水压机车间、锻压车间,造船厂的船体车间,电厂的锅炉框架,飞机制造厂的装配车间,以及其他工业跨度较大的车间屋架、吊车梁等。我国鞍钢、武钢、包钢和上海宝钢等几个著名的冶金联合企业的许多车间都采用了各种规模的钢结构厂房,上海重型机械厂、上海江南造船厂也都有高大的钢结构厂房。
(3)桥梁钢结构。钢桥建造简便、迅速,易于修复,因此钢结构广泛用于中等跨度和大跨度桥梁,著名的杭州钱塘江大桥(1934~1937年)是我国自行设计的钢桥。此后的武汉长江大桥(1957年)、南京长江大桥(1968年)均为钢结构桥梁。其规模和难度都举世闻名,标志着我国钢结构桥梁事业已步入世界先进行列。
20世纪90年代以来,我国连续刷新桥梁跨度的记录,现在建设的钢桥已不再是原来意义上的全钢结构,而是包含了钢、钢—混凝土组合结构,钢管混凝土结构及钢骨混凝土结构。现在我国钢桥建设正处于一个迅速发展的阶段,不管是铁路钢桥、公路钢桥还是市政钢桥,从材料的开发应用、科研成果的应用,到设计水平、制造水平、施工技术水平的提高,都取得了长足发展,并与钢桥建设的规模相适应。我国新建和再建的钢桥,其建筑跨度、建筑规模、建筑难度和建筑水平都达到了一个新的高度,如上海卢浦大桥、南京第二长江大桥、九江长江大桥、芜湖长江大桥等。国外著名的钢桥有美国的金门大桥、法国米劳大桥、日本的明石海峡大桥和2007年6月18日合拢的苏通大桥(斜拉桥,跨度1088m)等。
(4)密闭压力容器钢结构。密闭压力容器钢结构主要用于要求密闭的容器,如大型储液库、煤气库等炉壳,要求能承受很大内力,另外温度急剧变化的高炉结构、大直径高压输油管和输气管道等均采用钢结构。1958年上海建成了容积为54000m3的湿式贮气柜。上海金山及吴泾等石油、化工基地有众多的容器结构。一些容器、管道、锅炉、油罐等的支架也都采用钢结构。
锅炉行业近几年来得到了迅猛的发展,特别是由于经济发展的需要,发电厂的锅炉都向着大型化的方向发展。发电厂主厂房和锅炉钢结构用钢量增加很快,其大量采用中厚板、热轧H型钢,主要是Q235和Q345钢。
(5)塔桅钢结构。塔桅钢结构是指高度较大的无线电桅杆、微波塔、广播和电视发射塔架、高压输电线路塔架、化工排气塔、石油钻井架、大气监测塔、旅游瞭望、火箭发射塔等。我国在20世纪60~70年代建成的大型塔桅结构有:高200m的广州电视塔、高210m的上海电视塔、高194m的南京跨越长江输电线路塔、高325m的北京环境气象桅杆、1990年落成的高212m的汕头电视塔、高260m的大庆电视塔等。
近年来广播电视事业迅速发展,广播电视塔桅结构工程技术也不断发展,最近又建成一批有代表性的电视塔,如中央电视塔(高405m)、上海东方明珠电视塔(高468m)、广州新电视塔(高610m)。(www.xing528.com)
这些结构除了自重轻、便于组装外,还因构件截面小而大大减小了风荷载,因此取得了很好的经济效益。
(6)船舶海洋钢结构。人类在开发和利用海洋活动中,形成了海洋产业,发展了种类繁多的海洋工程结构物。人们一般将江、河、湖、海中的结构物统称为海洋钢结构,海洋钢结构主要用于资源勘测、采油作业、海上施工、海上运输、海上潜水作业、生活服务、海上抢险救助以及海洋调查等。
船舶海洋钢结构基本上可分为舰船和海洋工程装置两大类。近年来,我国研制了高技术、高附加值的大型与超大型新型船舶,以及具有先进技术的战斗舰船和具有高风险、高投入、高回报、高科技、高附加值的海洋工程结构等。
(7)水利钢结构。我国近年来大力加快基础建设,在建和拟建相当数量的水利枢纽,钢结构在水利工程中占有相当大的比重。
钢结构在水利工程中用于以下方面:①钢闸门,用来关闭、开启或局部开启水工建筑物中过水孔口的活动结构;②拦污栅,主要包括拦污栅栅叶和栅槽两部分,栅叶结构是由栅面和支承框架所组成的;③升船机,是不同于船闸的船舶通航设施;④压力管,是从水库、压力前池或调压室向水轮机输送水流的水管。
(8)煤炭电力钢结构。发电厂中的钢结构主要用于以下方面:干煤棚,运煤系统皮带机支架(输煤栈桥)、火电厂主厂房、管道、烟风道及钢支架、烟气脱硫系统、粉煤灰料仓、输电塔,风力发电中的风力发电机、风叶支柱,垃圾发电厂中的焚烧炉,核电站中的压力容器、钢烟囱、水泵房、安全壳等。
(9)钎具和钎钢。钎具也可成为钻具,由钎头、钎杆、连接套、钎尾组成。它是钻凿、采掘、开挖用的工具,有近千个品种规格,用于矿山、隧道、涵洞、采石、城建等工程中。钎钢是制作钎具的原材料,也有近百个品种规格。钎具按照凿岩工作的方式又可分为冲击式钎具、旋转式钎具、刮削式钎具等。
随着经济建设的进一步发展,以及多处铁路、公路、水利水电、输气工程、市政基础工程的修建和开工,对钎钢、钎具产品提出了更高、更多、更新的要求。
(10)地下钢结构。地下钢结构主要用于桩基础、基坑支护等,如钢管桩、钢板桩等。
(11)货架和脚手架钢结构。超市中的货架和展览时用的临时设施多采用钢结构,一般而言,在建设施工中大量使用的脚手架都采用钢结构。
(12)雕塑和小品钢结构。钢结构因其轻盈简洁的外观而备受景观师的青睐,不仅很多雕塑是以钢结构作为骨架,而且很多城市小品和标志物的建造都是直接用钢结构完成的,如南海观音佛像及天津塘沽迎宾道标志性建筑等。
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