鋼結(jié)構(gòu)未來的發(fā)展趨勢

  鋼結(jié)構(gòu)分為建筑鋼結(jié)構(gòu)、橋梁鋼結(jié)構(gòu)等，與目前建筑領(lǐng)域普遍采用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，具有強(qiáng)度高、工程造價(jià)低、自重輕、施工周期短和可工廠化制作等優(yōu)點(diǎn)，如此多優(yōu)勢得到廣泛重視并迅速發(fā)展,從重大工程、標(biāo)致性建筑使用鋼結(jié)構(gòu)到鋼結(jié)構(gòu)普遍使用，呈現(xiàn)出了從未有過的興旺景象。

  1、高層重型鋼結(jié)構(gòu)：

  高層鋼結(jié)構(gòu)建筑是往往當(dāng)作一個(gè)城市標(biāo)志性建筑。80年代至今已建成和在建高層鋼結(jié)構(gòu)達(dá)100多幢，總面積約800萬平方米，鋼材用量80多萬噸。

  北京、上海在建和新建成的高層鋼結(jié)構(gòu)就達(dá)到十余幢。如：上海中心大廈(在建、632米)、上海環(huán)球金融中心(101層、高492米、用鋼量6.5萬噸);北京電視中心(建筑面積18.3萬㎡，高度為41層，227.05m，用鋼量3.8萬噸);國貿(mào)中心三期(建筑面積54萬㎡、高度為330m);央視新大樓等(建筑面積5萬㎡、高度為234m、用鋼量12.8萬噸)。全國每年有200-300萬㎡高層鋼結(jié)構(gòu)建筑施工，用鋼量約45萬噸。

  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、機(jī)庫、候機(jī)樓、體育館、展覽中心、大劇院、博物館等。鋼結(jié)構(gòu)用量較大的工業(yè)廠房如曹妃甸鋼鐵基地、上海江南造船基地等，代表性場館如2008北京奧運(yùn)會國家體育場(館)、2010上海世博會場(鋼結(jié)構(gòu)用量達(dá)30多萬噸)、2010年亞運(yùn)會(廣州)、濟(jì)南全運(yùn)會、深圳大運(yùn)會及南陽全國農(nóng)民運(yùn)動(dòng)會等城市興建的體育場館。據(jù)中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會空間結(jié)構(gòu)分會統(tǒng)計(jì)：網(wǎng)架和網(wǎng)殼近年生產(chǎn)已處于趨平穩(wěn)狀態(tài)，每年1500座，約250萬平方米，用鋼約7萬噸，鋼結(jié)構(gòu)選用的鋼材呈現(xiàn)品種多、規(guī)格雜、用量大、強(qiáng)度高的特點(diǎn)，主要品種有：Q235C、Q345C、390D(用于地下預(yù)埋的樁柱)、Q345GJ、Q420、Q460等。

  隨著懸索和膜的張拉結(jié)構(gòu)研究開發(fā)深入和工程應(yīng)用的推廣。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、廣州新電視塔(高度610米、用鋼量4.0萬噸)和昆明世博園藝術(shù)廣場膜結(jié)構(gòu)等一大批新型鋼結(jié)構(gòu)建筑和構(gòu)筑物不斷涌現(xiàn)。懸索和膜結(jié)構(gòu)目前處于發(fā)展階段，用量不大，國內(nèi)已有多家膜結(jié)構(gòu)工程公司，承擔(dān)很多體育場館、機(jī)場、公園和街道景觀的設(shè)計(jì)和施工。目前高中擋膜材仍需進(jìn)口(如PTFE、ETFE)。

  3、輕鋼結(jié)構(gòu)：

  輕鋼結(jié)構(gòu)是相對于重鋼結(jié)構(gòu)而言，其類型有門式剛架、拱型波紋鋼屋蓋結(jié)構(gòu)等，主要用于輕型的工業(yè)廠房棉花和糧食倉庫、碼頭和保稅區(qū)倉庫、農(nóng)產(chǎn)品、建材、家具等各類交易市場、體育場館、展覽廳及活動(dòng)房屋、加層建筑等。用鋼量一般30-40kg/㎡左右(不含鋼筋用量)。全國每年新建輕鋼房屋800萬平方米、用鋼約20萬噸。

  4、鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)：

  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)力工作性能，而且能大量節(jié)約鋼材、降低

  工程造價(jià)和加快施工進(jìn)度，對環(huán)境污染較少，符合我國建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展方向。在我國的發(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，并以迅猛的勢頭進(jìn)入了橋梁工程和高層與超高層建筑中。

  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——深圳賽格廣場大廈，高291.6m，屬世界最高的鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)。全國已建成的采用組合結(jié)構(gòu)的高層建筑超過40幢之多。組合結(jié)構(gòu)拱橋已建成的也已超過300座。

  5、鋼結(jié)構(gòu)住宅：

  用鋼結(jié)構(gòu)建造的住宅重量是鋼筋混凝土住宅的1/2左右，可滿足住宅大開間的需求，使用面積比鋼筋混凝土住宅提高4%左右。鋼材可以回收，建造和拆除時(shí)對環(huán)境污染較少，符合推進(jìn)住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展節(jié)能省地型住宅的國家政策。

  我國目前是最大的建筑市場，平均每年房屋建筑建設(shè)約20億平方米(2009年房屋施工面積達(dá)32億平方米)，其中鋼結(jié)構(gòu)約占2-3%，絕大多數(shù)是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和磚混凝土結(jié)構(gòu)，還有少量木結(jié)構(gòu)、磚石結(jié)構(gòu)及土坯房屋。近8億平方米/年的城鎮(zhèn)居民住宅亦如此。鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國整個(gè)建筑行業(yè)中所占的比重還不到5%，而發(fā)達(dá)國家已達(dá)50%以上，住宅鋼結(jié)構(gòu)的潛在發(fā)展空間非常大。目前，在在北京、上海、天津、河北、武漢、青島等地建了低層、多層、高層鋼結(jié)構(gòu)住宅試點(diǎn)示范工程，已建成500多萬平方米，用鋼約20萬t。寶鋼在鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化方面投入大量資金和研究人員，在武漢、沈陽等地設(shè)計(jì)建設(shè)了多處鋼結(jié)構(gòu)示范住宅項(xiàng)目，2007年在武漢漢陽區(qū)建成了鋼結(jié)構(gòu)示范住宅項(xiàng)目——賽博園經(jīng)濟(jì)適用房小區(qū)，達(dá)到了世界鋼協(xié)有關(guān)“國際民用建筑用鋼項(xiàng)目”的技術(shù)要求。此外，針對提供給四川地震災(zāi)區(qū)作為過渡期安置房的60余萬套活動(dòng)板房，寶鋼完成了板房材料利用的試點(diǎn)項(xiàng)目。

  6、橋梁鋼結(jié)構(gòu)：

  各大城市將橋梁等交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。使用鋼結(jié)構(gòu)較多的有斜拉橋,主要在鋼箱、纜索、橋塔等部位，600米以上的特大橋梁均為鋼結(jié)構(gòu)橋梁?“十一五”前三年平均新建橋梁3萬座/年，年平均用鋼量1300萬噸。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前在建高速公路混凝土橋梁中可實(shí)施改用鋼結(jié)構(gòu)橋梁3480座，改用鋼結(jié)構(gòu)后可凈增加鋼材用量546萬噸。截至2008年底，全國59萬座橋梁中鋼結(jié)構(gòu)橋梁不足1%。與美國60萬座橋梁中鋼結(jié)構(gòu)橋梁占33%、日本13萬座橋梁鋼結(jié)構(gòu)橋梁占41%相比，差距較大。中國第一座全鋼結(jié)構(gòu)橋塔的橋是南京三橋,僅橋塔用鋼量即達(dá)1.44萬噸?香港昂船洲大橋(長1018米)和蘇通長江大橋(長1088米)占據(jù)世界最大斜拉橋的前兩名，到2015年,中國要建5座跨海峽大橋,總用鋼量為625萬噸。

  今后一個(gè)時(shí)期，國內(nèi)鋼材品種、質(zhì)量、規(guī)格不僅要滿足國內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展需要，有關(guān)領(lǐng)域的高性能鋼材應(yīng)用開發(fā)國際領(lǐng)先;鋼結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品、配件及配套技術(shù)產(chǎn)品達(dá)到國際先進(jìn)水平。重點(diǎn)突出量大面廣，產(chǎn)值比重在行業(yè)中地位突出的鋼結(jié)構(gòu)住宅、鋼結(jié)構(gòu)橋梁及非標(biāo)、成套裝備制造(包括新能源風(fēng)電、核電、智能電網(wǎng)、三合一、海洋工程鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)等)的潛在市場和自主創(chuàng)新技術(shù)發(fā)展，促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)房屋建筑質(zhì)量全面提高，提高建筑物使用期限和實(shí)際壽命更加先進(jìn)，促進(jìn)相關(guān)配套產(chǎn)品、部件的完善提高，逐步使鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)成為我國的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，初步具備鋼鐵、鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)國目標(biāo)。